營(yíng)養(yǎng)鹽與黃海滸苔綠潮暴發(fā)關(guān)系的探究.pdf

1、2007～2014年，黃海連續(xù)8年暴發(fā)以滸苔為肇事藻種的綠潮災(zāi)害。每年春季，滸苔綠潮首先以小規(guī)模漂浮綠藻形式出現(xiàn)在蘇北淺灘，之后在風(fēng)和海流作用下逐漸向北漂移，并在漂移過(guò)程中不斷聚集增長(zhǎng)，最后發(fā)展成為世界最大規(guī)模的滸苔綠潮災(zāi)害。有害綠潮的暴發(fā)嚴(yán)重破壞了該海域的生態(tài)系統(tǒng)平衡，影響海氣交換，導(dǎo)致海洋生物種類數(shù)量下降，海水水質(zhì)嚴(yán)重惡化，甚至影響了南黃海沿岸漁業(yè)及旅游業(yè)的發(fā)展，對(duì)沿海經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。其中，營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)有害綠潮暴發(fā)起到重要的物質(zhì)支撐

2、作用。本論文針對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽與滸苔綠潮暴發(fā)的關(guān)系，依據(jù)歷史及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)滸苔綠潮暴發(fā)的初始及重點(diǎn)海域，蘇北淺灘及南黃海長(zhǎng)時(shí)間尺度營(yíng)養(yǎng)鹽的化學(xué)海洋學(xué)特征、南黃海綠潮發(fā)生區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽的分布及時(shí)間變化特征進(jìn)行分析，并通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探討了不同形態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)滸苔生長(zhǎng)的影響，在一定程度上闡明了營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)綠潮暴發(fā)及遷移的重要作用。本文得到的主要結(jié)論如下:
　　1.2012年春季蘇北淺灘溶解無(wú)機(jī)氮(DIN)平均濃度為1985年的3倍之多，近30年DIN濃

3、度增加趨勢(shì)明顯，且與滸苔生物量呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)(r=0.84，p＜0.01)，說(shuō)明N營(yíng)養(yǎng)鹽可能是支撐滸苔在蘇北淺灘生長(zhǎng)繁殖的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其次，調(diào)查海區(qū)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）。計(jì)算表明，近10年射陽(yáng)河、灌河及江蘇省海洋生物養(yǎng)殖向蘇北淺灘輸送的N、P營(yíng)養(yǎng)鹽通量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，造成了蘇北淺灘海水的富營(yíng)養(yǎng)化。此外，2010及2012年蘇北淺灘綠潮區(qū)表層海水DIN水平比非綠潮區(qū)

4、分別高出22.70％及51.33％，對(duì)比非綠潮區(qū)，綠潮區(qū)具有更適宜滸苔生長(zhǎng)的溫度及更豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽及高N/P比值，為滸苔在綠潮區(qū)的生長(zhǎng)繁殖提供了適宜條件。
　　2.1980s～2012年南黃海DIN濃度呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)(由1984年DIN平均濃度1.70±1.20μM增加至2012年10.15±4.58μM)，尤其在2008年后，說(shuō)明南黃海持續(xù)增加的N營(yíng)養(yǎng)鹽可能是滸苔綠潮在該海域暴發(fā)、擴(kuò)張及維持的主要貢獻(xiàn)因素之一。PO4-P平均濃

5、度在1980s～2005年呈現(xiàn)波動(dòng)式變化，之后則呈現(xiàn)下降的特征。對(duì)于季節(jié)變化而言，南黃海各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)鹽基本呈現(xiàn)秋冬季節(jié)較高、春末或夏季較低的“雙峰”式變化特征。在春末或夏季，當(dāng)滸苔綠潮在南黃海大規(guī)模暴發(fā)時(shí)，調(diào)查海區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度為一年中的最低水平。并且，在綠潮暴發(fā)的5～7月份，長(zhǎng)江沖淡水、黃海冷水團(tuán)、蘇北沿岸流等海流均可為南黃海輸送豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，長(zhǎng)江沖淡水每年向蘇北淺灘輸送的DIN及PO4-P通量分別約為2.6×105ty-1及7.1×10

6、3ty-1。另外，計(jì)算表明，對(duì)于南黃海，河流輸入對(duì)該海域的營(yíng)養(yǎng)鹽通量貢獻(xiàn)最大（DIN及DIP貢獻(xiàn)比例分別為56.82％及43.64％），其次為大氣沉降（35.84％及26.67％）、沉積物-上覆水交換（5.35及19.67％）及海水養(yǎng)殖（1.96％及10.02％）。
　　3.2008～2012年南黃海綠潮發(fā)生區(qū)各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)鹽基本呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)海低的分布特征，且2010、2012年南黃海南部海區(qū)各水層營(yíng)養(yǎng)鹽平均濃度整體高于2008、20

7、09年北部海區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽水平，說(shuō)明充足的營(yíng)養(yǎng)鹽是滸苔綠潮每年在南部海區(qū)首先暴發(fā)的重要因素之一。并且，隨著滸苔自南向北遷移，表層海水中各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)鹽（DIN，PO4-P，SiO3-Si，DON及DOP）整體均呈現(xiàn)下降特征，其中，DIN的下降趨勢(shì)最明顯。此外，在綠潮生消的不同階段，調(diào)查海區(qū)無(wú)機(jī)、有機(jī)形態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽隨時(shí)間均呈現(xiàn)下降特征，且有機(jī)態(tài)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽的下降時(shí)間明顯滯后于無(wú)機(jī)態(tài)，推測(cè)相對(duì)于有機(jī)態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽，滸苔會(huì)優(yōu)先吸收海水中的無(wú)機(jī)態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽。
　

8、　4.通過(guò)不同形態(tài)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)滸苔生長(zhǎng)的室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同形態(tài)的營(yíng)養(yǎng)鹽均可促進(jìn)滸苔生長(zhǎng)。其中，滸苔對(duì)無(wú)機(jī)態(tài)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽吸收的Vmax及Ks值均大于有機(jī)態(tài)，說(shuō)明滸苔會(huì)優(yōu)先吸收海水中的無(wú)機(jī)態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽，當(dāng)各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)鹽處于較低水平時(shí)，滸苔對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽的親和力大于無(wú)機(jī)態(tài)，從而驗(yàn)證了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的推測(cè)。具體結(jié)論為:
　　(1)對(duì)于添加不周N源的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)而言，不同形態(tài)N營(yíng)養(yǎng)鹽均可促進(jìn)滸苔的生長(zhǎng)，其中，添加尿素組滸苔藻體生長(zhǎng)最好，其次為甘氨酸組。相

9、對(duì)于有機(jī)形態(tài)N營(yíng)養(yǎng)鹽，滸苔會(huì)優(yōu)先吸收海水中的無(wú)機(jī)N。通過(guò)Michaelis-Menten方程擬合，滸苔對(duì)不同N源吸收的Ks及Vmax值大小順序均為NH4-N＞ NO3-N＞ NO2-N＞甘氨酸＞尿素?？梢?，滸苔對(duì)無(wú)機(jī)N的吸收能力遠(yuǎn)大于有機(jī)N，從而驗(yàn)證了當(dāng)海水中同時(shí)存在不同形態(tài)N營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)，滸苔會(huì)優(yōu)先選擇利用無(wú)機(jī)形態(tài)的N營(yíng)養(yǎng)鹽。另外，有機(jī)態(tài)N營(yíng)養(yǎng)鹽的Ks值小于無(wú)機(jī)N，說(shuō)明當(dāng)不同形態(tài)N處于較低水平時(shí)，滸苔對(duì)有機(jī)N的親和力大于無(wú)機(jī)N。
　

10、　(2)對(duì)于添加不同P源的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)而言，不同形態(tài)的P營(yíng)養(yǎng)鹽均可促進(jìn)滸苔生長(zhǎng)，其中，ATP對(duì)滸苔生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最顯著。并且，相對(duì)于有機(jī)形態(tài)的P營(yíng)養(yǎng)鹽，滸苔會(huì)優(yōu)先吸收培養(yǎng)介質(zhì)中的無(wú)機(jī)P。通過(guò)Michaelis-Menten方程擬合，滸苔對(duì)不同P源吸收的Vmax值大小順序?yàn)镻O4-P＞ATP＞ G-6-P，Ks值大小順序?yàn)镻O4-P＞ G-6-P＞ATP?？梢姡瑵G苔對(duì)無(wú)機(jī)P的吸收能力大于有機(jī)P，當(dāng)海水中的P營(yíng)養(yǎng)鹽處于較低水平時(shí)，滸苔對(duì)有機(jī)P的