亚洲沙尘沉降对中国近海浮游植物生长影响的研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:zhilong217
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大气沉降能够为海洋提供生物可利用营养盐如氮(N)、磷(P)、硅(Si),以及痕量金属如铁(Fe)、锰(Mn)等,因此成为影响海洋浮游植物生长和初级生产的重要因素。大气沉降不仅可以促进浮游植物生物量的增加,也可以改变浮游植物的种群结构,甚至触发水华的发生,从而调节海洋的固碳能力,最终对海洋生物生产和气候产生影响。沙尘沉降作为大气沉降的重要方面,具有影响范围广,短时间内沉降量大等特点,得到了学界的特别关注。源于世界四大沙尘排放区之一的亚洲沙尘可通过长距离传输,对中国近海甚至北太平洋产生影响。本研究基于2011年3月、2011年5月、2013年3月及2013年6月在中国近海,包括南黄海、东海东部、南海东北部进行的亚洲沙尘及不同营养盐加富的船基围隔培养实验,探讨了大气沉降对中国近海生态系统的影响。2011年3月份,南黄海的培养实验表明:(1)海水表层温度(SST)是影响黄海3月份浮游植物生长最主要的物理因子,而光合有效辐射(PAR)在实验期间影响不大。(2)较高浓度沙尘(Dust-b)与对照组相比,可明显促进浮游植物生物量的增加,且该促进作用主要归因于N的施肥作用和可溶性Fe及其他痕量元素的协同作用。而低浓度沙尘添加提供的营养盐不足以引起浮游植物的明显响应。(3)N对浮游植物的促进作用最为明显,表明N为南黄海中部3月份首要的限制性营养盐。(4)雨水的添加可以明显促进浮游植物的生长,表明雨水的促进作用,然而其N转化为叶绿素的效率(CEI)低于对照组,因此雨水的促进与抑制作用并存。(5)在整个培养实验过程中,浮游植物的粒级分布没有发生明显变化,主要由微型浮游植物(nano级)组成。2013年6月份,南黄海的培养实验表明:(1)从3月份到6月份,黄海藻类生长的限制因子发生了变化,P成为南黄海夏季藻类的首要限制因子,而N的添加不能明显促进藻类的生长。(2)浮游植物的生长对沙尘和雨水的添加均没有足够的响应,仅在实验的前4天有微弱的促进作用,可能沙尘提供的营养盐主要为DIN,而P浓度很低,所以促进作用不明显。(3)夏季黄海以微微型(pico级)浮游植物为主体,在黄海中部G6站位的实验中pico级浮游植物始终为生物量主要贡献者,而在H7站位群落结构发生了变化,nano级浮游植物在实验后期成为优势种。(4)夏季南黄海中部主要由具刺原甲藻(Prorocentrum dentatum)和微型甲藻(Dinoflagellate)为优势藻。G6站位,沙尘的添加主要促进了菱形藻(Nitzschia.sp)的生长。加N+P、N+P+Fe组,微型甲藻和微小原甲藻(Prorocentrum minimum)为优势藻种。H7站位,加P、N+P、N+P+Fe组,浮游植物优势种各不相同。加P组,微小原甲藻和菱形藻的生长是生物量的主要贡献者。加N+P及N+P+Fe组,由于N、P的共同添加促进了硅藻的生长,只是优势种各不相同。2011年5月份,东海的培养实验表明:(1)较高浓度的沙尘有微弱的促进作用,而低浓度沙尘由于释放营养盐浓度太低而没有促进作用;(2)N的添加可以明显促进浮游植物生长,而P、Fe组没有明显变化,表明5月份该海域不受P、Fe限制;(3)培养实验中,浮游植物的粒径结构发生了变化,初始小型浮游植物(micro级)略占优势(38.5%),实验结束时,微型浮游植物(nano)逐渐演变成为优势种,而且对P+Fe与N添加的响应更敏感。2013年春季,南海的培养实验表明:(1)在南海东北部的A3和A6站位,沙尘气溶胶的添加以及N、N+P、N+P+Fe都在很大程度上促进了浮游植物的生长,而雨水和P的添加没有明显的促进作用。而在营养盐浓度更低的WG2站位,对所有处理组都有正面响应;(2)在A3站位所有添加实验中,角毛藻属(Chaetoceros spp)和丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicus)为优势种,但在实验结束时均发生角色互换。在A6站位沙尘和营养盐的添加实验中,硅藻中的角毛藻属始终为优势藻。WG2站位甲藻中的双鞭毛藻(Dinoflagellate)为优势种。沙尘及营养盐的添加主要促进了菱形硅藻属(Nitzschia.sp)的增长,而N的添加则主要刺激了角毛藻属的生长。通过多次沙尘及营养盐加富的围隔培养实验,表明在不同营养水平的海域,浮游植物响应各异:(1)南黄海中部,大气沉降的施肥效应在春季较明显,并且春季与夏季浮游植物生长由N限制转换为P限制。夏季营养盐的添加则主要促进了硅藻门的生长;(2)东海东部春季浮游植物生长受N限制影响,由于沙尘提供的N营养盐量不足,因此浮游植物对沙尘添加响应不明显;(3)大气沉降对南海东北部具有明显的促进作用,并且主要促进了硅藻门的生长。
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