【摘要】：大氣沉降能夠為海洋提供生物可利用營養(yǎng)鹽如氮（N）、磷（P）、硅（Si），以及痕量金屬如鐵（Fe）、錳（Mn）等，因此成為影響海洋浮游植物生長和初級生產(chǎn)的重要因素。大氣沉降不僅可以促進(jìn)浮游植物生物量的增加，也可以改變浮游植物的種群結(jié)構(gòu)，甚至觸發(fā)水華的發(fā)生，從而調(diào)節(jié)海洋的固碳能力，最終對海洋生物生產(chǎn)和氣候產(chǎn)生影響。沙塵沉降作為大氣沉降的重要方面，，具有影響范圍廣，短時間內(nèi)沉降量大等特點，得到了學(xué)界的特別關(guān)注。源于世界四大沙塵排放區(qū)之一的亞洲沙塵可通過長距離傳輸，對中國近海甚至北太平洋產(chǎn)生影響。本研究基于2011年3月、2011年5月、2013年3月及2013年6月在中國近海，包括南黃海、東海東部、南海東北部進(jìn)行的亞洲沙塵及不同營養(yǎng)鹽加富的船基圍隔培養(yǎng)實驗，探討了大氣沉降對中國近海生態(tài)系統(tǒng)的影響。 2011年3月份，南黃海的培養(yǎng)實驗表明：（1）海水表層溫度（SST）是影響黃海3月份浮游植物生長最主要的物理因子，而光合有效輻射（PAR）在實驗期間影響不大。（2）較高濃度沙塵（Dust-b）與對照組相比，可明顯促進(jìn)浮游植物生物量的增加，且該促進(jìn)作用主要歸因于N的施肥作用和可溶性Fe及其他痕量元素的協(xié)同作用。而低濃度沙塵添加提供的營養(yǎng)鹽不足以引起浮游植物的明顯響應(yīng)。（3）N對浮游植物的促進(jìn)作用最為明顯，表明N為南黃海中部3月份首要的限制性營養(yǎng)鹽。（4）雨水的添加可以明顯促進(jìn)浮游植物的生長，表明雨水的促進(jìn)作用，然而其N轉(zhuǎn)化為葉綠素的效率（CEI）低于對照組，因此雨水的促進(jìn)與抑制作用并存。（5）在整個培養(yǎng)實驗過程中，浮游植物的粒級分布沒有發(fā)生明顯變化，主要由微型浮游植物（nano級）組成。 2013年6月份，南黃海的培養(yǎng)實驗表明：（1）從3月份到6月份，黃海藻類生長的限制因子發(fā)生了變化，P成為南黃海夏季藻類的首要限制因子，而N的添加不能明顯促進(jìn)藻類的生長。（2）浮游植物的生長對沙塵和雨水的添加均沒有足夠的響應(yīng)，僅在實驗的前4天有微弱的促進(jìn)作用，可能沙塵提供的營養(yǎng)鹽主要為DIN，而P濃度很低，所以促進(jìn)作用不明顯。（3）夏季黃海以微微型（pico級）浮游植物為主體，在黃海中部G6站位的實驗中pico級浮游植物始終為生物量主要貢獻(xiàn)者，而在H7站位群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，nano級浮游植物在實驗后期成為優(yōu)勢種。（4）夏季南黃海中部主要由具刺原甲藻（Prorocentrum dentatum）和微型甲藻（Dinoflagellate）為優(yōu)勢藻。G6站位，沙塵的添加主要促進(jìn)了菱形藻（Nitzschia.sp）的生長。加N+P、N+P+Fe組，微型甲藻和微小原甲藻（Prorocentrum minimum）為優(yōu)勢藻種。H7站位，加P、N+P、N+P+Fe組，浮游植物優(yōu)勢種各不相同。加P組，微小原甲藻和菱形藻的生長是生物量的主要貢獻(xiàn)者。加N+P及N+P+Fe組，由于N、P的共同添加促進(jìn)了硅藻的生長，只是優(yōu)勢種各不相同。 2011年5月份，東海的培養(yǎng)實驗表明：（1）較高濃度的沙塵有微弱的促進(jìn)作用，而低濃度沙塵由于釋放營養(yǎng)鹽濃度太低而沒有促進(jìn)作用；（2）N的添加可以明顯促進(jìn)浮游植物生長，而P、Fe組沒有明顯變化，表明5月份該海域不受P、Fe限制；（3）培養(yǎng)實驗中，浮游植物的粒徑結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，初始小型浮游植物（micro級）略占優(yōu)勢（38.5%），實驗結(jié)束時，微型浮游植物（nano）逐漸演變成為優(yōu)勢種，而且對P+Fe與N添加的響應(yīng)更敏感。 2013年春季，南海的培養(yǎng)實驗表明：（1）在南海東北部的A3和A6站位，沙塵氣溶膠的添加以及N、N+P、N+P+Fe都在很大程度上促進(jìn)了浮游植物的生長，而雨水和P的添加沒有明顯的促進(jìn)作用。而在營養(yǎng)鹽濃度更低的WG2站位，對所有處理組都有正面響應(yīng)；（2）在A3站位所有添加實驗中，角毛藻屬（Chaetoceros spp）和丹麥細(xì)柱藻（Leptocylindrus danicus）為優(yōu)勢種，但在實驗結(jié)束時均發(fā)生角色互換。在A6站位沙塵和營養(yǎng)鹽的添加實驗中，硅藻中的角毛藻屬始終為優(yōu)勢藻。WG2站位甲藻中的雙鞭毛藻（Dinoflagellate）為優(yōu)勢種。沙塵及營養(yǎng)鹽的添加主要促進(jìn)了菱形硅藻屬（Nitzschia.sp）的增長，而N的添加則主要刺激了角毛藻屬的生長。 通過多次沙塵及營養(yǎng)鹽加富的圍隔培養(yǎng)實驗，表明在不同營養(yǎng)水平的海域，浮游植物響應(yīng)各異：（1）南黃海中部，大氣沉降的施肥效應(yīng)在春季較明顯，并且春季與夏季浮游植物生長由N限制轉(zhuǎn)換為P限制。夏季營養(yǎng)鹽的添加則主要促進(jìn)了硅藻門的生長；（2）東海東部春季浮游植物生長受N限制影響，由于沙塵提供的N營養(yǎng)鹽量不足，因此浮游植物對沙塵添加響應(yīng)不明顯；（3）大氣沉降對南海東北部具有明顯的促進(jìn)作用，并且主要促進(jìn)了硅藻門的生長。
【圖文】：

2.1 沙塵氣溶膠樣品的采集與分析2011年3月與5月進(jìn)行的南黃海中部及東海的培養(yǎng)實驗所用的沙塵均為2008年5月28日沙塵暴期間于青島采集的自然沉降的沙塵樣品，采樣地點如圖2-1。采集沙塵后，先用20 μm的篩絹進(jìn)行過濾，冷凍保存。處理過程所用材料均為經(jīng)過酸性預(yù)處理過的（0.2 M HCl浸泡72 h，后用蒸餾水及Mill-Q水沖洗干凈）聚乙烯材質(zhì)，以防影響樣品的化學(xué)及金屬成分的分析。2008年從5月26至28日，內(nèi)蒙古出現(xiàn)大范圍大風(fēng)沙塵，也是2008年最強沙塵暴天氣，并逐漸加強為大范圍強沙塵天氣，包括河北中部、遼寧北部、吉林、黑龍江、京津等地區(qū)，27日下午沙塵的覆蓋面積達(dá)45.3萬平方公里。28日沙塵天氣隨氣旋以較快的速度繼續(xù)向東南方向移動，中午吉林中西部大部分地區(qū)、華北東部、山東半島、渤海都被浮沉籠罩[137]。衛(wèi)星遙感監(jiān)測圖表明本次沙塵暴源地為蒙古國東南部地區(qū)（圖2-2）。

（http://www.chinaenvironment.com/view/ViewNews.aspx?t=News_1&k=20080603150208254）圖 2-2 2008 年 5 月份沙塵暴氣象衛(wèi)星監(jiān)測圖Figure 2-2 Meteorological monitoring of the dust strorm in May 20082013 年 3 月在南黃海進(jìn)行的船基培養(yǎng)實驗所用的沙塵氣溶膠樣品為 2013 年3 月 9 日-10 日發(fā)生沙塵暴時在青島用 KC-1000 大流量氣溶膠采樣器（青島嶗山電子公司）進(jìn)行采集（圖 2-3），采樣膜為 Whatman-41，預(yù)處理過程為：依次經(jīng)10%HCl、1%HNO3清洗，最后用 Mill-Q 水沖洗至中性。后于超凈臺自然晾干，用處理過的錫箔（450°煅燒 5 h）包好備用。采樣時間為 24 h，采樣膜編號為 1。采樣前將 TSP 采樣膜放置干燥器進(jìn)行質(zhì)量平衡，后在恒溫、恒濕條件下進(jìn)行多次稱重至恒重（MettlerAB204-S，萬分之一分析天平），采樣后，放置干燥器平衡，重復(fù)稱重步驟，兩者之間的差值即為沙塵氣溶膠樣品的質(zhì)量，最終得到 1號采樣膜沙塵氣溶膠質(zhì)量為 0.348 g。5 月 27 日 5 月 28 日 5 月 29 日
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X173;X513

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2590840