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渤海中部营养盐赋存形态季节变化及其对营养盐
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摘要：近海生态系统作为兼顾陆地和大洋特征的交叉区域,周边多为较发达的经济圈,其受到人类活动较明显[1]。营养盐迁移转化过程作为海洋科学研究的重点和基础,其循环不是封闭的,既有损失
近海生态系统作为兼顾陆地和大洋特征的交叉区域,周边多为较发达的经济圈,其受到人类活动较明显[1]。营养盐迁移转化过程作为海洋科学研究的重点和基础,其循环不是封闭的,既有损失也有补充,人类对海产品的收获以及颗粒物沉积是主要的损失,陆源输入、大气沉降以及释放再生等是重要的补充[2],海水中营养盐在动态过程中保持平衡。海水中生源要素赋存形态主要有溶解无机态、溶解有机态和颗粒态(生物碎屑和浮游生物等),且受海洋浮游植物、细菌、病毒和微型浮游动物等生物作用[3-4]以及溶解释放等物理作用控制,在各形态间循环转化。以往研究认为浮游植物主要吸收利用无机态营养盐,近年来随着研究的深入发现,海洋部分有机小分子组分可被初级生产者直接吸收利用[5],例如尿素、酰胺、氨基酸以及ATP、G-P等有机态营养盐,尤其是当无机态营养盐含量较低甚至出现营养限制状况水体中,有机态营养盐作为重要的补充,对于缓解营养盐限制具有十分重要的作用[6-7]。
渤海是我国最北部温带半封闭内海,平均水深18 m,面积约7.7万km2,周边三面环陆,东部通过渤海海峡“北进南出”密度流同黄海相通[8],根据地理位置主要分为渤海湾、莱州湾、辽东湾和中部海区。环渤海周边为重要的经济发展带,是海洋开发利用活跃区域[9],沿岸有入海河流40余条,主要分为辽河流域、海河流域以及黄河流域三大水系。受流域内经济活动的影响,入海径流每年裹挟着大量的工农业废水进入渤海海域[10],使得海区内营养盐含量和结构发生明显的变化,同时对海域内营养盐的存在形态、再生、循环机制产生影响,导致海域内赤潮频发[11],浮游植物群落结构转变[12]。近些年来对于渤海海域营养盐的研究主要集中在水体、颗粒物和间隙水等无机营养盐的含量和分布[13-15],且研究发现4—9月为营养盐的消耗期,10月到次年3月为营养盐的补充期[16]。而对于海域有机态和颗粒态等主要赋存形态分布以及季节间变化规律尚未进行系统的分析,这样不仅无法深入了解渤海海域的营养盐限制状况以及生态结构的稳定状况,同时也在很大程度上夸大海域内营养盐的限制状况。基于此,本文根据营养盐库以及各形态含量对渤海中部及其临近海域的营养盐迁移转化过程进行深入分析,为进一步揭示渤海海域生源要素循环过程和生态状况提供科学依据和认识。
1 调查区域与方法
1.1 调查区域与站位
分别于2013年7月(夏季)、11月(秋季)和2014年5月(春季)搭载东方红2科考船基金委共享航次对渤海进行调查,站点主要集中在中部以及各湾口海域(图1),现场使用Seabird-911 CTD-Niskin(12L)联用采水和测定温盐参数,采样层次主要分为表层、10 m层和底层。
图1 渤海研究区域主要洋流系统及站位设置Fig.1 Study area and sampling stations in Bohai Sea, China
1.2 样品采集与分析
营养盐样品的采集和处理过程均依照海洋调查规范(GB/T .4—2007)方法所述。水样经GF/F(Whatman,450℃灼烧6 h,直径25 mm)过滤后,将滤液和滤膜分别冷冻保带至实验室,使用SEAL-AA3连续流动营养盐分析仪分别测定溶解态和颗粒态营养盐。其中NO3和NO2使用重氮-偶氮法(NO3,铜-镉还原),NH4使用靛酚蓝法,溶解无机磷(DIP, dissolved inorganic phosphorus)使用磷钼蓝法,活性硅酸盐(SiO3, reactive silicate)以硅钼蓝法测定。总溶解氮(TDN, total dissolved nitrogen)、总溶解磷(TDP, total dissolved phosphorus)、颗粒氮(PN, particulate nitrogen)和颗粒磷(PP, particulate phosphorus)经湿法碱性过硫酸钾法(alkaline persulphate oxidation)消化后测定,测量精度为92%,消化过程以EDTA作为有机氮贮存回收标准[17],回收率为95%。其中NO3、NO2、NH4、DIP、SiO3检出限分别为0.02、0.02、0.04、0.02、0.03 μmol/L。溶解无机氮(DIN, dissolved inorganic nitrogen)=NO3+NO2+NH4,溶解有机氮(DON, dissolved organic nitrogen)=TDN-DIN,溶解有机磷(DOP, dissolved organic phosphorus)=TDP-DIP,总氮(TN, total nitrogen)=TDN+PN,总磷(TP, total phosphorus)=TDP+PP。
2 结果与讨论
2.1 营养盐分布以及影响因素分析
夏季,受丰水期降水量增加,径流输入增加影响明显,表层盐度较低,海水层化现象明显(表1,温度垂向差异大)。营养盐组分DON和PN作为氮主要赋存形态,浓度范围分别为 0.85—44.41 μmol/L和 2.33—9.50 μmol/L,受浮游植物转化影响,高值(图2)主要分布在滦河和复州河口外以及莱州湾湾口浮游植物高值区域[18-19],PN作为氮循环转化的中间状态,主要由浮游生物体(活体和碎屑)组成,底层受氧化分解作用为主。DOP和PP作为磷主要赋存形态,浓度范围分别为0.13—0.73 μmol/L和0.12—0.46 μmol/L,除受到生物光合作用影响外,表层和底层同时受氧化分解影响,其快速分解氧化为无机态磷酸盐对缓解海域内磷限制[14]状况具有重要作用。
文章来源：《环渤海经济瞭望》 网址: http://www.hbhjjw.cn/qikandaodu/2021/0128/478.html
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