我国近海大型海藻生态修复策略与典型案例

随着人类对海洋过度开发,我国近海环境问题日益突出,多处海域出现重度富营养化现象。目前,国内外不仅对海水富营养化现象日益关注,而且积极寻求有效的生态修复方案,其中应用大型海藻进行海洋生态环境修复得到普遍认可。大型海藻修复不仅有助于实现生态环境良性循环,构建稳定的海洋生态系统,还可使得经济发展与生态环境保护相协调。本研究基于我国近海生态环境问题以及相应的大型海藻修复策略展开综述,对现有的大型海藻生态修复特点及近海封闭海域、半封闭海域和开放海域生态修复工程案例进行总结,以期对我国近海富营养化海域生态修复起到一定的指导作用。     

舟山钓梁围垦一期工程对附近海域生态系统影响研究

为评价舟山钓梁围垦一期工程对附近海域生态系统的影响,对工程海域水质、浮游植物、浮游动物、底栖动物和潮 间带动物在不同时间的调查数据进行了综合分析。结果表明,工程海域海水处于高度富营养化水平,无机氮和活性磷酸盐严 重超标。围海区内浮游植物细胞丰度在2007 年降到最低,2011 年8 月较2007 年8 月显著增加,均匀度指数呈现相反的变化 趋势。围海工程结束后浮游动物生物量显著降低,浮游幼体在种类数中所占比例增加;大型底栖动物栖息密度、生物量、多 样性指数均显著降低,多毛类种数所占比例增加;潮间带动物栖息密度、多样性指数和均匀度减少。围海造成的海水水质的 变化与浮游植物、浮游动物、底栖动物群落结构参数改变密切相关,海水悬浮物含量是影响浮游生物群落结构的重要因素, 围海工程结束后底栖动物群落结构发生了明显改变。     

黄河口海域2004-2009年春季大型底栖动物群落的时空变化

根据 2004年-2009年春季6个航次共186个站次的黄河口附近海域生态调查资料,对该海域的大型底栖动物进行了群落特征分析。调查共采集到大型底栖动物153种,生物量变化范围为6.31~13.20 g/m2,丰度的变化范围为44~902 ind./m2。优势种类历年变化较大,出现频率较高的优势种类为纵沟纽虫、细长涟虫、寡节甘吻沙蚕和绒毛细足蟹;调查区域内丰富度指数及Shannon-Wiener多样性指数历年来呈下降的趋势。聚类结果显示,调查区域大致可分为近岸和远岸2个底栖动物群落。分析表明,水深、底质的中值粒径和海水盐度是影响底栖生物群落结构变化的主要因素。     

黄河口及邻近海域底栖群落健康及生境适宜性评价

根据2013年10月黄河口及邻近海域大型底栖动物、水和沉积环境数据,应用Multivariate AMBI(M-AMBI)指数评价了该海域的底栖群落健康和生境状况,通过分析底栖群落健康和生境质量的环境限制因子,本文对研究水域底栖生境的适宜性进行了评价。结果表明,本航次在研究海域共采集到45种大型底栖动物,分属于5个类群,其中多毛类占明显优势,底栖动物以生态组EGI和EGII为主。36.4%的站位底栖群落健康处于良好等级,18.2%的站位处于差的等级,其余各站位处于中等。主成分和相关分析结果显示,M-AMBI指数能敏感地响应底栖生境环境受扰动和污染的状况,水体水深、盐度和溶解无机氮,以及沉积物石油烃和硫化物等是限制底栖群落健康和生境质量的主要因子。根据限制性环境因子,本文对黄河口及邻近海域底栖生境的适宜性进行了划分。在水深较浅、盐度较低和污染相对较重的河口及近岸区域不适宜底栖动物的栖息;在水深较深、盐度较高和无明显污染的近海区域较适宜大型底栖群落的栖息和健康。     

江苏近岸海域表层海水中营养盐组成、分布及季节变化特征

根据2014~2015年江苏近岸海域4个航次现场调查资料,分析探讨了该海区表层海水的溶解无机氮(DIN)、活性磷酸盐和硅酸盐含量及分布特征,并对江苏近岸海域表层水质进行富营养化评价。海区全年表层DIN平均浓度均符合国家4类海水水质标准,表层活性磷酸盐平均浓度均符合国家二类海水水质标准。DIN表现为冬季夏季秋季春季。NO_3-N在4个季节均为DIN的主要存在形态,NO_2-N的比例随水温的升高而呈上升趋势。灌河口和江苏海域南端启东嘴处为营养盐高值区,而海州湾是营养盐低值区。江苏近岸海域在夏季基本处于磷限制潜在性富营养。而秋季北部海域基本处于磷限制潜在性富营养,南部海域处于中度营养及富营养状态;冬季海州湾基本处于磷限制潜在性富营养,其余海域处于中度营养及富营养状态,春季海区整体呈现中度营养及富营养状态。     

基于底栖生物指数的辽东湾生态质量状况评价

以2007年7月辽东湾近岸海域获取的大型底栖动物样品和环境参数数据为基础,首次将W-statistic应用于该海域的生态质量状况评价,并结合Shannon-Wiener生物多样性指数及底栖生物完整性指数的评价结果全面分析其生态质量状况。结果表明,大多数离岸海域取样点的生态环境质量状况以轻度干扰为主,而北部河口区(如大辽河口、双台子河口)则以重度干扰为主,且沿河口区向外有明显的空间梯度。这跟入海河流携带大量的营养盐入湾从而导致河口区富营养化程度较高有关。各指数均能较为敏感地响应富营养化的空间梯度变化,且与富营养化指数显著相关;同时,3个指数之间呈显著的相关关系,能辨析北岸河口区组与近岸海域组的大型底栖动物群落显著性差异,适用于评价辽东湾的生态质量状况。     

乐清湾大型底栖动物群落及其与环境因子之间的关系

为了解和掌握乐清湾大型底栖动物群落及其与环境因子的相关性,于2015年1月、3月、5月、8月和10月开展了5个航次的大型底栖动物和环境因子的调查。结果表明,1月、3月和5月3个月份的群落结构和空间分布均较为接近,优势群落的主要特征种为薄云母蛤和不倒翁虫;8月和10月的优势群落不明显,主要群落特征种有不倒翁虫、双形拟单指虫、寡鳃齿吻沙蚕、小头虫、中蚓虫属一种等。丰度/生物量曲线(ABC曲线)分析表明5月的群落结构较稳定,1月、3月、8月和10月均处于不同程度的扰动状态,其中8月的受扰动程度最大。BVSTEP分析表明亚硝酸盐是乐清湾大型底栖动物群落各月份差异的主要环境驱动因子,盐度和氨氮分别是影响乐清湾3月和5月大型底栖动物群落结构的主要环境因子。典范对应分析(CCA)表明水温对乐清湾大型底栖群落特征种时空分布影响最大,其次是盐度、溶解氧、含氮营养盐和pH等。通过CCA排序图发现大部分群落特征种分布在含氮营养盐较低的水域,表明高浓度的含氮营养盐已经对乐清湾的大型底栖动物产生了负面影响。     

五龙河口海域水质分析与评价

根据2013年8月份开展的水质监测,分析五龙河口海域夏季表层海水中pH值、盐度、溶解氧(DO)、无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)、化学需氧量(COD)等因子的含量和分布状况,评价富营养化程度和有机污染程度。结果显示各调查指标均超出了一类海水水质标准,调查海域有机污染状况严重,海水富营养化水平为高富营养,通过营养盐N/P比值判定为磷限制潜在性富营养,水质状况较去年同期有所下降。     

2015年天津市海洋生态红线区海洋环境质量综合评价

文章于2015年夏季对天津市海洋生态红线区的主要海域进行了水质和沉积物环境状况调查。天津市海洋生态红线区海域海水主要受到了无机氮和活性磷酸盐的污染,部分站位化学需氧量、油类和铅等监测因子也超出了第二类海水水质标准的要求。总体上看,红线区海域海水处于中度富营养化状态,富营养化程度的高值区出现在生态红线区北部近岸海域。表层沉积物质量良好,均符合第一类海水沉积物质量标准,红线区海域表层沉积物重金属的潜在生态风险等级处于轻微等级。     

2014年山东近岸海域海水氮磷营养盐含量特征及富营养化评价

本文依据2014年山东近岸海域海水春夏秋三个航次的营养盐监测数据,采用单因子指数、富营养化指数和潜在性富营养化评价等3种方法分析和评价了山东近岸海域的海水营养盐含量特征和富营养化时空变化特征。结果表明,调查海域的DIN和PO_4-P含量劣于第四类海水水质标准的站次比例分别为7.1%和0.5%,各营养盐空间分布离散程度较大,总体趋势为山东北部海域的含量高于南部。NO_3-N是DIN的主要存在形式,春夏秋三个季节DIN、PO_4-P和SiO_3-Si的含量变化基本呈春季至夏季降低、而后秋季再升高的趋势。调查海域呈富营养化(E≥1)的站次占总监测站次的14%,83.3%的站次的N/P30,氮磷营养盐结构失衡,磷限制为山东近岸海域营养盐结构的主要特征。应加强富营养化海域监测,特别关注营养盐严重失衡区域。     

中沙大环礁四种大型海藻的光生理特征比较及其对升温的响应*

生活于珊瑚礁区的大型海藻可以与珊瑚一起为礁栖生物提供食物和栖息地, 它们在维护珊瑚礁生态系统生物多样性中起着极为重要的作用。本论文比较研究了生活于我国南海中沙大环礁区4种优势海藻的生化组分、光合特征及其对海水升温的生理响应,其中厚膜藻(Grateloupia ellipitica)和粉枝藻(Liagora samaensis)为红藻, 钙扇藻(Udotea flabellum)和仙掌藻(Halimeda discoidea)为绿藻。结果显示, 与绿藻相比, 红藻藻体叶绿素(Chl a)和类胡萝卜素含量更低且含有藻胆素, 红藻的光补偿点(E_C)和呼吸速率(R_d)均显著低于绿藻。海水升温提高了4种海藻的光能利用效率(α)、E_C、R_d和日净光合固碳量; 同时, 升温还降低红藻的饱和光强(E_K)、提高绿藻的最大光合放氧速率(P_max)。结果还显示, 海水升温在光强较低时提高红藻的光合放氧速率, 光强较高时则降低其放氧速率; 升温也提高绿藻的光合放氧速率, 但光强变化对升温效应的影响不显著。基于4种海藻的光生理特征以及升温效应的种间差异性可见, 短时间升温(~4℃)有利于中沙大环礁区海藻的光合作用; 与绿藻相比, 该升温效应更有利于红藻。     

热带北太平洋西部固氮速率及固氮微生物组成

In the present study, we report N_2 fixation rate(~(15)N isotope tracer assay) and the diazotroph community structure(using the molecular method) in the western tropical North Pacific Ocean(WTNP)(13°–20°N, 120°–160°E). Our independent evidence on the basis of both in situ N_2 fixation activity and diazotroph community structure showed the dominance of unicellular N_2 fixation over majority of the WTNP surface waters during the sampling periods.Moreover, a shift in the diazotrophic composition from unicellular cyanobacteria group B-dominated to Trichodesmium spp.-dominated toward the western boundary current(Kuroshio) was also observed in 2013. We hypothesize that nutrient availability may have played a major role in regulating the biogeography of N_2 fixation.In surface waters, volumetric N_2 fixation rate(calculated by nitrogen) ranged between 0.6 and 2.6 nmol/(L·d) and averaged(1.2±0.5) nmol/(L·d), with 10 μm size fraction contributed predominantly(88%±6%) to the total rate between 135°E and 160°E. Depth-integrated N_2 fixation rate over the upper 200 m ranged between 150 μmol/(m~2·d)and 480 μmol/(m~2·d)(average(225±105) μmol/(m~2·d). N_2 fixation can account for 6.2%±3.7% of the depthintegrated primary production, suggesting that N_2 fixation is a significant N source sustaining new and export production in the WTNP. The role of N_2 fixation in biogeochemical cycling in this climate change-vulnerable region calls for further investigations.     

Chemical characteristics and estimation on the vertical flux of N, P, Si in upwelling area of Taiwan Strait

ＣｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｆｌｕｘｏｆＮ，Ｐ，ＳｉｉｎｕｐｗｅｌｌｉｎｇａｒｅａｏｆＴａｉｗａｎＳｔｒａｉｔ￥ＣｈｅｎＳｈｕｉｔｕａｎｄＲｕａｎＷｕｑｉ（ＦｕｊｉａｎＩｎｓｔｉｔ...     

Description of the Phytoplanktonic Community of the Oligotrophic Waters of the SE Aegean Sea (Mediterranean)

Abstract. A seasonal sampling program of five stations off the Island of Rhodes (SE Aegean Sea) was carried out in 1983–1984. Temperature, salinity, Secchi disk transparency, P-PO₄, N-NO₃, N-NO₂, N-NH₃, Si-SiO₂, and chl a were measured and phytoplankton species recorded. Cell concentrations and chl a varied seasonally. with the highest values in summer (l.2 times 10⁴ -1^--¹ total mean cells; 0.13 mgam^-3 total mean chl a ) and the lowest in winter (2.3 times 10³, 1^--¹ total mean cells; 0.06 mg^.m-^- total mean chl a ). A variation in cell abundance among stations was also noted. Quantitative relationships among the recorded taxa showed that diatoms and dinoflagellates were richer in species composition (88 and 58 total species, respectively) than coccolithophores (8 species) and other flagellates (8 species). Comparison of phytoplankton samples from different depths and stations by cluster analysis showed an irregularity or discontinuity in species associations. The SE Aegean Sea was characterized as oligotrophic on the basis of the estimated nutrient and phytoplankton concentration levels.     

Role of Kuroshio frontal eddy in exchange between shelf water and Kuroshio water in East China Sea

Basic patterns of the reversal of the Kuroshio water toward the shelf, intrusion of the shelf mixed waterinto the Kuroshio and uplifting of the near-bottom nutrient-rich water into the upper layer by the pumping of the frontal eddy are analyzed on the basis of satellite infrared images and hydrologic, chemical and biological observations. Results show that the Kuroshio frontal eddies play a very important role in the exchange between the shelf water and the Kuroshio water. The estimation of the average volume transports for three frontal eddy events indicates that the shelf mixed water entrained by an eddy into Kuroshio is 0.44×10~6 m3/s and the reversal Kuroshio water onto the shelf region only 0.04×10~6 m3/s. Along the whole shelf edge, the volume transport of the shelf mixed water entrained by the eddies into the Kuroshio is 1.8×10~6 m3/s. The nutrient (NO3-N) flux pumped to the euphotic zone and input to the continental shelf through a column with 1 m wide is 974 μmol/(s·m) when there is frontal eddy and only 79 μmol/(s·m) in the case of no frontal eddy. Yearly nutrient (NO3-N) flux input to the shelf area caused by the frontal eddy is 1.7×10~5 t/a.     

光照和硝酸盐浓度对东海原甲藻和三角褐指藻释放挥发性卤代烃的影响

海洋中产生的挥发性卤代烃(Volatile Halocarbons,VHCs)是氯、溴和碘进入大气的重要载体。海洋藻类能够产生损耗大气中臭氧的VHCs,尤其是海洋微藻已被证明是大气中一些VHCs的主要贡献者。环境因素对海洋微藻产生VHCs的影响研究较少,本文主要研究了光照和硝酸盐浓度对微藻释放VHCs的影响。将海洋微藻东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)置于密封的玻璃容器中,并在不同光照条件(20μmol/(m2·s)、70μmol/(m2·s)和140μmol/(m2·s))及不同硝酸盐浓度(1 mg/L、5 mg/L、10 mg/L和50 mg/L)下进行无菌单种培养,分析碘甲烷(CH3I)、二溴甲烷(CH2Br2)、一氯二溴甲烷(CHBr2Cl)和三氯乙烯(C2HCl3)4种VHCs的生产。采用吹扫-捕集气相色谱技术对其中的VHCs进行提取和分析。结果表明,光照强度和硝酸盐浓度会影响两种微藻对VHCs的释放,但是对不同VHCs的影响效果不同,其中CH3I的释放受光照强度和硝酸盐浓度变化的影...     

基于叶绿素荧光技术的紫菜光适应特征研究

通过水样调制式叶绿素荧光仪,对坛紫菜、条斑紫菜叶状体和丝状体在不同光照条件下叶绿素荧光特性进行研究.结果表明:紫菜叶状体和丝状体实际量子效率在光照处理后逐步下降,且随着处理光强的上升,实际量子效率的下降速率更为明显.快速光曲线初始斜率(α)结果与实际量子效率相似,表明光照时间的延长以及光照强度的升高均引起样品实际光能利...     

海气交换与呼吸作用调控下杭州湾碳酸盐体系的特征

杭州湾作为典型的高浑浊度海湾,对其水体碳酸盐体系分布特征的研究相对较少.本文基于两个夏季航次(2018年和2019年)获取的调查资料,阐述夏季杭州湾水体中碳酸盐体系参数的空间分布特征,并进一步分析影响溶解无机碳偏离保守混合作用的主要过程及相对贡献.数据结果表明,杭州湾内表层溶解无机碳浓度与总碱度的变化范围分别为1553...     

光强和二氧化碳浓度变化对浒苔幼苗生长及生理的影响

大气CO2浓度升高引起的海洋酸化如何在光变环境下影响大型海藻固碳量的问题,关系到未来海洋初级生产力的变化趋势。为研究大型海藻对CO2浓度升高和光强变化的响应,本文选取浒苔(Ulva prolifera)幼苗为实验材料,探讨其在不同光强下[80、260μmol/(m2·s)]和两种CO2浓度(正常CO2浓度:400μL/L和高CO2浓度:1 000μL/L)下的生理变化。研究发现,在正常CO2浓度、高光条件下,浒苔幼苗的生长最快,超氧化物特化酶(SOD)活性最高,而过氧化氢酶(CAT)活性在低光、高CO2处理下有最大值。光合色素含量和光系统Ⅱ的光化学效率在不同处理间没有显著性差异,但叶绿素a与类胡萝卜素的比值在低光正常CO2处理下有最大值。同时,高光高CO2处理下,浒苔幼苗的可溶性蛋白含量最低。     

北冰洋西部沉积物有机碳、氮同位素特征及其环境指示意义

通过对楚科奇海及邻近的北冰洋深水区表层沉积物中有机碳同位素含量(δ13C)、氮同位素含量(δ15N)及生物成因SiO₂(BSiO₂)含量分析,结果表明海源和陆源有机质的分布受海区环流结构和营养盐结构所制约.楚科奇海中西部和楚科奇海台受太平洋富营养盐海水的影响,海洋生产力高,沉积物中海源有机质和BSiO₂含量高;靠阿拉斯加一侧海域海水的营养盐含量和生产力都偏低,沉积物中陆源有机质比重增加;在研究区北部和东北部的楚科奇高地和加拿大海盆,冰封时间较长,营养盐供应少,海洋生产力低,但来自马更些河和阿拉斯加北部的陆源有机质增多,沉积物中BSiO₂含量小于5%,海源有机质百分含量小于40%.由于亚北极太平洋水通过楚科奇海向北冰洋海盆输送,研究区营养盐池表现为开放系统,营养盐的利用率与它的供应成反比,与海洋生产力成反比.