中國東部陸架海區(qū)海水中碳水化合物的時(shí)空變化特征.pdf

1、碳水化合物是海洋中溶解有機(jī)碳的重要組成部分，在海洋生物地球化學(xué)循環(huán)中起著非常重要的作用。碳水化合物是浮游植物光合作用的直接產(chǎn)物，是重要的細(xì)胞組成成分、能量儲(chǔ)存物質(zhì)及結(jié)構(gòu)功能物質(zhì)，廣泛存在于包括海洋生物、溶解有機(jī)物、膠體及懸浮顆粒物等海洋系統(tǒng)中。因此研究中國東部陸架海區(qū)海洋環(huán)境中碳水化合物的生物地球化學(xué)過程有助于了解海洋中有機(jī)物的來源、轉(zhuǎn)化及循環(huán)，為海洋初級(jí)生產(chǎn)力的研究提供科學(xué)依據(jù)。
　　本文以中國東部陸架海區(qū)東海、南黃海及受人類活

2、動(dòng)影響較大的膠州灣為研究對(duì)象，對(duì)海水中溶解單糖(MCHO)和多糖(PCHO)的濃度分布、時(shí)空變化及其影響因素進(jìn)行了探討，同時(shí)對(duì)微表層中溶解碳水化合物的富集狀況進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)于2011年3月至4月（春季）、7月（夏季）、10月至11月（秋季）、2011年12月至2012年1月（冬季）對(duì)東海、南黃海MCHO及PCHO的時(shí)空分布規(guī)律及其影響因素進(jìn)行了調(diào)查研究。結(jié)果表明:東海、南黃海海域全年表層海水中MCHO與

3、PCHO的平均濃度（范圍）分別為5.0(0.1～18.3)與6.6(0.1～50.6)μmol C/L。表層海水中MCHO與PCHO呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征，春夏最高，秋季次之，冬季最低，原因主要是受不同季節(jié)東海、南黃海浮游植物生物量變化及不同水團(tuán)隨季節(jié)遷移變化的影響。總糖(TCHO)在溶解有機(jī)碳(DOC)中所占的年平均百分比為11.8％，說明TCHO是東海、南黃海表層海水中DOC的重要組成部分。MCHO與PCHO在不同季節(jié)呈現(xiàn)出相似的

4、分布特征，均表現(xiàn)出近岸高、遠(yuǎn)海低的趨勢(shì)，但不同季節(jié)其高值區(qū)各有不同。對(duì)各季節(jié)東海、南黃海碳水化合物的垂直斷面分布研究表明，受浮游植物生物量變化、長江沖淡水和黑潮水輸入的作用，不同季節(jié)MCHO與PCHO的垂直分布總體上大致呈現(xiàn)出近岸向遠(yuǎn)岸、表層向深層逐漸降低的趨勢(shì)，而其高值區(qū)主要集中出現(xiàn)在斷面混合層以上。東海、南黃海表層海水中MCHO與PCHO的周日變化研究表明，PCHO的日高峰值均出現(xiàn)在正午前后，與葉綠素a（Chl-a）高峰時(shí)段相吻合，

5、主要來自于與浮游植物生產(chǎn)活動(dòng)釋放。MCHO濃度的高峰略滯后于PCHO，證實(shí)了MCHO來源于PCHO分解這一假設(shè)。夏秋季節(jié)航次中TCHO濃度與鹽度呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而春冬季節(jié)TCHO濃度與鹽度之間未呈現(xiàn)出相關(guān)關(guān)系，并不僅僅只受陸源輸入的影響;各季節(jié)中碳水化合物濃度與浮游植物生物量的關(guān)系差別較大，其分布與轉(zhuǎn)化仍受多種因素的影響控制;MCHO、PCHO及TCHO濃度與細(xì)菌含量均未存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系。
　　(2)于2011年3月至

6、4月（春季）、7月（夏季）、10月至11月（秋季）、2011年12月至2012年1月（冬季）對(duì)于東海、南黃海微表層海水中MCHO及PCHO的富集情況進(jìn)行了調(diào)查研究。研究結(jié)果如下:全年微表層海水中MCHO與PCHO平均濃度（范圍）分別為7.8(0.8～29.0)與10.2(0.1～84.8)μmol C/L。東海、南黃海微表層海水中MCHO與PCHO呈現(xiàn)出微小的季節(jié)變化，秋冬季節(jié)略低于春夏季節(jié)。微表層海水中TCHO在DOC中全年平均比例為

7、11.4％，說明微表層海水中TCHO是DOC的重要組成部分。微表層海水中MCHO與PCHO的水平分布特征與表層海水相似，均呈現(xiàn)出近岸高、遠(yuǎn)岸低的趨勢(shì);高值區(qū)多出現(xiàn)于濟(jì)州島西北部、山東半島附近以及長江口沖淡水區(qū)域。春、夏、秋三個(gè)季節(jié)的微表層海水中MCHO、PCHO濃度與相應(yīng)的表層海水濃度均存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，說明微表層與表層海水間存在強(qiáng)烈頻繁的水體交換。東海、南黃海海域微表層海水中MCHO與PCHO的全年富集因子分別為春季1.9及2

8、.5，均出現(xiàn)出一定的富集現(xiàn)象，且富集因子呈現(xiàn)出秋冬季較高，春夏季較低的季節(jié)特征，與海域水文及風(fēng)速的季節(jié)變化有關(guān)。
　　(3)于2010年6月至2011年5月對(duì)膠州灣表層海水中MCHO和PCHO的時(shí)空分布及其影響因素進(jìn)行了11個(gè)月的調(diào)查航次研究。結(jié)果表明:膠州灣表層海水中MCHO與PCHO全年的平均濃度（范圍）分別為9.6(0.6～63.7)與13.8(0.7～72.6)μmol C/l。海水中TCHO年平均占DOC的13.4％，是

9、膠州灣表層海水中DOC的重要組成部分。MCHO濃度夏季最高，秋冬次之，春季最低，PCHO濃度在春季最高，夏冬次之，秋季最低，溶解碳水化合物的季節(jié)變化主要受到浮游植物、細(xì)菌分解及陸源輸入的影響。膠州灣各季節(jié)表層海水中MCHO及PCHO濃度大致呈現(xiàn)由灣內(nèi)向?yàn)晨?、近岸向遠(yuǎn)岸逐漸降低的趨勢(shì)，其中東部沿岸濃度顯著高于西部，出現(xiàn)該特征的原因主要是受近岸人類活動(dòng)和陸源河流輸入等的影響，灣內(nèi)沿岸海域碳水化合物濃度普遍比灣心區(qū)域高;而灣口海域由于和外海相

10、連，與碳水化合物含量低的黃海水體交換頻繁，所以形成了灣口低值區(qū)。表層海水中PCHO、TCHO與Chl-a濃度存在一定的正相關(guān)關(guān)系，膠州灣表層海水中碳水化合物與浮游植物活動(dòng)存在密切關(guān)系;而MCHO、PCHO、TCHO濃度與細(xì)菌總量(TBC)均未存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系。
　　(4)于2010年6月至2011年5月對(duì)膠州灣微表層海水中MCHO和PCHO的時(shí)空分布及富集情況進(jìn)行了11個(gè)月的航次調(diào)查研究。結(jié)果表明:膠州灣微表層海水中MCHO

11、與PCHO全年的平均濃度（范圍）分別為12.5(3.2～27.0)及16.9(3.2～48.6)μmol C/l。 TCHO在DOC中所占比例在2.7％～24.0％之間，平均比例為12.3％，表明TCHO是微表層中DOC的重要組成部分。微表層海水中MCHO濃度秋季最高，春夏次之，冬季最低，與表層海水中MCHO的季節(jié)變化略有差別;PCHO濃度春夏最高，秋季次之，冬季最低，與表層海水的PCHO季節(jié)變化相似。微表層海水中MCHO與PCHO的水