渤黄海营养盐结构及其潜在限制作用的时空分布

根据2006-2007年4个季节的现场调查资料,分析探讨了渤海和黄海营养盐结构分布变化特征及其对浮游植物生长的潜在的限制状况.结果表明,渤黄海水体 Si/N/P 比值均偏离 Redfield 比值,季节变化明显;春夏冬季 N/P和 Si/P比值由近岸向远岸海域递减,高值区主要分布在黄河口、鸭绿江口及苏北近岸,秋季上层水体N/P和Si/P比值的分布趋势有所不同,高值区主要分布在南黄海的中部海域.受陆源输入的影响,近岸特别是河口区 N/P和 Si/P比值均较高,温跃层的生消变化和生物活动调控着黄海中部海域营养盐结构的变化.渤黄海浮游植物生长主要受P的潜在限制,部分季节受N、Si的潜在限制;营养盐限制状况存在着明显的时空变化及不同营养盐的同时或交替限制的现象.     

春、秋季东、黄海营养盐的分布变化特征及营养结构

利用2000年10～11月和2001年3～4月的调查资料,分析讨论了春、秋季东、黄海营养盐的分布变化特征及营养结构状况。结果表明:该海域表层营养盐高值主要出现在长江冲淡水影响区和江浙近海海域,低值出现于东海陆架区和黄海西北部,黄海中部水域春、秋季因温跃层强弱不同表层营养盐含量差别较大。东、黄海海域春、秋季表层水N/P、Si/N和Si/P值(除秋季黄海北部局部水域N/P值小于10外)均远高于Redfield比值。春季东海海域N/P、Si/N和Si/P值明显高于黄海海域,并高于秋季;秋季黄海海域N/P、Si/N和Si/P值要高于东海海域,变化也大于春季。在强温跃层存在期间和浮游生物旺发季节,表层水域N/P、Si/N和Si/P值原本高的区域往往进一步升高,而温跃层较弱或浮游植物生长繁殖能力较弱的季节,表层水域N/P、Si/N和Si/P值将略有降低。东、黄海水域浮游植物光合作用受N限制的可能性极小,绝大部分水域主要是受P限制,Si的含量普遍较高,它不可能成为限制因子。长江冲淡水区和江浙近海海域过量的N及高N/P值特性且持续升高的趋势可能是近20年来这一地区富营养化程度加剧、赤潮频发的主要原因。     

黄海鳀鱼产卵场和越冬场营养盐分布特征

通过2002年11月、2003年1月和2004年6～7月的营养盐资料,讨论了黄海鳀鱼(Engraulis japoni-cus)产卵场和越冬场营养盐在秋、冬、夏三个季节分布变化特征.分析结果表明:黄海鳀鱼产卵场和越冬场表层营养盐随季节变化明显.秋季,营养盐在调查海区的南部出现最高值,向北递减,在朝鲜半岛沿岸浓度也较高;冬季,营养盐分布高值区出现在南黄海中部及朝鲜半岛西南近岸,表底层分布大致相同;夏季,在鳀鱼产卵场近岸形成了营养盐的高值区.在调查海域表层,PO43-和SiO32-分布冬季最高,秋季最低;DIN冬季最低,秋季最高.在底层,PO43-、SiO32-和DIN均是秋季最高,PO43-和DIN冬季高于夏季,而SiO32-则是夏季较高.对比了N/P,Si/N值,三个季节N/P值都大于Redfield值,尤其是夏季(50),Si/N值也略小于Redfield值.黄海鳀鱼产卵/越冬场浮游植物光合作用受N限制的可能性极小,绝大部分水域主要是受P限制,Si的含量普遍较高,它不可能成为限制因子.     

黄海鲲鱼产卵场和越冬场营养盐分布特征

通过2002年11月、2003年1月和2004年6～7月的营养盐资料,讨论了黄海鳃鱼（Engraulis japonicus）产卵场和越冬场营养盐在秋、冬、夏三个季节分布变化特征。分析结果表明：黄海鳃鱼产卵场和越冬场表层营养盐随季节变化明显。秋季,营养盐在调查海区的南部出现最高值,向北递减,在朝鲜半岛沿岸浓度也较高;冬季,营养盐分布高值区出现在南黄海中部及朝鲜半岛西南近岸,表底层分布大致相同;夏季,在鳃鱼产卵场近岸形成了营养盐的高值区。在调查海域表层,PO4^3-和SiO3^2-分布冬季最高,秋季最低;DIN冬季最低,秋季最高。在底层,PO4^3-、SiO4^2-;和DIN均是秋季最高,PO4^3-和DIN冬季高于夏季,而SiO3^2-则是夏季较高。对比了N／P,Si／N值,三个季节N/P值都大于Redfield值,尤其是夏季（〉50）,Si／N值也略小于Redfield值。黄海鲲鱼产卵／越冬场浮游植物光合作用受N限制的可能性极小,绝大部分水域主要是受P限制,Si的含量普遍较高,它不可能成为限制因子。     

东海营养盐结构的时空分布及其对浮游植物的限制

本文根据2013年东海海域(120°—128°E、25°—33°N)春、夏、秋、冬的4个航次调查资料,分析了营养盐结构的时空分布并探讨其对浮游植物生长限制的情况。结果表明:(1)东海DIN(无机氮)/P(磷)、Si(硅)/DIN及Si/P比值受各种水团及浮游植物生长周期的影响较为明显,长江冲淡水与沿岸水的交汇作用控制着全航次DIN/P比值,基本呈近岸高、远海低的分布规律,而Si/DIN比值的分布则相反。春、夏季Si/P高值区主要分布在近岸,而秋、冬季则开始由中部海域向远海扩展。(2)研究海域浮游植物的生长主要受到N和P的限制,126°E以西的近岸及中部海域以P限制为主,而126°E以东的黑潮区受N限制;在季节变化上又以夏季受到营养盐的限制最明显。(3)与2001—2010年同期历史资料相比,2013年夏季航次受P限制站位数量比过往10年有所增加,限制范围由28°—32°N、123°E以西的长江口及浙北沿岸海域扩展到了126°E以西的东海中部及近岸水域;受N限制站位基本集中在126°—127°E以东黑潮区海域,但空间范围比十年前增大。     

东山湾营养盐结构特征及影响因素分析

文章根据2011年5月和8月两个航次的调查资料,分析东山湾营养盐含量、分布、结构特征及其关键影响因子,并探讨了营养盐对浮游植物的限制情况。结果表明,除活性硅酸盐,夏季活性磷酸盐、总磷、无机氮和总氮含量均高于春季;春、夏活性硅酸盐、活性磷酸盐、总磷、无机氮和总氮分布整体呈现为漳江入海口和八尺门海域含量较高,其含量、分布主要受漳江陆源径流的影响,其次为浮游植物的消长;春季东山湾海域水体中N/P、Si/N、Si/P和TN/TP平均比值分别为64.3、9.1、583.1和13.4,夏季平均比值有所降低,分别为28.3、4.9、155.3和13.3;春季N/P、Si/N、Si/P、TN/TP高值区均位于湾口位置,而夏季N/P、Si/N、Si/P、TN/TP整体呈现以八尺门邻近海域为中心、自西向东扩散;2011年春、夏季均存在磷限制现象,春季尤为严重,磷限制的站位比例为83.3%。     

北黄海夏秋季营养盐时空变化趋势及影响因素分析

基于2013年7月(夏季)和11月(秋季)北黄海调查以及历史数据,对营养盐结构时空特征及变化趋势深入分析。结果表明:调查海域营养盐受洋流输入(残留)、冷水团温跃层、扰动混合及生物吸收利用等因素影响,呈现夏季低秋季高和上层低底层高的时空特征。夏季,DIN、PO_4-P和SiO_3-Si含量分别为(3.06±2.12)、(0.15±0.13)和(1.55±2.06)μmol/L,DIN主要组分为NO_3-N(52%)和NH_4-N(43%)。表层和10 m层(T16℃)存在DIN和P限制的站位分别达26.7%、66.7%和6.7%、33.3%,而SiO_3-Si在各水层均有低于阈值(2μmol/L)站位,限制状况严重。秋季受扰动以及矿化分解影响,DIN、PO_4-P和SiO_3-Si含量分别为(7.70±2.77)、(0.41±0.20)和(11.57±4.64)μmol/L,较夏季分别升高2.5、2.7和7.5倍,且DIN主要组分变为NO_3-N(80%)。DIN/P(21.88±8.93)和Si/P(33.83±20.38)比值较高,P潜在限制明显。夏季营养盐从渤海海峡、北黄海到山东半岛东部南黄海断面呈现逐渐升高的趋势,而秋季则呈现渤海海峡最高,北黄海最低的特征。北黄海受人类活动影响,1980年代以来PO_4-P和SiO_3-Si (2000年后)含量下降,DIN/P比值增高Si/P降低,使得北黄海营养盐结构呈从氮限制向硅磷限制变化趋势。     

2007年春、秋辽东湾北部营养盐及影响因素

根据2007-05(春)和2007-10(秋)辽东湾北部海域营养盐的实测数据及相关同步观测资料,对该海域水体营养盐的分布、营养结构及其主要影响因素进行分析.结果表明:调查海域春、秋均以DIN最为丰富,其次SiO3-Si,PO4-P相对较少.春季DIN和SiO3-Si表底层浓度均略高于秋季的,而PO4-p浓度则略低于秋季的.春、秋3种营养盐浓度最高值均位于辽河口附近海域,而最低值则均位于葫芦岛以东近岸海域,河口区营养盐的浓度普遍高于非河口区的.此外,营养盐表层平均浓度均高于底层的.调查海域表底层各项营养盐分布趋势较为一致,春季各营养盐呈现“S”型走向的分布特征,而秋季在双台子河口存在向南延伸的高浓度营养盐水舌,并呈现弯钩状.春、秋季各营养盐浓度均高于浮游植物生长的阈值.按照化学计量限制的评估方法,春季绝大部分海域属于磷限制,而秋季仅部分海域属于磷限制,且主要集中在辽河口与双台子河口附近海域.此外该海域2个季节N/P平均为66,比1998年的43又升高55％,已经远远大于16,Si/P和Si/N持续降低,整个海域营养盐结构失衡比较严重.人类活动导致陆源营养盐输入是辽东湾北部海域营养盐的主要来源,也是其水体营养结构失衡的关键原因所在,而调查期间的环流状况以及淡咸水的物理混合作用则是影响辽东湾北部海域营养盐浓度、分布趋势的另外2个关键因素.     

北黄海西部海区营养盐季节变化及其影响因素探讨

根据2006-07-2007-10对北黄海4个航次调查资料,分析并讨论了北黄海西部海区营养盐四季变化及其影响因素。DIN,PO4-P和SiO3-Si的浓度从春季到冬季逐渐升高。春、夏、秋季营养盐底层浓度均远远大于表层的,冬季营养盐各层浓度相近。黄海冷水团是影响北黄海西部营养盐季节变化的主要因素,黄海暖流和鸭绿江水的输入对北黄海西部营养盐季节变化影响不显著;受北黄海跃层的影响,北黄海西部海区营养盐浓度除冬季外,垂直方向均呈现出分层现象,表层浮游植物吸收营养盐,使表层营养盐浓度低于底层的。     

2012年冬季南海西北部营养盐浓度分布及结构特征

通过分析2012年12月南海西北部海水中营养盐和叶绿素a浓度的数据,讨论了南海西北部海域冬季营养盐分布与结构状况.结果表明:南海西北部冬季A区(粤西沿岸)表层营养盐浓度受到冲淡水和沿岸流的影响较大,表层水的N/P、Si/N和Si/P比值均略高于Redfield比值.而B区(琼东海域)和C区(外海海域)营养盐浓度较少受到河流输入的影响.B区表层水的N/P、Si/N和Si/P比值均低于Redfield比值;B区较低的N/P比值可能与海水中的脱氮作用有关.而C区N/P比值则是Redfield比值的2倍,这可能与该区真光层(75 m以浅)固氮生物的固氮作用有关;C区也存在缺硅现象,尤其是在C区的真光层(75 m以浅)缺硅更显著.     

Nutrient regimes and their effect on distribution of phytoplankton in the Bay of Bengal

The seasonal dynamics of nutrient ratios and abundance of phytoplankton cells from the central (CB) and western (WB) Bay of Bengal (BOB) were studied during the fall intermonsoon (FIM; September-October 2002) and spring intermonsoon (SpIM; April-May 2003). The nutrient molar ratios of macronutrients such as nitrate to phosphate (N:P), nitrate to silicate (N:Si) and silicate to phosphate (Si:P) in the top 120m were calculated for both FIM and SpIM. During both the seasons, the N:P ratios along the CB and WB were lower than 16, indicating nitrate deficiency. Whereas, along both transects the N:Si ratio was <1 and Si:P >3 in the top 20 and 40m during FIM and SpIM, respectively, indicating Si enrichment. Relatively greater nutrient concentrations along the WB than the CB appear to contribute to higher phytoplankton abundance. The preponderance of diatoms in the Bay could be attributed to rapid utilization of available nutrients in particular during FIM thus resulting in low N:Si ratios in the water column. Among diatoms, pennales were predominantly controlled by nutrients and their ratios. While, apart from nutrients, physical stratification, light and eddies also seem to influence the distribution and abundance of centrales.     

黄河下游营养盐浓度、入海通量月变化及“人造洪峰”的影响

于2009年至2011年在黄河下游采集溶解及颗粒态营养盐样品,分析了黄河下游各形态营养盐的浓度变化及营养盐入海通量,结果表明各形态氮的浓度多呈丰水期低、枯水期高,溶解无机氮是溶解态氮的主要存在形式;受黄河高悬浮颗粒物含量的影响,磷以颗粒态占绝对优势,而溶解态磷以溶解无机磷为主要存在形态;生物硅的含量平均约占硅酸盐与生物硅之和的20％,硅的浓度丰水期高于枯水期.颗粒态磷与生物硅的含量与悬浮颗粒物含量呈正相关.营养盐的组成具有高氮磷比、高硅磷比、低硅氮比的特点.近年来黄河下游溶解无机氮浓度显著升高而溶解无机磷变化不大,硅酸盐的浓度有所下降.黄河下游水沙通量、营养盐入海通量有明显的季节变化,丰水期占全年总入海通量的42％～84％.调水调沙期间,各营养盐的浓度和组成均有明显变化,氮的浓度、DIN/PO4-P下降,磷与硅的浓度、SiO3-Si/DIN、SiO3-Si/PO4-P升高,颗粒态营养盐的比例明显增加.短期内大量水沙及营养盐入海通量对黄河口及渤海生态系统产生重要影响.     

南海北部神狐海域营养盐浓度与结构的分布特征及影响因素

生源要素是海洋初级生产的基础,其在海洋环境中的循环受到多种物理、化学和生物过程的影响,对其浓度分布、结构特点及影响因素的认识是理解海洋生态系统动力学的基础。于2019年2月在南海北部神狐海域进行了现场考察和海水样品采集,对海水中的溶解态无机营养盐浓度进行了分析,并结合温度、盐度、叶绿素a(Chl a)、pH和溶解氧(DO)等水文环境参数,研究了神狐海域海水中营养盐浓度与结构的分布特征及影响因素等。在0～30 m的海水中各营养盐浓度均很低,随着深度的增加,营养盐浓度逐渐增大。在水深3 000 m左右处,无机氮、磷酸盐和硅酸盐浓度分别达到了38.02 μmol/L、2.71 μmol/L和149.07 μmol/L。温度、pH和DO与各营养盐浓度均具有显著的相关性,表明环境因素影响着营养盐的生物地球化学过程。此外,在75 m深度,研究区域东北方向的站位营养盐浓度相对较低,并呈现向西南方向逐渐增大的变化趋势,可能与高温、高盐和低营养盐的黑潮水入侵有关。根据端元混合模型计算所得保守混合浓度与实测值的差值显示,在75 m深度硅酸盐和磷酸盐以生物消耗为主,而硝酸盐存在添加。随磷酸盐浓度增加,各站位无机氮浓度呈线性升高,但硅酸盐浓度则以幂函数式升高,表明不同营养盐之间再生速率和再利用效率有所不同。神狐海域的N/P比与Si/N比和Si/P比呈现出截然相反的变化趋势。在0～30 m,N/P比较小而Si/N比和Si/P比较大;在75 m,受不同生物作用影响,N/P比变大,Si/N比和Si/P比变小;在75 m以下N/P比逐渐降低至14.44,而Si/N比和Si/P比则逐渐升高;在1 000 m以下,各营养盐比例均保持稳定。氮异常指数的计算结果显示,神狐海域300 m以上的海水中固氮作用强于反硝化作用,而300 m以下反硝化作用增强。神狐海域营养盐浓度与结构的分布特征表明黑潮入侵和生物活动显著影响了此区域营养盐的生物地球化学过程。     

Long-term nutrient variation trends and their potential impact on phytoplankton in the southern Yellow Sea,China

The concentration and composition of nutrients, such as N, P, and Si, respond to biogeochemical processes and in turn, impact the phytoplanktons’ community structure and primary production. In this study, historical data was systematically analyzed to identify long-term variations in nutrient trends, red tide frequency, phytoplankton community abundance, and dominant species succession in the southern Yellow Sea(SYS). Results showed that N/P concentration ratios dramatically increased as a funct...     

Changes in the nutrient ratios and phytoplankton community after declines in nutrient concentrations in a semi-enclosed bay in Hong Kong

Tolo Harbour is a landlocked bay with poor tidal flushings in the northeastern part of Hong Kong. During the 1980s, excessive nutrient loading led to dramatic increase in nutrient concentrations, accompanied by lower N:P ratios, higher algal biomass and shifts in the phytoplankton community. We studied the effects of nutrient loading reduction measures on nutrient concentrations, nutrient ratios and phytoplankton dynamics in Tolo Harbour by comparing data collected before the full implementation of nutrient loading reduction measures (1986-1997) to those after the implementation (1998-2008). Such measures led to declines in nutrient concentrations, changes in N:P and N:Si ratios, lower chlorophyll-a concentrations and fewer algal blooms. Diatoms were the most abundant phytoplankton group in Tolo Harbour both before and after declines in nutrient concentrations. The density of dinoflagellates did not change, but substantial increase in other algal group abundance was recorded.     

Seasonal dynamics of inorganic nutrients and phytoplankton biomass in the NW Alboran Sea

The seasonal dynamics of inorganic nutrients and phytoplankton biomass (chlorophyll a), and its relation with hydrological features, was studied in the NW Alboran Sea during four cruises conducted in February, April, July and October 2002. In the upper layers, the seasonal pattern of nutrient concentrations and their molar ratios (N:Si:P) was greatly influenced by hydrological conditions. The higher nutrient concentrations were observed during the spring cruise (2.54 μM NO₃⁻, 0.21 μM PO₄³⁻ and 1.55 μM Si(OH)₄, on average), coinciding with the increase of salinity due to upwelling induced by westerlies. The lowest nutrient concentrations were observed during summer (<0.54 μM NO₃⁻, 0.13 μM PO₄³⁻ and 0.75 μM Si(OH)₄, on average), when the lower salinities were detected. Nutrient molar ratios (N:Si:P) followed the same seasonal pattern as nutrient distribution. During all the cruises, the ratio N:P in the top 20 m was lower than 16:1, indicating a NO₃⁻ deficiency relative to PO₄³⁻. The N:P ratio increased with depth, reaching values higher than 16:1 in the deeper layers (200–300 m). The N:Si ratio in the top 20 m was lower than 1:1, excepting during spring when N:Si ratios higher than 1:1 were observed in some stations due to the upwelling event. The N:Si ratio increased with depth, showing a maximum at 50–100 m (>1.5:1), which indicates a shift towards Si-deficiency in these layers. The Si:P ratio was much lower than 16:1 throughout the water column during the four cruises. In general, the spatial and seasonal variation of phytoplankton biomass showed a strong coupling with hydrological and chemical fields. The higher chlorophyll a concentrations at the depth of the chlorophyll maximum were found in April (2.57 mg m⁻³ on average), while the lowest phytoplankton biomass corresponded to the winter cruise (0.74 mg m⁻³ on average). The low nitrate concentrations together with the low N:P ratios found in the upper layers (top 20 m) during the winter, summer and autumn cruises suggest that N-limitation could occur in these layers during great part of the year. However, N-limitation during the spring cruise was temporally overcome by nutrient enrichment caused by an intense wind-driven upwelling event.     

纳米TiO2 对海洋生源要素含量及威氏海链藻生长的影响

探讨不同质量浓度纳米TiO2(0,4,8,12,16,20 mg/L)对海洋生源要素(N,P,Si,Fe)含量及威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)生长的影响。实验结果表明:随纳米二氧化钛浓度增大,对海洋生源要素的吸附率有不同程度的提高,海洋生源要素含量下降,对磷和铁的影响最为明显;纳米二氧化钛吸附对氮磷比和硅磷比影响很大,氮磷比为68~126,硅磷比为74~135,而对硅氮比影响很小基本维持在1。纳米二氧化钛对威氏海链藻生长有明显抑制,并存在剂量—效应关系,与海洋生源要素含量影响存在相关性。     

Changes of nutrient concentrations and N: P: Si ratios and their possible impacts on the Huanghai Sea ecosystem

To investigate the impacts of nutrient concentrations and N:P:Si ratios on the ecosystem of the Huanghai Sea (Yellow Sea), the current status and long-term variation of nutrients concentrations and ratios as well as phytoplankton community structure in the Huanghai Sea were collected and analyzed. The results reveal great annual and seasonal fluctuations in the nutrient concentrations and N:P:Si ratios during 1998-2008 with no clear pattern observed in the whole region. Yet on a seasonal scale of spring and in the coastal regions such as the Jiaozhou Bay and Sanggou Bay, the increase of DIN concentration and N:P ratio as well as the decrease of phosphate and silicate concentrations and Si:N ratios were relatively significant. Many pelagic ecosystem changes have occurred concurrent with these changes of the nutrient regime, such as the recent increase of primary production, changes of phytoplankton chlorophyll a biomass and abundance, an increase of eutrophication, and occurrence of HABs. In addition, new trends in the variation of nutrients seem to be developing in some particular transect such as 36°N, which suggests that long-term and systematic ecosystem monitoring in the Huanghai Sea is necessary.     

加拿大海盆北部营养盐限制作用研究

利用2008年夏季中国第三次北极科学考察获得的营养盐、叶绿素a、温度和盐度等数据资料,结合现场营养盐添加实验的结果讨论西北冰洋加拿大海盆北部营养盐对浮游植物生长的限制作用。结果表明:由于融冰水稀释作用,加拿大海盆B80站约20m深度存在较强的盐跃层,阻碍了水体上下混合。较低浓度的溶解无机氮(DIN)和硅酸盐(分别为0.31μmol/L和0.94μmol/L)以及严重偏离Redfield比值的N/P、N/Si比值(分别为0.42和0.32)表明加拿大海盆表层水体存在N和Si限制。根据现场营养盐加富实验各培养组叶绿素a浓度变化、营养盐吸收总量差异和浮游植物种群结构,进一步表明氮是北冰洋海盆首要限制营养盐,而Si则抑制了硅质生物的生长。同时,较小的硝酸盐半饱和常数(Ks)证明即使在营养盐充足的情况下北冰洋海盆浮游植物生长速率也处于较低水平。计算得到各培养组营养盐吸收比例(N/P比值)均大于Redfield比值,可能是培养实验过程中以微型、微微型浮游植物为主,硅藻等小型浮游植物为辅造成的。