中國東部陸架海區(qū)海水中碳水化合物的時空變化特征.pdf

1、碳水化合物是海洋中溶解有機碳的重要組成部分，在海洋生物地球化學循環(huán)中起著非常重要的作用。碳水化合物是浮游植物光合作用的直接產(chǎn)物，是重要的細胞組成成分、能量儲存物質及結構功能物質，廣泛存在于包括海洋生物、溶解有機物、膠體及懸浮顆粒物等海洋系統(tǒng)中。因此研究中國東部陸架海區(qū)海洋環(huán)境中碳水化合物的生物地球化學過程有助于了解海洋中有機物的來源、轉化及循環(huán)，為海洋初級生產(chǎn)力的研究提供科學依據(jù)。
　　本文以中國東部陸架海區(qū)東海、南黃海及受人類活

2、動影響較大的膠州灣為研究對象，對海水中溶解單糖(MCHO)和多糖(PCHO)的濃度分布、時空變化及其影響因素進行了探討，同時對微表層中溶解碳水化合物的富集狀況進行了研究。主要研究結果如下:
　　(1)于2011年3月至4月（春季）、7月（夏季）、10月至11月（秋季）、2011年12月至2012年1月（冬季）對東海、南黃海MCHO及PCHO的時空分布規(guī)律及其影響因素進行了調查研究。結果表明:東海、南黃海海域全年表層海水中MCHO與

3、PCHO的平均濃度（范圍）分別為5.0(0.1～18.3)與6.6(0.1～50.6)μmol C/L。表層海水中MCHO與PCHO呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征，春夏最高，秋季次之，冬季最低，原因主要是受不同季節(jié)東海、南黃海浮游植物生物量變化及不同水團隨季節(jié)遷移變化的影響?？偺?TCHO)在溶解有機碳(DOC)中所占的年平均百分比為11.8％，說明TCHO是東海、南黃海表層海水中DOC的重要組成部分。MCHO與PCHO在不同季節(jié)呈現(xiàn)出相似的

4、分布特征，均表現(xiàn)出近岸高、遠海低的趨勢，但不同季節(jié)其高值區(qū)各有不同。對各季節(jié)東海、南黃海碳水化合物的垂直斷面分布研究表明，受浮游植物生物量變化、長江沖淡水和黑潮水輸入的作用，不同季節(jié)MCHO與PCHO的垂直分布總體上大致呈現(xiàn)出近岸向遠岸、表層向深層逐漸降低的趨勢，而其高值區(qū)主要集中出現(xiàn)在斷面混合層以上。東海、南黃海表層海水中MCHO與PCHO的周日變化研究表明，PCHO的日高峰值均出現(xiàn)在正午前后，與葉綠素a（Chl-a）高峰時段相吻合，

5、主要來自于與浮游植物生產(chǎn)活動釋放。MCHO濃度的高峰略滯后于PCHO，證實了MCHO來源于PCHO分解這一假設。夏秋季節(jié)航次中TCHO濃度與鹽度呈現(xiàn)顯著的負相關關系，而春冬季節(jié)TCHO濃度與鹽度之間未呈現(xiàn)出相關關系，并不僅僅只受陸源輸入的影響;各季節(jié)中碳水化合物濃度與浮游植物生物量的關系差別較大，其分布與轉化仍受多種因素的影響控制;MCHO、PCHO及TCHO濃度與細菌含量均未存在顯著的線性相關關系。
　　(2)于2011年3月至

6、4月（春季）、7月（夏季）、10月至11月（秋季）、2011年12月至2012年1月（冬季）對于東海、南黃海微表層海水中MCHO及PCHO的富集情況進行了調查研究。研究結果如下:全年微表層海水中MCHO與PCHO平均濃度（范圍）分別為7.8(0.8～29.0)與10.2(0.1～84.8)μmol C/L。東海、南黃海微表層海水中MCHO與PCHO呈現(xiàn)出微小的季節(jié)變化，秋冬季節(jié)略低于春夏季節(jié)。微表層海水中TCHO在DOC中全年平均比例為

7、11.4％，說明微表層海水中TCHO是DOC的重要組成部分。微表層海水中MCHO與PCHO的水平分布特征與表層海水相似，均呈現(xiàn)出近岸高、遠岸低的趨勢;高值區(qū)多出現(xiàn)于濟州島西北部、山東半島附近以及長江口沖淡水區(qū)域。春、夏、秋三個季節(jié)的微表層海水中MCHO、PCHO濃度與相應的表層海水濃度均存在顯著的線性正相關關系，說明微表層與表層海水間存在強烈頻繁的水體交換。東海、南黃海海域微表層海水中MCHO與PCHO的全年富集因子分別為春季1.9及2

8、.5，均出現(xiàn)出一定的富集現(xiàn)象，且富集因子呈現(xiàn)出秋冬季較高，春夏季較低的季節(jié)特征，與海域水文及風速的季節(jié)變化有關。
　　(3)于2010年6月至2011年5月對膠州灣表層海水中MCHO和PCHO的時空分布及其影響因素進行了11個月的調查航次研究。結果表明:膠州灣表層海水中MCHO與PCHO全年的平均濃度（范圍）分別為9.6(0.6～63.7)與13.8(0.7～72.6)μmol C/l。海水中TCHO年平均占DOC的13.4％，是

9、膠州灣表層海水中DOC的重要組成部分。MCHO濃度夏季最高，秋冬次之，春季最低，PCHO濃度在春季最高，夏冬次之，秋季最低，溶解碳水化合物的季節(jié)變化主要受到浮游植物、細菌分解及陸源輸入的影響。膠州灣各季節(jié)表層海水中MCHO及PCHO濃度大致呈現(xiàn)由灣內向灣口、近岸向遠岸逐漸降低的趨勢，其中東部沿岸濃度顯著高于西部，出現(xiàn)該特征的原因主要是受近岸人類活動和陸源河流輸入等的影響，灣內沿岸海域碳水化合物濃度普遍比灣心區(qū)域高;而灣口海域由于和外海相

10、連，與碳水化合物含量低的黃海水體交換頻繁，所以形成了灣口低值區(qū)。表層海水中PCHO、TCHO與Chl-a濃度存在一定的正相關關系，膠州灣表層海水中碳水化合物與浮游植物活動存在密切關系;而MCHO、PCHO、TCHO濃度與細菌總量(TBC)均未存在顯著的線性相關關系。
　　(4)于2010年6月至2011年5月對膠州灣微表層海水中MCHO和PCHO的時空分布及富集情況進行了11個月的航次調查研究。結果表明:膠州灣微表層海水中MCHO

11、與PCHO全年的平均濃度（范圍）分別為12.5(3.2～27.0)及16.9(3.2～48.6)μmol C/l。 TCHO在DOC中所占比例在2.7％～24.0％之間，平均比例為12.3％，表明TCHO是微表層中DOC的重要組成部分。微表層海水中MCHO濃度秋季最高，春夏次之，冬季最低，與表層海水中MCHO的季節(jié)變化略有差別;PCHO濃度春夏最高，秋季次之，冬季最低，與表層海水的PCHO季節(jié)變化相似。微表層海水中MCHO與PCHO的水