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。     

利用特征色素研究长江口海域浮游植物对营养盐加富的响应

于2009年5月和11月,在长江口邻近海域通过现场营养盐加富实验,研究了浮游植物对营养盐添加的响应。应用高效液相色谱技术分析培养样品中的特征色素组成,通过CHEMTAX软件估算了硅藻、甲藻、隐藻、定鞭藻、金藻、绿藻、青绿藻和蓝藻8个浮游植物类群对叶绿素a生物量的贡献(μg/L)。加富实验结果显示:不同海区或同一海区不同季节的浮游植物生长对营养盐响应不尽相同,这与培养实验水样采集时浮游植物所处的N、P限制状态有着密切的关系。营养盐的加富不仅能够促进浮游植物生物量的增加,也可能引起浮游植物的群落结构的变化。不同浮游植物类群对营养盐添加的敏感性不同,培养实验开始后营养盐的输入使得硅藻在竞争中取得了优势,硅藻所占比重明显上升;但随着培养的进行,营养盐逐渐消耗,一些在低营养条件下竞争能力强的浮游植物类群比如甲藻、蓝藻、隐藻等对生物量的贡献逐渐上升;同时,培养海水中初始浮游植物群落组成对营养盐加富后群落结构的变化有着重要的影响。     

大亚湾海域营养盐与叶绿素含量的变化趋势及其对生态环境的影响

分析了近20a来大亚湾海域营养盐和叶绿素a含量的时空变化规律及其对生态环境的影响.结果表明:大亚湾海域水体中NH3N、NO3N、NO2N、PO4P、SiO3Si、DIN、叶绿素a的多年平均含量分别为1.73±0.89、1.55±0.86、0.30±0.25、3.57±1.55、0.33±0.35、22.03±9.40μmol/dm3和2.47±1.28μg/dm3.自1991年以来,水体中活性磷酸盐的含量有较大幅度的下降,溶解态的无机氮的含量则上升,活性硅酸盐的含量变化较小.大亚湾大部分水体属于贫营养水平,养殖海区水体属于中营养水平.大亚湾海域水体的N/P平均值为21.69±19.38.浮游植物的生长从过去的氮限制转变为现在的磷限制.大亚湾海域营养盐含量和结构的改变,已对该海湾生态系统产生了一定的影响,如浮游植物的小型化和渔获量的大幅下降等.     

渤海湾西南部典型站位营养盐限制特性的加富培养实验研究

2010年10月,对渤海湾西南部海域典型站位表层水体进行了模拟现场的营养盐加富培养实验。初始状态下,培养水样中溶解无机氮浓度为20.68μmol/L,磷酸盐浓度0.24μmol/L,硅酸盐浓度4.58μmol/L,叶绿素a浓度为1.05μg/L,浮游植物细胞密度为1 080 cells/L。通过改进实验设计,研究了该水样的营养盐限制类型、水样中浮游植物对不同氮磷比以及不同硝酸盐添加方式的生态响应。实验结果表明,在单一添加营养盐的各组中,添加磷酸盐的1-3组叶绿素a浓度和浮游植物细胞密度的增长状况最显著,1-3组叶绿素a浓度峰值为空白对照组1-1组的2.48倍,达到营养盐全加组1-5组同期浓度的48%,其细胞密度峰值为1-1组的1.66倍,达到1-5组同期密度的72%,该水样为磷限制。在实验条件下,浮游植物的增长在总体上随着氮磷比的降低而增大,最适宜的氮磷比为5-15左右,略低于Redfield比值16。硝酸盐的连续性添加比一次性添加更有利于浮游植物的生长,暗示了低浓度长期持续性氮污染可能会比高浓度冲击性氮污染更有效地刺激浮游植物的增长,从而造成更严重的生态问题,而此时用以往的一次性添加培养实验可能会低估浮游植物的增长潜力。     

夏季黄海培养实验中营养盐和铁对二甲亚砜(DMSO)含量动态变化的影响

于2011年6月12日至28日采集黄海表层海水进行甲板培养实验,研究了不同营养盐添加条件下浮游植物生长释放二甲亚砜(DMSO)的动态变化规律。实验结果表明,不同浓度及不同氮、磷、硅比值的营养盐的加入,均会导致培养体系中叶绿素a(Chl-a)、溶解态和颗粒态DMSO(DMSOd和DMSOp)含量的增加。培养实验过程中,DMSOp的浓度变化趋势与Chl-a相一致,其中在氮/磷比值最高(32∶1)的培养体系内DMSOp浓度最大,而DMSOd的浓度变化有一定的波动。此外,N、P营养盐相对于Si对DMSO含量的影响更为显著,而微量营养元素Fe可能并不是影响黄海浮游植物生物量的1个重要因子。     

南海东北部贫营养海区营养盐对浮游植物生长的限制

为了探究南海贫营养海区浮游植物的营养盐限制,2014年10月对南海东北部海区进行综合调查,并于陆坡海盆海区设置了不同种类的氮源和同时添加氮磷的实验组进行现场加富培养,观察不同粒径级的叶绿素以及各级主要浮游植物的响应。实验结果显示陆坡海盆海区浮游植物易对同时添加氮磷产生明显响应,浮游植物总叶绿素从0.1 mg/L左右增长到0.6 mg/L以上,且浮游植物加富5 d左右生物量达到最大值。加富营养盐氮磷后微微型(Pico)叶绿素均显著增长,而聚球藻没有出现与Pico级叶绿素同等程度的增长。31、51站各级浮游植物对单一添加氮源后发生一定程度的增长,不同种类的氮源间差异不大。6号站位由于初始浮游植物群落结构及生态环境不同,响应的方式不同于31、51站,磷酸盐对浮游植物生长的促进能力相对更强。另外营养盐添加后,海区浮游植物原有的种群结构发生了改变,尤其是同时添加氮磷组,硅藻成为主要优势种,主要包括绕孢角毛藻Chaetoceros cinctus,小细柱藻Leptocylindrus minimus,中华根管藻Rhizosolenia sinensis等。     

基于围隔实验的沙尘添加对西北太平洋寡营养海区小型浮游植物群落结构的影响

为研究沙尘沉降入海对寡营养海区小型浮游植物(20~200μm)群落结构的影响,于2014年4月在西北太平洋寡营养盐海区进行了沙尘添加的现场船基围隔培养实验。结果表明,沙尘添加改变了原始海水的营养盐结构,在培养的过程中NO_3~-,NO_2~-以及SiO_3~(2-)营养盐的含量呈现下降趋势,PO_4~(3-)营养盐的含量呈现上升趋势。沙尘的添加导致小型浮游植物种类数减少了26%(对照组38种,沙尘组28种),且改变了优势种组成,细胞丰度由1 998cells/L增加至3 523cells/L。优势种由笔尖形根管藻(Rhizosolenia styliformis)(丰度233cells/L,占总丰度14.3%)、羽纹藻(Pinnulariaspp.)(丰度135cells/L,占总丰度8.3%)以及伯氏根管藻(Rhizosolenia bergonii)(丰度120cells/L,占总丰度7.4%)等演替为菱形藻(Nitzschiaspp.)(丰度2 835cells/L,占总丰度80.6%)和羽纹藻(丰度240cells/L,占总丰度6.8%)。沙尘添加促进了硅藻的生长,而甲藻的生长受到抑制,丰度明显下降。相对于对照组,沙尘组硅藻丰度增加了115.4%(对照组丰度由903cells/L增至1 568cells/L,沙尘组增至3 378cells/L),甲藻丰度减少了66.3%(对照组丰度由242cells/L增至430cells/L,沙尘组减至145cells/L)。研究显示,沙尘输入为西北太平洋寡营养海区小型浮游植物的生长贡献了营养盐等物质,不同浮游植物对沙尘添加后的响应不同,从而改变了小型浮游植物的群落结构。研究结果可为深入探讨沙尘对寡营养盐海区浮游植物群落结构和功能的影响提供参考依据。     

印度洋海水营养盐添加模拟实验中浮游植物生长的营养盐限制作用

借助"中国首次环球科学考察航次",在印度洋海区进行了N、Fe、N+Fe以及N+Fe+P的营养盐添加模拟实验。通过对实验过程中水体营养盐浓度、叶绿素a(Chl-a)浓度以及温度等参数进行分析,探讨了添加不同营养盐对该实验海区浮游植物生长的影响。结果表明,N的添加会引起浮游植物的快速爆发,而单独添加Fe并不能刺激浮游植物快速生长,N、P联合作用对浮游植物生长的影响远远大于单独N的作用。另外,在实验海区浮游植物优先利用海水中的硝酸盐,在硝酸根耗尽后,海水中可被利用的P会促进浮游植物的生长。实验过程中水体N/P比值的变化同叶绿素a浓度以及浮游植物生长速度(R)没有可对比性,而且N/P比值与后两者之间的相关性都差,所以认为水体中N/P比值并不能单独决定浮游植物生长。此外,实验水体温度同Chl-a浓度和R值之间相关性分析表明,水体温度虽对浮游植物生长有重要作用,但不能控制浮游植物生长。     

大鹏澳浮游植物现存量和初级生产力及N∶P值对其生长的影响

2001年7月测定大鹏澳表层叶绿素a含量为2.61—19.87mg·m-3,初级生产力为404.08—1097.25mgC·(m2·d)-1,N∶P值远高于Redfield比值16。回归分析表明,该水域浮游植物的现存量或生长量并不受某个单一因子调控。在营养盐加富试验中,加入含有P系列的浮游植物增殖速度最快,揭示P是此时大鹏澳浮游植物的潜在限制因子。将大鹏澳浮游植物水样置于不同的N∶P值环境中进行实验,结果表明,浮游植物在N∶P值为30的梯度组中生物量最高,浮游植物生物多样性程度也最高,其次是N∶P值为16和8的梯度组。N∶P值为30的梯度组的浮游植物优势种的时间变化最稳定。     

利用叶绿素荧光方法检测东海浮游植物的营养盐限制

2011年6月10日-6月27日调查了东海赤潮高发区PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)的平面分布,发现在东海赤潮高发区Fv/Fm的平面分布与叶绿素的平面分布较为一致。利用现场营养盐加富培养的方法,通过检测添加不同的营养元素后Fv/Fm的变化,研究了2个调查站位浮游植物受何种营养盐的限制。结果表明,对于浮游植物来说,东海DH2-3站和DH6-2站浮游植物的生长受到N潜在限制。通过Fv/Fm的变化,可以反映出藻细胞实际的生理活性,从而更真实的反映营养盐对浮游植物的作用。     

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...     

Nutrient dynamics and seasonal succession of phytoplankton assemblages in a Southern European Estuary: Ria de Aveiro, Portugal

The spatial and temporal dynamics of dissolved inorganic nitrogen, dissolved phosphate, dissolved silica and chlorophyll a were measured seasonally at eight stations in the Ria de Aveiro. Between December 2000 and September 2001, the seasonal succession of phytoplankton assemblages, inferred after the spatial and seasonal variation of silica and of chlorophyll a concentrations, showed that diatoms (μmol Si L⁻¹) dominated from late autumn until early spring, while chlorophytes (μg Chl a L⁻¹) bloomed during late spring and summer. The Si:N:P ratios and Si concentrations indicated no seasonal depletion in dissolved silica, as in other temperate systems, possibly because of abnormal precipitation and flood events prolonging the supply of dissolved Si to the system. The Si:N:P ratios suggested P limitation at the system level. Despite the relative proportions of available nutrients, the mean phosphorus concentration (5.3 μmol L⁻¹) was above the reported half-saturation constants for P uptake by phytoplankton. Thus, in Ria de Aveiro, the seasonal succession of phytoplankton assemblages may also be dependent on the grazing capacity of the pelagic community through top-down regulation.     

渤海浮游植物群落结构时空分布及其影响因素

浮游植物群落结构的时空变化对生物地球化学循环、全球气候及渔业资源具有重要的影响.本文采用ROMS-CoSiNE高分辨率数值模拟结果,分析了渤海浮游植物生物量和群落结构的时空分布特征,讨论了浮游植物群落结构时空差异的主要影响因素.结果表明,渤海表层叶绿素浓度和甲硅藻比在冬季最低、夏季最高.叶绿素浓度呈条带状分布,甲硅藻比...     

室内培养硏究硝酸盐对中肋骨条藻生长的影响

中肋骨条藻是一种广温、广盐性的浮游硅藻，并且多次在长江口及其他海域形成赤潮，对海洋生态环境造成严重危害，因此引起国内、外赤潮研究者的广泛关注。不少学者对中肋骨条藻种群的生态、生理特点展开研究(刘东艳等，2002；黄文祥等，1989；邹景忠等，1989；李铁，1990，2000)。营养盐是海洋浮游植物所必需的成分，海水中某种营养盐含量过低往往对浮游植物生长形成限制(Myers et al.，1981；Brian，1986；胡明辉等，1989)。海水营养盐含量过高则易形成富营养化，可进一步引发赤潮(周名江，2001)。硝酸盐是海洋浮游植物所必需的营养物质之一，它直接影响着浮游植物的生长、繁殖等生物活动(李铁，2000；Ryther et al.，1971)。研究海水中硝酸盐浓度和N/P对浮游藻类生长的影响将有助于我们了解高营养化与赤潮发生之间的关系。本文对在不同营养结构条件下，中肋骨条藻的生长速率、培养介质中的pH和溶解有机碳(DOC)进行了研究。     

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。     

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.     

枯水期钦州湾浮游植物群落结构组成与分布特征

应用浮游植物特征光合色素的分析方法,研究了2011年枯水期钦州湾浮游植物的结构组成与分布特征。结果表明:枯水期含量较高的浮游植物光合色素按含量高低依次为叶绿素a、岩藻黄素、叶绿素b、青绿素和多甲藻素,其他特征光合色素的含量很低。经CHEMTAX对光合色素转化计算,枯水期普遍检出的浮游植物类群为硅藻、青绿藻和甲藻,是枯水期浮游植物的优势类群,其生物量的平均值(±标准差)分别为(2.36±2.38)μg/L、(0.87±0.53)μg/L、(0.13±0.14)μg/L,变化范围为0.18~7.45μg/L、0.10~1.80μg/L和0.02~0.60μg/L。硅藻、青绿藻和甲藻占枯水期浮游植物生物量比例的平均值(±标准差)分别为59%±21%、30%±16%、6%±4%,占比变化范围为29%~96%、1%~53%和0.4%~14%,其他藻类所占比例很低。河口和外湾靠外海域两个区域以硅藻为优势类群,内湾及外湾近岸硅藻和青绿藻共同为优势类群。河流营养盐输入量和比例的不同决定了钦州湾河口海区浮游植物群落结构的差异,大面积贝类养殖导致了内湾至外湾近岸海区硅藻比例的降低,而外湾水温的增加引起暖水性硅藻大量增长成为优势类群,在温度进一步增加和营养盐持续输入等条件下存在会发生硅藻赤潮的风险。     

Annual Variation of Benthic Nutrient Fluxes in Shallow Coastal Waters (Gulf of Trieste, Northern Adriatic Sea)

Abstract. Benthic fluxes of dissolved N. Si and P nutrients, alkalinity, dissolved inorganic C (DIC), and O₂ from sediments in the Gulf of Trieste (northern Adriatic, Italy) were measured monthly for 16 months, using laboratory incubated flux chambers at in siru temperatures in the dark. The annual average fluxes were: 02 = -19.3 ± 8.2, DIC = 13.7 ± 9.6, NO3 = -0.04 ± 0.16, NH4 = 0.3 ± 0.4. PO₄= 4.001 ± 0.01, Si = 0.9 ± 0.1 mmol m-² d^-1, with strong temporal fluctuations. The highest effluxes of all nutrients and DIC were observed in the summer. Small effluxes of DIC and NH4 and influxes of Si and PO4 were observed in late winter. Only NH₄ (ca. 50%) and Si (ca. 70%) fluxes were significantly correlated with temperature. This correlation suggests that the rate of downward input and the quality of sedimented organic matter (autochthonous and allochthonous) were superimposed on the temperature fluctuations. High DIC, NH₄ and Si effluxes observed in May 1993 during low temperature were due to the degradation of sedimentary organic matter produced by an early spring bloom of benthic microalgae which occurred about 6 weeks earlies while the autumn phytoplankton bloom was simultaneously reflected in enhanced benthic fluxes due to higher temperature. The role of benthic biological advection in this transport across the sediment-water interface, evaluated by comparison between measured benthic and calculated diffusive fluxes from nutrient pore water concentrations, was of minor importance. This is probably due to low infaunal activity throughout the year it was localized mostly in the narrow surficial layer. The annual average diffusive fluxes of NH4 and PO4 were higher than those measured, probably due to the presence of nitrificationdenitrifi-cation processes and redox-dependent chemical reactions at the oxic sediment-water interface, respectively. Only during bottom-water hypoxia in September 1993 did strong PO₄ effluxes prevail. Calculations based on the Redfield stoichiometry of oxic decomposition of organic N to NH4 and NO3, and differences between diffusive and measured NH₄ fluxes showed that denitrifkation averaged 0.8 mmol m^-2 d^-1. Significant correlations between NH₄ and PO₄ DIC and Si, and NH4 and Si fluxes suggested their parallel regeneration and utilization at the sediment-water interface. The nutrient fluxes observed were not significantly linked to O₂ consumption, suggesting also that anaerobic oxidation processes were important at the sediment-water interface in the gulf. The N, P and Si nutriqnts released from sediment pore waters are probably utilized in benthic microalgal and bottorn-hater primary production. This indicates that pelagic and benthic communities in the central part of the Gulf of Trieste function relatively independently of each other.     

水体中组织胺对日本新糠虾生长、发育和体内组织胺含量的影响

将日本新糠虾(Neomysis japonica)从新孵幼体至性成熟,养殖于不同质量浓度组织胺水体中,其质量浓度分别为0mg/L(对照组),5mg/L(低剂量组,L组),10mg/L(中剂量组,M组),15mg/L(高剂量组,H组),以研究水体中组织胺对日本新糠虾存活、生长和发育的影响及糠虾体内组织胺含量的变化。结果表明,随组织胺质量浓度的升高,日本新糠虾的体长、体质量和存活率均呈现下降趋势;M组和H组日本新糠虾的体长和体质量显著小于对照组(P0.05),而L组与对照组间无显著差异;较高质量浓度的组织胺(15mg/L)能显著降低日本新糠虾的存活率,H组存活率仅为53.92%±3.58%;各组织胺质量浓度组对雄性日本新糠虾性征出现时间无显著的影响,但对雄性日本新糠虾性成熟时间有不同程度的延迟作用,对照组性成熟时间为(25.71±0.76)d,而H组为(28.00±0.82)d,两组间差异显著(P0.05);雌性日本新糠虾的性成熟时间也有随组织胺质量浓度升高而呈延迟的趋势,但仅H组与对照组存在显著差异(P0.05),延迟近3d。经HPLC(High Performance Liquid Chromatography,简称HPLC)法检测日本新糠虾体内组织胺后,发现M和H组中检测出了较高含量的组织胺,分别达到(435.33±56.94)pg/g和(478.67±140.57)pg/g,显著高于对照组(P0.05)。上述结果说明,水体中一定质量浓度的组织胺能抑制日本新糠虾的生长和发育,其体内组织胺含量的升高可能是重要的诱因之一。