营养盐与黄海浒苔绿潮暴发关系的探究

发布时间：2017-03-18 09:05

  本文关键词：营养盐与黄海浒苔绿潮暴发关系的探究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：2007～2014年,黄海连续8年暴发以浒苔为肇事藻种的绿潮灾害。每年春季,浒苔绿潮首先以小规模漂浮绿藻形式出现在苏北浅滩,之后在风和海流作用下逐渐向北漂移,并在漂移过程中不断聚集增长,最后发展成为世界最大规模的浒苔绿潮灾害。有害绿潮的暴发严重破坏了该海域的生态系统平衡,影响海气交换,导致海洋生物种类数量下降,海水水质严重恶化,甚至影响了南黄海沿岸渔业及旅游业的发展,对沿海经济造成巨大的损失。其中,营养盐对有害绿潮暴发起到重要的物质支撑作用。本论文针对营养盐与浒苔绿潮暴发的关系,依据历史及现场调查数据,对浒苔绿潮暴发的初始及重点海域,苏北浅滩及南黄海长时间尺度营养盐的化学海洋学特征、南黄海绿潮发生区营养盐的分布及时间变化特征进行分析,并通过室内培养实验探讨了不同形态营养盐对浒苔生长的影响,在一定程度上阐明了营养盐对绿潮暴发及迁移的重要作用。本文得到的主要结论如下：1.2012年春季苏北浅滩溶解无机氮(DIN)平均浓度为1985年的3倍之多,近30年DIN浓度增加趋势明显,且与浒苔生物量呈现明显的正相关(r=0.84,p0.01),说明N营养盐可能是支撑浒苔在苏北浅滩生长繁殖的重要营养物质。其次,调查海区的N/P比值也增加了近10倍(由1984年N/P比平均值6.14增加至2012年71.72)。计算表明,近10年射阳河、灌河及江苏省海洋生物养殖向苏北浅滩输送的N、P营养盐通量呈现递增趋势,造成了苏北浅滩海水的富营养化。此外,2010及2012年苏北浅滩绿潮区表层海水DIN水平比非绿潮区分别高出22.70%及51.33%,对比非绿潮区,绿潮区具有更适宜浒苔生长的温度及更丰富的营养盐及高N/P比值,为浒苔在绿潮区的生长繁殖提供了适宜条件。2.1980s～2012年南黄海DIN浓度呈现明显的上升趋势(由1984年DIN平均浓度1.70±1.20μM增加至2012年10.15±4.58μM),尤其在2008年后,说明南黄海持续增加的N营养盐可能是浒苔绿潮在该海域暴发、扩张及维持的主要贡献因素之一。PO4-P平均浓度在1980s-2005年呈现波动式变化,之后则呈现下降的特征。对于季节变化而言,南黄海各项营养盐基本呈现秋冬季节较高、春末或夏季较低的“双峰”式变化特征。在春末或夏季,当浒苔绿潮在南黄海大规模暴发时,调查海区的营养盐浓度为一年中的最低水平。并且,在绿潮暴发的5-7月份,长江冲淡水、黄海冷水团、苏北沿岸流等海流均可为南黄海输送丰富的营养物质,长江冲淡水每年向苏北浅滩输送的DIN及P04-P通量分别约为2.6×105t y-1及7.1×103t y-1。另外,计算表明,对于南黄海,河流输入对该海域的营养盐通量贡献最大(DIN及DIP贡献比例分别为56.82%及43.64%),其次为大气沉降(35.84%及26.67%)、沉积物-上覆水交换(5.35及19.67%)及海水养殖(1.96%及10.02%)。3.2008～2012年南黄海绿潮发生区各项营养盐基本呈现近岸高、远海低的分布特征,且2010、2012年南黄海南部海区各水层营养盐平均浓度整体高于2008、2009年北部海区的营养盐水平,说明充足的营养盐是浒苔绿潮每年在南部海区首先暴发的重要因素之一。并且,随着浒苔自南向北迁移,表层海水中各项营养盐(DIN, PO4-P, SiO3-Si, DON及DOP)整体均呈现下降特征,其中,DIN的下降趋势最明显。此外,在绿潮生消的不同阶段,调查海区无机、有机形态营养盐随时间均呈现下降特征,且有机态N、P营养盐的下降时间明显滞后于无机态,推测相对于有机态营养盐,浒苔会优先吸收海水中的无机态营养盐。4.通过不同形态N、P营养盐对浒苔生长的室内培养实验,发现不同形态的营养盐均可促进浒苔生长。其中,浒苔对无机态N、P营养盐吸收的Vmax及Ks值均大于有机态,说明浒苔会优先吸收海水中的无机态营养盐,当各项营养盐处于较低水平时,浒苔对有机营养盐的亲和力大于无机态,从而验证了现场调查的推测。具体结论为：(1)对于添加不同’N源的室内实验而言,不同形态N营养盐均可促进浒苔的生长,其中,添加尿素组浒苔藻体生长最好,其次为甘氨酸组。相对于有机形态N营养盐,浒苔会优先吸收海水中的无机N。通过Michaelis-Menten方程拟合,浒苔对不同N源吸收的Ks及Vmax值大小顺序均为NH4-NNO3-NNO2-N甘氨酸尿素。可见,浒苔对无机N的吸收能力远大于有机N,从而验证了当海水中同时存在不同形态N营养盐时,浒苔会优先选择利用无机形态的N营养盐。另外,有机态N营养盐的Ks值小于无机N,说明当不同形态N处于较低水平时,浒苔对有机N的亲和力大于无机N。(2)对于添加不同P源的室内实验而言,不同形态的P营养盐均可促进浒苔生长,其中,ATP对浒苔生长的促进作用最显著。并且,相对于有机形态的P营养盐,浒苔会优先吸收培养介质中的无机P。通过Michaelis-Menten方程拟合,浒苔对不同P源吸收的Vmax值大小顺序为PO4-PATPG-6-P,Ks值大小顺序为PO4-P G-6-PATP。可见,浒苔对无机P的吸收能力大于有机P,当海水中的P营养盐处于较低水平时,浒苔对有机P的亲和力大于无机P。
【关键词】：营养盐 浒苔 绿潮 室内培养 苏北浅滩 南黄海
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X55
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-15
• 0. 前言15-17
• 1. 文献综述17-35
• 1.1. 黄海浒苔绿潮的发生概况17-22
• 1.1.1. 绿潮暴发的规模状况17-19
• 1.1.2. 绿潮暴发的重点区域19-20
• 1.1.3. 绿潮暴发的主要致灾藻种20-21
• 1.1.4. 绿潮暴发的成因及对环境的危害21-22
• 1.2. 黄海概况22-25
• 1.2.1. 黄海的自然环境及水文特征22-23
• 1.2.2. 黄海营养盐的研究现状23-25
• 1.3. 苏北浅滩海域概述25-29
• 1.3.1. 紫菜及海水养殖状况25-28
• 1.3.2. 水文特征及营养盐状况28-29
• 1.4. 营养盐对浒苔生长影响的室内研究29-34
• 1.4.1. 大型海藻对营养盐的吸收30-31
• 1.4.2. 大型海藻对营养盐吸收特性的描述方法31-33
• 1.4.3. 浒苔生长情况的表示方法33-34
• 1.5. 本文的研究目的及思路34-35
• 2. 近30年苏北浅滩营养盐的时空变化特征35-53
• 2.1. 调查海区及方法35-40
• 2.1.1. 研究区域35-36
• 2.1.2. 数据来源36-37
• 2.1.3. 数据处理方法37-38
• 2.1.4. 采样及测定38-39
• 2.1.5. 绿潮区与非绿潮区39-40
• 2.2. 1980s～2012年春季苏北浅滩营养盐的水平分布特征40
• 2.3. 苏北浅滩营养盐的年际及季节变化特征40-45
• 2.4. 河流及海水养殖的营养盐输送通量估算45-49
• 2.4.1. 射阳河、灌河的营养盐负荷估算45-47
• 2.4.2. 江苏省沿海生物养殖引起的营养盐负荷估算47-49
• 2.5. 绿潮区与非绿潮区的营养盐状况49-52
• 2.6. 小结52-53
• 3. 近30年南黄海营养盐的化学海洋学特征53-67
• 3.1. 材料与方法53-56
• 3.1.1. 调查区域53-54
• 3.1.2. 数据来源54
• 3.1.3. 数据处理方法54-56
• 3.1.4. 采样及测定56
• 3.2. 1980s～2012年南黄海营养盐及叶绿素的水平分布特征56-59
• 3.3. 近30年南黄海营养盐的年际及季节变化特征59-61
• 3.4. 影响南黄海营养盐迁移转化机制的水文因素61-63
• 3.5. 不同来源输入对南黄海营养盐的贡献63-66
• 3.5.1. 河流输入63-64
• 3.5.2. 大气沉降64
• 3.5.3. 沉积物与上覆海水交换64-65
• 3.5.4. 海水养殖65-66
• 3.6. 小结66-67
• 4. 南黄海绿潮发生区营养盐的变化特征67-97
• 4.1. 研究区域与分析方法67-69
• 4.1.1. 研究区域与站位67-68
• 4.1.2. 采样及分析方法68-69
• 4.2. 研究海区营养盐的平面分布特征69-82
• 4.2.1. 2010、2012年调查海区营养盐的平面分布特征69-73
• 4.2.2. 2008、2009年调查海区营养盐的平面分布特征73-77
• 4.2.3. 2012年浒苔暴发区营养盐的平面分布特征77-82
• 4.3. 浒苔迁移过程营养盐的时间变化特征82-89
• 4.3.1. 研究区域82-84
• 4.3.2. 浒苔迁移过程中营养盐的时间变化特征84-89
• 4.4. 绿潮生消过程营养盐的时间变化特征89-95
• 4.4.1. 绿潮生消不同阶段的划分89
• 4.4.2. 绿潮生消过程各项化学要素的时间变化特征89-95
• 4.5. 小结95-97
• 5. 不同形态营养盐对浒苔生长影响的室内培养实验97-124
• 5.1. 不同形态氮营养盐对浒苔生长的影响97-112
• 5.1.1. 材料与方法97-101
• 5.1.2. 实验结果101-111
• 5.1.3. 小结111-112
• 5.2. 不同形态磷营养盐对浒苔生长的影响112-124
• 5.2.1. 材料与方法112-115
• 5.2.2. 实验结果115-123
• 5.2.3. 小结123-124
• 6. 论文的主要结论及创新124-127
• 6.1. 主要结论124-125
• 6.2. 研究特色与创新125-126
• 6.3. 存在问题126-127
• 参考文献127-144
• 致谢144-145
• 个人简介145
• 发表的学术论文145-146

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 贾睿;吴敏;蔡春尔;霍元子;何培民;;浒苔对赤潮异湾藻的克生作用[J];水产学报;2012年04期

2 应成琦;张婷;李信书;田千桃;霍元子;马家海;徐韧;王金辉;何培民;;我国近海浒苔漂浮种类ITS与18S rDNA序列相似性分析[J];水产学报;2009年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 尹翠玲;营养盐限制对6株微藻叶绿素荧光特性的影响[D];中国海洋大学;2006年

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本文编号：254216