江苏陆地海岸线绿潮藻种类组成及分布特征

2012年12月—2013年5月对江苏启东蒿枝港至连云港西大堤长约730 km岸线内的69个岸滩堤坝站点进行了绿潮藻种类组成及数量分布调查.结果表明:绿潮藻出现的站点占总设置站点的26.09%,出现绿潮藻岸线长度约占整个江苏调查岸线长度的22.83%;岸滩上绿潮藻主要生长在沿岸石堤、养殖围坝和植被较浅相对稀疏的草滩上,绿潮藻种类组成主要有浒苔(Ulva prolifera)、曲浒苔(Ulva flexuosa)和缘管浒苔(Ulva linza).1—3月浒苔为主要优势种,4—5月曲浒苔为主要优势种,缘管浒苔在历次调查中其湿重生物量均很低.5月岸滩上固着绿潮藻量约36.7 t,不及海上飘来附着在岸滩上绿潮藻量的1/10,岸滩上固着绿潮藻中浒苔的量约为同期海上飘来浒苔湿重生物量的0.6%,岸滩堤坝不会是引起绿潮暴发的主要源头.     

浒苔绿潮与南黄海近岸海域水质的关系

浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,为研究浒苔绿潮与该海域水质的关系,根据2010年3~6月5个航次对南黄海苏北近岸浒苔绿潮暴发区海域生态环境要素的调查数据,重点研究了该海域温度、盐度、溶解氧、pH值的分布特征及其与浒苔绿潮的关系.结果表明,受陆地径流及苏北沿岸流的影响,调查海区为低盐高营养盐区,为绿潮的暴发提供了一定物质基础.第1航次到第5航次温度由8.8℃升高到21.6℃,第3航次调查海区开始出现漂浮浒苔藻体,此航次温度平均值为14.6℃;盐度平均值为31.6,第3航次到第5航次温度和盐度值均处于浒苔藻体适宜的生长范围之内.调查海区整体上均处于富氧状态,且从第1航次到第5航次溶解氧值逐渐减低.受陆地径流的影响整个调查区域pH值基本都小于8.0.海区适宜的温度、盐度、溶解氧及pH值,为近些年黄海海域浒苔绿潮持续的大规模暴发,提供了一定的环境条件.     

浒苔绿潮与南黄海近岸海域水质的关系

浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,为研究浒苔绿潮与该海域水质的关系,根据2010年3~6月5个航次对南黄海苏北近岸浒苔绿潮暴发区海域生态环境要素的调查数据,重点研究了该海域温度、盐度、溶解氧、pH值的分布特征及其与浒苔绿潮的关系.结果表明,受陆地径流及苏北沿岸流的影响,调查海区为低盐高营养盐区,为绿潮的暴发提供了一定物质基础.第1航次到第5航次温度由8.8℃升高到21.6℃,第3航次调查海区开始出现漂浮浒苔藻体,此航次温度平均值为14.6℃;盐度平均值为31.6,第3航次到第5航次温度和盐度值均处于浒苔藻体适宜的生长范围之内.调查海区整体上均处于富氧状态,且从第1航次到第5航次溶解氧值逐渐减低.受陆地径流的影响整个调查区域pH值基本都小于8.0.海区适宜的温度、盐度、溶解氧及pH值,为近些年黄海海域浒苔绿潮持续的大规模暴发,提供了一定的环境条件.     

黄海浒苔绿潮生态效应研究进展

自2007年至今,黄海海域连续14年发生大规模浒苔绿潮,这已成为我国一类常态化的海洋生态灾害。黄海浒苔绿潮暴发规模大,持续时间长,影响范围广,可以产生不良的生态效应。本文分析了大规模绿潮暴发对近海旅游业、水产养殖业、生态系统的影响和作用机制,总结了当前绿潮研究中存在的问题,并对未来进行了展望。     

浒苔绿潮暴发对南黄海海域溶解有机物的影响

通过2017年南黄海海域多个航次的现场调查数据,对浒苔绿潮暴发过程中溶解有机物的变化特征及影响因素进行了分析.结果表明,南黄海海域溶解有机碳（DOC）分布高值区主要集中分布在南黄海西北部和苏北近岸海域,陆源输入影响显著.利用三维荧光-平行因子分析（EEMs-PARAFAC）鉴别出南黄海海域溶解有机物荧光组分（FDOM）主要有4种：3种类腐殖质组分（C1、C2和C3）和1种类蛋白质组分C4.4种荧光组分平面分布特征相似,都与盐度呈明显的负相关.随着浒苔绿潮的暴发,南黄海海域DOC浓度和FDOM显著增加,溶解有机氮（DON）及溶解有机磷（DOP）则减少.随着浒苔绿潮沉降消亡,DOC浓度有所下降但仍高于浒苔绿潮暴发前,浒苔爆发区FDOM浓度升高,表层水体中C2和C4升高最为显著,分别增加了11.3%和12.6%;DOP、DON以及DON/DOC均逐渐升高.浒苔绿潮的暴发及消亡对南黄海海域溶解有机物的含量及时空分布影响显著.     

2008年南黄海西部浒苔暴发区有机碳的分布特征及浮游植物的固碳强度

根据2008-08-09～2008-08-13在南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区取得的溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和颗粒氮(PN)的分析数据,结合同步获得的水文环境要素资料,研究了该区域有机碳的分布特征、来源、影响因素以及浮游植物的固碳强度.结果表明,DOC的浓度范围为1.55～3.22mg/L,平均值为2.44mg/L;POC的浓度范围为0.11～0.68mg/L,平均值为0.27mg/L.DOC与POC的分布特征基本一致,呈现近岸高,外海低;表层高,底层低的趋势.POC与TSS的相关分析表明,POC与TSS整体上呈显著正相关,表明TSS的浓度和来源是控制POC浓度高低的重要因素.通过建立POC与PN的一元线性回归模型,估算了样品中PIN的含量.扣除样品中PIN的影响后,沿岸大部分海域POC/PON的平均值8,结合POC/Chl-a比值,表明沿岸海域POC主要是海洋有机质来源,并且存在降解有机物,这可能是调查期间处于绿潮暴发后期,部分浒苔开始腐烂被降解所致.应用初级生产力估算的浮游植物固碳强度的结果表明,南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区浮游植物的固碳强度变化范围为167～2017mg/(m2·d),平均为730mg/(m2·d),该区域日固碳量达到2.95×104t.换算至整个黄海,日固碳量为28.03×104t.     

我国江苏如东岸基绿潮藻分布特征

总结了2010年江苏如东沿岸岸基绿潮藻分布调查结果。结果发现,如东紫菜养殖筏架、沿岸堤坝、养殖池塘和入海河道中均有大量绿潮藻分布;通过对江苏如东沿岸采集的15个绿潮藻样品进行ITS、5S rDNA间隔序列分析和形态观察,共鉴定出6种绿潮藻:浒苔(Ulva prolifera)、缘管浒苔(U.linza)、扁浒苔(U.compressa)、曲浒苔(U.flexuosa)、条浒苔(U.clathra-ta)和肠浒苔(U.intestinalis)。紫菜养殖筏架上未发现U.clathrata,其他5种绿潮藻均有生长。U.prolifera分布最广,河道、堤坝、池塘和紫菜筏架上均有分布,并在如东沿岸两个岸基位点发现了与2008年青岛大规模漂浮浒苔优势种序列一致的绿潮藻。紫菜养殖筏架、沿岸堤坝、养殖池塘和入海河道绿潮藻生物量(湿重)约为3.95×106kg、9.6×105kg、3.75×103kg和0.15×103kg。本论文为阐释绿潮发生机制及溯源提供了一定依据。     

浒苔衰亡过程中营养盐的释放过程及规律

为探究浒苔衰亡过程中营养盐的释放规律,在实验室内模拟浒苔衰退过程中主要营养盐氮、磷的释放过程。结果表明:浒苔藻体重量和叶绿素含量分别呈现下降趋势,第12 d时,漂浮浒苔和培养浒苔的藻体重量分别下降到0.46 g和0.79 g,叶绿素含量分别下降到0.64 mg/g和0.99 mg/g。实验组水体中的磷和总无机氮（DIN）浓度均呈现先下降后上升的趋势,漂浮浒苔实验组的磷和DIN浓度增加量高于培养浒苔实验组,到第12 d时,漂浮浒苔实验组的磷和DIN浓度分别达到3.95 μmol/L和76.55 μmol/L。从第6 d开始漂浮浒苔向水体中大量释放NH₄-N,使得总无机氮浓度迅速升高。大量聚集漂浮浒苔的衰亡会引起水体缺氧,并释放大量的营养盐,导致水体的恶化,因此必须及时的清理海面聚集的漂浮浒苔。     

大型绿藻暴发的遥感监测与生态风险评估

2008年北京奥运前期,大面积的大型绿藻--浒苔在山东省青岛海域暴发,形成了史无前例的绿潮.尽管浒苔没有毒害作用,但依然给青岛奥运水上项目、海上交通、海水养殖及观光旅游等带来威胁.由于常规现场监测在大空间范围内调查的局限性,浒苔来源当时并不清楚.我们借助遥感手段分析了浒苔的形成过程及相关水动力条件,提出了浒苔来自约300km2之外的江苏省苏北沿岸的观点,并进一步指出苏北沿岸水产养殖活动是导致青岛浒苔暴发的这一跨境生态问题的关键驱动因子.该研究对海岸带地区的综合管理与生态风险评价有十分有益的启示.     

围隔实验中浒苔在不同营养盐条件下的生长比较

近年来浒苔在我国黄海海区大规模暴发,给沿海海区造成了严重的环境问题.为了探究营养盐对浒苔生长的影响,2012年5月在黄海海区进行了现场船基围隔实验.实验共设置12个围隔装置,9种不同的营养盐条件.实验发现,浒苔对营养盐有极强的吸收能力,生长能力很强,在营养盐适中时,相对生长率最高可达82%,即使在低营养盐条件下也会保持10%左右的生长速率.在磷酸盐含量适中时,高浓度的硝酸盐更能促进浒苔的生长;充足、连续的营养盐补充是浒苔绿潮暴发的物质基础.通过浒苔吸收的营养盐含量估算其光合作用产生有机物的质量,发现与浒苔湿重增加量有着良好的线性关系.     

不同光照条件下浒苔与三种赤潮微藻的竞争

针对苏北浅滩水体浊度高、营养盐含量大、且被大多数学者认为是南黄海绿潮起源的实际情况,本文通过室内培养实验,研究了不同光照条件（0~4500lx）下浒苔与中肋骨条藻、东海原甲藻和新月菱形藻对营养盐的竞争作用;并与苏北浅滩实际水体光照相结合,评估了浒苔与3种微藻在不同深度下的生理状态.浒苔与微藻的竞争,是决定暴发何种藻华的关键因素之一.结果表明,与3种微藻相比,浒苔对光照的适应性更强,最大日均相对增长率为11.91%/d.微藻与浒苔共培养时,生长情况明显劣于单独培养,中肋骨条藻、东海原甲藻和新月菱形藻的生长抑制率分别为30%~46%,3%~44%,25%~41%,并且不同微藻对竞争作用的响应不同.营养盐监测数据表明,对有限营养盐的争夺是浒苔和微藻竞争作用的主要机制,研究结果为苏北浅滩浒苔绿潮的暴发机制提供了依据.     

基于无人机多光谱影像的海滨景区浒苔信息提取研究

2007年以来,黄海绿潮（浒苔）灾害连年大规模暴发,对山东半岛近岸海域生态环境造成严重影响,大量靠岸浒苔若处置不及时会腐烂发臭,严重影响海滨景区旅游业及附近居民健康。为了提高绿潮灾害重点区域遥感监测的精度、提升靠岸浒苔预警的准确性和浒苔清理的工作效率,本研究利用无人机航拍的高精度影像对乳山市银滩海滨景区绿潮灾害进行监测,结合地物光谱仪实地测量浒苔和岸边植被的光谱特征,通过四种植被指数对浒苔和岸边植被进行光谱分析和识别对比,验证不同植被指数下浒苔和岸边植被的提取情况,并基于提取方法对靠岸浒苔生物量进行估算。研究表明:在红边波段,浒苔和岸边植被具有明显的可区分性,使其可以利用MTCI（MERIS terrestrial chlorophyll index）、NDVI_redge、SR_redge、MSR_redge四种植被指数与岸边植被进行区分,MTCI区分提取效果最好,精度可达91.3%,其次是SR_redge、NDVI_redge、MSR_redge,提取精度分别为85.3%,83.8%,81.2%;利用MTCI指数建立的生物量估算模型,估算的300 m研究区内靠岸浒苔约600 t,为海滨景区绿潮灾害动态监测及清理工作提供有效方法。     

浒苔绿潮与苏北近岸海域营养盐浓度的关系研究

根据2010年3～6月5个航次对苏北近岸浒苔绿潮暴发区海域进行的调查数据,研究了该海域营养盐的浓度变化和分布特征.结果表明,受陆地径流和苏北沿岸流的影响,调查海区为营养盐高值区,为绿潮暴发提供了一定基础.溶解性无机氮(DIN)、磷酸盐(PO34--P)和硅酸盐(SiO23--Si)最高浓度分别为23.04、0.55和15.85μmol.L-1,春季浮游植物生命活动旺盛和浒苔绿潮对营养盐的吸收导致从第一至第五航次硝酸盐(NO3--N)、磷酸盐(PO34--P)、硅酸盐(SiO23--Si)和溶解性无机氮(DIN)整体呈下降趋势.此外,水体中N/P与浮游生物体中N/P越接近越有利于浮游生物生长.第四和第五航次的N/P比值比较有利于浒苔的生长.各航次营养盐的分布特征均表现为近岸高,远岸低的趋势.     

2018年春夏季苏北浅滩生物可利用氮分析

根据2018年4、5和6月份苏北浅滩海域的调查数据,分析了该海区生物可利用氮NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、尿素和溶解游离氨基酸（DFAA）的浓度及其分布特征,并探讨了早期浒苔绿潮与生物可利用氮的关系.结果表明,NO₃^--N是该海域5种生物可利用氮组分的主体,其浓度为（17.51±10.25）μmol/L,占生物可利用氮组分80%以上,其它依次是尿素、NH₄⁺-N、DFAA和NO₂^--N,浓度分别为（1.54±0.81）,（1.17±0.63）,（0.43±0.15）,（0.27±0.15）μmol/L,浒苔绿潮暴发初期生物可利用氮的平面分布特征整体呈现出明显的近岸高,外海低的趋势,高值区主要集中在近岸养殖业发达海域及河口地区.在浒苔快速增殖阶段,各生物可利用氮组分含量变化幅度较大,其中NO₃^--N含量降低最为明显,浒苔快速增长期的6月份较4月份降幅约40%,NO₃^--N是浒苔绿潮形成和发展的主要氮源.此外,尿素及DFAA浓度也明显降低,也可以作为营养物质被浒苔吸收利用.     

2009年和2010年黄海绿潮浒苔的ITS序列分析

2009年和2010年黄海绿潮爆发时,采集了江苏和山东5个站位的13份漂浮浒苔样品,利用PCR扩增和测序获得了浒苔样品转录间隔区ITS序列(包括5.8S rDNA),依据ITS序列基于邻接法(NJ)和最大简约法(MP)构建系统进化树。形态特征比较表明2009年出现在青岛和乳山的浒苔与2010年出现在青岛、响水和如东的浒苔,形态特征相似。主要特征包括主枝明显,充满气体,分枝较多,藻体细胞纵向排列,形状为四边形或多边形,大小为(13～21)μm×(15～28)μm,一般具有一个蛋白核。比较分析2009年与2010年浒苔的ITS序列全长,发现ITS序列相似性为100%,与GenBank中黄海绿潮浒苔的ITS序列信息完全一致。分子系统学和形态学的结果一致表明2009年和2010年黄海爆发绿潮的浒苔为同一种;结合之前的研究结果,表明2007～2010年连续4 a黄海绿潮的形成种均为浒苔(Ulva prolifera)。     

重金属对浒苔吸收硝酸盐的动力学特性影响

为探讨大型海藻对重金属胁迫的响应,选取浒苔(Ulva prolifera)为实验材料,通过实验室一次性培养实验,从大型藻营养盐吸收动力学角度,研究了Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)对浒苔吸收硝酸盐动力学参数的影响.结果表明:较低浓度的Cu(Ⅱ)(<0.04mg/L)和Zn(Ⅱ)(<0.12mg/L)对浒苔吸收硝酸盐具有促进作用;当达到一定浓度(Cu(Ⅱ)>0.10mg/L和Zn(Ⅱ)>0.20mg/L)时则对浒苔吸收硝酸盐表现为明显的抑制作用,Pb(Ⅱ)对浒苔吸收硝酸盐均是抑制作用.Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)对浒苔吸收硝酸盐的最大吸收速率(V_max)抑制率IPC₅₀分别为0.23,0.66,0.63mg/L.当添加重金属浓度大于0.50mg/L时,重金属对浒苔吸收硝酸盐的抑制顺序为:Cu(Ⅱ)最强,Pb(Ⅱ)次之,Zn(Ⅱ)最小.     

青岛近岸绿潮区溶解有机质微生物可利用性

以青岛近岸绿潮区水体中DOM （溶解有机质）为研究对象,通过室内降解实验计算了水体中DOC （溶解有机碳）的降解效率并分析了水中CDOM （有色溶解有机质）的荧光组分及其变化特征.结果显示,绿潮区不同站点和暴发前后水体中的DOC均发生了不同程度降解,降解过程符合一级降解动力学方程,其中约8.93%~45.10%的DOC可被微生物利用,在时空上受浒苔绿潮影响程度大的水体中DOC降解率最高.应用三维荧光光谱和平行因子相结合的技术,分析确定了绿潮水体中的CDOM包含3种类腐殖质组分（C1、C2、C3）和1种类蛋白质组分（C4）,且所有样品中类蛋白质组分含量均显著高于单一类腐殖质组分,表明浒苔绿潮释放的CDOM主要成分是类蛋白质.降解实验中,类蛋白质组分的变化与DOC含量降解趋势相同,而类腐殖质组分逐渐增加.同时,CDOM各荧光参数与微生物可利用性DOC百分比含量（BDOC%）相关性分析的结果和支持向量机的权重分析结果均显示：相对于BDOC%,C4组分为正相关,C1组分负相关,表明BDOC与CDOM组分间的关联度极高,可推测类蛋白质与BDOC均易被微生物降解利用,而类腐殖质与RDOC （惰性溶解有机碳）关系更为密切.该研究揭示了浒苔绿潮生消期间水体中DOM含量的变化及其与不同荧光组分的对应关系,可为解释浒苔绿潮造成的次生生态灾害的原因提供理论基础,并且可利用CDOM组分含量和DOC含量快速推测出BDOC的含量,为海洋现场调查提供便利.     

绿潮早期聚集期间天气过程分析

利用中尺度气象模式WRF对2009~2012年绿潮(浒苔)早期聚集之前两周的气象要素进行了模拟,分析了其两周平均、周平均和日平均变化规律。两周平均结果表明,绿潮聚集前期海面风速基本维持在(6~7)m/s,气温和海表温度(SST)均在12℃~15℃范围内,海温接近浒苔适宜生长温度;短波辐射能量在200 W/m2左右,光照条件有利于绿潮繁殖。除2009年外,其余3 a周平均结果表明绿潮聚集前期平均风速有减弱趋势,SST增温明显。日变化分析表明,除2009年外,2010、2011、2012年绿潮早期聚集前几天风速均较小,为4 m/s左右,风向基本为东南风;气温和SST均有快速上升趋势,2010、2011、2012年聚集之前SST超过15℃,SST和光照条件有利于浒苔大量增殖。     

基于Sentinel-2数据的近岸高悬沙水体漂浮绿潮遥感识别

黄海浒苔绿潮自2007年以来连年暴发。为筛选跟踪监测绿潮发生、发展过程的遥感识别方法,本研究使用Sentinel-2 MSI多光谱数据,在分析漂浮绿潮及背景高悬沙水体光谱特征的基础上,利用归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）、漂浮藻类指数（floating algae index,FAI）、虚拟基线漂浮藻类指数（virtual baseline floating macroalgae height,VB-FAH）等多种遥感指数算法开展漂浮绿潮识别,比对分析了各算法的监测效果。结果显示,Sen2cor大气校正后地物光谱曲线峰谷特征显著,与实测光谱谱型的相似度明显提升;以近红外和绿光波段反射率差值为基础的VB-FAH指数算法可在一定程度上降低高悬沙水体对近红外和红光通道反射率的影响,漂浮绿藻识别效果比NDVI及FAI指数更好。本研究可为高悬沙水体漂浮绿潮遥感识别提供技术支持。     

长白山温带森林挥发性有机物的排放通量

2010年夏季,在长白山温带森林开展了挥发性有机物(VOC)排放通量以及气象参数、PAR的综合测量.VOC排放通量采用松弛涡度积累(RelaxedEddyAccumulation)技术在森林冠层上进行测量.初步发现长白山阔叶林主要排放α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、香桧烯、月桂烯、蒈烯、柠檬烯、罗勒烯、松油烯、繖花烃、萜品油烯、三环烯等.研究表明,长白山阔叶混交林VOC排放有明显的日变化——早晚较低和中午前后较高.2010年夏季,单萜烯总排放通量的平均值为0.242mg·m·h-2-1,其变化范围为0.005～1.668mg·m·h-2-1;各成分排放通量的平均值(和最大值)分别为α-蒎烯0.072(0.234)、莰烯0.028(0.356)、月桂烯0.027(0.433)、蒈烯0.023(0.173)、柠檬烯0.037(0.197)、罗勒烯0.016(0.168)、萜品油烯0.053(0.320)、繖花烃0.067(0.755)mg·m·h-2-1.研究还发现VOC排放通量与气温之间存在一定的联系.