黃海冷水團(tuán)新生產(chǎn)力及微食物環(huán)作用年變化特征的模擬分析.pdf

1、黃海冷水團(tuán)是我國(guó)陸架淺海上一個(gè)重要的海洋現(xiàn)象，一直倍受我國(guó)物理海洋學(xué)家關(guān)注。近年來(lái)對(duì)黃海冷水團(tuán)水域的物理及生物化學(xué)特性的研究受到了周邊國(guó)家的重視并取得了重要進(jìn)展，但是生態(tài)動(dòng)力學(xué)方面的數(shù)值研究仍很缺乏。本文的主要研究目標(biāo)是對(duì)已經(jīng)建立的黃海冷水團(tuán)水域水層—底棲耦合生態(tài)系統(tǒng)垂直一維模型進(jìn)行改進(jìn)及參數(shù)優(yōu)化，對(duì)該海區(qū)浮游生態(tài)系統(tǒng)基本生態(tài)變量垂向結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化特征、物流能流結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行模擬分析，并著重對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力、新生產(chǎn)力以及浮游生態(tài)效率和微食物環(huán)

2、的貢獻(xiàn)等問(wèn)題進(jìn)行比較詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)研究，以增進(jìn)對(duì)黃海生態(tài)動(dòng)力學(xué)的深入理解。 首先根據(jù)黃、東海生態(tài)綜合調(diào)查資料和前人的研究成果，分析了黃海冷水團(tuán)水域水層生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。然后根據(jù)2003年9月黃、東海海面太陽(yáng)輻射的觀測(cè)資料，驗(yàn)證了應(yīng)用Dobson&Smith模型計(jì)算海面太陽(yáng)輻射和構(gòu)造輻射場(chǎng)的可行性，為缺乏海面太陽(yáng)輻射實(shí)測(cè)資料的海洋生態(tài)系統(tǒng)模擬提供了有力保證。接下來(lái)對(duì)生源要素的模擬結(jié)果進(jìn)行了分析，并著重對(duì)黃海冷水團(tuán)的初級(jí)生產(chǎn)力、新

3、生產(chǎn)力進(jìn)行了分析研究。本文的最后一部分針對(duì)模擬區(qū)域初級(jí)生產(chǎn)力低下而浮游生態(tài)效率卻比較高的問(wèn)題進(jìn)行分析，說(shuō)明了微食物環(huán)在浮游動(dòng)物的生產(chǎn)過(guò)程中所扮演的舉足輕重的角色。 研究采用的模型共分為水層和底棲生態(tài)系統(tǒng)兩部分，并考慮了二者之間的耦合。模型采用箱式模型，將模擬區(qū)域水層根據(jù)溫躍層與真光層位置由上而下分為三個(gè)箱子。三個(gè)箱子都包含了水層生態(tài)亞模型，它主要考慮了浮游植物(P)、浮游動(dòng)物(Z)、顆粒有機(jī)物(POC)、溶解有機(jī)物(DOC)、

4、總無(wú)機(jī)氮(TIN)、總無(wú)機(jī)磷(TIP)和溶解氧(DO)7個(gè)生態(tài)變量；底層箱子還考慮了底棲生態(tài)亞模型，其中包含大型底棲生物(MacroB)、小型底棲生物(MeioB)、底棲細(xì)菌(Bbac)、沉積物有機(jī)碎屑(Det)、間隙水中的總無(wú)機(jī)氮(BTIN)和總無(wú)機(jī)磷(BTIP)6個(gè)生態(tài)變量。水層和底棲生態(tài)系統(tǒng)的耦合是通過(guò)浮游植物與顆粒有機(jī)物的沉降和沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽的溶出實(shí)現(xiàn)的。表層箱子考慮了營(yíng)養(yǎng)鹽的大氣干濕沉降輸送。另外，該模型還以參數(shù)化的方式考慮了

5、微食物環(huán)的作用。整個(gè)模型考慮箱子與箱子之間的垂向輸送通量。 本文研究中使用該模型對(duì)黃海冷水團(tuán)水域浮游生態(tài)系統(tǒng)各生態(tài)變量的季節(jié)變化進(jìn)行了模擬，并與黃海冷水團(tuán)水域的觀測(cè)資料及相關(guān)文獻(xiàn)中的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)照，證明模擬結(jié)果能較好地反映出黃海冷水團(tuán)水域浮游生態(tài)系統(tǒng)的季節(jié)變化特征，而且各個(gè)生態(tài)變量間的關(guān)系及不同水層間的生態(tài)要素變化差異是比較合理的。這說(shuō)明該模式能夠比較成功地反映黃海冷水團(tuán)水域水層—底棲耦合生態(tài)系統(tǒng)的能流、物流結(jié)構(gòu)的基本特征。

6、 通過(guò)對(duì)黃海冷水團(tuán)水域初級(jí)生產(chǎn)力和新生產(chǎn)力的模擬分析，估算出黃海冷水團(tuán)年平均日初級(jí)生產(chǎn)力為239mgCm-2d-1，并根據(jù)海水中無(wú)機(jī)氮的來(lái)源估算出新生產(chǎn)力的f比約為33％，從而進(jìn)一步推算出黃海冷水團(tuán)的日均新生產(chǎn)力約為28.8mgCm-2d-1。模擬結(jié)果還顯示，在黃海冷水團(tuán)存在的季節(jié)里該水域的真光層營(yíng)養(yǎng)鹽匱乏，浮游植物初級(jí)生產(chǎn)受限制，僅在晚秋出現(xiàn)了不十分明顯的“秋華”；然而，在此時(shí)段內(nèi)，浮游動(dòng)物的生物量和浮游植物基本處于同一量級(jí)