海洋是一個(gè)巨大的碳庫(kù),海洋碳通量研究中一個(gè)重要的問(wèn)題就是海洋對(duì)大氣CO2調(diào)節(jié)能力的大小,而陸架邊緣海在這一研究中占有相當(dāng)重要的地位。本文從對(duì)固碳作用影響顯著的顆粒有機(jī)物在東海赤潮高發(fā)區(qū)的含量與變化入手,利用2005年～2006年進(jìn)行的十次大面調(diào)查、九次重點(diǎn)斷面調(diào)查、一次定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)、一次可沉降顆粒物捕集和兩次圍隔生態(tài)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù),對(duì)赤潮這一異常生態(tài)現(xiàn)象對(duì)我國(guó)重要的陸架邊緣�！獤|海的固碳作用所產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究。 本文首先結(jié)合相關(guān)參數(shù)對(duì)2005、2006兩年現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中得到的東海赤潮高發(fā)區(qū)顆粒有機(jī)物的分布進(jìn)行了深入分析,并運(yùn)用多種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所得結(jié)論進(jìn)行解釋與驗(yàn)證,主要得到如下結(jié)果:1、調(diào)查海域顆粒有機(jī)碳濃度較高,最高值可達(dá)5998.92μg?dm-3,遠(yuǎn)高于非赤潮期;2、顆粒有機(jī)碳與葉綠素含量的線性相關(guān)系數(shù)達(dá)0.81(n=1011, P0.0001),其比值為62.89;3、顆粒有機(jī)物中所含碳與氮的線性相關(guān)系數(shù)達(dá)0.97(n=1020, P0.0001),碳氮比為6.97(原子比),接近Redfield比值;4、在R型聚類分析中,顆粒有機(jī)碳與顆粒有機(jī)氮、顆粒磷、葉綠素、脫鎂葉綠酸等參數(shù)先后聚為一類,而與其它參數(shù)距離較遠(yuǎn);5、在相關(guān)分析中,顆粒有機(jī)物中的碳、氮、磷等元素與葉綠素和脫鎂葉綠酸呈顯著正相關(guān)關(guān)系(置信度99%),與其它參數(shù)相關(guān)性較低;6、河口及近岸區(qū)顆粒有機(jī)碳與鹽度無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。這些結(jié)果證明了春夏季在調(diào)查海域顆粒有機(jī)物含量與分布的主控因子為浮游植物的生長(zhǎng)繁殖及其引發(fā)的赤潮過(guò)程。顆粒有機(jī)物來(lái)源單一,主要由光合生產(chǎn)直接或間接貢獻(xiàn),其中碳元素的量值可近似代表該海域春夏季通過(guò)光合作用吸收無(wú)機(jī)碳的總量。陸源徑流及底質(zhì)再懸浮的輸入量與之相比可忽略不計(jì)。在研究中還可發(fā)現(xiàn),光合作用生產(chǎn)的顆粒有機(jī)物主要集中于水體中上層,浮游植物死亡后,其可以穿過(guò)密度躍層向海底沉降并最終成為沉積物的一部分,這一過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)將光合作用吸收的碳最終埋藏的作用。 在上述靜態(tài)分析基礎(chǔ)上,本文還對(duì)顆粒有機(jī)物中碳含量的變化趨勢(shì)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析。結(jié)果表明,由于赤潮水體存在運(yùn)動(dòng)性,因而對(duì)小范圍海域進(jìn)行分析時(shí)無(wú)法較好地體現(xiàn)其內(nèi)在規(guī)律;隨著調(diào)查海域的擴(kuò)大,規(guī)律性逐漸顯現(xiàn),當(dāng)調(diào)查海域覆蓋整個(gè)赤潮高發(fā)區(qū)時(shí),顆粒有機(jī)碳含量的積分平均值隨時(shí)間變化的趨勢(shì)符合引入環(huán)境容納極限概念的Logistic生長(zhǎng)模型,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.870。進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn),顆粒有機(jī)碳在水體中的生消過(guò)程與該模型在機(jī)制上存在諸多相似之處,從原理上證明了運(yùn)用該模型解釋顆粒有機(jī)碳含量變化的內(nèi)在合理性,現(xiàn)場(chǎng)圍隔實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也為這一觀點(diǎn)提供了有力的支持。在分析中還發(fā)現(xiàn)顆粒有機(jī)碳在水體中存在明顯的積累現(xiàn)象,而非隨赤潮消散即迅速分解,在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)顆粒有機(jī)碳與葉綠素含量隨溫鹽的變化趨勢(shì)及圍隔實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)也觀察到了同樣的現(xiàn)象。 以上分析給出了赤潮過(guò)程與固碳作用的定性及半定量關(guān)系,可以認(rèn)為顆粒有機(jī)碳含量的變化與積累過(guò)程在發(fā)生赤潮的天然水體與圍隔生態(tài)實(shí)驗(yàn)中符合相同的內(nèi)在規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,本文繼續(xù)對(duì)調(diào)查海域赤潮期的固碳總量進(jìn)行定量分析,結(jié)果表明:調(diào)查海域在赤潮期由光合作用生產(chǎn)的顆粒有機(jī)碳總量約為337×104 t,其中約有50.72×104 t最終從真光層中輸出,導(dǎo)致面積只占東�？偯娣e約2.9%的調(diào)查海域形成的碳匯量值達(dá)到了整個(gè)東海全年碳匯總量值的11.8%,證實(shí)了大規(guī)模赤潮過(guò)程確實(shí)對(duì)調(diào)查海域乃至整個(gè)東海的碳匯量值產(chǎn)生了重大影響。 在以上計(jì)算過(guò)程中本文還發(fā)展出了一套與以往不同的通過(guò)水體中顆粒有機(jī)碳的含量及變化估算赤潮期海水固碳總量的方法。該方法的基本思路是首先通過(guò)公式計(jì)算出顆粒有機(jī)碳在水體中的累計(jì)質(zhì)量,再乘以相應(yīng)的校正系數(shù)即得到其總生產(chǎn)量或凈輸出量。為得到較為準(zhǔn)確的校正系數(shù),本文分別采用圍隔生態(tài)實(shí)驗(yàn)、可沉降顆粒物捕集及晝夜連續(xù)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)不同原理得到相互獨(dú)立的結(jié)果,其較高的一致性證明所得校正系數(shù)真實(shí)可信,用于計(jì)算總生產(chǎn)量和凈輸出量的校正系數(shù)分別為0.133和0.020。此方法適用于發(fā)生較明顯的赤潮過(guò)程并存在顆粒有機(jī)碳積累現(xiàn)象的水體。 本文最后根據(jù)圍隔實(shí)驗(yàn)中顆粒物的碳氮比隨赤潮生消而升高的現(xiàn)象討論了調(diào)查海域存在巨大固碳能力的原因,指出在較長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽較碳更為快速的再生能力使調(diào)查海域可以固定較Redfield比值所預(yù)期的更大量的碳,從而使赤潮高發(fā)區(qū)的固碳能力在整個(gè)東海占據(jù)了重要的地位。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：P734
【部分圖文】：

來(lái)源歸類為兩種：a、陸源性來(lái)源：由河流輸入或由大氣沉降而來(lái)，這種顆粒有機(jī)物多分布在陸地邊緣地區(qū)；b、自生性來(lái)源：海洋中動(dòng)植物的碎屑或其排泄物，或是溶解有機(jī)物絮凝作用造成。顆粒有機(jī)物還可以通過(guò)物理過(guò)程、地球化學(xué)過(guò)程或生物過(guò)程產(chǎn)生水平與垂直遷移，如圖 1.2 所示：

水中懸浮顆粒有機(jī)物產(chǎn)生與遷移過(guò)程示意圖（Gagossian and物在由表層向下輸出的過(guò)程中，會(huì)因分解而減少，最有機(jī)物因細(xì)菌分解而從海水中被移除，其減少的部分后溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)再次分解形成營(yíng)養(yǎng)鹽及二氧化碳（H營(yíng)養(yǎng)鹽再度回到海水中而被浮游植物重新利用，另外到海底而被埋藏。這種有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)生、分解與埋藏的、磷循環(huán)的主要過(guò)程。顆粒有機(jī)物所參與的地球化學(xué)圖 1.4 所示：

圖 1.4 海洋中碳與氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)示意圖從海洋真光層中沉降而被帶出的碳、氮等與生物地球化學(xué)循環(huán)有關(guān)的元素及顆粒物質(zhì)之間的關(guān)系包含著有關(guān)顆粒有機(jī)物的來(lái)源、組成及其所經(jīng)歷的生物化學(xué)過(guò)程等豐富信息。通過(guò)分析顆粒有機(jī)物中碳氮比的大小、分布及其與生物、物理等因子的關(guān)系，并對(duì)用碳氮比判斷顆粒有機(jī)物的來(lái)源進(jìn)行探討，可以為建立海洋物質(zhì)通量模型提供必要的科學(xué)依據(jù)。Atkinson 和 Smith(1983)提出研究顆粒態(tài)有機(jī)物中所含元素的比例，可借以了解浮游生物在其生命活動(dòng)中所吸收及釋放的營(yíng)養(yǎng)鹽。Redfield 比值（Redfield etal., 1963）的比例式（C:N:P=106:16:1）可以表示浮游生物的新陳代謝，或浮游生物的分解與營(yíng)養(yǎng)鹽之間的關(guān)系（Stumm and Morgan, 1981）,但此比例式會(huì)隨著季節(jié)和海區(qū)的不同而有所改變(Menzel, 1974; Fichez, 1991)。北太平洋特別是其西部在全球碳及其它生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)中的

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本文編號(hào)：2830580