基于遥感资料的北黄海叶绿素a浓度时空演变特征分析

海表叶绿素 a （Chl-a） 的分布具有明显的空间区域性以及动态发展特征,分析叶绿素 a 浓度的长期变化趋势对了解海洋初级生产力发展、生态监测具有重要意义。北黄海渔业资源丰富,是我国重要的渔场,为调查海域整体生态系统稳定 性,本文利用 Hermes 提供的多源卫星融合数据,从遥感视野,运用 Mann-Kendall 趋势检验方法,在全局尺度分析 1998—2019 年北黄海叶绿素 a 浓度的年际、季节变化特征及其演变规律,分析了其动态变化特征与环境要素的相关性。研究发现,北黄海叶绿素 a 空间分布区域性强,具有明显的季节变化。近海海域浓度高于深海海域,辽东半岛大洋河口具有一高值中心,这与陆源输入有关。除西朝鲜湾附近海域呈微弱的上升趋势外,其他海域均呈现下降趋势,近岸海域下降趋势显著,这意味着西朝鲜湾附近海域浮游植物可能有更强的生长潜力。北黄海 Chl-a 浓度变化影响因素复杂且区域性强,Chl-a 浓度与环境因素仅部分月份存在较强的相关关系,季节上不同因素存在相对主导的相关性。相关环境因素在一定程度上均会对Chl-a 的分布和变化产生影响,时间上,9 月 PAR 与 Chl-a 有相对较强的负相关关系。空间上,光合有效辐射相较海表温度、海表风速对 Chl-a 浓度影响较大。冬季,辽东半岛南部海域与 SSW 呈相对较强的正相关;夏季在海域西部则与 SST 呈相对较强的负相关。沿岸径流输入的减少可能是近岸 Chl-a 呈下降趋势的原因。     

大气氮沉降对南黄海初级生产过程影响的数值研究

本研究利用三维物理-生物耦合模型模拟了大气氮沉降对南黄海主要初级生产过程的影响,并通过数值实验区分了不同季节大气氮沉降的贡献。模拟结果显示,大气氮沉降明显增大了南黄海表层溶解无机氮的浓度,近岸海域增加量较大,可以达到3.0 mmol/m^3,且由近岸海域到黄海中部海域有明显的递减趋势,这主要是由于近岸海域无机氮来源众多,导致浓度较高,大气沉降的氮不会被浮游植物生长吸收,出现氮累积。大气氮沉降明显促进了黄海中部春季表层水华和夏季次表层叶绿素最大值两个重要初级生产过程,春季表层叶绿素增加量最大,可达0.20 mg/m^3,夏季次表层叶绿素浓度增加最显著,可达0.10 mg/m^3,分别约为峰值浓度的10%和6%。不同季节大气氮沉降对初级生产过程的贡献不同,冬季氮沉降可以存留下来影响春季水华过程,但作用小于春季氮沉降;夏季,由于水体层化较强,本季的氮沉降对次表层叶绿素最大值的促进作用并不明显,反而冬季氮沉降的影响大于春季和夏季的氮沉降。同时,大气氮沉降也促进了氮循环的各个过程,包括浮游植物生长吸收、呼吸释放和矿化过程。     

胶州湾营养盐的长期变化及其生态效应

依据改革开放40 a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析。结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(DSi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少。营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制。胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L^-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加。分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因。2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因。     

铁促进海水小球藻油脂积累的动态过程

许多微藻被认为是制备生物油燃料的理想原料,培养液中高浓度的Fe^3＋对海水小球藻（Chlorella vulgaris）的油脂积累有明显的促进作用。采用荧光分光光度法对尼罗红染色后的海水小球藻的油脂积累过程进行了观测,同时测定了铁对小球藻生长和叶绿素含量的影响。结果表明,高铁处理的小球藻出现了两次油脂积累高峰,且第2次脂积累的量显著高于第1次。     

Detection of acid rain stress effect on plant using hyperspectral data in Three Gorges region, China

This paper aims to use hyperspectral data to detect the spectral change caused by acid stress to a native forest type in the Three Gorges region of China. For this purpose, a ground-based hyperspectral experiment was conducted at the Three Gorges region to detect acid deposition that caused Masson pine （Pinus massoniana） forest degradation. Continuum removal method was used to isolate wavebands more responsive to stress in wavelengths 450-750nm. The differences in chlorophyll concentrations and needle thickness caused by acidic stress are found to be explicable to the different spectral reflectance patterns in the visible and near-infrared wavelengths. Two new chlorotic indices were utilized to explain the stress-caused leaf chlorosis. The comparison of simulated vegetation indices and principal component analysis （PCA） results suggests that it would be possible to monitor acid rain stress effect on forest ecosystem from some wider spectral regions.     

温度对三角褐指藻叶绿素荧光特性及生长的影响

研究三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)一次性培养过程中,不同温度(5～30 ℃)对其叶绿素荧光参数、细胞密度以及叶绿素相对含量的影响.单因子方差分析结果表明:在整个培养周期中,温度对三角褐指藻各叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP和NPQ)及生长均有显著影响(P<0.05).多重比较结果表明:在本实验条件下,三角褐指藻的最适生长温度是20 ℃.5 ℃处理组从接种后第1 天开始各荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP和NPQ)都明显下降,但第5天开始恢复;10 ℃处理组各荧光参数仅在接种后第1天出现下降,第2天就基本恢复正常;30 ℃处理组从处理后第1天开始一直到实验结束,叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR和qP)、叶绿素相对含量和细胞密度均显著低于其他各处理组.相关性分析结果表明:在整个培养周期内,叶绿素相对含量与细胞密度均成极显著的正相关关系.荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR)、叶绿素相对含量以及细胞密度与温度的相关性则随着温度范围及培养天数的不同而变化.本文还初步探讨了叶绿素荧光技术在筛选耐高温或耐低温微藻品系中的应用.     

重金属胁迫对纤细角毛藻生长及叶绿素荧光特性的影响

研究了不同浓度的重金属离子(Cu2 ,Zn2 ,Cd2 )胁迫不同时间(24,48,72和96 h)后,纤细角毛藻生长及叶绿素荧光特性的变化情况.测定的主要参数有:PSII最大光能转化效率(Fv/Fm),PSII的潜在活性(Fv/Fo),PSII实际光能转化效率(Yield=ΦPSII),相对光合电子传递效率(rETR),光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ).实验结果表明,重金属离子(Cu2 ,Zn2 ,Cd2 )胁迫下纤细角毛藻的叶绿素荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,Yield和rETR均明显降低,并且随着重金属离子浓度的增加,胁迫时间的延长,下降幅度逐步增大;重金属胁迫下,细胞密度和叶绿素含量也显著降低.3种重金属离子的半抑制浓度(EC50)的计算结果表明,胁迫时间为24和48 h时,3种重金属离子对纤细角毛藻各叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,Yield,Chll content)的毒性大小顺序为Cu2 ＞Zn2 ＞Cd2 ;胁迫时间为72和96 h时,3种重金属离子的毒性大小顺序为Cd2 ＞Cu2 ＞Zn2 .本文还对叶绿素荧光技术在检测微藻对重金属胁迫敏感性中的应用进行了初步探讨.     

台风对中国东南海域叶绿素a浓度影响的遥感研究

通过对台风过境前后近一个月的MODIS卫星3A级叶绿素a浓度及海表温度数据的比较与分析,发现海表温度,海表叶绿素a浓度均受到较大的影响,其中海表温度平均下降2~3℃,最高下降近10℃;同时叶绿素a浓度在湛江、阳江海域升高约1.43倍,在东海海域平均升高2.44倍,最高可达9.75倍,并且叶绿素a浓度增长有一个约3~5 d的延迟效应。由此可见,利用卫星遥感资料监测台风对海洋叶绿素a浓度、海表表温度等环境参数的变化有应用前景。     

南海叶绿素浓度季节变化及空间分布特征研究

以南海海域1997年10月至2002年9月SeaWiFS卫星遥感叶绿素浓度的资料为基础,分析了多年平均的南海叶绿素浓度的时空分布,初步分析结果表明,冬季南海大部分海域叶绿素浓度普遍较高,春季大部分海域较低;南海各个海区的叶绿素月平均最低浓度基本出现在春季的4月或5月,而最高浓度出现的月份却有不同的特征,在中央海盆区出现在12月,在广东沿岸海区出现在7月,在越南东南部近岸海域在8月和12月有两个最高值;在吕宋海峡的西部区域,尽管叶绿素浓度的最高值也出现在12月,但是叶绿素浓度的最低值却出现在夏季的7月.在空间上近岸区域的叶绿素浓度明显高于中央海盆区,西部海域普遍高于东部海域.南海叶绿素浓度的这一时空分布特征与流场(如上升流等)、海面温度场和风场等的变化有关,也与陆源物质的输入等关系密切.     

胶州湾叶绿素的浓度、分布特征及其周年变化

2003年6月-2004年5月对胶州湾及邻近海域水体中叶绿素a浓度变化及其空间分布进行了周年调查.结果表明,调查海域叶绿素a全年平均浓度为2.81mg/m^3,月平均浓度变化范围为0.73-8.44 mg/m^3.整个海域叶绿素a浓度周年变化呈现双峰型,分别在夏季8月和冬季2月出现两个高峰,但是不同区域的变化幅度不同,其水平分布格局为湾内高于湾外,湾内北部高于南部.营养盐浓度变化与叶绿素a浓度的变动未发现明显的相关性,但是在局部海域硅酸盐对冬季浮游植物水华的进一步发展具有一定的限制作用.综合分析营养盐、叶绿素a和浮游动物的周年变化及其之间的关系显示,下行控制（Top-down control）在胶州湾浮游植物的数量变动中起着重要的调控作用.