春夏季东海潮高发区颗粒有机物的来源、含量变化及其与固碳作用的关系.pdfVIP

春夏季东海赤潮高发区 颗粒有机物的来源、含量变化及其与固碳作用的关系 摘要 海洋是一个巨大的碳库，海洋碳通量研究中一个重要的问题就是海洋对大气 C02调节能力的大小，而陆架边缘海在这一研究中占有相当重要的地位。本文从 对固碳作用影响显著的颗粒有机物在东海赤潮高发区的含量与变化入手，利用 2005年～2006年进行的十次大面调查、九次重点断面调查、一次定点连续观测、 一次可沉降颗粒物捕集和两次围隔生态实验所得数据，对赤潮这一异常生态现象 对我国重要的陆架边缘海一东海的固碳作用所产生的影响进行了研究。 本文首先结合相关参数对2005、2006两年现场调查中得到的东海赤潮高发 区颗粒有机物的分布进行了深入分析，并运用多种数理统计方法对所得结论进行 解释与验证，主要得到如下结果：1、调查海域颗粒有机碳浓度较高，最高值可 达5998．9299·d埘，，远高于非赤潮期；2、颗粒有机碳与叶绿素含量的线性相关 Redfield比值：4、在R型聚类分析中，颗粒有机碳与颗粒有机氮、颗粒磷、叶 绿素、脱镁叶绿酸等参数先后聚为一类，而与其它参数距离较远；5、在相关分 析中，颗粒有机物中的碳、氮、磷等元素与叶绿素和脱镁叶绿酸呈显著正相关关 系(置信度99％)，与其它参数相关性较低；6、河口及近岸区颗粒有机碳与盐 度无显著相关关系。这些结果证明了春夏季在调查海域颗粒有机物含量与分布的 主控因子为浮游植物的生长繁殖及其引发的赤潮过程。颗粒有机物来源单一，主 要由光合生产直接或间接贡献，其中碳元素的量值可近似代表该海域春夏季通过 光合作用吸收无机碳的总量。陆源径流及底质再悬浮的输入量与之相比可忽略不 计。在研究中还可发现，光合作用生产的颗粒有机物主要集中于水体中上层，浮 游植物死亡后，其可以穿过密度跃层向海底沉降并最终成为沉积物的一部分，这 一过程可以实现将光合作用吸收的碳最终埋藏的作用。 在上述静态分析基础上，本文还对颗粒有机物中碳含量的变化趋势进行了动 态分析。结果表明，由于赤潮水体存在运动性，因而对小范暖海域进行分析时无 法较好地体现其内在规律；随着调查海域的扩大，规律性逐渐显现，’调裔海域 覆盖整个赤潮高发区时，颗粒有机碳含量的积分平均值随时间变化的趋势符合引 入环境容纳极限概念的Logistic生长模型，相关系数达0．870。进一步分折可以发 现，颗粒有机碳在水体中的生消过程与该模型在机制上存在诸多相似之处，从原 理上证明了运用该模型解释颗粒有机碳含量变化的内在合理性，现场围隔实验数 据也为这一观点提供了有力的支持。在分析中还发现颗粒有机碳在水体中存在明 显的积累现象，而非随赤潮消散即迅速分解，在对现场颗粒有机碳与叶绿素含量 随温盐的变化趋势及围隔实验所得数据进行分析时也观察到了同样的现象。 以上分析给出了赤潮过程与固碳作用的定性及半定量关系，可以认为颗粒有 机碳含量的变化与积累过程在发生赤潮的天然水体与围隔生态实验中符合相同 的内在规律。在此基础上，本文继续对调查海域赤潮期的固碳总量进行定量分析， 结果表明：调查海域在赤潮期由光合作用生产的颗粒有机碳总量约为337xi04t， 其中约有50．72×104t最终从真光层中输出。导致面积只占东海总面积约2．9％的调 查海域形成的碳汇量值达到了整个东海全年碳汇总量值的11．8％，证实了大规模 赤潮过程确实对调查海域乃至整个东海的碳汇量值产生了重大影响。 在以上计算过程中本文还发展出了一套与以往不同的通过水体中颗粒有机 碳的含量及变化估算赤潮期海水固碳总量的方法。该方法的基本思路是首先通过 公式￡。(——i—二≥j×Ⅳ×^)。df计算出颗粒有机碳在水体中 l+二￡—二旦P57 占。 的累计质量，再乘以相应的校正系数即得到其总生产量或净输出量。为得到较为 准确的校正系数，本文分别采用围隔生态实验、可沉降颗粒物捕集及昼夜连续观 测实验数据，根据不同原理得到相互独立的结果，其较高的一致性证明所得校正 系数真实可信，用于计算总生产量和净输出量的校正系数分别为0．133和O．020。 此方法适用于发生较明显的赤潮过程并存在颗粒有机碳积累现象的水体。 本文最后根据围隔实验中颗粒物的碳氮比随赤潮生消而升高的现象讨论了 调查海域存在巨大固碳能力的原因，指出在较长时间尺度内营养盐较碳更为快速 的再生能力使调查海域可以固定较Redfield比值所预期的更大量的碳，从而使赤 潮高发区的固碳能力在整个东海占据了重要