2001-2020年福建沿海赤潮灾害分级和时空分布特征研究

利用2001—2020年福建沿海赤潮事件记录资料和自然灾害风险判定方法,根据赤潮成灾面积、持续时间、危害类型、渔业直接经济损失等指标综合计算赤潮灾害指数。基于自然断点法,对赤潮灾害指数进行Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级等4个灾害级别分等定级。系统分析了福建沿海赤潮生物种类、时空分布特征和演变规律。结果表明:(1)2001—2020年福建沿海赤潮以灾害程度较轻的Ⅰ级和Ⅱ级为主,灾害程度较重的Ⅲ级和Ⅳ级仅占总次数的8.9%,但其造成的渔业直接经济损失达总损失的95.0%。(2)赤潮暴发次数和面积总体呈现下降趋势,但Ⅲ级和Ⅳ级灾害频次呈现波动特征。(3)季节尺度上表现为单波峰特征,5—6月是赤潮灾害最为严重的时段,赤潮暴发次数、面积和持续时间占总体的比例分别为73.3%、84.6%和74.9%,Ⅲ级和Ⅳ级灾害占总次数的95.2%。(4)空间尺度上,福州、宁德、厦门沿海赤潮累计次数和规模较大,但Ⅲ级和Ⅳ级赤潮灾害主要分布在泉州以北的福建沿海,泉州以南的福建海域赤潮灾害级别整体较低。(5)2001—2020年福建沿海赤潮原因种逐渐增多,硅藻占比减小、甲藻占比升高,有毒赤潮主要出现在宁德、福州、泉州海域,以米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)引发居多。(6)硅藻赤潮主要暴发在峡湾和海湾海域,而甲藻赤潮在峡湾、海湾和开阔的近岸海域均易暴发,近年来甲藻赤潮暴发位置呈现由福建北部向南部沿海扩张的趋势。引起这些变化的原因据推测与全球气候变化及福建近岸海域环境的变化密切相关。     

大型浅水湖泊藻类模型参数敏感性分析

选取太湖作为典型湖泊在之前研究基础上建立藻类模型,对模型中与藻类有关的40个参数进行拉丁超立方抽样,并使用区域敏感性分析方法和普适似然不确定性分析方法进行敏感性分析.结果表明:在所选的40个参数中,有7个参数是敏感的参数,对模拟的结果影响较大.在藻类生长、基础代谢、牧食和沉降4个藻类变化过程中藻类生长的敏感参数最多,影响最大;在藻类生长项中,叶绿素的消光系数是藻类生长光照限制中的最敏感参数,而最低适宜生长温度及其对藻类生长的影响系数则是温度限制中的敏感参数;并且不同湖区的不确定性在不同时间差异明显,对于藻类低浓度湖区和藻类暴发期的模拟需要加以关注.     

1980s以来巢湖藻华物候时空变化遥感分析

蓝藻水华暴发时间变化一定程度上表征了藻华物候特征,研究藻华物候变化可为湖泊水环境健康问题治理和缓解水生生态系统环境退化提供科学依据。以往巢湖蓝藻水华遥感监测主要基于2000年以来的MODIS卫星数据,限制了对巢湖蓝藻水华暴发时空变化过程的理解。本文利用Landsat扩展时间序列,联合MODIS数据,基于浮游藻类指数和阈值分割技术提取巢湖蓝藻水华,在评估二者藻华提取结果一致性的基础上,获取并分析了巢湖1987-2020年蓝藻水华暴发物候的规律及影响因子。结果表明：(1) 2000年前,巢湖蓝藻水华暴发规模较小,2000年后面积显著上升,大面积蓝藻水华出现频繁,2011年达到最高峰(608.4 km²);(2)1987-2020年间,巢湖蓝藻水华暴发可以分为3个阶段：(1)1987-2004年,巢湖蓝藻水华年暴发开始时间显著提前,暴发持续时间显著增加;(2)2005-2010年,藻华年暴发开始时间显著延迟,但暴发持续时间变化不显著;(3)2011-2020年,巢湖藻华暴发开始、结束和持续时间呈现年际波动,年暴发开始时间、结束时间和持续时间有所提前,但不显著;(3)巢湖...     

基于FAI-L方法的巢湖水域藻华提取方法研究

近年来随着人类的活动日益加剧,水体富营养化问题已经严重威胁到湖泊生态安全。为了快速并准确地获取藻华爆发的范围,本文提出浮游藻类指数线性拟合模型（FAI linear fitting model, FAI-L）。在以往的研究中,NDVI(normalized difference vegetation index)已经广泛应用于藻华的识别中,且采用坡度计算获取NDVI阈值的方法也得到验证,相对于NDVI,FAI对环境条件的改变敏感度较低,且由于FAI增加了短红外波段,能够有效地降低部分大气和薄云的影响,对藻华的识别有较高的精度,但是FAI识别藻华的阈值如何确定的问题没有有效的解决办法。本文通过建立NDVI与FAI的线性拟合方程,利用NDVI阈值确定FAI阈值,能够有效地解决FAI阈值确定问题。通过Landsat8和Sentinel-2的提取结果显示：（1）FAI-L相对于NDVI提取结果在精度上有较大提升。采用该方法对于Landsat8影像的藻华提取精度为97.16%,相对于NDVI的提取精度（91.72%）提高了5.44%。（2）以Sentinel-2数据为基础探究FAI-L的适用性情...     

米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的光照强度生态幅研究

藻类生长的光照生态辐是指在一定光照强度范围内藻类能生长和繁殖的水平范围,由藻类生长的最适光照强度、光照强度适宜生长范围和光照强度耐受限度构成。为了定量获取藻类生长的光照生态幅,在室内培养条件下,分别研究了三个温度（18、22、25℃）条件下六个不同光照强度[28.32、55.15、75.06、96.59、111.66和135.75μmol/（m²·s）]对米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞数和最大比生长率的影响,依据Shelford耐受性定律建立了米氏凯伦藻和东海原甲藻的光照耐受性模型,并得到了藻类生长的最适光强、光强适宜生长范围和光强耐受限度的定量表达。结果表明：无论是米氏凯伦藻还是东海原甲藻,在同一温度条件下,在实验设定的光照强度水平范围内,均分别存在一个适宜藻类生长的最适光强I_opt,且当光强I ≤ I_opt时,藻类细胞密度和比生长率均随着光强的升高而显著增大;而当I ≥ I_opt时,藻类细胞密度和比生长率随着光强的升高而显著减小。此外,随着培养温度的升高,藻类细胞密度和比生长率均呈现"先升后降"的变化趋势。建立的藻类生长光照耐受性模型与Shelford耐受定律较为吻合,并定量得到了米氏凯伦藻在18、22、25℃下的最适生长光强分别为81.48、80.15、79.27μmol/（m²·s）;光强适宜生长范围分别为33.11-162.96、32.57-160.3、32.03-158.54μmol/（m²·s）;东海原甲藻在18、22、25℃下的最适生长光强分别为79.39、78.19、76.69μmol/（m²·s）;光强适宜生长范围分别为31.89-158.78、31.77-156.38、31.18-153.38μmol/（m²·s）。     

针胞藻海洋卡盾藻(Chattonella marina)和硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)藻际细菌的分离、鉴定及影响研究

对实验室培养的两株海洋微藻海洋卡盾藻和中肋骨条藻的可培养细菌进行了分离鉴定,分别在海洋卡盾藻和硅藻中肋骨条藻不同生长时期分离得到48株和34株可培养细菌,去除重复序列后得到12株不同的菌株。这些菌株分属α-变形杆菌纲、γ-变形杆菌纲、拟杆菌和放线菌。α-变形杆菌纲在两种藻的藻际环境中占据优势,其中红杆菌科是最为常见的科,中肋骨条藻的藻际细菌比海洋卡盾藻更为多样化。海洋卡盾藻生长后期细菌密度大幅度上升,可能导致了藻细胞的衰亡。中肋骨条藻相关细菌中有一株对旋链角毛藻的生长具有明显抑制作用,而大部分海洋卡盾藻相关细菌对角毛藻的生长具有抑制作用。本研究结果说明海洋卡盾藻的藻际细菌也许对其与硅藻的种间竞争中具有一定作用。     

超声改性对不同粘土去除藻华生物效率的影响

粘土表面改性方法是提高改性粘土絮凝有害藻华效率的关键。本文研究了超声改性法对粘土去除藻华生物效率的影响,对比分析了粘土颗粒在改性前后的粒度分布、扫描电镜图像以及表面电位等理化特征变化,进而初步探讨了超声改性的作用机制。结果显示,超声改性处理可以有效提高本研究中所试验五种粘土去除藻华生物能力。超声改性导致粘土颗粒粒径进一步减小,且超声时间越长,颗粒粒径越小;超声处理后的粘土粒度分布集中、颗粒均匀,延长超声处理时间可以有效提高增效效果。同时发现,超声改性后粘土颗粒的表面电位负电性变弱,降低了粘土颗粒与表面负电性藻细胞之间的静电斥力,从而提高了粘土对藻华生物藻细胞的絮凝去除能力。本研究探索了提高粘土去除藻华生物效率的新方法,为进一步增强改性粘土去除能力提供了参考。     

几种海藻粗多糖的理化性质及结构特征分析

主要采用傅里叶红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)、气相色谱(gas chromatography, GC)和凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography, GPC)方法对5种海藻粗多糖的单糖组成、官能团、分子量进行了初步分析。结果显示5种海藻粗多糖均含有木糖和岩藻糖, 其中南方团扇藻多糖含有较为丰富的山梨糖, 属于大分子量均一性多糖, 而孔石莼多糖分子量分布较宽, 均一性较差。红外光谱分析结果表明, 5种粗多糖均为酸性多糖, 棒叶蕨藻、琼枝麒麟菜和匍枝马尾藻多糖具有明显的硫酸基团吸收峰, 琼枝麒麟菜多糖存在呋喃糖和吡喃糖, 并且吡喃糖苷键可能存在β和α两种类型。明胶氯化钡实验结果指出南方团扇藻多糖的硫酸基团含量为38.43%(±2.38%), 明显高于其他几种海藻多糖, 而棒叶蕨藻多糖的硫酸基团含量最低, 仅为8.92%(±1.04%)。     

有害藻华的宏条形码分析:机会与挑战

宏条形码分析（metabarcoding analysis）是通过对野外样本的分子标记（即条形码）进行PCR扩增、测序,并利用测序结果分析野外样本物种组成、物种相对丰度,及其时空动态变化。这项在近20年里逐步发展起来的分子技术,得益于DNA测序技术的快速发展,包括测序通量的提升和测序成本的降低,以及生物信息学分析方法的快速开发。基于可操作分类单元（operational taxonomic units,OTUs）分析方法,特别是最近的扩增子序列变异（amplicon sequence variants,ASVs）方法的开发,极大促进了宏条形码分析的应用。在世界及我国的海洋生态领域,宏条形码分析的应用还处于起步阶段。随着分析方法的日趋成熟,可适用于不同应用领域的分子标记不断增加,以及参考数据库的不断完善,宏条形码分析将释放出广阔的应用潜力。可以预期,宏条形码分析将在系统分析我国近岸海域有害藻华物种（及其他浮游生物物种）的组成和相对丰度中起关键作用,通过发现新物种,辨别隐存种,跟踪物种的生物地理学,进而帮助解析有害藻华暴发机理。     

福建沿岸海域主要赤潮生物的生态学特征

福建沿岸海域是中国的赤潮多发海区之一.据统计,1962～2008年间,福建沿岸海域共发生赤潮180起以上,潜在的赤潮生物有124种,已经引发过赤潮的种类有27种.本文对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、角毛藻（Chaetocerosspp.）、夜光藻（Noctiluca scintillans）、东海原甲藻（Proro-centrum donghaiense）、米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）、裸甲藻（Gymnodinium spp.）和球形棕囊藻（Phaeocystis globosa）等福建沿岸海域主要赤潮生物的生态学特征和发生原因进行了分析和探讨,评述了福建沿岸海域赤潮发生的特点.福建沿岸海域引发赤潮频率最高的赤潮生物是夜光藻,米氏凯伦藻造成的水产养殖损失最大.其赤潮多发季节在春夏季的4～7月.其赤潮多发区主要分布在3个区域：宁德沿岸海域（以四礵列岛为中心）、厦门西港海域和平潭沿岸海域.对福建沿岸海域几种主要赤潮生物的研究表明,赤潮的发生与水温、盐度、气象、水动力、营养盐等环境条件密切相关.