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分别于2009年7~9月和2009年12月~2010年1月,应用15N稳定同位素示踪法,开展了中国东海和南海北部新生产力时空分布格局及其粒级结构的研究,同时从物理过程和营养盐输送等方面探讨了不同海域新生产力的季节变化及其调控因素,取得主要结果如下:
1.表层新生产力的空间变化特征
东海表层新生产力变化范围为0.053~4.060 mgC·m-3·h-1,夏季平均值为1.0934±1.192 mgC·m-3·h-1,冬季平均值为0.330±0.303 mgC·m-3·h-1。夏、冬季表层新生产力分布呈现不同变化趋势,夏季呈现近岸高、陆架低的分布特征,冬季表现为北部低、南部高,近岸高、陆架低的分布特征。
南海北部表层新生产力变化范围为0.004~4.741 mgC·m-3·h-1,夏季平均值为0.236±0.625mgC·m-3·h-1,冬季平均值为1.286±1.344 mgC·m-3·h-1。南海北部夏季表层新生产力的分布特征为陆架较高,陆坡与海盆区较低的分布特征;冬季分布特征为陆坡>陆架>海盆的特征。
2.新生产力的垂直变化特征
夏季东海新生产力总体趋势呈现随着深度增加而减小。在某些测站,由于表层高温、强光照和营养盐限制,在次表层或叶绿素最大值层(DCM)层会出现新生产力的最大值;南海北部则在DCM层或真光层底部出现新生产力最大值。冬季,东海和南海北部新生产力高值均出现在表层,新生产力随着深度的增加呈下降的趋势。
3.水柱积分新生产力(INP)的时空分布
东海水柱积分新生产力变化范围为14.70~1532.45 mgC·m-2·d-1,夏、冬季平均值分别为461.98±452.19mgC·m-2·d-1和98.46±137.47 mgC·m-2·d-1,夏季值显著高于冬季值(p<0.05)。夏季INP总体分布呈现上升流>近岸>中陆架>冲淡水区的分布趋势;冬季INP表现为南部高于北部的分布特征。夏季INP受温度、盐度营养盐等环境因子工作调控,但均未达到显著性相关,其中PO4-P影响最为明显(p>0.05);冬季主要受温度限制(p<0.05)。
南海北部INP变化范围为28.39~1758.67 mgC·m-2·d-1,夏、冬季平均值分别为109.92±58.97mgC·m-2·d-1和399.50±470.85 mgC·m2·d-1,夏季值显著低于冬季值(p<0.05)。夏季INP分布呈陆架>陆坡>海盆的分布,而冬季则呈为陆坡>海盆>陆架的分布特征。夏季INP主要受营养盐及温度共同限制,尤其受NO3-N限制(p<0.05);冬季则主要受NO3-N的限制(p<0.05)。
4.不同粒级结构新生产力
东海夏季,>5μm的浮游植物是新生产力的主要贡献者(>65%)。南海北部夏季和冬季,>5μm的浮游植物为陆架区新生产力的主要贡献者(>90%),而<5μm的超微型浮游植物则是陆坡和海盆区的主要贡献者(>60%)。