【摘要】：長江口鄰近海域是我國近海有害藻華高發(fā)區(qū)之一,有害藻華(有害赤潮)的發(fā)生頻率、規(guī)模及持續(xù)時間均呈現(xiàn)不斷升高的態(tài)勢。自21世紀(jì)初期開始,東海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和米氏凱倫藻(Karenia mikimotoi)在該海域形成大規(guī)模藻華,引起廣泛關(guān)注。以往調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),長江口鄰近海域有害藻華優(yōu)勢類群具有明顯的季節(jié)性演替現(xiàn)象:硅藻藻華通常在初春暴發(fā),在硅藻藻華后期,甲藻逐漸取代硅藻成為新的藻華優(yōu)勢類群,這一硅藻藻華向甲藻藻華的演替現(xiàn)象通常在春末夏初出現(xiàn)。我們認(rèn)為,有害藻華的季節(jié)性演替過程反映了兩類微藻之間的競爭策略及其對海域環(huán)境適應(yīng)性的差別,而環(huán)境因素的長期變化,改變了硅藻藻華和甲藻藻華的相對競爭優(yōu)勢,導(dǎo)致了近期甲藻藻華的大規(guī)模暴發(fā)。因此,解析兩類有害藻華優(yōu)勢類群的演替過程及機(jī)制,對于闡明該海域大規(guī)模甲藻藻華的成因、提出針對性的防控對策具有重要意義。藻華的形成與海域溫度、光照、鹽度以及營養(yǎng)鹽等環(huán)境因素密切相關(guān)。長江口鄰近海域受長江沖淡水和臺灣暖流(特別是臺灣東北部黑潮次表層水的入侵)影響,環(huán)境條件復(fù)雜多變。為查清長江口鄰近海域不同類型藻華形成和演替的關(guān)鍵控制因素,分析有害藻華的長期演變趨勢,本論文計劃利用歷史調(diào)查資料,通過統(tǒng)計分析方法揭示兩類藻華與環(huán)境因子的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建反映藻華演替過程的數(shù)值模型,分析各種環(huán)境因素對藻華演替過程的影響,預(yù)測有害藻華的長期演變趨勢�；�2005年長江口鄰近海域春季現(xiàn)場調(diào)查資料,本論文通過主成分分析、多元回歸分析和通徑分析等多元統(tǒng)計方法,對目標(biāo)海域藻華發(fā)生過程中各項環(huán)境因子的作用進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,硅藻藻華主要受長江沖淡水影響,磷酸鹽和硅酸鹽是影響硅藻藻華的主要環(huán)境因素,而甲藻藻華主要受臺灣暖流影響,硝酸鹽、磷酸鹽、溫度和濁度是影響甲藻藻華的主要環(huán)境因素。同時,通過非線性擬合方法,構(gòu)建了春季硅藻藻華和甲藻藻華期間浮游植物生物量與無機(jī)營養(yǎng)鹽、溫度和鹽度之間的定量關(guān)系方程,獲得了硅、甲藻藻華形成的最適環(huán)境條件,為開展長江口鄰近海域藻華形成和演替過程的數(shù)值模擬和參數(shù)化提供了參考依據(jù)。此外,本論文基于觀測資料對比分析了硅藻藻華和甲藻藻華期間水體層化情況,探討了硅、甲藻藻華的分布狀況及其與溫、鹽躍層之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)藻華主要分布在溫、鹽躍層上方,硅藻藻華的分布主要與長江沖淡水導(dǎo)致的層化有關(guān),而甲藻藻華多呈斑塊狀分布,可能與底層外海水入侵及上升流有關(guān)。在上述研究基礎(chǔ)上,本論文針對長江口鄰近海域的硅、甲藻藻華演替過程構(gòu)建了零維數(shù)值模式,并基于該模式對各項環(huán)境因子在藻華演替過程中的作用進(jìn)行了診斷分析。結(jié)果表明,磷酸鹽限制是決定硅藻藻華規(guī)模及其向甲藻藻華演替的主要因子,而硝酸鹽決定了甲藻藻華的規(guī)模�？紤]到長江沖淡水對目標(biāo)海域營養(yǎng)鹽狀況的長期影響,本研究在綜合分析歷史資料的基礎(chǔ)上,對目標(biāo)海域藻華的演變歷程進(jìn)行了反演。模擬結(jié)果表明,長江徑流輸入營養(yǎng)鹽的年代際變化,對研究海域有害藻華的演變具有重要控制作用。通過設(shè)定多組情景分析發(fā)現(xiàn),如果保持現(xiàn)有營養(yǎng)鹽污染態(tài)勢,甲藻藻華的規(guī)模將會進(jìn)一步擴(kuò)大;而通過對長江徑流輸入硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽的調(diào)控,甲藻藻華的規(guī)模將會得到有效控制�？傊�,本論文采用多元統(tǒng)計分析方法,對影響長江口鄰近海域硅藻藻華和甲藻藻華的主要環(huán)境因子進(jìn)行了分析,明確了各項環(huán)境因子在藻華形成和演替過程中的作用;應(yīng)用數(shù)值模擬方法,對研究海域藻華優(yōu)勢類群的長期演變趨勢進(jìn)行了反演和預(yù)測。所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和科學(xué)認(rèn)識為進(jìn)一步分析東海大規(guī)模甲藻藻華成因提供了理論依據(jù),也為有害藻華防控提供了可量化的對策建議。
【圖文】：

具有獨(dú)特環(huán)流結(jié)構(gòu)。其特殊的環(huán)境導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化、有害域性生態(tài)特征，是國內(nèi)外極為關(guān)注的研究海域。在長江口鄰近海域華研究工作主要圍繞藻華形成及發(fā)展過程中涉及的浮游植物生長間的交互作用機(jī)制，浮游植物分布與水文結(jié)構(gòu)之間的響應(yīng)關(guān)系，以落結(jié)構(gòu)變化的生理生態(tài)學(xué)機(jī)理等方面來進(jìn)行。很多學(xué)者針對東海長有害藻華優(yōu)勢種進(jìn)行了室內(nèi)及現(xiàn)場培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，分析了浮游植物生長控作用以及浮游植物之間的競爭關(guān)系（侯繼靈 等，2006; 黃偉 等 等，2003; 李雁賓 等，2008; 歐林堅 等，2009; 汪芳 等，2012; 008; 王朝暉 等，2010; 王宗靈 等，2006; 張春雷 等，2006; 鐘恢。同時，通過大量的現(xiàn)場調(diào)查及遙感數(shù)據(jù)分析，對該海域的藻華發(fā)已有較為系統(tǒng)的認(rèn)識（Dai et al., 2012; Guo et al., 2014; He et al., 201 2014; Li et al., 2010; Tao et al., 2013; Wang et al., 2014）。

圖 1-4 硅、甲藻藻華形成與演變機(jī)制的示意圖Fig. 1-4 Illustration of the mechanisms accounting for the formation and evolution of diatomblooms and dinoflagellate blooms由周名江研究員主持的兩屆 973 項目，對長江口鄰近海域進(jìn)行了長達(dá)十多年的現(xiàn)場調(diào)查，，基于數(shù)據(jù)資料取得了一系列開創(chuàng)性的科學(xué)認(rèn)識。針對長江口鄰近海域大規(guī)模甲藻藻華的研究發(fā)現(xiàn)，甲藻藻華的出現(xiàn)不是一個孤立現(xiàn)象，與春季硅、甲藻藻華演替密切相關(guān)。由于藻華優(yōu)勢類群對營養(yǎng)鹽等資源競爭策略的差異，硅、甲藻藻華的演替過程伴隨著營養(yǎng)鹽濃度及其組成結(jié)構(gòu)的改變（如圖 1-3，來自 973總結(jié)報告）。目標(biāo)海域環(huán)境條件的長期變化，尤其是人類活動影響下的富營養(yǎng)化程度加劇，導(dǎo)致硅、甲藻藻華優(yōu)勢度不斷變化，繼而在長時間尺度上呈現(xiàn)出了藻華優(yōu)勢類群的演變趨勢（如圖 1-4，基于上述認(rèn)識繪制）。長期觀測資料以及定性分析所取得科學(xué)認(rèn)識，為量化分析藻華演替過程及其
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院海洋研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X55


本文編號：2678741