2007/2008年和2008/2009年夏季南大洋以及普里兹湾POC的分布与变化

在中国第24次和第25次南极科学考察期间,利用航渡表层水观测和普里兹湾定点观测,对颗粒有机碳(POC)的分布及其影响因素进行了研究.结果表明,南大洋表层水体的颗粒有机碳分布具有明显的区域性特征,表层水体POC的含量与营养盐和叶绿素a有着明显的相关分布趋势.南极水、亚南极水的表层POC浓度明显高于亚热带水和热带水,第24...     

南极半岛邻近海域夏季POC分布特征及其影响因素

海水中的颗粒有机碳(POC)与生物的生命过程、初级生产力关系密切,是海洋食物链中重要的物质基础和能量来源,因此POC的分布特征可以有效反映其生物地球化学环境。利用中国第33次南极考察期间(2016年12月至2017年1月)在南极半岛邻近海域采集的海水颗粒物样品,研究POC的空间分布特征及其影响因素。结果表明,斯科舍海0—200 m的POC浓度范围为7.44—193.52μg·L~(-1),平均浓度为(48.84±35.09)μg·L~(-1);南斯科舍海岭0—200 m的POC浓度范围为9.13—62.17μg·L~(-1),平均浓度为(29.76±14.12)μg·L~(-1);鲍威尔海盆0—200 m的POC浓度范围为5.87—270.72μg·L~(-1),平均浓度为(48.57±38.92)μg·L~(-1)。表层POC高值出现在斯科舍海区和鲍威尔海盆区,而低值出现在海岭区,与叶绿素a(Chla)的变化趋势一致,与营养盐的变化趋势相反。垂向分布上,各个区域POC平均浓度随深度的增加而减少,鲍威尔海盆和斯科舍海POC最高值都出现在25 m层。分析结果表明光合浮游植物是研究海域POC的主要来源, POC的主要影响因素为温度、水团混合以及海冰环境。斯科舍海与鲍威尔海盆整体非生命POC占比高,可能是由于高磷虾生物量、海冰碎屑以及陆源输入的干扰;南斯科舍海岭整体非生命POC占比低。     

夏季南海北部水体中颗粒有机碳的分布特征

通过干式燃烧法对2008年8―9月南海北部的颗粒有机碳(POC)进行了分析,得出南海北部表层海水POC的含量范围为37～330μg/l。分析显示:受珠江口陆源输入颗粒物的影响,华南沿岸海域POC含量最高;浮游植物碳是中央海盆北部POC的重要组成;琼东上升流区和吕宋海峡则在一定程度上受陆源物质的影响。华南近岸浅海水域由于垂直混合,水体10 m以下水层POC分布比较一致。琼东上升流区、中央海盆北部及吕宋海峡100 m以浅水层POC总体表现为随深度增加而下降,琼东上升流区和吕宋海峡100～200 m水层POC含量出现波动,可能分别受到沉积物再悬浮和不同水团混合的影响。     

夏季南极普里兹湾碳的生物地球化学循环Ⅱ:POC的分布特征

在中国第 1 5次南极考察期间对普里兹湾的颗粒有机碳 (POC)进行了研究。结果表明 :夏季普里兹湾 POC表层含量在 94.2 0 - 1 1 2 4 .0 0μg/L ,平均 2 79.1 1μg/L ,POC含量由湾内向湾外递减。湾内平均含量 5 2 7.1 4μg/L,湾外平均含量 1 71 .72 μg/L,湾内 POC含量远远大于湾外。断面分布表明水体上层 POC含量高于底层含量 ,在 1 0 0 m附近含量达到最低 ,且变化显著。 POC与叶绿素 a的高度相关性 (r=0 .889,n=91 )表明普里兹湾 POC主要由 POCB组成即主要来自于浮游植物的贡献。 POC/chl a值为 1 1 0 .3 3与 Ross海相近 ,但高于太平洋等海域。 POC与DIN、PO4 3 - 之间均呈现良好的负相关 ,相关系数分别为 - 0 .6 0 7、- 0 .486 (n=86 )。     

楚科奇海表层海水颗粒物组成与来源

对研究区内第五次北极科学考察所取的表层海水颗粒物的浓度、显微组成、有机碳、氮含量及其同位素组成进行了分析。结果表明,楚科奇海域表层海水颗粒物浓度介于0.56—4.01 mg·L-1,具有冰区边缘高于开阔水域的特点。陆架区颗粒有机质相对含量高(TOC:9.78%—20.24%;TN:0.91%—2.31%),有机碳、氮同位素值相对重(δ13C:-23.29‰—-26.33‰PDB;δ15N:6.14‰—7.78‰),有机质主要来源于海洋生物,含有部分陆源有机质;陆坡及北冰洋核心区的颗粒有机质含量,除SR15站外,相对低(TOC:8.06%—8.96%;TN:0.46%—0.72%),有机碳、氮同位素值轻(δ13C:-26.93‰—-27.78‰PDB;δ15N:4.13‰—4.84‰),颗粒物有机质以陆源为主。陆坡区SR15站表层海水颗粒物中异常高的陆源有机质(TOC:27.94%,TN:1.16%;δ13C:-27.43;δ15N:3.81)可能来自源于东西伯利亚的穿极洋流。海冰携带的颗粒物(包括冰藻)是冰区边缘表层海水颗粒物的重要来源,在陆架区海冰融化,向水体中释放了大量生物体;而陆坡区和北冰洋核心区,海冰对颗粒物的贡献以碎屑矿物和黏土矿物为主。     

南极普里兹湾及其邻近海域浮游植物粒度分级生物量和初级生产力

本文报道了 1 990 /1 991年夏季在南极普里兹湾及其毗连海域对浮游植物细胞丰度 ,优势种类组成 ,粒度分级生物量和初级生产力和颗粒有机碳浓度的分布及其与环境因子关系的研究。结果表明 ,调查海区具有显著的空间区域化特征 ,普里兹湾及其毗连陆架由于水体较为稳定 ,有利于浮游植物和冰藻的生长 ,其生物量、生产力和颗粒有机碳均较高 ;在普里兹湾北部毗连南印度洋的近南极大陆海域 ,由于水团沿陆坡的扭曲运动和上升流的出现 ,致使西冰架和谢克尔顿冰架之间的北部区域浮游植物生物量 ,生产力和颗粒有机碳均较高。由于浮游植物的大量繁殖 ,使该二区域营养盐浓度降低 ,溶解氧增加。在调查海区的东西两侧则相反。粒度分级结果表明 ,微型 (<2 0 μm)和微微型 (<2 .0 μm)浮游生物在浮游植物群落生物量和生产力中占有重要比重 ,它们对总生物量和总生产力的平均贡献分别为 5 3 %和 6 9%。     

2011年夏季南大洋普里兹湾颗粒态生物硅的分布与变化特征

利用中国第27次南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中颗粒态生物硅的含量及分布特征进行了初步研究,分析了该海域颗粒态生物硅与营养盐、浮游植物以及颗粒有机碳之间的关系,同时结合历史数据对比了颗粒态生物硅的年际变化情况。研究结果显示：在2011年夏季普里兹湾表层水体中颗粒态生物硅含量在0.76-19.72μmol/ dm3之间变化,平均为6.06±4.55μmol/ dm3。在表层水体中的分布趋势是67°S以南的湾内区域颗粒态生物硅含量明显高于67°S以北的湾外区域,最大值出现在普里兹湾陆架区。在垂向分布上,P3断面水体中颗粒态生物硅含量随深度增加而减少。根据不同年份即24,25,26,27次南极科学考察期间获取的数据对比分析显示,颗粒态生物硅含量虽存在一定的年际差异,但是在普里兹湾的分布趋势基本一致。颗粒态生物硅含量的变化特征与硅酸盐相反与叶绿素a、颗粒有机碳相似。     

1999/2000年夏季环南极表层海水叶绿素a和初级生产力

中国第 1 6次南极考察期间 ,作者随雪龙船于 1 999年 1 1月 2 2日至 2 0 0 0年 1月 1 8日从澳洲西南部到达东南极普里兹湾 ,后经南印度洋 -南大西洋 -德雷克海峡 -南大西洋 -南印度洋返回普里兹湾。航渡中定时采集表层海水 ,进行水温、盐度、营养盐、浮游生物现存量和光合作用速率的现场观测 ,研究环绕南极海域表层水叶绿素 a和初级生产力的分布特征。结果表明 ,南大洋表层水营养物质、浮游生物现存量和初级生产力分布具明显的区域性特征 ,南极辐合带以南的南极水营养盐浓度高于亚南极水和亚热带水。叶绿素 a浓度与营养物质的分布趋势一致 ,南极水、亚南极水和亚热带水的平均叶绿素 a浓度分别为 1 .77、1 .40和 0 .2 1 μg/dm3。在环绕南极的大洋中 ,南大西洋海域营养物质丰富 ,海水最为肥沃 ,叶绿素 a浓度和初级生产力高于南印度洋和德雷克海峡。在短期往返东南极 -西南极 -东南极的航渡观测中 ,由于南极夏季水温的升高 ,陆缘冰融化 ,冰藻释放 ,长城湾至普里兹湾的西 -东向航渡中观测的初级生产力、浮游植物细胞丰度、叶绿素 a浓度和光合作用同化数分别比普里兹湾至长城湾的东 -西向航渡中高 1 45%、1 1 3%、68%和 1 8%。与 1 0年前的观测结果比较 ,南大西洋仍为高生物量和高生产力海区 ;1 999/2 0 0 0     

夏季南海西北部海域由外海至近岸表层海水浮游植物群落结构的空间变化

依托2013年夏季科技基础专项南海珊瑚礁海域调查航次,主要研究了南海西北部海域由外海到近岸表层海水内浮游植物叶绿素（Chl a）质量浓度和群落结构,以及微微型浮游植物（聚球藻、微微型真核生物）丰度。研究结果显示：1）调查期间,从外海到近岸总Chl a质量浓度由0.024逐渐增至19.1 μg/L;同时,小型浮游植物（Micro-,＞20 μm）所占比例由6.0%增至81%,微型浮游植物（Nano-,3~20 μm）所占比例（9%~24%）的空间变化不明显,而微微型浮游植物（Pico-,＜3 μm）所占比例由85%降至5.1%。2）从外海到近岸聚球藻和微微型真核生物丰度分别由（2.58±0.21）×106和（1.62±0.91）×105 cells/L升高至（2.29±0.10）×108和（1.83±0.46）×107 cells/L,而且二者呈显著正相关关系（R2＝0.68,p＜0.05）。3）调查海域总浮游植物生物量空间变化主要受微微型浮游植物丰度空间变化的调控。     

夏季南海西北部海域由外海至近岸表层海水浮游植物群落结构的空间变化（英文）

依托2013年夏季科技基础专项南海珊瑚礁海域调查航次,主要研究了南海西北部海域由外海到近岸表层海水内浮游植物叶绿素(Chl a)质量浓度和群落结构,以及微微型浮游植物(聚球藻、微微型真核生物)丰度。研究结果显示:1)调查期间,从外海到近岸总Chl a质量浓度由0.024逐渐增至19.1μg/L;同时,小型浮游植物(Micro-,20μm)所占比例由6.0%增至81%,微型浮游植物(Nano-,3~20μm)所占比例(9%~24%)的空间变化不明显,而微微型浮游植物(Pico-,3μm)所占比例由85%降至5.1%。2)从外海到近岸聚球藻和微微型真核生物丰度分别由(2.58±0.21)×10~6和(1.62±0.91)×10~5 cells/L升高至(2.29±0.10)×10~8和(1.83±0.46)×10~7 cells/L,而且二者呈显著正相关关系(R~2=0.68,p0.05)。3)调查海域总浮游植物生物量空间变化主要受微微型浮游植物丰度空间变化的调控。     

南极夏季普里兹湾叶绿素a的时空变化研究

利用SeaWiFs、MODIS卫星数据所获取的南极普里兹湾表层海水叶绿素a（Chl-a）与海表温度（SST）的遥感数据,并结合我国2001-2011年南极科学考察所获得的现场数据,对该区域的海表温度、叶绿素a与营养盐的分布规律进行分析。结果表明：研究海区的叶绿素a的分布具有明显的区域特征,以陆架坡为界,湾内向湾外表现出明显的递减趋势;在湾内陆架区,浮游植物的旺发主要受海冰消融以及营养盐供给的影响,十年南极夏季叶绿素a浓度的遥感区域平均值为1.40mg/m3;在陆坡区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件的影响,十年的夏季遥感平均值为0.44mg/m3;在湾外深海区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件与铁元素的影响,浓度较低,十年的夏季遥感平均值为0.25mg/m3。在整个南极夏季,研究海域每月的叶绿素a浓度与海表温度呈现出一定的正相关性（R2=0.505）,而在年际变化上,叶绿素a与海表温度的变化趋势也有着明显的相似性,表明温度是叶绿素a浓度的主要影响因素。通过研究多变量厄尔尼诺指数与湾内表层叶绿素a浓度的关系,可知在相对敏感的湾内陆架区,厄尔尼诺/拉尼娜可能会对叶绿素a的浓度产生影响,在厄尔尼诺年,叶绿素a的浓度较高;而在拉妮娜年,叶绿素a的浓度较低,表明高纬度海区浮游植物的生长与繁殖对中低纬度的ENSO事件存在一定的响应联系。     

南极普里兹湾营养盐分布特征及季节性消耗

利用中国南极科学考察CHINARE-25/27/29航次获取的普里兹湾营养盐数据,对该海域营养盐的含量分布特征进行了分析,利用水柱T_(min)层的存在估算了夏季的营养盐消耗量(NNU、NPU和NSiU),并对营养盐的吸收比例及结构做了初步探讨。结果显示,普里兹湾营养盐空间分布呈现明显的区域特征,上表层水营养盐浓度分布表现为冰架边缘区陆架区深海区的区域性特征。夏季普里兹湾受到浮游植物旺发的影响,湾内营养盐(NO_3-N、PO4_-P和SiO_3-Si)的消耗值相对湾外较高。营养盐吸收比值的变化表明,NSiU/NNU比值由湾内向湾外呈现升高的特征,与叶绿素a具有相反的分布趋势,推测这一现象与湾内陆架区铁的供应要高于湾外深海区有关。本文对营养盐结构与变化的探讨,将有益于进一步深入了解南极普里兹湾各生源要素的循环过程,为预测未来南极浮游群落结构的演变提供依据。     

高寒地区生态修复草地和林地土壤颗粒有机碳分解特征

为探讨高寒地区生态修复用地土壤颗粒有机碳（POC）分解特征,以祁连山南坡的修复草地和修复林地为研究对象,使用离心法将土壤分为砂粒（2 000—50 μm）、粉粒（2—50 μm）和黏粒（<2 μm）,对土壤颗粒有机碳含量、土壤颗粒有机碳分配及颗粒有机碳稳定同位素组成特征进行了研究。结果表明：（1）两种修复用地均能提高颗粒有机碳的含量,新增的颗粒有机碳在修复草地中以砂粒有机碳为主体,在修复林地以粉粒和黏粒有机碳为主体。（2）3种土壤颗粒δ¹³C值均随粒径变小而增大,δ¹³C值与颗粒有机碳含量对数的回归斜率随着粒径变小而降低,修复林地叶片与表土有机碳的δ¹³C值分馏幅度高于修复草地,根系与表土有机碳的δ¹³C值分馏幅度小于修复草地。（3）修复草地砂粒、粉粒、黏粒有机碳平均周转时间分为9、20、34 a,修复林地分别为20、29、94 a,且两种修复用地的3种颗粒有机碳周转时间均有随修复年限增加而变长趋势。两种生态修复用地土壤颗粒有机碳的分解程度和周转速率均随着粒径减小而增大,从叶片转换为黏粒有机碳的过程中,修复林地周转速率较大,从根系转换成黏粒有机碳的过程中,修复草地更快。     

南极普里兹湾沉积生物标志物记录及浮游植物群落结构变化

本文利用浮游植物标志物（菜子甾醇、甲藻甾醇和长链烯酮）作为重建单种浮游植物（硅藻、甲藻和颗石藻）的指标,对普里兹湾浮游植物群落结构的变化进行研究。结果表明研究海域表层沉积物和III-12柱样沉积物中的生物标志物记录具有明显的空间和时间变化特征。用生物标志物重建的浮游植物总量（菜子甾醇+甲藻甾醇+长链烯酮）变化范围在391.0~1470.6ng/g之间,在过去的大约100年时间里海洋初级生产力呈上升趋势,但近10年略有下降,这种分布趋势与区域气候变化密切相关。普里兹湾及其邻近海域表层沉积物中浮游植物标志物的总含量变化范围为215.2~1249.3 ng/g,重建的浮游植物生产量呈现湾内高、湾外低（陆坡、深海区最低）的特征,并与2005年现场调查资料表层海水叶绿素a、有机碳和生物硅含量分布趋势相符,最大值均出现在普里兹湾中心区域,这意味着底部被埋藏的浮游植物标志物总含量和硅藻植物群落有很高的一致性,反映出海洋底部对上层海洋过程的一致响应。     

东南极夏季中山站邻近固定冰DMS、DMSP分布初探

中国第30次南极科学考察期间,在中山站邻近固定冰区采集了两支海冰冰芯并首次分析其中的DMS、DMSP含量。结果表明,两支冰芯上层均含有较高浓度的DMSP+DMS,分别高达114.93及134.41 nmol·L-1。冰芯中DMS、DMSP+DMS浓度随深度的增加而递减。两支冰芯顶部DMSP+DMS高值的成因不同,冰芯1主要受藻类活动影响而产生DMSP+DMS高值,冰芯2主要是由于雪层及薄冰层阻碍,致使DMS在冰芯顶部聚集产生DMS高值。因为海冰底部较高生物量的海冰融化进入水体,所观测的剩余海冰底部Chl a、DMSP+DMS值均较低。在海冰的融化过程中,卤道内的卤水可发生垂向运输,致使冰芯中Chl a、DMSP+DMS的垂直分布有所不同。冰芯的Chl a、DMSP+DMS总量分别为6.79和10.20、51.83和88.41μmol·m-2,与前人研究结果比较,在海冰融化过程中,海冰中Chl a、DMSP+DMS总量变化的总趋势是递减的。     

南极威德尔海冬季海冰叶绿素及其生态意义

2006年8-10月南极威德尔海冬季海冰考察,对海冰生物地球化学特征,包括叶绿素a、POC、C/N等的含量与垂直分布及其生态意义进行分析研究。结果表明,海冰叶绿素a含量普遍较高,平均总量233.8μg·l-1,范围14.7-1519.2μg·l-1,其中有57%以上的冰芯平均总量超过100μg·l-1。冰芯叶绿素a平均值为16.6μg·l-1,范围2.1-84.4μg·l-1,高出威德尔海区初冬海冰叶绿素a平均值的2.2倍,高出深冬时的7.5倍。海冰不同层次叶绿素垂直分布不均匀,底部有色层多位高值区。本文海冰R值83%,表明冬季冰藻具有较强活性,并处于初春旺发前期的活跃状态,不仅有利于暖季大量冰藻释放促成海域浮游植物水华与初级生产的迅速增长,并为浮游动物幼体的生长发育提供丰富饵料,确保海域生态系统的修复和可持续发展。     

粤西及琼东北海区悬浮体现场激光粒度特征分析

通过对粤西及海南岛东北部海区现场调查,取得了大量悬浮体激光粒度数据.分析发现,调查海区悬浮体总体积浓度值普遍较低,中值粒径分布表层大于底层.对总体积浓度、中值粒径平面图及断面图分析后发现,春夏季调查海区悬浮物主要分为粤西、琼州海峡东及海南岛东三部分,且三处悬浮物均存在明显的分界;调查海区大部分海域中值粒径的分布具有在表层近岸小于离岸、在垂向上表层高于底层的特征,琼州海峡内表层中值粒径低于口外.认为生物作用及絮凝作用对该海域悬浮体形成及形态具有重大影响.     

南黄海辐射沙洲邻近海域表层悬浮颗粒物浓度遥感反演

利用2003年春、秋季南黄海辐射沙洲邻近海域水体表观光谱测量与同步水体取样数据,分析该海域不同季节表层水体遥感反射率光谱响应特性。结合常用水色传感器波段光谱响应模拟,建立春、秋季表层水体总悬浮颗粒物浓度(TSM)与悬浮泥沙浓度(SSC)的最适单波段、双波段(波段比值)和3波段统计反演模式。结果表明,不同季节水体上述3类算法的最优波段均不相同,欲寻求适合所有季节水体的统一反演算法,仅能选择次优波段。通过比较,3种不同反演模式中三波段模式更适于反演近岸水体悬浮颗粒物浓度。     

沿海不同年限围垦区土壤剖面有机碳同位素与粒度特征——以江苏省东台市为例

根据江苏沿海不同年限围垦区土壤剖面有机碳稳定同位素(δ13C)与粒度资料,研究了不同年限围垦区土壤粒度特征变化情况与有机质来源变化特征。结果表明,在气候和母质基本相同的条件下,土壤δ13C和粒度特征主要受围垦年限和人类活动干扰影响。随着围垦年限的增加,土壤平均粒径显著降低,表现为DT7(33.93μm,林地,已围垦近60 a)DT1(46.10μm,农用地,已围垦16 a)DT6[48.21μm,盐蒿(Suaeda salsa)滩,已围垦2 a]。其中,DT6、DT7(30 cm以下)、DT1剖面粒度记录均具有自下向上逐渐变细的特点,粗颗粒组分逐渐减少,反映了粉砂淤泥质海岸围垦前原始潮滩沉积物的自然演化特点,DT7剖面30 cm以上逐渐变粗则可能主要由于已围垦近60 a里表层堆积了大量枯枝落叶所致。人类活动干扰在沉积记录中也较明显,DT6盐蒿滩剖面δ13C值总体上表现为海洋自生有机碳,主要反映原始沉积母质特征。DT1农用地剖面0~40 cm耕作层由于受开垦、翻耕、除草、施肥等各种人类活动干扰较大,各粒度组成及粒度参数均开始出现显著变化,这在表层迅速变轻的δ13C值也有所反映。DT7林地剖面尽管受人类干扰相对较小,但由于受到表层堆积的大量枯枝落叶等凋落物的影响,各粒度组成及参数在上部均也表现出明显变化,特别是表层0~10 cmδ13C值已呈明显的陆源性。δ13C值所表现出的陆源和海洋自生有机碳特征与根据经验公式计算的结果也具有较好的一致性。     

河蚬壳体与水体的无机碳同位素关系

河流溶解无机碳对于评价区域水环境的碳循环具有重要意义,若能获得古水体DIC的地球化学特征,则可以为重建过去环境变化提供大量基础数据,因此寻找δ¹³C_DIC替代指标十分迫切。对花溪河淡水双壳类河蚬进行了室内养殖研究,结果表明：河蚬壳体碳同位素与生长期间水体δ¹³C_DIC存在显著正相关关系,δ¹³C_DIC是影响δ¹³C_shell的重要因素,壳体记录了其形成时期水体的信息,δ¹³C_shell可以用作δ¹³C_DIC定性的替代指标来区分具有不同δ¹³C_DIC值的水环境。由于新陈代谢作用的影响,利用δ¹³C_shell重建的δ¹³C_DIC值与真实的δ¹³C_DIC值相比,平均偏负约2.00‰,且这种差异随着河蚬年龄的增大而增大,因此δ¹³C_shell不能够直接用来定量提取水体δ¹³C_DIC。