东海黑潮区营养盐月际变化及其影响因素研究

摘要

营养盐是海洋生态系统中重要的化学物质，是海洋生物生长所必须的最重要的营养元素，也是海洋初级生产过程和食物链的基础。受生物化学和水文要素的影响，它们在海洋中的含量分布和比例并不均匀，存在明显的月际变化。同时营养盐参与海洋生物生命活动的整个过程，营养盐与水文要素的相互关系、营养盐的含量、限制作用的空间分布和变化过程影响区域海洋初级生产力状况，进而影响海洋生态系统的稳定和海洋渔业的发展。
　　 我国近海的营养盐含量持续升高，破坏了近海海域的生态环境平衡。其中尤以东海海域的状况最为严重，近海生态系统的生物资源越来越不能满足人类社会快速发展对资源的需求，对外海海域生态系统的研究和对渔业资源的开发成为水产主管部门与科技人员关注的热点。对东海黑潮区海域生态系统中的营养盐的含量、限制作用的空间分布和变化过程的研究具有不可忽视的作用，可以为我国海洋渔业资源开发利用提供科学依据。
　　 本文使用NOAA、NGDC最新发布的全球海域的营养盐和海底地形资料，利用MATLAB平台，构建东海黑潮区营养盐的三维数据库，通过提取特征断面、特征值、数值统计分析的方法，探讨东海黑潮区营养盐的空间分布特征、营养盐结构比例的变化规律，尝试分析对营养盐影响的主要因素。
　　 得出以下主要结论：
　　 (1)营养盐浓度自表层向深层增高，浓度变化以250m层为界在上、下海域中体现出不同的特征。DIN和P的平均浓度变化基本一致，250m以浅海域的浓度最大值出现在5～6月，最小值出现在7～8月；250m以深海域的浓度最大值10～12月，最小值出现在7～10月。Si平均浓度的变化则较为特殊，250m以浅海域Si浓度最大值出现在5～7月，最小值出现在11～12月；250m以深海域，Si浓度的最大值出现在4～5月，最小值主要出现在9月。
　　 (2)东海黑潮区营养盐的空间分布，浓度自近海向外海递减。各层的营养盐高值中心集中在台湾东北海域和九州西南海域。沿黑潮流轴的方向，在东海黑潮入口段和黑潮中段海域，营养盐的月际变化不明显；在流向发生转折的台湾东北海域和九州西南海域，深层海水出现强烈的上升流系统，将深层高浓度的营养盐带入上层，是这些区域存在营养盐高值中心的原因。
　　 (3)N/P、Si/N、Si/P分布在250m以浅海域具有明显的空间差异性。N/P和Si/N的空间差异性分别以8～9月和3～4月最为明显，10～12月的空间差异较小；Si/P的空间分布和N/P、Si/N不同，强烈的区域性差异出现在9月，相对均匀的空间分布则出现在5～6月。
　　 (4)东海黑潮区海域主要受N、P的营养盐浓度的限制，受限制海域主要在300m以浅的水域；300m以深海域营养盐浓度均高于阈值浓度，不会出现营养盐浓度限制的现象。100～200m层的营养盐含量较高，也是真光层所能达到的深度范围，所以浮游植物的生长主要发生在这个深度范围，营养盐条件适合的区域集中在4～11月的台湾东北海域、黑潮中部海域和九州西南海域。
　　 (5)温度、溶解氧的浓度变化对营养盐的影响极大，呈现出高度的一元二次多项式的关系，营养盐浓度与温度、溶解氧呈高度负相关。1～4月份和12月份的盐度与营养盐呈一元线性关系，与34.58以上的盐度值呈负相关，但拟合方程的R2较小。这说明在东海黑潮区，温度和溶解氧是参与营养盐消耗与再生过程中重要的环境因子，盐度对营养盐的影响较为复杂。