南海北部生源硅的分布特征、季節(jié)變化及輸出通量研究.pdf

1、海洋生源硅主要來源于硅藻，是海洋硅循環(huán)的重要組成部分，是生物泵的重要載體，與碳循環(huán)緊密相聯(lián)，對(duì)上層水體生產(chǎn)力的時(shí)空變化及水體環(huán)境演變歷史具有良好的指示作用。因此，研究生源硅時(shí)空分布特征有利于了解硅在海洋中的生物地球化學(xué)循環(huán)，并有助于理解全球海洋中的碳循環(huán)過程。本論文主要研究南海北部懸浮顆粒態(tài)生源硅的分布特征、季節(jié)變化及輸出通量，旨在描繪南海北部生源硅的分布，比較不同海區(qū)間的季節(jié)差異;初步探討控制生源硅分布的主要因素，并與東海生源硅進(jìn)行比

2、較。
　　 南海北部生源硅濃度范圍為0.012～2.172μmol/L，其中，春季(2011年5月)為0.012～0.554μmol/L，夏季(2009年8月)為0.019～2.172μmol/L，秋季(2010年11月)為0.017～0.934μmol/L，冬季(2010年1月)為0.044～1.705μmol/L。水平分布特征為:從陸架向陸坡再到海盆，生源硅濃度逐漸降低，主要與離岸距離和生產(chǎn)力高低有關(guān)，陸架區(qū)生源硅濃度約是海

3、盆區(qū)的3倍。垂直方向上，陸架區(qū)底層再懸浮作用導(dǎo)致生源硅濃度甚至高于表層珠江沖淡水的影響，海盆區(qū)生源硅最大值一般出現(xiàn)在葉綠素最大層，濃度在0.100～0.200μmol/L之間，表層和真光層底部(100 m)含量較低，而在150m以深水體中的生源硅濃度隨水深增加無明顯變化。從季節(jié)變化來看，南海北部春、夏、秋、冬生源硅的平均值分別為0.067、0.109、0.145、0.230μmol/L，陸架區(qū)和海盆區(qū)均表現(xiàn)出生源硅濃度隨四季遞增的變化規(guī)

4、律。此外，生源硅與巖藻黃素（硅藻特征色素）具有良好的線性關(guān)系，表明南海北部的生源硅主要源于硅藻生產(chǎn)。
　　 本論文還研究了生源硅對(duì)南海北部沿岸上升流和珠江沖淡水等中尺度過程的響應(yīng)。2008年夏季，在不受中尺度過程影響的“常態(tài)”海區(qū)，生源硅濃度低于0.200μmol/L（多為海盆區(qū)）;而在沿岸上升流和珠江沖淡水所影響的區(qū)域，由于營養(yǎng)鹽的輸入，硅藻大量生長，生源硅含量顯著上升，可達(dá)5.824～10.956μmol/L。同時(shí)，珠江沖淡

5、水中心的生源硅濃度高出沿岸上升流中心4倍。生源硅產(chǎn)率和硅酸鹽消耗量之間的線性回歸分析表明，受珠江沖淡水影響的區(qū)域以生源硅的生產(chǎn)為主，而沿岸上升流影響區(qū)域則存在顯著的生源硅溶解過程。
　　 海洋中的顆粒物是多種化學(xué)元素遷移的載體，生源硅儲(chǔ)量和釷(234Th)通量的線性回歸分析表明，南海北部陸架區(qū)顆粒態(tài)生源硅是234Th的主要載體之一，而海盆區(qū)兩者無顯著線性關(guān)系，表明234Th的載體發(fā)生了變化。陸架區(qū)硅儲(chǔ)量與碳儲(chǔ)量存在一定程度的耦合

6、關(guān)系，而海盆區(qū)則不存在兩者的耦合關(guān)系，可能與海區(qū)間的浮游植物群落結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。
　　 基于鈾/釷(234Th/238U)不平衡法，本論文計(jì)算了南海北部不同區(qū)域生源硅輸出真光層的通量。陸架區(qū)表現(xiàn)出高生源硅輸出通量的特征，其季節(jié)變化范圍為0.08～16.45 mmol/m2/d，且春季＜夏季＜秋季＜冬季。海盆區(qū)生源硅輸出通量呈現(xiàn)與陸架區(qū)一致的季節(jié)變化規(guī)律，但變化幅度較小，冬季的輸出通量最高，平均為0.59±0.10 mmol/m2/

7、d，其次為秋季，夏季和春季輸出通量最低。
　　 此外，本論文初步探討了冬、夏兩季東海生源硅的分布特征及輸出通量。東海生源硅濃度的變化范圍為0.009～4.119μmol/L，其輸出通量在夏季為0.02±0.003～19.77±8.49 mmol/m2/d，冬季為0.33±0.06～9.27±1.75 mmol/m2/d。與南海北部相比，生源硅濃度在生產(chǎn)力較高的東海顯著高于南海北部，而輸出通量亦是南海北部的2～5倍。南海北部的生源