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。     

The significance of water column nitrification in the southeastern Bering Sea

Nitrate is considered the nutrient that limits new primary production in the southeastern Bering Sea shelf. Nitrate regenerated through biological nitrification has the potential to significantly support primary production as well. Here we use measurements of the specific rate of water column nitrification in a 1-D ecosystem model to quantify the resupply of nitrate from nitrification in the middle shelf of the southeastern Bering Sea. Model sensitivity studies reveal nitrification rate is an important control on the dominant phytoplankton functional type, and the amount of nitrate in su mer bottom waters and in the winter water column. Evaluation of nitrification using the model supports the hypothesis that increases in late-summer nitrate concentrations observed in the southeastern Bering Sea bottom waters are due to nitrification. Model results for nitrate replenishment exceed previously estimated rates of 20-30% based on observations. The results of this study indicate that nitrification, potentially the source of up to - 38% of the springtime water column nitrate, could support - 24% of the annual primary production.     

陆面模式中氮循环过程的引入Ⅰ:模式介绍及站点验证（英文）

陆地生态系统氮循环对碳循环过程及其对气候变化的反馈具有重要的影响,但当前陆面模式多数都没有考虑氮循环过程对碳循环过程的限制。本研究基于氮在土壤-植被-大气中的传输交换过程,将氮循环过程引入到陆面模式AVIM(Atmosphere-Vegetation Interaction Model)中,发展形成包含碳氮耦合过程的新版模式AVIM-CN。与2004-05年当雄生态系统定位站通量观测数据相对比,模式中引入氮循环过程后,高寒草甸的总初级生产力模拟值从1.1403 gC m^-2d^-1降到了0.7073 gC m^-2d^-1,前者更接近通量站的观测值0.5407 gC m^-2d^-1。生态系统呼吸的模拟值也从1.7695 gC m^-2d^-1降到了1.0572 gC m^-2d^-1,更接近对应的通量观测值0.8034 gC m^-2d^-1。整体而言,在模式中考虑氮的限制作用后,当雄站的热量通量和碳通量的模拟值更接近实测值。不考虑氮过程对碳过程的限制,模式高估了约40%的陆地生态系统碳通量。     

湛江湾内湾环境容量计算与排污治理

本文基于TELEMAC-MASCARET数值模型系统, 将主要污染物作为示踪剂加入到二维水动力模型中, 采用模型试算法计算了湛江湾内湾环境容量, 并在环境容量计算和陆源污染调查的基础上, 提出了排污治理的措施。计算结果显示, 2019年湛江湾内湾排污口污染物COD (Chemical Oxygen Demand)、DIN (Dissolved Inorganic Nitrogen)、DIP(Dissolved Inorganic Phosphorus)和石油类的环境容量分别为11721t·a^-1、1388t·a^-1、141t·a^-1和326t·a^-1, 排污口点源污染物COD、DIN、DIP和石油类的剩余环境容量总量分别为10426t·a^-1、213t·a^-1、70t·a^-1和314t·a^-1。根据这一结果, 本文认为应削减南调街麻屈垉、龙头镇消坡垉出入水口、坡头区科技产业园官渡园区和湛江市城市污水处理有限公司坡头水质净化厂排污口超标水质因子的排放量, 同时提出了相应的排污治理对策: 污水处理、管网建设、新建污水处理厂、排污口调配。     

多跑道机场障碍物限制面精确建模、可视化管理与高效应用研究

本文基于对净空管理需求及规范条款的分析,论述了障碍物限制面精确建模的方法、步骤、原则和关键指标,给出了提升模型可视化管理和高效应用的技术措施.该方案可支撑多跑道枢纽机场净空监测系统实现更丰富的功能.     

三峡库区澎溪河典型优势藻细胞N/P比与限制性评价的原位分析

本文通过选取水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、空球藻(Eudorina sp.)和湖北小环藻(Cyclotella hubeiana)为三峡库区流域中典型的优势藻,在澎溪河进行原位培养试验,跟踪监测了三峡水库不同运行时期4种典型优势藻细胞氮(Cell-N)、磷(Cell-P)浓度以及环境水体中的总氮(TN)、总磷(TP)浓度,并且结合团队之前的研究成果,根据临界(供应)N/P摩尔比、细胞N/P摩尔比和Guildford的TN/TP摩尔比评价标准对库区水体的营养限制状态进行了评价,为进一步揭示三峡水库运行下支流水域富营养化过程与生理特征的限制性评价提供研究基础.原位试验结果表明:3个评价标准下水体的营养(氮或磷)限制状态基本相同,低水位时期水体无机磷营养盐比较贫乏,在试验初期没有显著的营养盐限制而在末期受到了磷的相对限制;高水位试验初期和末期均未呈现显著的营养盐限制;泄水期营养盐变动频繁,试验初期表现为氮限制而末期表现为磷限制.虽然各藻种在不同时期会表现出不同的营养盐限制性,但总的来看,临界N/P比和细胞N/P比的阈值范围具有一定指示作用,能够从藻类细胞生理的角度对水体的营养状况作出初步评价.     

一族线性屈服破坏函数对应的耗散势

在材料塑性本构理论中应用热动力学原理一般有两种方法,一是在引入的屈服（包括硬化）、破坏函数和塑性势概念的基础上,从数学上或者根据试验规律,假设（拟合）其函数形式,然后将热力学定律或准热力学公设作为附加约束引入本构模型;二是直接从热动力学出发,通过构造能量函数（热力学势）、耗散函数及较少的限制条件给出全部的塑性本构理论,而得到的本构理论自动满足热动力学原理。长期以来,针对各种不同材料提出的大量屈服破坏函数,许多都是按照第一种方法给出的,却并未见到进行过严格的热动力学限制的验证。研究从塑性本构理论中上述两种研究方式在热力学定律的满足上的一致性出发,将求屈服函数对应的耗散势的问题归结为关于耗散势的偏微分方程求解问题,从理论上演绎出塑性理论中一族率无关线性屈服破坏函数对应的耗散势函数,从而将屈服破坏函数的热动力学验证问题转化为其对应耗散势的正负判断问题,也沟通了塑性理论中屈服破坏函数同热动力学中耗散势在概念上的联系,对于理解屈服破坏函数的热动力学内涵有重要理论意义。特别地,文中给出的求耗散势的方法具有一般性,不仅适合于线性的屈服破坏函数,也适合于非线性的屈服破坏函数。最后,利用热力学第2定律给出了一族线性屈服破坏函数具体的热力学限制条件。     

不同铁浓度对一种颗石藻Emiliania huxleyi的生长及光合作用的影响

为探讨铁对颗石藻生长及光合作用的影响, 以分离于秘鲁上升流区域的两株不同基因型的赫胥黎艾氏藻Emiliania huxleyi RCC6660与RCC6666为研究对象, 在调整5种铁浓度(0、50、100、500、1 000 nmol/L)的Aquil培养基中培养, 比较其生长率、色素含量、营养盐消耗、颗粒有机物含量及叶绿素荧光特性参数的差异。实验结果表明: 铁浓度未对两株藻的生长产生显著影响, 但0 nmol/L时RCC6660的比生长率显著高于RCC6666(P < 0.05)。随着铁浓度的减少, 细胞粒径和体积减小, 最大电子传递速率(rETR_max)和表观光能利用效率降低。我们推测RCC6660为了保护细胞在低铁时免受光损伤, 通过叶黄素循环以及高度钙化的外壳实现光保护, 而RCC6666通过更多其他形式的非光化学荧光淬灭的手段。由于钙化是个耗能过程, 低钙化的RCC6666的光能利用效率在低铁浓度下也更高。但RCC6660的rETR_max更大, 拥有较高的光合潜力, 这可能与其拥有的更高含量的色素有关。本研究揭示了不同基因型、不同钙化程度的两株Emiliania huxleyi对不同铁浓度的差异响应, 及铁限制条件下光保护机制和光能利用的不同, 为进一步研究光合和钙化作用的偶联机制提供了参考。     

陆源排污对邻近海域底栖海藻群落的影响

伴随着经济的发展,我国沿海海域富营养化日趋严重。为了明确富营养化对底栖海藻群落的影响及作用机制,本文选择了与大连凌水河口(污水河)毗邻的海藻床作为野外观测点,研究底栖海藻群落对营养盐自然衰减梯度的响应规律;在实验室内,选择了在排污口附近优势分布、营r-生态策略的绿藻缘管浒苔和仅在寡营养区域分布、营k-生态策略的红藻柔质仙菜作为实验材料,开展了营养吸收动力学和生长动力学研究。通过二者在营养盐吸收、利用和繁殖策略方面的比较研究,剖析了底栖海藻群落对不同营养环境的响应机制。结果显示:随着海水中营养盐浓度的降低,底栖海藻群落呈现种类数增加、优势种覆盖度降低的趋势。根据底栖海藻在群落水平对氮源营养的响应,认为现行海水水质标准中无机氮一类水质标准的限值应该由目前的14.29 μmol/L降低为6.69 μmol/L。在富营养环境中,营养盐浓度的上升促进了r-策略海藻幼体的竞争力和种群繁殖力,使其占据了大量的生态位,形成优势种群,导致底栖海藻多样性较低;在寡营养环境中,由于得不到充足的营养盐供应,r-策略海藻幼体的竞争力和种群繁殖力都受到制约,占据的空间生态位有限,为其他种类的生存提供了条件,而那些对营养盐需求较低但利用效率高的k-策略海藻则表现出更强的竞争力,在竞争中取得优势,能快速突破早期环境筛的限制,形成成体,因此,在寡营养海域,底栖海藻的多样性比较丰富。     

乳山湾外邻近海域氮和磷的分布与收支过程研究

基于2009年6–9月,2014年5月,2014年7–8月在乳山湾外邻近海域的综合调查资料,分析了该开放海域水体与沉积物中氮、磷营养盐的组成和分布,并在潮汐潮流数值模式计算水通量的基础上分析了近岸开放区域无机氮(DIN)和无机磷(DIP)的循环与收支的主要过程,量化了潮汐潮流、初级生产的消耗与转化、底界面过程与内部循环等过程对氮和磷营养盐循环与收支的影响。结果表明,夏季乳山湾外邻近海域水体DIN和DIP的浓度与分布受陆源输入和潮汐潮流的共同影响,高值均出现在湾口区域;沉积物-水界面存在DIN和DIP从沉积物向上覆水释放的现象,使得底层水体的氮、磷营养盐浓度高于表层水体。氮的收支表明,研究海域水体内部循环过程是初级生产所需DIN的主要来源,占初级生产总消耗量的86%,其次是水交换作用(11%),底界面扩散对初级生产的贡献相对较小(3%);水体DIN的移出主要是通过埋藏、向外海的输送和水体反硝化作用,其比例分别为80%、16%和4%。磷的收支显示,研究海域水体内部循环过程贡献了初级生产所需DIP的91%,其次是水交换作用(9%),底界面扩散对初级生产的贡献小于1%;水体DIP支出主要是通过沉积埋藏和向外海的输送,其比例分别为67%和33%。研究结果表明内部循环过程是近海水体氮和磷获得补充的主要途径,不过外部来源的氮、磷营养盐结构与系统内部具有显著的差异,且系统内磷的埋藏效率要高于氮,其必将对乳山湾外邻近海域营养盐结构和初级生产产生长远的影响。