2018年南黄海浒苔绿潮发展规律及氮组分的作用探究

根据2018年南黄海漂浮态浒苔(Ulva prolifera)绿潮规模卫星监测数据以及春、夏季(4月和7月,绿潮前后)水文环境要素和氮营养盐等数据,对2018年绿潮发展规律及不同氮组分在其中的作用进行分析。结果表明:浒苔于4月25日在江苏南通近海首次发现,随后其向北漂移增殖扩展在6月29日达到最大规模,8月中旬消失。绿潮漂移区域集中在122°E以西近海并呈现两个明显的发展阶段:35°N以南江苏近海绿潮快速增殖阶段和35°N以北山东半岛外海域绿潮聚积衰退阶段。各氮营养盐组分受径流输入、冷水团以及生物活动等因素影响,呈现明显的区域和季节特征。不同绿潮阶段受氮营养盐影响不同,绿潮快速增殖阶段,丰富的氮营养盐(总溶解氮(TDN)>20 μmol/L和溶解无机氮(DIN)>20 μmol/L)是浒苔藻快速繁殖生长的物质基础,此阶段为整个绿潮发展提供了主要的氮支撑且以DIN为主要形态。绿潮聚积衰退阶段,较低的可利用氮(DIN<2 μmol/L和尿素(urea-N)<1.5 μmol/L)不利于浒苔藻持续繁殖生长,此阶段内有机氮(如urea-N)在绿潮后期的氮支撑中起到重要作用。     

浒苔绿潮对青岛近海溶解有机氮构成和生物可利用性影响

溶解有机氮(DON)作为近海生态系统总溶解态氮(TDN)的重要赋存形态,其生物可利用性对查明绿潮爆发期间氮的供给机制具有重要意义。本文通过2015年在青岛近海浒苔(Ulva prolifera)绿潮爆发期间和消亡后两个航次调查,对比分析了该海域绿潮爆发期和消亡后溶解有机碳(DOC)、TDN、溶解无机氮(DIN)、DON及其中具有高生物可利用性组分尿素、总溶解态氨基酸(TDAA)浓度变化,以TDAA在DOC中碳摩尔比[TDAA(%DOC)]为指标,评价该海域绿潮爆发期和消亡后DON的生物可利用性。绿潮爆发期青岛近海氮浓度受陆源输入影响较绿潮消亡期明显,不同形态氮的浓度高于绿潮消亡期,DON浓度均值为(13.84±6.77)μmol·L~(-1),较绿潮消亡后高44.5%,在TDN中占比均达到(56.8±9.3)%。其中,尿素和TDAA合计占DON的(38.5±6.4)%。受浮游植物分泌和细菌降解等生物作用调控,DON生物可利用性呈现由表层到底层逐步降低的变化特征;而绿潮爆发期浒苔分泌较多新鲜的DON,导致其生物可利用性高于消亡后。DON在微生物作用下快速转化为DIN并为浒苔所吸收是绿潮爆发期间氮供给的主要机制之一。     

厦门近岸海域营养盐时空变化特征分析及其富营养化评价

本研究根据2016—2020年厦门近岸海域15个航次的监测数据,对该区域营养盐的时空分布特征、影响因素及营养盐限制状况进行综合分析,并评估各海区的富营养化状态。结果表明,空间上,营养盐的分布特征表现为从近岸向远岸逐渐下降的趋势,溶解无机氮(Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)平均浓度排序为：九龙江口>西海域>同安湾>南部海域>东部海域>大嶝海域,溶解无机磷(Dissolved Inorganic Phosphorus, DIP)平均浓度排序为：同安湾>西海域>九龙江口>东部海域>南部海域>大嶝海域;时间上,营养盐浓度总体呈逐年下降趋势;枯水期最高,平水期次之,丰水期最低。研究海域平均DIN/DIP摩尔比值为40,总体表现为磷限制。2016—2020年厦门近岸海域富营养化指数(E)基本呈逐年下降的趋势;从空间分布上看,九龙江口和西海域富营养化较为严重。富营养化指数与盐度呈显著负相关关系,说明陆源输入对研究海域富营养化存在重要影响。     

亚洲沙尘中铁、铜对黄海近海表层优势浮游细菌丰度影响的模拟研究

本文于2021年夏季在黄海近岸采集表层海水进行室内培养实验。通过添加不同浓度铁、铜以及沙尘来研究沙尘中铁、铜对海洋表层优势浮游细菌丰度的影响。结果表明,在近海富营养区,铁的添加在培养前期可短暂促进优势细菌丰度的增加(为对照组的1.33～6.58倍),其中低浓度铁的促进作用最显著(P<0.05),主要是通过影响优势细菌对溶解无机氮(Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)、溶解态有机物(Dissolved Organic Matter, DOM)和Fe的吸收利用以及对Cu的释放,进而促进细菌生长。铜的添加能在培养后期抑制优势细菌的丰度,其细菌丰度与对照组相比下降2%～53%,高浓度铜对细菌的抑制作用强于低浓度铜,主要通过影响细菌对溶解态有机氮(Dissolved Organic Nitrogen, DON)和Cu的吸收利用以及对NO^-₂+NO^-₃、溶解态有机碳(Dissolved Organic Carbon, DOC)和Fe的释放速率,进而影响其生长。沙尘添加对黄海...     

黄海绿潮生消过程及其主导因素

黄海绿潮已成为中国近海一种新的自然灾害,对经济、环境等方面均有影响,研究黄海绿潮的生消过程及其影响因素,对进一步了解浒苔暴发机制、开展绿潮灾害防治工作有重要意义。基于拉格朗日运输模型(Larval TRANSport Lagrangian model,LTRANS),构建了可以模拟浒苔生长消亡的物理-生态耦合模型(Larval TRANSport Lagrangian model-Green Tide,LTRANS-GT),模拟了黄海浒苔漂移扩散和生长消亡过程,讨论了绿潮生物量季节变化特征及海表面温度、光照及氮磷营养盐在不同生消阶段所起到的作用。结果表明,在生长阶段,绿潮所在海域的海表面温度及光照处于适宜浒苔生长范围内,而氮磷营养盐浓度年际间差别较大。在消衰阶段,绿潮所在海域光照与生长阶段相比无明显差异,温度相较于生长阶段有着很明显的升高,且在浒苔消亡阶段末期平均温度均超过了26℃,温度的升高降低了浒苔的生长率,同时增加了浒苔的死亡率,此时氮磷营养盐均也处于较低水平。由敏感性试验结果发现,在生长阶段,海表面风场及表层流场的差异造成浒苔分布区域不同,带来的浒苔周围海域营养盐浓度差异是绿潮生长阶段年际差异的主导因素;在消衰阶段,温度的大幅上升及营养盐浓度的下降共同影响了绿潮消亡。     

江苏－山东沿岸大型绿藻微观繁殖体时空分布特征研究

为研究暴发浒苔绿潮的黄海近岸水体中大型绿藻微观繁殖体时空分布和种群演替,以及绿潮对海域繁殖体群落结构的影响,本研究在江苏－山东沿岸设置4个站位,开展周年取样调查研究。通过室内培养和分子检测结合的方法,共鉴定出6种大型绿藻:缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(U. prolifera)、扁浒苔(U. compressa)、孔石莼(U. pertusa)、未命名种(Ulva sp.) 和盘苔(Blidingia sp.)。定量研究结果表明,各站位微观繁殖体丰度和种类组成具有明显时空变化特征,苏北浅滩与青岛近岸周年绿藻微观繁殖体丰度明显高于连云港燕尾港和日照岚山港站位;各站位丰度呈双峰型波动,春季到初夏达最高,秋季为次高峰,其他季节丰度较低。群落结构组成研究表明,苏北浅滩周年存在较高丰度的浒苔微观繁殖体(平均为77株/L),其中造成黄海大规模绿潮的“漂浮生态型”浒苔占绝对优势,年均占浒苔微观繁殖体总数的75.7%;青岛近岸微观繁殖体种类组成波动显著,在夏季大规模浒苔绿潮到达时,优势种从缘管浒苔转变成浒苔,其中,“漂浮生态型”浒苔微观繁殖体数量急剧上升,并在绿潮消退时快速消失。对比研究显示,苏北浅滩海域是浒苔微观繁殖体“栖息地”,对维持浒苔种群、造成绿潮连年暴发具有重要作用;青岛近岸微观繁殖体群落受到大规模漂浮浒苔的季节性扰动,其组成结构在绿潮暴发期发生显著变化。     

夏季辽河口各形态营养盐的河口混合行为

利用2009 年7 月对辽河口水域航次的调查结果, 对该水域营养盐的形态和分布特征进行了探讨,并对其主要控制过程进行了讨论。结果表明： 辽河口水域营养盐的变化范围较大。磷主要以磷酸盐的形式存在, 其余依次是颗粒态磷PP、溶解有机磷DOP, 三者含量相差不大; 氮主要以硝酸盐的形式存在, 其余依次是溶解有机氮DON、颗粒...     

黄海浒苔绿潮及其溯源研究进展

2007-2012年,黄海连续6a暴发了大规模绿潮。分析了过去5a国内外对黄海绿潮以及绿潮形成种浒苔的研究进展,并总结了对黄海绿潮浒苔溯源的主要观点。结合国内外对绿潮浒苔生物学研究结果,深入分析了大规模黄海绿潮暴发的关键要素(绿潮形成种、近海海水富营养化和其它海洋环境因子)以及生物生态学机制,根据已知的结果推演黄海绿潮全年发生发展过程。据此,认为黄海绿潮大暴发与江苏省近岸海域海水富营养化密切相关,辐射沙洲的浒苔微观繁殖体(孢子、配子及其不同发育程度的显微个体)在绿潮暴发过程中扮演重要角色。     

绿潮生物学机制研究

绿潮发生机制极其复杂,但其核心机理是绿潮暴发时漂浮"藻席"中的浒苔快速形成巨大生物量,涉及浒苔生物学过程对环境的响应及其生理生化基础。为此,本文在已有研究报道的基础上,对浒苔生活史研究进行了充分的理论补遗;分析了漂浮"藻席"中浒苔生长与繁殖过程,认为该过程是绿潮生物量形成的关键;阐述了浒苔孢子囊形成是对富营养化背景下海水溶解无机氮(DIN)中硝态氮高占比的响应,认为一氧化氮分子可促进浒苔营养细胞向孢子囊的转化;解析了浒苔细胞对逆境因子的响应途径与机制。基于已有的研究成果,本文对浒苔引发绿潮的生物学过程进行了理论推定。人为或自然因素使固着浒苔处于漂浮状态,形成小规模"藻席";富营养化背景下海水DIN中硝态氮占比的升高赋予了浒苔巨大的繁殖潜能,漂浮过程溶解无机碳(DIC)"充裕"和"不足"两个阶段的交替以及食藻动物啃食产生的藻片段使孢子囊形成比例大幅提升;孢子原位萌发等使释放的孢子在"藻席"中获得了附着基,个体数目随之指数增长;结合漂浮浒苔的高生长速率,"藻席"规模不断扩大,短时间内形成巨大生物量。同时,本文还对今后的绿潮研究提出一些建议,认为啃食动物在浒苔生物量消长过程中发挥重要作用,在漂浮"藻席"系统中扮演着"生态引擎"的功能,同时系统阐明浒苔孢子的原位萌发等现象的生物学机理应该是未来绿潮的重要研究内容。     

2002年春、夏季东海赤潮高发区营养盐结构及分布特征的比较

20 0 2年 8月 2 6日— 9月 4日在东海赤潮高发区 ( 2 9°0 0′— 32°0 0′N、1 2 2°0 0′— 1 2 3°30′E)进行了夏季航次的调查 ,利用春、夏季东海赤潮高发区的调查数据 ,系统分析比较了其营养盐结构和分布特征 ,并初步探讨了夏季爆发的中肋骨条藻赤潮与营养盐的关系。与 2 0 0 2年春季相比 ,2 0 0 2年夏季调查海区中SiO3 Si、PO4 P、NH4 N、DON和PN平均浓度比春季有所增加 ,而NO3 N、NO2 N、DOP和PP浓度则有所减小。夏季各种形态磷营养盐主要由PO4 P和PP组成 ,其中PO4 P比春季明显增加 ,PP略有减少 ,DOP显著减少 ;各种氮形态营养盐主要由DIN和DON组成 ,与春季相比DON比例略有增加 ,DIN略有减少。DIN仍以NO3 N为主并有所增加 ,而NH4 N比例基本不变 ,NO2 N有所减少。主要溶解无机态营养盐 ,如SiO3 Si、PO4 P和NO3 N ,以及PP的平面分布整体上呈沿岸海域浓度高、外海浓度低的趋势 ,等值线与海岸线平行的趋势已减弱 ,甚至消失。NO2 N和NH4 N具有明显的水团分布特征 ,与春季有所不同 ;DON和PN与春季具有相同的斑点状分布趋势。另外 ,本航次调查中在 1 1站发现中肋骨条藻赤潮 ,该站表层SiO3 Si浓度较高 ,PO4 P很低 ,其余溶解态氮营养盐及PP与调查海区表层平均浓度接近 ,PN较高。营养盐结构中 1 1站表层     

海水温度对衰亡期浒苔释放生源硫影响的模拟研究

为研究浒苔释放生源硫的特征,本文对采集于黄海绿潮中期和末期的浒苔进行了实验室模拟培养,探讨了不同温度对衰亡期浒苔释放生源硫化物的影响。实验结果表明,在10~25℃温度范围内,温度升高能够加速浒苔的衰亡。二甲基硫（DMS）的平均释放速率范围为2.79~150.70 nmol/（L·g·d）,二甲基硫基丙酸内盐（DMSP）的平均释放速率范围为2.16~113.26 nmol/（L·g·d）。温度升高能够使DMS和DMSP的释放速率加快,释放量增加,DMS最大平均释放速率在25℃条件下比10℃条件下升高了约60%,培养液中DMS浓度升高了2~3倍。采集于绿潮末期的浒苔培养液中的DMS和DMSP和采集于绿潮中期的浒苔相比,浓度有所增加,采集于浒苔绿潮末期浒苔培养液中DMS的最高平均浓度为418.41 nmol/L,约为中期的4倍;DMSP的最高平均浓度为316.14 nmol/L,是中期的3倍。浒苔绿潮的爆发会对水体中的硫体系循环产生影响,进而影响该海域生态环境。     

不同状态浒苔对东海原甲藻生长的影响

近年来富营养化等海洋污染现象日益加重,我国近海每年都会暴发浒苔绿潮和微藻赤潮现象。本文在实验室模拟条件下,研究了不同状态不同含量的浒苔（Ulva prolifera）,即浒苔新鲜藻体、浒苔培养液和浒苔干粉末与东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）共培养时产生的竞争抑制作用。结果表明,浒苔新鲜藻体、浒苔培养液和浒苔干粉末在初始质量含量大于1 g/L的条件下都会对东海原甲藻产生抑制作用,浒苔干粉末的抑制强度远远超过浒苔培养滤液和浒苔新鲜藻体。在二者共培养时,出现了“低促高抑”的现象,即浒苔含量较低时会促进东海原甲藻的生长,而高含量的浒苔则抑制东海原甲藻的生长,且抑制作用随浒苔含量的升高而增大。浒苔对东海原甲藻的这种抑制作用,一方面可能来自于营养物质的竞争和消耗,另一方面可能来自于浒苔释放的化感物质对东海原甲藻产生的影响。利用浒苔对东海原甲藻的抑制作用,可为东海原甲藻赤潮的生物防治提供一种思路与方法。     

Decrease in anthropogenic nutrients and its effect on the C/N/P molar ratio of suspended particulate matter in hypertrophic Dokai Bay (Japan) in summer

Biologically important nutrient concentrations in Dokai Bay have declined as a result of reductions in anthropogenic inputs of total nitrogen and total phosphorus. A decrease in nutrient concentrations affects phytoplankton growth, thereby changing the biochemical characteristics of autochthonous particulate matter. We therefore investigated changes in the C/N/P molar ratio of suspended particulate matter (SPM) in the summer, when phytoplankton growth is vigorous, before environmental quality standards (EQSs) were attained (1995–1998) and afterward (2006–2009). We found that the ratio of particulate organic nitrogen (PON) to particulate phosphorus (PP) changed in conjunction with changes in the ratio of dissolved inorganic nitrogen to dissolved inorganic phosphorus (DIP) that resulted from reductions in nutrient loading. Furthermore, we suggest that because the DIP concentration in seawater was high before EQSs were attained, inorganic phosphorus was possibly adsorbed onto SPM. After the attainment of EQSs, however, the DIP concentration fell, and PON/PP was high. Phosphorus limitation of phytoplankton growth in the mouth of the bay may explain the high PON/PP ratios after EQS attainment.     

扁浒苔PCR 快速检测方法研究

扁浒苔(Ulva compressa)能够导致绿潮灾害,对其开展快速检测技术研究是预防和控制其危害的重要技术手段。根据石莼属不同种类核糖体基因转录间隔区域(ITS)的序列设计了一对检测扁浒苔的特异性引物,并对其反应条件和体系进行了优化。PCR特异性检测结果表明,供试扁浒苔均扩增出与预期大小相一致的330 bp产物,而对缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(U.prolifera)、曲浒苔(U.flexuosae)、孔石莼(U.pertusa)的检测结果全为阴性。PCR灵敏度试验表明,该PCR体系最低可以检测到10 pg的扁浒苔DNA模板。本快速检测方法为扁浒苔的早期识别与有效治理提供了科学依据,对相关扁浒苔产业和生态学等研究也具有一定参考意义。     

Factors influencing nutrient dynamics in the eutrophic Jiaozhou Bay, North China

We conducted studies of nutrients and water mass movements in a semi-enclosed bay in northern China to understand nutrient dynamics under varying tidal regimes. Four cruises were conducted under varying tidal regimes in Jiaozhou Bay, two at neap tide and one at spring tide in August and one at spring tide in October 2001. In addition to transect surveys, drift experiments and an anchor station were employed to show current and tidal effects. Samples for nutrient evaluation were taken from the five major tributary rivers in March (dry season) and August (flood season) of 2002 to estimate nutrient transport by rivers, and wastewater samples were collected to evaluate nutrients in wastewater discharge. Benthic nutrient fluxes were determined by (1) incubation of sediments with overlying seawater on board the boat and (2) calculated by Fick’s First Law from nutrient pore water profiles. Nutrient concentrations were high in the north, especially the northeast and northwest sectors, reflecting human activities. Jiaozhou Bay was characterized by high nitrogen, but low phosphorus and silica concentrations compared to Chinese coastal seas. Based on nutrient atomic ratios, the limiting elements for phytoplankton growth in Jiaozhou Bay were silica and phosphorus. The fluxes of nutrients between sediment and overlying water varied depending on the specific nutrient, the site and redox conditions. Benthic nutrient fluxes based on sediment incubations were all lower than the estimated diffusive fluxes, implying that the nutrients released from sediment pore waters were probably utilized by benthic microalgal and bottom-water primary production. A preliminary estimate of nutrient budgets demonstrated that riverine and wastewater inputs were greater than atmospheric deposition into Jiaozhou Bay, except that nitrate from wastewater inputs was less than atmospheric deposition. Concentrations of nitrogen and phosphorus increased while silica decreased in the last four decades, similar to other eutrophicated estuaries. The resulting shift in nutrient composition in Jiaozhou Bay affects phytoplankton composition, trophic interactions, and sustainability of living resources.     

Investigation of the decline of Ulva prolifera in the Subei Shoal and Qingdao based on physiological changes

It has been a scientific consensus that Ulva prolifera green tide that break out annually between May and August in the recent decade off eastern coast of Yello...     

Population differentiation in the dominant species (Ulva prolifera) of green tide in coastal waters of China

Since 2015, green tides with Ulva prolifera as the dominant species in the Qinhuangdao coastal waters have continued to occur. In this study, the relationship between green tides in Qinhuangdao and the Yellow Sea (setting sites in Rudong and Qingdao) was evaluated by genetic analyses of U. prolifera. Single nucleotide polymorphism (SNP) markers were used to analyze genetic diversity and genetic relationships among groups. Genetic differentiation was lower among floating U. prolifera populations in Rudong and Qingdao than in Qinhuangdao. The floating U. prolifera population had higher genetic diversity and polymorphism levels in Qingdao and Rudong than in Qinhuangdao. Physiological experiments showed that the growth rate and net buoyancy of floating U. prolifera were highest in Qinhuangdao and Qingdao, respectively, under the same environmental conditions (temperature and light). Overall, these findings showed that U. prolifera populations in the Qinhuangdao and Yellow Sea green tides (Rudong and Qingdao) differ significantly at the molecular and physiological levels. Therefore, the Qinhuangdao green tide is not correlated with the Yellow Sea green tide and has a different origin and development mode. This study provides insight into the mechanism underlying green tide blooms in coastal waters of China.