北黄海叶绿素和初级生产力的时空变化特征及其影响因素
叶绿素是浮游植物进行光合作用的主要色素，也是海洋中主要初级生产者(浮游植物)现存量的一个良好指标。海洋初级生产力代表着海区中浮游植物生产有机物质的能力，在全球碳循环中起着重要作用，对全球气候变化有着深远影响。对北黄海叶绿素和初级生产力的调查研究，不仅可以为深入了解与评估此海区的生物资源状况及可利用程度提供重要资料，还对此海域的水环境质量评估及海洋渔业经济发展规划具有重要参考价值。
本文依据对2006.07～2007.10北黄海春、夏、秋、冬四个季节的调查结果，系统阐述了北黄海叶绿素α和初级生产力的空间分布和季节变化特征，分析了控制叶绿素和初级生产力变化的生物地球化学机制，同时，对中国陆架海的叶绿素和初级生产力进行了比较。本文还对北黄海初级生产力的不同估算模型进行了比对和优化，试建立了适用于北黄海大面积初级生产力估算的模拟精度相对较高的生态学数理模型。
通过荧光法测定叶绿素α，得到北黄海春、夏、秋、冬季表层叶绿素α的平均浓度分别为(1.026±0.907)mg·m－3、(0.779±0.640)mg·m－3、(1.849±1.584)mg·m－3和(0.652±0.508)mg·m－3。秋季值为全年最高，冬季最低，约为秋季的1/3。北黄海表层叶绿素分布最显著的特征是由近岸到海域中央叶绿素浓度逐渐降低，同时西部较封闭海域浓度大于东部开阔海域。这种分布格局的形成与北黄海的地形条件、水文动力以及营养盐的陆源输入密不可分。
水柱叶绿素α含量春季平均值为(51.27±38.77)mg·m－2；夏季为(30.75±19.01)mg·m－2；秋季为(54.40±34.76)mg·m－2，居全年最高；冬季为(18.72±11.98)mg·m－2，为全年最低。水柱叶绿素的高值点多出现于深水区，其分布特征与表层叶绿素相比更多地受到光照强度、透明度等因素的制约。
北黄海叶绿素垂直分布特征随季节变化而变化，典型特征为夏半年(4～10月)水体出现明显的温跃层，叶绿素次表层最大值(SCM)现象普遍存在；冬半年(11月至翌年3月)，由于受到强偏北风的影响，海水垂直混合均匀，故叶绿素的垂直分布也很均匀。由此可见，水体的物理特性对北黄海叶绿素垂直分布特征有着非常重要的影响。
北黄海夏季磷酸盐为限制浮游植物生长的一个因素；冬季无机氮和磷酸盐的比例恰好符合浮游植物生长的需要，且二者浓度都远高于夏季，不太可能成为限制因子。北黄海四个季节海表温度与表层叶绿素浓度均呈现负相关关系，春、夏、秋、冬的相关系数分别为－0.37(P=0.01，n=70)、－0.66(P=0.01，n=73)、－0.37(P=0.01，n=80)和－0.64(P=0.01，n=67)。
以水柱叶绿素含量估算北黄海初级生产力，所得到的结果与实测值符合较好，拟合优度比CadEe和Hegeman(1974)的简化公式使用表层叶绿素对初级生产力进行估算在北黄海的应用高得多，优化后的模型四个季节的平均可决系数r2为0.80。
估算初级生产力含量春季平均值为(2137.7±1612.7)mgC·m－2·d－1，是全年的极大值；夏季为(637.4±394.1)mgC·m－2·d－1；秋季为(996.8±636.9)mgC·m－2·d－1；冬季变化幅度小于其他季节，平均值(414.8±265.4)mgC·m－2·d－1，为四个季节中最低，仅约为春季初级生产力平均值的1/5。其分布特征随季节变化而变化。
对夏季北黄海初级生产力和各影响因素的相关性分析得出，初级生产力与表层叶绿素的相关关系最强，其次是浮游动物和铵氮浓度，再次是磷酸盐。而其他因素则不成为初级生产力的决定因素，特别是浮游植物丰度与初级生产力的相关关系极其微弱。多元回归分析的结果进一步表明：在众多因素的共同作用下，对夏季北黄海初级生产力起决定作用的因素依次为磷酸盐、表层叶绿素浓度和硝酸盐(负相关)。显然，夏季北黄海浮游植物的生长受到磷酸盐的限制；表层叶绿素浓度和硝酸盐含量也对初级生产力的分布起一定的决定作用。
北黄海;叶绿素;初级生产力;浮游植物;时空变化特征
中国海洋大学
硕士
环境科学
李正炎
2009
中文
Q948.8
75
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）