2006年夏季渤海初级生产系统的数值模拟研究

应用非结构有限体积近岸海流模型FVCOM并耦合美国环保署水质模型WASP对2006年6～8月份的渤海初级生态系统进行了数值模拟和分析研究,模拟的生态、化学要素包括溶解氧、碳生化需氧量、浮游植物、无机磷、有机氮、有机磷、氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐。模式考虑了海河、滦河、黄河三条河流的径流输入,计算得到了海区夏季营养盐及浮游植物的空间分布和变化情况,模拟结果表明,本文建立的渤海生态系统动力学模型能够模拟出该季节渤海初级生产系统的基本特征,可为渤海的生态环境保护提供辅助参考。     

渤海浮游植物生物量时空变化初析

本文根据 4 0年间收集的综合观测资料、部分成果以及 1998/ 1999年本课题执行的 2个航次的调查和岸边监测 ,分析了渤海浮游植物生物量的年循环规律、水平分布的年际变化及长期变化。结合渤海水温、盐度、黄河径流量及营养盐浓度的变化 ,初步分析了原因。渤海为高生产力陆架海 ,每年有 2次生物量的高峰期 ,水华时间有 1个月的前后移动 ;生物量及其水平分布的年际变化大于 10年际变化。渤海温盐有增加趋势 ,无机氮浓度增加、磷酸盐浓度降低 ,河流输入变化只影响局部海域子系统 ,近岸海域的富营养化使得营养盐更多地消耗在近岸 ,而中央海区依然保持良好水质。物理系统的变化是该时空变化的重要原因之一。     

渤海水域叶绿素a的分布及初级生产力的估算

1980-1981年在渤海90个测站上进行了浮游植物种类组成及数量变化、叶绿素含量、海面辐照度、海水光学参量以及海洋水文要素调查,还作了浮游植物光合作用率和同化系数的测定。绘出渤海水域各季节叶绿素a和初级生产力的平面分布图。渤海水域表层叶绿素a的平均值春季、夏季、秋季和冬季分别为1.04,0.69,1.27和0.64毫克/米3。初级生产力的测定采用叶绿素法。通过调查计算得出渤海初级生产力平均值:春季为357毫克碳/米2·日;夏季为171毫克碳/米2·日;秋季为305毫克碳/米2·日;冬季为88毫克碳/米2·日。渤海初级生产力的年平均量为90克碳/米2·年。整个水域全年有机碳生产量约为800万吨。     

厦门湾浮游生物量和营养盐含量时空分布的数值模拟研究

初步构建了一个以浮游植物（P）、浮游动物（Z）和营养盐（N,包括无机氮和活性磷酸盐）为生态变量的NPZ简单生态模型,并通过与POM三维水动力模型的耦合,建立了三维浮游生态动力学模型,开展了厦门湾全海域三维浮游生态系统时空变化的模拟研究.结果显示,厦门海域浮游动植物有明显的季节变化,春、夏季生物量最高,秋、冬季较低,但不同的海区达到峰值的季节并不相同;活性磷酸盐含量冬季最高,春季最低,与浮游植物量值有较明显的反位相关系,表明厦门湾海域浮游植物的生长主要受活性磷酸盐含量限制.模拟结果符合历史观测特征,且模拟值与实测值量级比较吻合,因此所建立的三维浮游生态动力学模型可用于描述厦门湾海域浮游生态的时空变化特征.     

渤海晚春浮游植物粒度分级生物量与初级生产力

浮游植物生物量与生产力是海洋生态系食物网的结构与功能的基础环节，是供养其摄食者——浮游动物的物质基础，从而直接或间接地影响海区鱼、虾、贝等经济渔业资源的变动。对浮游植物粒度分级生物量与生产力的研究有助于从更深层次上研究海洋生态系自然群落结构、功能及其环境调控，并可对了解其捕食者群体的特性和营养关系提供重要信息。 渤海是一个半封闭的浅海，生态环境的季节变化显著，同时渤海周围又是人口相对集中，工农业生产较为发达的区域，易受人为因素的影响。20世纪80-90年代初，科学家们曾在渤海进行过不少初级生产力的观测(费尊乐等，1988；朱明远等，1993；吕端华等，1999)，但该海域浮游植物生物量与生产力粒度结构方面的资料尚为欠缺。而近年来渤海生态环境日趋恶化，渔业资源严重衰退，因此在该海域进行生态系统动力学，特别是浮游动物种群动力学的研究时，必须同步开展初级生产力结构的动态变化及其控制过程研究。 本研究是国家自然科学基金重大项目“渤海生态系统动力学与生物资源持续利用”的一个重要组成部分，旨在研究渤海春末、夏初对虾产卵期浮游植物现存生物量和初级产力的粒度结构、周日和空间变化及其与环境之间的关系，特别是浮游动物摄食之间关系，从而为渤海生态系统动力学模式的建立和生物资源的可持续利用提供科学依据。     

黄海海区的叶绿素α和初级生产力

本文是对70年代末以来我国在黄海西部海区进行的叶绿素a及初级生产力调查和研究的综述。内容包括叶绿素a水平分布,垂直分布。粒径大小分级,初级生产力的季节变化,山东近岸初级生产力,浮游植物量子产值及光利用效率,初级生产力模式及利用遥感法估算叶绿素a等。结果显示,黄海初级生产力有明显季节变化,春季最高,冬季最低;高生产力区位于长江口外海及黄海北部;大部份海区年平均值在200～500mg·m~(-2)。d~(-1)(以碳计)之间,平均值在425mg·m~(-2)·d~(-1)左右。     

长江口及邻近海域枯季水质生态模拟研究

将一个由水动力、粘性泥沙和水质生态模型搭建的综合模拟系统应用于长江口及邻近海域,采用枯季(11—4月)平均水文气象条件设置并驱动模型。将模拟结果与2003年3月观测资料及其他历史资料进行比对发现,模拟结果总体上很好地再现了研究海区枯季温度、盐度、悬浮泥沙、无机氮、无机磷等生态水质要素的水平和垂直分布趋势,说明模型可反映研究海区的水动力、泥沙和水质生态的关键过程。模拟结果中,DIN的分布趋势呈现出"近岸河口高、外海低"的特点,长江口和钱塘江口附近含量最高;DIP的高浓度区不仅仅在长江口及杭州湾,在浙江近海其它区域的浓度值也较高;浮游植物量最大的区域位于舟山以东海域。另外,3个条件响应数值试验表明,枯季长江口及邻近海区无机氮和无机磷均处于富余状态,尤其是无机氮,即使在陆源输入减半的情况下,仍然富余,没有被浮游植物充分利用;研究区域的高质量浓度悬浮泥沙通过限制光照强度控制着浮游植物的生长。     

深圳沿岸海域净初级生产力的遥感反演及其时空变化分析

以深圳沿岸海域为研究区,以MODIS/AQUA卫星遥感产品为数据源,结合实测浮标数据修正了VGPM中叶绿素a含量的估算进而分析深圳沿岸海域净初级生产力的时空分布规律.研究表明:(1)深圳沿岸海域2014年2、5、8、10月的净初级生产力在空间分布上从近海向外逐渐降低,初级生产力整体呈现出"西高东低"的局面,且未有明显的季节性波动.(2)4个海区的叶绿素a含量均表现为夏季最高秋冬季次之,但各海区主要影响因素不同,珠江口主要受季风造成的浮游植物种类与细胞密度的季节变化影响,大亚湾主要受营养盐限制,大鹏湾的主导因素为湾内余流的季节变化,深圳湾的叶绿素a含量主要与浮游植物细胞密度的季节变化有关.(3)珠江口的初级生产力春夏季高于秋冬季;大鹏湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与叶绿素a表现一致;深圳湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与海表温度表现一致;大亚湾的初级生产力波动明显,夏冬季海洋初级生产力数值总体高于春秋季.     

三门湾秋季浮游植物现存量和初级生产力

对1987年9月浙江三门湾海区浮游植物细胞丰度、叶绿素a浓度和初级生产力的分布特征及其与环境的关系进行了研究。结果表明,调查海区的浮游植物细胞丰度、叶绿素a浓度和初级生产力均具有明显的空间区域性分布特征。叶绿素a浓度高值区位于三门湾顶部和健跳港口,从湾顶部往湾口海区方向,叶绿素a浓度逐渐下降。初级生产力的分布趋势与叶绿素a浓度的分布趋势一致。表层水浮游植物平均细胞丰度为(3.36±1.39)×103个/dm3,表、底层平均叶绿素a浓度分别为(1.47±0.42)μg/dm3和(1.12±0.19)μg/dm3,平均初级生产力为(36.0±29.5)mg/(m2·d)。     

渤海生态动力过程的模型研究Ⅰ.模型描述

建立了一个NPZD类型的生物化学模型,并将其与原始方程海流模型(POM)、太阳辐射模型和河流输入模型耦合再现渤海的生态动力过程.模拟的初级生产力与实测值吻合较好;此外,该文还首次全方位地检验了渤海f-ratio的特征,通过与莱州湾的实测值比较,模拟结果也显示了相当的准确度.另外,该文在分析f-ratio变化特征的基础上还揭示硝酸盐和铵盐对渤海浮游植物生长的相对贡献率.     

Distribution characteristics of size-fractionated chlorophyll a, primary production and new production in the Laizhou Bay, July 1997

The distributions of chlorophyll a concentration, primary production and new productionwere observed in the Laizhou Bay of the Bohai Sea in both spring and neap tides during July 1997. The results showed that there were marked features of spatial zonation in the surveyed area, due to the differences between the geographic environment and the hydrological conditions. Chlorophyll a, primary production and new production were all higher in spring tides than that in neap tides in the Laizhou Bay. The highest values of these parameters were encountered in the central regions of the bay. At most stations, chlorophyll a concentrations at the bottom were higher than that at the surface. The results of size-fractionated chlorophyll a and primary production showed that contributions of nano-combining pi-coplankton ( > 20 μm) to total chlorophyll a and primary production were dominant in phytoplankton community biomass and production of the Laizhou Bay. The environmental factors, primary production and new product     

Size-fractionated phytoplankton standing stock and primary production in the Bohai Sea during late spring

During June 1997 cruise by R/V Science No.l, observations on temporal and spatialvariations of the size-fractionated phytoplankton standing stock and primary production were carried out in the Bohai Sea. The size-fractionated chlorophyll a (Chl a) and primary production, photosynthet-ically available radiation (PAR), as well as the related physico-oceanographic and zooplanktonic parameters were measured at five time-series observation stations representing sub-areas of the sea. Results obtained show that there were the marked features of spatial zonation of Chl a and primary production in the Bohai Sea. The values in the Laizhou Bay, the Liaodong Gulf and the Bohai Gulf were high and showed close relation with tidal fluctuations, i.e. high Chl a concentration occurred during high tide in the Laizhou Bay, and during low tide in the Liaodong Gulf and the Bohai Gulf. In the strait and the central region of the Bohai Sea, the values were relatively low and no relationship with tidal fluctuation could be foun     

Preliminary study on seasonal succession and development pathway of phytoplankton community in the Bohai Sea

IThe Phytoplankton spoteS succession is a major characteristic Of PhytOPlankton behavior inthe an, and is Of major swificance tO PhytOPlankton d~cs and in coupling the PhytOPlankton cornxnunity to hasher trophic levels (Smayda, 1980). But another conception species ence that be defined by BraarUd often confUSeS with speCies sucCeSSion. Spotes su~ is thechange of speCies compeition within a given water mass resulting from changing physical,chemical and biological factors within the wa…     

Biomass of meiobenthic in the Bohai Sea, China

IorasMeiOfauna is a vmp imprtant pep in benthic small bo web energetica1ly duo to theirarell aize and high turnovr rates. A nde Of meMauna op be the recireulaton of nutrient8*Marine nemathe mey keep the bacterial chnies on sand grains in active phase Of gorth byfeding on bacteria, thus enhancing the recirculation Of nutrients (McIntyre, l969; Feller andWrmick, l988; MOntagna et al., l995). But energetics studie8, no matter tfor conductedon the energybudgt level for individua sPeCies or a…     

Changes of nutrient concentrations and N: P: Si ratios and their possible impacts on the Huanghai Sea ecosystem

To investigate the impacts of nutrient concentrations and N:P:Si ratios on the ecosystem of the Huanghai Sea (Yellow Sea), the current status and long-term variation of nutrients concentrations and ratios as well as phytoplankton community structure in the Huanghai Sea were collected and analyzed. The results reveal great annual and seasonal fluctuations in the nutrient concentrations and N:P:Si ratios during 1998-2008 with no clear pattern observed in the whole region. Yet on a seasonal scale of spring and in the coastal regions such as the Jiaozhou Bay and Sanggou Bay, the increase of DIN concentration and N:P ratio as well as the decrease of phosphate and silicate concentrations and Si:N ratios were relatively significant. Many pelagic ecosystem changes have occurred concurrent with these changes of the nutrient regime, such as the recent increase of primary production, changes of phytoplankton chlorophyll a biomass and abundance, an increase of eutrophication, and occurrence of HABs. In addition, new trends in the variation of nutrients seem to be developing in some particular transect such as 36°N, which suggests that long-term and systematic ecosystem monitoring in the Huanghai Sea is necessary.     

Simulations of Annual Cycle of Phytoplankton Production and the Utilization of Nitrogen in the Yellow Sea

A nutrient dynamic model coupled with a 3D physical model has been developed to study the annual cycle of phytoplankton production in the Yellow Sea. The biological model involves interactions between inorganic nitrogen (nitrate and ammonium), phosphate and phytoplankton biomass. The model successfully reproduces the main features of phytoplankton-nutrient variation and dynamics of production. 1. The well-mixed coastal water is characterized by high primary production, as well as high new production. 2. In summer, the convergence of tidal front is an important hydrodynamic process, which contributes to high biomass at frontal areas. 3. The evolution of phytoplankton blooms and thermocline in the central region demonstrate that mixing is a dominant factor to the production in the Yellow Sea. In this simulation, nitrate- and ammonium-based productions are estimated regionally and temporally. The northern Yellow Sea is one of the highly ranked regions in the Yellow Sea for the capability of fixing carbon and nitrogen. The annual averaged f-ratio of 0.37 indicates that regenerated production prevails over the Yellow Sea. The result also shows that phosphate is the major nutrient, limiting phytoplankton growth throughout the year and it can be an indicator to predict the bloom magnitude. Finally, the relative roles of external nutrient sources have been evaluated, and benthic fluxes might play a significant role in compensating 54.6% of new nitrogen for new production consumption.     

渤海小型底栖动物生物量的初步研究

主要以线虫、桡足类、双壳类、多毛类和动吻5个类群对渤海小型底栖动物的生物量进行了估算,并对其水平分布进行了研究.结果表明,3个航次平均,渤海小型底栖动物年生物量为(干重)0.404g/(m2·a);1998年9～10月和1999年4～5月2个航次中小型底栖动物生物量的水平分布主要表现为渤海中东部和海峡口站位的生物量明显高于其他站位,但在1999年航次,海峡口靠近海岸的站位生物量下降,位于莱洲湾B1站位生物量明显上升.依据小型底栖动物的年生产力P=9B,估算渤海小型底栖动物的年平均生产力为(干重)3.636g/(m2·a).还对渤海小型底栖动物生物量与世界其他海域的进行了比较,认为渤海小型底栖动物生物量的数值与其他海域生物量的数值接近,但略偏低.就不同学者研究所得的线虫平均个体干重进行了比较研究.     

渤海中部和渤海海峡及邻近海域浮游植物群落结构的初步研究

对渤海调查区浮游植物的群落及其动力学进行了初步研究。结果表明 ,浮游植物群落主要由硅、甲藻组成 ,也有少数的蓝藻、绿藻和硅鞭藻出现 ,其生态类型主要为温带近岸型。粒级大小以微型浮游植物为主 ,依次为小型浮游植物 (包括网采浮游植物 )、微微型浮游植物。浮游植物群落的平面分布与各环境因子密切相关 ,其中水体中化学和生物相互作用所形成的浮游植物团块是其平面分布的主要特征。调查海域存在三个典型的浮游植物区划 :渤海海峡区、渤海湾区和黄河河口区。追踪实验的结果表明 ,调查区浮游植物群落短周期 (几天 )的变化是由关键种所驱动而非优势种。渤海海峡浮游植物群落的周年变化为双周期型 ,春季水华主峰出现在 4月 ,而秋季次高峰出现在 9月。春季浮游植物以小型细胞硅藻占优群落为主 ,秋季以大型细胞硅藻 甲藻联合占优群落为主。群落季节和周年的变化以种类演替 (speciessuccession)为主而非种类接替 (speciessequence)。与历史调查资料相比 ,1 998— 1 999年的观测表明浮游植物群落由硅藻占绝对优势逐渐转变为硅藻 甲藻共存为主的群落。甲藻的占优以及绿藻在特定时期的普遍出现反映了渤海海区营养盐结构比例变化对海区生态系统结构的影响 ,氮 /磷比率的增加和硅 /氮比率的降低是造成这一结果的     

胶州湾大型底栖动物的丰度、生物量和生产量研究

为了研究胶州湾大型底栖动物的丰度、生物量和生产量,于2002年3月、6月、8月和12月,在胶州湾北部软底区、大沽河口、黄岛养殖区及养殖区邻域选取4个站位进行采样,对大型底栖动物进行了定量研究。共采到大型底栖动物138种,总平均丰度、平均生物量(湿质量)和年生产量(有机碳)分别为1 719个/m2,27 g/m2,2.2 g/(m2.a),初步估算,胶州湾大型底栖动物的总次级生产量为2.8万t/a。与渤海和南黄海大型底栖动物的丰度和生物量比较,丰度和生物量均低于这两个海域,但是胶州湾大型底栖动物的总次级生产量高于渤海。本研究对于了解胶州湾大型底栖动物现状及湾内养殖对大型底栖动物的影响具有重要的意义。     

中国近海区域浮游植物生态对气候变化的响应

我国近海区域对气候变化高度敏感,浮游植物生态的变化关系到我国近海生态安全.采用重构的遥感数据等资料,分析并综述我国近海区域浮游植物叶绿素a浓度、初级生产力和浮游植物群落结构对气候变化背景下海水升温、风场等环境因子的响应.结果表明,东(南)中国海叶绿素a浓度略有上升(下降)的趋势,但浮游植物群落结构和生物量有明显的变化;其中,微微型浮游植物和甲藻占比增加,小型浮游植物物种成为海区优势种,暖水性种分布区北扩,而这与气候变化背景下海洋热动力环境的长期变化及其对营养盐供给的影响关系密切.分析还指出了气候变化对我国近海区域海洋生态影响研究迫切需要开展的若干工作.