渤海近岸叶绿素和初级生产力研究

Vol.23,No.1Mar.,2002

渤海近岸叶绿素和初级生产力研究

王　俊1　李洪志2

(1中国水产科学研究院黄海水产研究所,青岛266071)

(2潍坊教育学院生物系,青州262500)

摘要　　1998年5、8和10月分别对渤海近岸水域进行了综合调查,调查的内容包括海洋生物资源、浮游生物、叶绿素以及水文化学要素。作者在对3个航次调查中叶绿素资料分析、整理的基础上报道了渤海近岸水域表层叶绿素a和初级生产力的分布特征及季节变化。渤海近岸水域表层叶绿素a的含量为0.54～16.78mg/m3,平均值为2.88mg/m3,且季节变化明显。5、8和10月3个航次叶绿素的含量依次降低,其平均值分别为3.47mg/m3(1.30～16.78mg/m3),3.01mg/m3(0.58～15.36mg/m3)和2.15mg/m3(0.54～14.09mg/m3)。初级生产力采用叶绿素法测定。计算结果显示,渤海近岸水域初级生产力的平均值具有明显的季节变化,夏季(8月)初级生产力最高,平均为420mgC/m·d(32～1809mgC/m·d),春季(5月)次之,平均值为319mgC/m·d(68～1267mgC/m·d),再次为秋季(10月),平均值只有189mgC/m·d(17～1051mgC/m·d)。整个调查水域3个航次初级生产力的平均值为327mgC/m·d(17～1809mgC/m·d)。关键词　　渤海　　叶绿素a　　初级生产力中图分类号:S922.9+1;S932　　文献识别码:A

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Studyonchlorophyllandprimaryproductionin

inshorewatersoftheBohaiSea

WANGJun　LIHong-zhi

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(1YellowSeaFisheriesResearchInstitute,Qingdao266071)(2DepartmentofBiology,WeifangEduacationCollege,Qingzhou262500)

ABSTRACT　　ThreecomprehensivesurveyswerecarriedoutininshorewatersoftheBohaiSeainMay,Aug.andOct.,1998,respectively.Thedistributionsandseasonalvariationsofchlorophyll-a(Chl-a)andprimaryproductionbasedonthesurveydatawerereported.IntheinshorewatersoftheBohaiSea,theaverageconcentrationofChl-awas2.88mg/m(0.54～16.78mg/m3),andanobviousseasonalvariationwasfound.Thehighestconcentration

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appearedinSpring(May),average3.47mg/m(1.30～16.78mg/m).SecondinSummer(Aug.),average3.01mg/m(0.58～15.36mg/m).ThirdinAutumn(Oct.),average2.15mg/m3(0.54～14.09mg/m3).PrimaryproductionwasestimatedfromtheChl-adata.Thecalculatedresultsindicatedaclearseasonalvariationinprimaryproductionintheinshore

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watersoftheBohaiSea.TheprimaryproductioninMay,Aug.andOct.were319mgC/m・

收稿日期:2001-04-06;接受日期:2001-08-083

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d(68～1267mgC/m・d),420mgC/m・d(32～1809mgC/m・d)and189mgC/m・d(17～1051mgC/m・d),respectively.

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KEYWORDS　　BohaiSea　　Chlorophyll-a　　Primaryproduction

　　海洋中叶绿素的浓度是浮游植物现存量的重要指标,也是决定海洋初级生产力的主要因子。海洋浮游植物叶绿素和初级生产力的研究是海洋生态系统动力学研究的中心课题之一,其目的在于了解、解释和预报一定时间和空间里海洋中有机生产及其分布规律。

渤海是我国的内海,它不仅是我国北方的主要渔场,也是我国海洋渔业资源增殖基地。由于其在国民经济中的重要地位,我国曾先后对渤海进行过多次大面调查。渤海近岸海域是许多经济鱼虾类的产卵场和索饵场,在海洋生物资源补充中具有重要的地位。1998年5、8和10月对渤海近岸进行了3次大面调查,旨在了解该水域的生态环境和生物资源状况及其生产能力,为渤海生物资源的合理开发利用和管理提供科学依据。

本文是在对1998年3个航次调查的叶绿素样品分析、整理的基础上得出的,主要报告了渤海近岸水域表层叶绿素a和初级生产力的分布特征和季节变化。

1　材料与方法

1.1　调查时间及海区

1998年5、8和10月对渤海近岸水域生物资源及环境进行了3个航次全面调查,调查的海区包括莱州湾、渤海湾、辽东湾及秦皇岛外海,共设调查站38个。1.2　样品采集及测定

在各调查站,按照《国家海洋调查规范》的方法进行水文、化学以及生物等项目的取样、测定。叶绿素的样品使用孔径0.45󰀁m的微孔滤膜抽滤500ml水样,载有浮游植物样品的滤膜置于干燥容器中密封置于-20℃冰箱中保存。叶绿素a的测定按照《国家海洋调查规范》的方法,用90%的丙酮萃取,使用TUNNER10型荧光计进行测定。

1.3　叶绿素和初级生产力的计算

Fd(Rb-Ra)v进行计算,式中,CChl-a为叶绿素a的浓度(mg/m3),Fd为量程档的

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系数(mg/m),Rb和Ra分别为酸化前后的荧光值,v为提取液的体积(ml),V为过滤海水的体积(ml)。

PSED初级生产力采用叶绿素法,按照Cad󰀁e和Hegeman(1974)提出的简化公式:P=计算,式中,P为每

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日现场的初级生产力(mgC/m2・d),PS为表层水中浮游植物的潜在生产力(mgC/m2・h),E为真光层的深度

叶绿素a按照公式:CChl-a=

(m),D为白昼时间的长短(h)。其中,表层水(1m以内)中浮游植物的潜在生产力(PS)根据表层水中叶绿素a的含量计算:PS=CaQ,式中,Ca为表层叶绿素a的含量(mg/m3),Q为同化系数(mgC/mgChl-a・h)。真光层(E)的深度取透明度的3倍(Yukuya　1980)。同化系数(Q)采用3.7(Ryther　1969)。

2　结果与分析

2.1　叶绿素a的分布及其季节变化

从调查资料可以看出,1998年5和8月渤海近岸水域表层叶绿素a浓度较高的水域出现在辽东湾北部,高达11～16.78mg/m,10月份叶绿素a的高浓度区出现在渤海湾中西部和黄河口附近,其浓度为5～14.09mg/m(图1)。其中,5月份的0251站,8月份的0251站和1151站以及10月份的6183站和3462站叶绿素含量明显高于其他各站,分别为16.78、15.36、11.56、13.53和14.09mg/m3。3

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图1　渤海近岸水域叶绿素a的分布

Fig.1　DistributionofChl-aininshorewatersoftheBohaiSea

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　　渤海近岸水域叶绿素a含量的变化范围为0.54～16.78mg/m,总平均浓度为2.88mg/m。春季(5月)渤海近岸叶绿素a的浓度平均为3.47mg/m3(1.30～16.78mg/m3),其中辽东湾叶绿素的浓度最高,平均为3.99mg/m3,其次是渤海湾和秦皇岛外海,为3.57mg/m3和3.54mg/m3,莱州湾最低,为2.75mg/m3。夏季(8月)渤海近岸水域叶绿素a的平均浓度为3.01mg/m(0.58～15.36mg/m),较春季略有下降,叶绿素a的平均浓度以渤海中部最高,为4.53mg/m3,辽东湾次之,为3.69mg/m3,莱州湾为2.21mg/m3,渤海湾最低,为1.63mg/m3。秋季(10月)渤海近岸水域叶绿素a的浓度进一步下降,平均为2.15mg/m3(0.54～14.09

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mg/m),为3个航次调查中最低的月份,其中莱州湾的叶绿素a平均浓度最高,达3.46mg/m,其次为渤海湾,为2.77mg/m,秦皇岛外海和辽东湾分别为1.45mg/m和0.93mg/m(图2)。2.2　初级生产力的分布及其季节变化从整个渤海近岸水域来看,春季初级生产力分布呈北高南低的趋势,其中初级生产力大于680mgC/m2・d的高值区,出现在辽东湾和秦皇岛外海的部分水域。渤海湾、莱州湾大部及辽东湾东南部均低于272mgC/m2・d。夏季渤海近岸初级生产力的高值区出现在渤海湾中部、辽东湾北部和秦皇岛外海水域,初级生产力均在1410mgC/m・d以上,低值区多出现于各湾的边缘水域,其值均低于282mgC/m2・d。秋季渤海近岸水域初级生产力的高值区出现在渤海湾和莱州湾东北部水域,初级生产力高于448mgC/m2・d,辽东湾及秦皇岛外海为低值区,初级生产力在224mgC/m・d以下(图3)。

　　整个渤海近岸水域的初级生产力变

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图2　渤海近岸水域叶绿素a的季节变化

Fig.2　SeasonalvariationsofChl-aininshorewatersoftheBohaiSea

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化在17～1809mgC/m・d之间,平均值为327mgC/m・d,且季节变化明显。其中,春季初级生产力变动范围在68～1267mgC/m2・d之间,平均值为319mgC/m2・d。其中辽东湾最高,为464mgC/m2・d;其次是秦皇岛外海,为316mgC/m2・d;再次为莱州湾,为271mgC/m2・d;渤海湾最低,为242mgC/m2・d。夏季为高生产力季节,初级生产力最高,其变动范围在32～1809mgC/m・d之间,平均值为420mgC/m・d。在各个区域之间,秦皇岛外海最高,其平均值为820mgC/m2・d,辽东湾次之,其平均值为487mgC/m2・d,渤海湾和莱州湾较低,平均值分别为329mgC/m2・d和316mgC/m2・d。秋季初级生产力最低,其变动范围为17～1051mgC/m・d,平均值189mgC/m・d(图3-A),其中渤海湾和莱州湾比较高,分别为253mgC/m・d和

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235mgC/m・d,秦皇岛外海居中,为134mgC/m2・d,辽东湾最低,仅87mgC/m2・d(图4)。

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3　讨论

海水中叶绿素a的分布和季节变化在一定程度上反映了水域环境因子对浮游植物生长的影响,也反映了海洋生态系统的发展状况。春季渤海的水温从3月份开始升高,海水中无机盐的含量较丰富,加之光照时间的延长,海水中浮游植物迅速繁殖,出现浮游植物的第1次数量高峰,同时叶绿素a的浓度也达到了高峰。与此同时,随着水温的升高,浮游动物开始大量繁殖以及鱼虾类幼体的生长对浮游植物的摄食压力,浮游植物的数量开始下降,水温进一步升高(可达25～26℃)抑制了浮游植物的生长繁殖,因此夏季浮游植物的数量明显减少。9～10月份渤海水温逐渐下降,透明度加大,营养盐含量增加,浮游植物出现了秋季数量高峰。但是,在渤海近第1期　　　　　　　　　　　　　　王　俊等:渤海近岸叶绿素和初级生产力研究

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图3　渤海近岸水域初级生产力的分布

Fig.3　DistributionofprimaryproductionininshorewatersoftheBohaiSea

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岸调查中,叶绿素a的浓度与浮游植物的数量变化并不完全一致,这主要是因为取样的方法不同造成的。在常规调查中浮游植物以网采(网目孔径为0.078mm)浮游植物为主,微型藻类未计数在内,而叶绿素的取样包括了网采浮游植物和微型浮游植物。在近岸海域,微型藻类的数量往往远高于网采浮游植物(潘友联　1995),并且随着时空的变化二者的比例差别很大。

海洋初级生产力的高低不仅与海洋中浮游植物的数量有关,而且与海水的透明度、消光系数以及光照时间和强度等理化因子有关。因此,春季莱州湾叶绿素a的浓度低于渤海湾而初级生产力却高于渤海湾;夏季和秋季渤海湾叶绿素a的浓度低于莱州湾而初级生产力却高于莱州湾,以及夏季叶绿素a的浓度低于春季而初级生产力却高于春季的现象是由透明度和光照时间的长短等理化因子的变动引起的。

图4　渤海近岸水域初级生产力的季节变化Fig.4　Seasonalvariationsofprimaryproduction

ininshorewatersoftheBohaiSea

应用浮游植物的现存量(叶绿素a)估算初级生产力是一种方便、可行的方法(费尊乐　1988、1997;Ryther1957;Eppley　1985),同化系数(Q)是估算初级生产力的重要参数。本文浮游植物的同化系数采用Ryther(1969)提出的同化系数的平均值3.7,该值与吕瑞华(1993)报道的山东沿海浮游植物的同化系数年平均值3.53非常接近。浮游植物的同化系数受诸多因素的影响,随季节的变化而变化,而且各海区的变化规律也不尽相同,通常冬季的同化系数较低。因此,同化系数采用固定的数值在一定程度上会造成初级生产力估算误差。

参　考　文　献

国家技术监督局.1991.海洋调查规范.北京:国家标准出版社

费尊乐,C.C.Trees,李宝华.1997.利用叶绿素资料计算初级生产力.黄渤海海洋,15(1):35～47费尊乐,毛兴华,朱明远,等.1988.渤海初级生产力研究.海洋学报,10(4):481～489

潘友联,郭玉洁,曾呈奎.1995.胶州湾口内海水中叶绿素浓度的周年变化和垂直分布.海洋与湖沼,26(1):21～27Cad󰀁eG.C.,HegemanJ..1974.NetherlandsJournalofSeaResearch,3(2):240～259

EppleyR.W.StewartE.andAbbottM.R..1985.Estimatingoceanprimaryproductionfromsatellitechorophyll.J.PlanktonRes.,7(1):57～70

RytherJ.H..1969.Photosynthesisandfishproductioninthesea.Science,166:72～76

RytherJ.H.,YentschC.S..1957.Theestimationofphytoplanktonproductionintheoceanfromchlorophyllandlightdata.Limnol.Oceanogr.,2:281～286

YukuyaY.,ShuneiI..1980.La.Mer.,18(2):82～88