海洋生產(chǎn)力調(diào)控因子：西北太平洋與南海為例.pdf

1、海洋生產(chǎn)力相關(guān)過程（初級生產(chǎn)力、新生產(chǎn)力、再生生產(chǎn)力）是海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要基礎(chǔ)，是調(diào)節(jié)大氣CO2水平和全球氣候的關(guān)鍵過程。海洋生產(chǎn)力與營養(yǎng)鹽的供給和氮營養(yǎng)鹽組成緊密相關(guān)，中尺度物理過程（冷渦、暖渦）通過改變海表營養(yǎng)鹽狀態(tài)對生產(chǎn)力產(chǎn)生重要影響，因此，系統(tǒng)研究不同海區(qū)以及中尺度過程下的海洋生產(chǎn)力過程，對深入理解海洋生產(chǎn)力，揭示海洋生產(chǎn)力對全球氣候的調(diào)控具有重要意義。
　　本研究通過同時應(yīng)用13C、15N等多種人工同位

2、素標(biāo)記示蹤技術(shù)，在2014年春季和夏季，分別調(diào)查了西北太平洋和南海海區(qū)的生產(chǎn)力相關(guān)過程。本次研究建立了酸性過硫酸鉀氧化法測量顆粒有機(jī)碳(POC)的13C方法;同時運(yùn)用了堿性過硫酸鉀氧化-細(xì)菌還原法測量顆粒有機(jī)氮(PON)的15N技術(shù)，顯著降低了目前最為普遍的元素分析儀-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)用技術(shù)的檢測限，大幅節(jié)約了同位素標(biāo)記培養(yǎng)所需的水量需求。
　　本研究在2014年春季西北太平洋南部寡營養(yǎng)鹽海區(qū)(30°N以南)和北部富營養(yǎng)海區(qū)(3

3、0°N以北)針對中尺度物理過程開展了初級生產(chǎn)力和新生產(chǎn)力的調(diào)查。結(jié)果顯示，北部海區(qū)的顆粒物濃度、初級生產(chǎn)力和新生產(chǎn)力均顯著高于南部。在南部寡營養(yǎng)鹽海區(qū)，暖渦（反氣旋）中心的初級生產(chǎn)力和新生產(chǎn)力積分分別為61.3，13.2mmol C·m-2·d-1，分別比暖渦外緣小15％，38％。南部寡營養(yǎng)鹽海區(qū)硝酸鹽不足，中尺度暖渦加劇了硝酸鹽的匱乏。然而，北部富營養(yǎng)鹽海區(qū)表層營養(yǎng)鹽濃度較高，硝酸鹽不再是生產(chǎn)力的限制因子，生產(chǎn)力相關(guān)過程對中尺度渦的響

4、應(yīng)結(jié)果與南部海域不同。北部海區(qū)冷渦（氣旋）中心的新生產(chǎn)力積分為35.0mmolC·m-2·d-1，比暖渦（反氣旋）中心小48％，冷渦中心的初級生產(chǎn)力積分為259.2mmolC·m-2·d-1，比暖渦中心大43％。顯然，中尺度渦的演變和環(huán)境因子如氮營養(yǎng)鹽組成、溫度等的改變歷史，可能影響浮游植物群落及其吸收，進(jìn)而影響初級生產(chǎn)力和新生產(chǎn)力。中尺度過程的變化和影響是復(fù)雜的，本研究發(fā)現(xiàn)西北太平洋表層葉綠素(Surf-Chl a)與新生產(chǎn)力積分(I

5、NP)之間具有很好的正相關(guān)關(guān)系，因此提出簡單的擬合方程(INP=12.76·[Surf-Chl a]-0.10)來模擬和預(yù)測研究海區(qū)INP。這一擬合結(jié)果的控制機(jī)制研究尚不清晰，有待于在未來的研究中進(jìn)一步驗(yàn)證和深入理解。
　　2014年夏季，南海航次通過高垂直分辨率的采樣調(diào)查研究了三個站位的初級生產(chǎn)力（無機(jī)碳吸收）、新生產(chǎn)力（硝酸鹽吸收）和再生生產(chǎn)力（銨鹽吸收）情況。在南海同時測得三種生產(chǎn)力數(shù)據(jù)的尚屬首次，在全球大洋中同時測得三種生

6、產(chǎn)力數(shù)據(jù)的文章也屈指可數(shù)。結(jié)果顯示，初級生產(chǎn)力為59.5-89.7mmolC·m-2·d-1，硝酸鹽吸收為14.4-45.2mmolC·m-2·d-1，銨鹽吸收總體較小為2.5-8.7mmolC·m-2·d-1。硝酸鹽吸收與銨鹽吸收積分?jǐn)?shù)據(jù)顯示硝酸鹽吸收對初級生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)比銨鹽吸收大。硝酸鹽吸收與銨鹽吸收的垂直分布特征不同，與硝酸鹽躍層位置顯著相關(guān)。銨鹽吸收主要發(fā)生在硝酸鹽躍層以上，而硝酸鹽吸收速率高值發(fā)現(xiàn)于硝酸鹽躍層位置。硝酸鹽躍層越