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本论文于2004年8月~2006年11月对长江口及其邻近水域进行了10次水文、化学和生物综合外业调查。在30°30′~32°00′N、123°20′E以西的调查区内共布设了39个大面站位,于各站位按标准水层采集叶绿素α样品及浮游植物、盐度和营养盐水样,并现场测定了各水层的温度。根据10个航次所获浮游植物生物量及环境因子数据,本文报道了浮游植物生物量的时空分布与粒级组成特征,并初步探讨了影响浮游植物生物量及其分布的主要环境因子和物理过程。本论文的主要研究成果如下:
调查水域浮游植物总生物量在春季最高,冬季最低,夏、秋两季浮游植物生物量水平介于两者之间,夏季略高。浮游植物生长率以及微型浮游动物摄食率与生物量具有相同的季节变化规律;冬季的低温、弱光和低硅酸盐含量限制了浮游植物生长,使浮游植物生物量呈现低水平。
口门内浮游植物生物量较低,口门外浮游植物生物量分布有明显的季节模式:夏季,叶绿素α在口门外形成南北2个高值区;秋季,表层叶绿素α浓度年际差异较大,高值区位置也有很大变动;冬季,叶绿素α高值区向口门收缩,在122.25°E以东水域叶绿素α浓度均较低;春季,叶绿素α高值区位于122.5°E以东,2个航次均观测到水华的爆发。表层浮游植物生物量高值分布与盐度有一定的相关性,叶绿素α高值夏、冬季出现在盐度10~20水域,秋、春季出现在25~30水域,高盐区域浮游植物生物量较低。硝酸盐和硅酸盐对高盐区浮游植物的生长影响较大,但对冲淡水区浮游植物生物量的分布的影响较小:春季,浮游植物生长对磷酸盐的消耗较大。水华区呈现低盐高温的特征,浮游植物生长消耗掉大量营养盐。
长江口水域浮游植物生物量,特别在春、夏季,主要集中水体上层,秋、冬季浮游植物在底层或近底层也能形成较高的生物量。在水体垂直混合均匀的东北部水域叶绿素α浓度随深度增加变化不大,在冲淡水覆盖的水域叶绿素α浓度在表层形成峰值;冬季,冲淡水区叶绿素α在次表层和近底层形成2个高值,而垂向混合区叶绿素α在近底层形成峰值。光照对浮游植物生物量的垂向分布有显著影响,盐度跃层的存在使叶绿素α表现出显著的层化特征。冲淡水断面的浮游植物生物量剖面显示,叶绿素α高值区位于20 m以浅水层,高值区距口门距离有季节变动,大多出现在调查区中部,这与长江冲淡水的扩展方向和影响范围有关:黄海沿岸流在秋、冬季能显著影响调查区东北部的浮游植物生物量;黄海沿岸流和台湾暖流与冲淡水的交汇,造成了水体的层化,使浮游植物多聚集于表层水体。
水体表层微型、微微型浮游植物生物量要高于小型浮游植物,其对浮游植物生物量的贡献在夏、秋、冬和春季分别为55.8%、83.3%、68.0%和84.6%。夏季,2种粒级浮游植物在口门外形成南北2个高值区,小粒径叶绿素α高值区位置偏西;秋季,小粒径叶绿素α在调查区东南部形成明显的高值区,在近口门处存在南北2个次高值区,大粒径叶绿素α在调查区东北出现高值,近口门处2个次高值区向南北两侧偏移;冬季,2种粒级叶绿素α的分布基本一致,高值区都出现在口门附近,垂向分布也较为一致;春季,2种粒径的叶绿素α高值区位置基本一致,都位于调查区东部122.5~123.0°E之间,垂向差异随深度增加而降低。
浮游植物生物量在春季和冬季年际变化不明显,但在夏季和秋季有明显的年际变动;整体上看2005年夏季、秋季和冬季(2006年2月)的浮游植物生物量均显著低于其它年份同期水平。本论文报道夏季叶绿素α平均浓度与历史资料相比差别较小,但冬、春季叶绿素α平均浓度高于历史水平,可能与调查月份的不同有关;叶绿素α浓度沿冲淡水方向呈现“低—高—低”的特征,且季节模式与历史资料相符,但高值区位置较历史记录西移。