黄海营养盐时空分布特征及影响因子分析

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氮、磷、硅等营养盐是海洋中重要的生源要素,是海洋浮游植物生命活动的物质基础。营养盐浓度和结构特征对海洋生态系统的物质循环和能量流动都有着重要影响。本文利用物理-生物地球化学耦合模型,模拟了黄海溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)、硅酸盐(DSi)等营养盐浓度及其结构的季节变化特征,并量化分析了浮游植物光合作用、呼吸作用、水体内部碎屑的再矿化、生物硅的溶解、河流输入、大气沉降、沉积物-水界面释放以及断面上的水体交换等内部过程和外部过程对黄海海域营养盐结构的影响。得到如下主要结论:黄海DIN、DIP、DSi浓度及DIN/DIP、DSi/DIN存在明显的季节变化特征。春夏季DIN、DIP、DSi浓度低于秋冬季;春夏季DIN/DIP高于秋冬季,其峰值出现在夏季,冬春季DSi/DIN较夏秋季高,其峰值出现在春季;营养盐浓度及其结构的水平分布存在空间差异。营养盐浓度在近岸高,外海低,底层高于表层;在鸭绿江口、长江口附近海域呈现高DIN/DIP、DSi/DIN的特点,汉江口呈现低DIN/DIP的特点。根据营养盐的季节收支计算,发现黄海内部生物过程在营养盐含量的季节变化中起着至关重要的作用。河流输入、大气干湿沉降、沉积物-水界面的营养盐释放过程是黄海营养盐的重要补充过程,与邻近海域的营养盐交换过程通过影响内部过程来改变营养盐含量。浮游植物的净生产所消耗的DIN、DIP占总DIN、DIP损失量的62.5%-100%、60.9%-96.5%,硅藻生产所消耗的DSi占总DSi损失量的61.1%-100%;碎屑的再矿化与生物硅的溶解所贡献的DIN、DIP、DSi占总DIN、DIP、DSi补充量的67.2%-76.9%、72.0%-78.0%、63.2%-71.3%,但其DIN/DIP在15.21-15.61范围,在四季均低于黄海DIN/DIP的平均值;而河流输入、大气沉降、沉积物-水界面释放DIN、DIP、DSi仅占总DIN、DIP、DSi补充量的22.4%-32.8%、22.0%-28.0%、23.9%-30.0%,其中大气沉降DIN/DIP全年均比黄海平均值高,河流输入DSi/DIN全年远高于黄海平均值,沉积物-水界面释放的DSi/DIN也全年高于黄海平均值。黄海DIN/DIP从冬季到春季升高是由于DIP含量的下降幅度大于DIN的下降幅度,夏季继续升高是由于DIN含量的上升幅度大于DIP的上升幅度,秋季其比值的下降是由于DIN含量下降,而DIP含量上升所致;春季DSi/DIN较冬季上升是由于DSi的降低幅度小于DIN的降低幅度,夏季下降是由于与春季相比DSi的增长幅度小于DIN,与夏季相比秋季DIN含量降低,而DSi含量上升,因此黄海DSi/DIN应上升,而实际却为下降,因此还要考虑其它因素或过程对黄海秋季DSi/DIN的影响。
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