北黄海浮游植物营养盐限制的初步研究

于１９９７年１１月,在北黄海采用现场实验的方法,研究营养盐对浮游植的的上行效应。将浮物植的分为３个粒级：网采浮游植物（ｎｅｔｐｈｙｔｏｐｈｌａｎｋｔｏｎ,简称ｎｅｔ,２０－２００μｍ）微型浮植物（ｎａｎｏｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ,简称ｎａｎｏ－,２－２０μｍ）和超微型浮游植物（ｐｉｃｏｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ,简称ｐｉｃｏ－,〈２μｍ）实验期间ｐｉｃｏ－味绿素ａ的生物量占整个浮的群总叶绿素ａ生     

河口海岸带地区营养盐收支及模型研究

据统计,现代海岸带虽然只占世界海洋表面的15%,水体积的0.5%,但目前世界上大约50%～60%的人口集中在距离海岸60 km的狭长地带[1].随着人口增长、工农业和市政建设的发展,近几十年间河口及近岸地区的营养盐浓度不断增加,全球范围内氮、磷向海岸带的输送量分别增加2.5和2倍[2].营养盐含量的增加及营养盐比例(如N∶P、Si∶N和Si∶P)[3,4]的变化,引起河口海岸带地区的富营养化加剧,导致浮游植物群落结构的变化并且伴随着有害藻华的出现和持续.为更好地了解并控制河口海岸带地区的富营养化过程,研究营养盐的收支是极为必要的.     

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.     

黄海中部营养盐的贯跃层输运

黄海中部层化季节上下混合层的温差远高于其他近岸海区,温跃层较强,但通过湍流卷挟仍存在贯跃层物质输运。根据从能量平衡出发的混合层理论模型,计算了黄海中部上、下层的卷挟速度,根据3个航次调查资料,定量估计了层化季节贯跃层的营养盐输运。结果表明:下层黄海冷水团是真光层的营养盐储库,通过湍流卷挟夏季可带来15.9mgC·m-2·d-1的新生产,半个月之内它可以更新上层海洋的营养盐,与大气氮输入作用同量级,远大于大气磷输入;春秋两季贯跃层输入比大气氮输入更为重要,春秋季前者带来的新生产分别为初级生产力的21%和30%,而大气氮输入带来的新生产春季为初级生产的5.7%,秋季为初级生产的9.5%。在整个层化季节营养盐的贯跃层输运带来的新生产在整个初级生产中可能占有很大份额。秋末强风过程带来的强湍流卷挟,可在一周之内更新上层海洋的营养盐,并在风停后刺激上层初级生产的增加。     

北黄海夏季冷水团营养盐贡献的估算

根据2006年北黄海夏季航次调查资料,初步估算夏季冷水团及整个调查海区的水体体积,进而分别计算两者的营养盐总量,并在此基础上估算夏季冷水团区营养盐对调查海域的贡献.结果表明冷水团作为营养盐的高值区,以仅占调查海区总体积23.7％的体积分数,达到了对DIN、PO4-P和SiO3-Si分别为46.3％、63.9％和32.1％的贡献率,尤其是PO4-P的贡献量,更是达到海区总量的一半以上,充分体现出其营养盐贮库,特别是PO4-P贮库的特性.在水体层化减弱、消失的季节,冷水团对整个水体的营养盐是极大的补充.     

南黄海营养盐的平面分布及横向输运

黄海对我国是颇为重要的陆架海区,也是世界上最典型的半封闭性陆架浅海之一。它和所有陆架海区一样,是人类活动、经济开发最为集中的地带,也是陆地、海洋、大气各种过程相互作用较为激烈的地带。     

北黄海大鹿岛海域营养盐分布特征

根据１９９０年７月辽宁省海岛调查资料，本文讨论了北黄海大鹿岛海水营养盐（ＰＯ４－Ｐ，ＳｉＯ３－Ｓｉ，ＮＯ３－Ｎ，ＮＨ４－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ）分布特征，并对海域环境质量作了初步评价。     

2011年春、夏季黄海、东海营养盐分布特征研究

利用2011年4月和8月的调查资料,分析讨论了春、夏季黄海、东海营养盐分布特征及影响因素。结果表明,在调查海域,春季的硅酸盐、硝酸盐的浓度较高;夏季磷酸盐、氨氮的浓度较高。受长江冲淡水影响,长江口-浙闽近海表层营养盐浓度较高,且夏季高值区向外海扩展;外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。南黄海营养盐主要受长江冲淡水、黄海冷水团、黄海暖流的共同影响,夏季形成强烈的温跃层,在底层维持着一个稳定的高盐、富营养盐的冷水团。     

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.     

东、黄海沉积物-水界面营养盐交换速率的研究

2000年10月和2001年5月随“东方红2号”考察船在东、黄海进行考察,在A2、E2、E4、E5、E65个站位作了培养实验,研究沉积物-水界面在氧化和还原条件下的交换通量。在东海海域,NO3-、PO43-、总磷(TDP)由水向沉积物中扩散,NH4 、SiO32-由沉积物向水中扩散,NO3-、TDP、NH4 在还原条件下的交换通量大于氧化条件下的交换通量,PO43-、SiO32-在氧化还原条件下的交换通量基本一致。在黄海海域,两站位各溶解态营养盐的迁移方向有较大差异。在距离陆地较近的海域,各溶解态营养盐多由水中向沉积物中扩散,且距离陆地越近,交换通量越大。在东、黄海海域,沉积物释放的SiO32-对初级生产力的贡献分别为13%、10%~18%,与河流输送和大气沉降相比,沉积物对黄海、东海SiO32-的贡献分别占90%、86%,说明沉积物是SiO32-的源。而在整个东、黄海海域,对于溶解无机氮(DIN)和PO43-来说,它们的交换通量为负值,即沉积物从水体中吸附溶解无机氮和磷,说明沉积物是DIN和PO43-的汇。     

Simulations of Annual Cycle of Phytoplankton Production and the Utilization of Nitrogen in the Yellow Sea

A nutrient dynamic model coupled with a 3D physical model has been developed to study the annual cycle of phytoplankton production in the Yellow Sea. The biological model involves interactions between inorganic nitrogen (nitrate and ammonium), phosphate and phytoplankton biomass. The model successfully reproduces the main features of phytoplankton-nutrient variation and dynamics of production. 1. The well-mixed coastal water is characterized by high primary production, as well as high new production. 2. In summer, the convergence of tidal front is an important hydrodynamic process, which contributes to high biomass at frontal areas. 3. The evolution of phytoplankton blooms and thermocline in the central region demonstrate that mixing is a dominant factor to the production in the Yellow Sea. In this simulation, nitrate- and ammonium-based productions are estimated regionally and temporally. The northern Yellow Sea is one of the highly ranked regions in the Yellow Sea for the capability of fixing carbon and nitrogen. The annual averaged f-ratio of 0.37 indicates that regenerated production prevails over the Yellow Sea. The result also shows that phosphate is the major nutrient, limiting phytoplankton growth throughout the year and it can be an indicator to predict the bloom magnitude. Finally, the relative roles of external nutrient sources have been evaluated, and benthic fluxes might play a significant role in compensating 54.6% of new nitrogen for new production consumption.     

北黄海营养盐结构及限制作用时空分布特征分析

根据2006-07～2007-10 4个航次的调查资料,分析讨论了春、夏、秋、冬四季北黄海营养盐结构分布变化特征及营养盐限制状况.结果表明:春夏季表层,10 m层N/P,Si/N和Si/P值分布变化较大,呈现辽东半岛和山东半岛近岸高中部海域低的分布态势,高值区分别自鸭绿江口和夹河河口向外扩散,且均高于Redfield比值.秋冬季表层N/P,Si/N和Si/P值明显降低,且分布变化不大.10 m层,底层各季节分布相近,高值区位于鸭绿江口和夹河口附近.营养盐结构的分析表明,北黄海海域春夏季大部分站位表层浓度低于浮游植物生长的最低阈值,且春、夏、秋三季主要是受P的潜在限制,冬季营养盐限制状况消失.     

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。     

南黄海浮游植物季节性变化的数值模拟与影响因子分析

用三维物理-生物耦合模式研究南黄海浮游植物(以叶绿素a为指标)的季节变化.对于物理模式采用Princeton ocean model(POM),对于生物模式考虑溶解无机营养盐(氮、磷、硅)、浮游植物、食草性浮游动物和碎屑.给定已知的初始场和外加边界强迫,模拟了观测到叶绿素a的主要时、空分布特征,如浮游植物的春、秋季水华和夏季次表层叶绿素a极大值现象等.研究表明,浮游植物春季水华最先发生于黄海中央海域,主要原因是该海域透明度较高,流速较小.春季水华开始于垂直对流减弱和层化开始形成之前(约3月底至4月上旬),显著地依赖水层的稳定性.水体层化以后(约5～9月)叶绿素a浓度高值区分布在南黄海的南部和锋区.夏季的南黄海中央海域,由于上混合层营养盐几乎耗尽,限制了浮游植物的生长,在紧贴温跃层下部的真光层,具有丰富的营养盐和合适的光照,次表层叶绿素a极大值得以形成.秋季(约9～11月份,略迟于海表面开始降温的时间,随地点不同而异)随垂直混合的增强,有利于营养盐向上输运,浮游植物出现一次较小的峰值.     

黄海区水母类的生态研究

本文根据１９８２年４月２１日～５月１２日，７月２３日～８月５日，１０月１２～３０日在３４°３０′Ｎ以北．１２４°Ｅ以西黄海水域污染现状综合调查中获得的样品和资料，分析了本海区水母类的种类组成，数量分布以及季节变化。调查海区共鉴定有３４种水母，其中优势种有盘形美螅水母Ｃｌｙｔｉａｄｉｓｃｏｉｄａ，四枝管水母Ｐｒｏｂｏｓｃｉｄａｃｔｙｌａｆｌａｖｉｃｉｒｒａｔａ，五角水母Ｍｕｇｇｉａｅａａｔｔａｎｔｉｃａ。秋季（１０月）为水母类总个体数的高峰期（８．６７个／ｍ３）。水母类的分布与水温、盐度密切相关，海流或水团也起重要作用．水母类分布的变更可以反映出沿岸水和外海水相互推移和消长状况。     

Non-conservative Nutrient Fluxes from Budgets for the Irish Sea

Budgets for conservative tracers are used to determine the flow through the Irish Sea and combined with available data on nutrient distributions and inputs to estimate non-conservative nutrient fluxes. Steady state salinity and caesium-137 balances yield consistent estimates of the flow through the Irish Sea of Φ≈6×10⁴ m³s⁻¹. Using both tracers together with a mass balance allows the inclusion of separate diffusive flux terms and results in a diffusivity estimate ofK≈450 m²s⁻¹and a reduced flow of Φ≈4×10⁴ m³s⁻¹. These values are, however, sensitive to the gradients of salinity and caesium-137 concentration, which are not well defined by the observations.Following the LOICZ procedures, salinity and mass balances were combined with analogous statements for dissolved inorganic phosphorus (DIP) and dissolved inorganic nitrogen (DIN), in order to assess the non-conservative process rates. With regard to phosphorus it was found that the Irish Sea is close to balance with a slight net uptake of dissolved inorganic phosphorus, but the implied excess of uptake over release is not significant on account of uncertainties in the observations of boundary values and inputs. The DIN budget is subject to comparable uncertainties in the input data but does, however, indicate a significant imbalance with an average rate of denitrification of the order 0·3 mol N m⁻²y⁻¹.The implications of these budget results and their limitations are considered in relation to the application of the budgeting approach to areas with sparse data coverage. While the application of box model disciplines to conservative tracers can lead to satisfactory estimates of advective transport, the extension to non-conservative components requires extensive data to adequately specify the boundary values and input parameters averaged over the seasonal cycle.