營養(yǎng)鹽在東海赤潮高發(fā)區(qū)春夏季赤潮優(yōu)勢(shì)種演替過程的作用研究.pdf

1、近幾年來,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,近海赤潮頻發(fā),危害日趨嚴(yán)重,尤其是東海海域已經(jīng)成為我國有害赤潮的高發(fā)區(qū)。其中每年春季東海赤潮高發(fā)區(qū)的赤潮過程都伴隨著赤潮優(yōu)勢(shì)種的演替,即從無毒的硅藻赤潮演變?yōu)橛卸镜募自宄喑薄Ｄ壳瓣P(guān)于這一演替過程的營養(yǎng)鹽機(jī)理還缺少了解。因此本文以東海赤潮高發(fā)區(qū)春季赤潮優(yōu)勢(shì)種演替為研究對(duì)象,通過歷史數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了無機(jī)態(tài)的營養(yǎng)鹽因子對(duì)春季赤潮優(yōu)勢(shì)種演替的影響,營養(yǎng)鹽對(duì)主要赤潮藻(中肋骨條

2、藻Skeletonema costatum和東海原甲藻Prorocentrumdonghaiense)種群競(jìng)爭(zhēng)過程的影響,主要結(jié)論如下:
　　 1在過去五十年中,東海赤潮高發(fā)區(qū)(30.5-32°N,122-123°E)溶解無機(jī)氮(DIN)的年平均含量明顯上升,2000以后,溶解無機(jī)氮(DIN)的年平均含量略有降低但變化不大,基本保持在18μmol·1-1。對(duì)于磷酸鹽(PO4-P)來說年平均變化趨勢(shì)不明顯,濃度維持在0.39-0.

3、60μmol·1-1之間。硅酸鹽(SiO3-Si)的年平均含量在過去50年中呈現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)。就營養(yǎng)鹽組成變化來說,氮磷比例(DIN/P)和硅氮比值(Si/DIN)的變化趨勢(shì)相反,DIN/P比例呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)而Si/DIN則明顯降低。從1980s-2000s大概20年的時(shí)間里,硅藻赤潮占的比例從33％降低到了24％,而甲藻赤潮占的比例則從12.5％升高到了36％,調(diào)查海域主要赤潮藻有從硅藻(diatom)變?yōu)榧自?dinoflag

4、ellate)的趨勢(shì),經(jīng)分析認(rèn)為持續(xù)升高的DIN/P和過量的DIN而非持續(xù)降低的SiO3-Si是造成這一現(xiàn)象的主要原因。
　　 2在2006年4-5月的航次中,調(diào)查海域的營養(yǎng)鹽平面分布特征為:營養(yǎng)鹽整體呈現(xiàn)近岸高遠(yuǎn)海低的特點(diǎn),等值線走向基本與海岸線平行。從垂直分布來看,磷酸鹽低層有補(bǔ)充,可能是底層沉積物釋放和臺(tái)灣暖流的影響。通過對(duì)營養(yǎng)鹽與鹽度的相關(guān)性分析可以得出調(diào)查海域營養(yǎng)鹽主要受陸源輸入影響,其中硅酸鹽和DIN主要受陸源輸入控

5、制,而磷酸鹽受長江沖淡水和臺(tái)灣暖流的共同影響。同時(shí),在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)調(diào)查海域在春季出現(xiàn)了從硅藻赤潮向甲藻赤潮演替的過程。在硅藻赤潮爆發(fā)過程中,調(diào)查海域表層氮磷硅三種營養(yǎng)鹽的濃度均呈現(xiàn)出明顯降低;而在甲藻赤潮的爆發(fā)過程中,表層DIN濃度繼續(xù)降低,而磷酸鹽濃度變化不大,硅酸鹽濃度則呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)。經(jīng)分析認(rèn)為春季硅藻赤潮的消亡主要是受到磷酸鹽含量的限制,硅藻赤潮的磷酸鹽含量最低閾值為0.2μmol·1-1;甲藻赤潮的消亡是受到硝酸鹽含量的限

6、制,而并非受到磷酸鹽的限制,甲藻赤潮硝酸鹽的最低閾值為4μmol·1-1。分析認(rèn)為調(diào)查海域磷酸鹽的不足和較高的DIN/P比例是造成春季赤潮期間優(yōu)勢(shì)藻種演替的原因。
　　 3從2010年5月東海現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果看來,氮、磷、硅三種營養(yǎng)鹽加富對(duì)浮游植物的生長均具有一定的刺激作用,并且中肋骨條藻和東海原甲藻的初始藻密度較大的影響了兩種藻的最大生物量。當(dāng)中肋骨條藻初始密度降低而東海原甲藻初始藻密度升高時(shí),雖然中肋骨條藻的生長較快,但在培

7、養(yǎng)中過程中可能出現(xiàn)東海原甲藻藻密度大于中肋骨條藻的現(xiàn)象。同時(shí),結(jié)果表明東海原甲藻比較適應(yīng)營養(yǎng)鹽濃度較低的生長環(huán)境;相反營養(yǎng)鹽濃度較高的環(huán)境更適合中肋骨條藻的生長,即在營養(yǎng)鹽含量比較豐富的環(huán)境中,中肋骨條藻具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力,可以在初始細(xì)胞密度低于東海原甲藻的情況下取代東海原甲藻成為優(yōu)勢(shì)藻種。
　　 4利用半連續(xù)的培養(yǎng)方法研究了磷限制條件下東海原甲藻和中肋骨條藻在不同磷酸鹽濃度和氮磷比例下的種間競(jìng)爭(zhēng)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,單種培養(yǎng)時(shí),

8、東海原甲藻和中肋骨條藻的藻密度都隨著添加的磷酸鹽濃度的增加而增大,當(dāng)添加的限制性營養(yǎng)鹽(磷酸鹽)濃度相同時(shí),N/P比例的不同對(duì)藻密度的影響不大。混合培養(yǎng)時(shí)東海原甲藻和中肋骨條藻的生長都明顯受到了抑制,其中東海原甲藻更適應(yīng)較低的磷酸鹽濃度和較高的N/P比例。根據(jù)Lotka-Volterra模型的計(jì)算結(jié)果,隨著添加的磷酸鹽濃度的增大,東海原甲藻對(duì)中肋骨條藻的抑制作用降低,但中肋骨條藻對(duì)東海原甲藻的抑制作用增強(qiáng)。東海原甲藻對(duì)中肋骨條藻的抑制作