大氣沉降對黃海和南海春季浮游植物群落和海洋初級生產(chǎn)力的影響.pdf

1、本文通過4次現(xiàn)場調(diào)查和4次現(xiàn)場船基圍隔實驗模擬研究了大氣沉降對春季黃海和南海浮游植物群落和海洋初級生產(chǎn)力影響。 為了定性了解大氣沉降對黃海浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響(主要是研究氮的影響)，掌握春季黃海海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征，2005年早春和晚春與2006年春季對其進行了3個航次的現(xiàn)場調(diào)查。根據(jù)沙塵氣溶膠通量和氣溶膠中無機氮含量及組成研究結(jié)果，從沙塵軌跡圖上看，北黃海受沙塵影響較大，浮游植物生物量也較高，初步認為亞洲沙塵可能會對黃

2、海春季浮游植物生長產(chǎn)生顯著的影響。共鑒定出浮游植物173種。在此基礎上，通過統(tǒng)計和聚類分析方法，研究了這一區(qū)域浮游植物的物種組成、豐度變動和群落結(jié)構(gòu)等特征以及和環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果顯示，黃海海域浮游植物物種豐富，以硅藻門和甲藻門為主；主要優(yōu)勢種有扭鏈角毛藻(Chaetoceros tortissimus)、海鏈藻(Thalassiosira sp.)、短角彎角藻(Eucampia zoodiacus)、紡錘角藻(Ceratium fus

3、us)、星臍圓篩藻(Coscinodiscu asteromphalus)、輻射圓篩藻(Coscinodiscus radiatus)、中肋骨條藻(Skeletonema costatum)和尖刺偽菱形藻 (Pseudanlyschis pungens)等其生態(tài)類型多為溫帶近岸種和廣溫廣布種。春季浮游植物物種有明顯的演替，春季早期(3月)以冷溫帶近岸種為主，到了5月廣溫廣布種占據(jù)優(yōu)勢。與歷史同期資料比較有增加的趨勢。黃海浮游植物豐度的分

4、布表現(xiàn)出明顯的板塊特征，總的分布趨勢是3個典型的高值區(qū)，分別位于北黃海遼寧近岸至渤海海峽東側(cè)海域，青島附近海域以及長江口以北大沙漁場海域，該海域氮營養(yǎng)鹽較低，可能與浮游植物生長消耗氮營養(yǎng)鹽有關(guān)。浮游植物的豐度的變化范圍為0.05×10<'4>-2.63×10<'5>cells/m<'3>，三個月份的調(diào)查浮游植物豐度差異比較大，其中2005年3月和2006年4月浮游植物豐度比2005年5月高出3個數(shù)量級。聚類分析和非度量多維標度分析結(jié)果顯

5、示：2005年3月和2006年4月調(diào)查區(qū)浮游植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和連續(xù)性較好。2005年5月分成的兩個集群的群落結(jié)構(gòu)的差異性較大，群落結(jié)構(gòu)連續(xù)性較差，站位間群落組分差異較大。總體上來看，2006年4月和2005年3月浮游植物群落多樣性高于2005年5月。利用浮游植物生物量和環(huán)境因子進行的BIO-ENV分析結(jié)果表明：2005年3月黃海海域與浮游植物豐度分布密切相關(guān)環(huán)境因子主要有鹽度，Si/N、氨氮和磷酸鹽和硝酸鹽等。2005年5月南黃海對浮

6、游植物豐度影響較為密切環(huán)境因子是SiO<,3>-Si、NH4-N、N/P和Si/N 2006年4月黃海與浮游植物豐度分布密切相關(guān)環(huán)境因子有鹽度、溫度、PO<,4>-P、SiO<,4>-Si、NO<,3>-N和DIN。根據(jù)沙塵氣溶膠通量研究結(jié)果，南海海域與我國近海其他海域(渤海、黃海和東海)及日本海相比，沉降通量最小。南海北部海域浮游植物群落具有熱帶開闊海域生物區(qū)系特征。經(jīng)鑒定共有網(wǎng)采浮游植物3門71種。平均細胞豐度為3.07×10<'4

7、>eells/m<'3>，其中硅藻在物種豐富度和細胞豐度上占絕對優(yōu)勢；其次為甲藻。主要優(yōu)勢種有距端根管藻(Rhizosolenia calcar-avis)、薄壁半管藻(Hemiaulus membrnaceus)、密聚角毛藻(Chaetoceros coarctatus)、輻桿藻屬(Bacteriastrumsp.)、窄隙角毛藻(Chaetoceros affinis)和筆尖形根管藻(Rhizosolenia styliformis)

8、等熱帶暖水性和廣布性種類。調(diào)查區(qū)浮游植物表層細胞豐度的平面分布調(diào)查區(qū)從陸坡向海盆逐漸減少，高值區(qū)分布在陸坡斷面上的站位。與歷史同期浮游植物細胞豐度資料相比較總體偏低，但分布趨勢相似。南北群落結(jié)構(gòu)差異較大，雖然整個調(diào)查海域北部浮游植物豐度較高，但浮游植物群落的多樣性程度高值區(qū)卻出現(xiàn)在海盆東部和南部。微微型浮游植物平面分布特征是在表層微微型浮游植物高值區(qū)出現(xiàn)在海甕的北部，其中原綠球藻的貢獻最大。在25m層高值區(qū)主要分布在調(diào)查海域北部和南部。

9、仍然是原綠球藻占優(yōu)勢。在海盆和陸坡交界海域的葉綠素最大值層微微型浮植物存在高值區(qū)，真核微微型浮游植物所占比例有所上升。微微型浮游植物垂直分布主要分布在0～100m之間水層中，100m以下逐漸減少，其中又以原綠球藻的數(shù)量最多，最大值出現(xiàn)在25m層。 從四次圍隔實驗可以看出，氮和鐵的添加能顯著促進浮游植物生長。不同形態(tài)的氮對浮游植物的生長有差異，可以引起浮游植物群落粒徑結(jié)構(gòu)的變化。浮游植物對營養(yǎng)鹽吸收速率大小順序是：硝酸鹽>氨氮>

10、尿素：比較氨氮和硝態(tài)氮對浮游植物的促進作用，在相同濃度條件下，氨氮作用明顯，尿素對浮游植物也有促進作用，但其作用比氨氮和硝態(tài)氮都要慢；浮游植物吸收不同氮營養(yǎng)鹽的先后順序是首先吸收氨氮和尿素，然后才是硝酸鹽。氮磷比是16：1左右的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)較適合浮游植物生長。微量元素鐵能夠刺激浮游植物的生長，顯著提高浮游植物初級生產(chǎn)力，能提高浮游植物硝態(tài)氮吸收速率，改變浮游植物群落粒徑大小。黃海與南海相比，南海浮游植物的生長對鐵的刺激作用更為敏感，這可能

11、是我們選擇的南海圍隔實驗海域是南海深海海盆，海區(qū)長期處于缺鐵狀態(tài)，浮游植物生物量也低于黃海，鐵的添加作用較為明顯。 氮營養(yǎng)鹽和鐵的加富可以顯著提高圍隔水體中二甲基硫的濃度，二甲基硫濃度與葉綠素a的濃度顯著相關(guān)(p<0.01)。海水中的DMS，會釋放到大氣中，并進而通過改變大氣中氣溶膠和云的反射速率對全球氣候產(chǎn)生影響。 圍隔實驗和室內(nèi)實驗結(jié)果顯示：添加沙塵可以促進浮游植物生長，室內(nèi)實驗結(jié)果表明，沙塵促進作用與添加量和培