長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的多環(huán)境效應(yīng)因子影響解析研究

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1、中國(guó)海洋大學(xué)博士學(xué)位論文長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的多環(huán)境效應(yīng)因子影響解析研究姓名：韓秀榮申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：海洋化學(xué)指導(dǎo)教師：王修林20090601中圍海洋人學(xué)博．I：學(xué)位論文長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的多環(huán)境效應(yīng)因子影響解析研究摘要我國(guó)東海長(zhǎng)江口及杭州灣附近海域，大約在北緯27--329N之間，等深線約30．50m之間，鹽度26．30范圍內(nèi)，浮游植物的生物量較其鄰近海域要高。這一方面造成了某些經(jīng)濟(jì)魚(yú)類產(chǎn)卵和索餌場(chǎng)的形成，另一方面也造成了該海域成為我國(guó)的赤潮多發(fā)區(qū)和底層水缺氧區(qū)。而海洋浮游植物的生長(zhǎng)

2、除了與浮游藻類種群的生態(tài)學(xué)特點(diǎn)有關(guān)外，海水的溫度、鹽度、營(yíng)養(yǎng)鹽、光照、微量元素等諸多環(huán)境因子也會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。對(duì)東海長(zhǎng)江口及鄰近海域而言，營(yíng)養(yǎng)鹽、溫度以及由于由于泥沙含量造成的水體透光性不同等因素似乎是造成該海區(qū)浮游植物生物量較高的關(guān)鍵原因。但是，這些環(huán)境因子的綜合影響尚沒(méi)有多航次、多季節(jié)的大量調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)分析總結(jié)，尤其是各因子在浮游植物生長(zhǎng)的相對(duì)影響程度沒(méi)有直接的相關(guān)報(bào)道。因此，本論文針對(duì)長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的多環(huán)境效應(yīng)因子影響程度不甚明確的問(wèn)題，通過(guò)大面調(diào)查與培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，利用2002．

3、2007年共14個(gè)航次的調(diào)查數(shù)據(jù)，應(yīng)用主成分分析方法，結(jié)合多元線性回歸分析和效應(yīng)因子模擬計(jì)算方法，解析了營(yíng)養(yǎng)鹽、溫度、濁度、鹽度、石油烴、Cu、Pb、Zn、Cd等對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的影響程度。論文的研究成果對(duì)于揭示長(zhǎng)江口及鄰近海域赤潮發(fā)生的生態(tài)學(xué)機(jī)制具有重要意義。主要工作及結(jié)論如下：1、總結(jié)并分析了20世紀(jì)80年代以來(lái)長(zhǎng)江口及鄰近海域浮葉綠素的平面分布特征。長(zhǎng)江口及鄰近海域葉綠素濃度總體上呈現(xiàn)由河口、沿岸向外海先逐漸升高，然后再逐漸降低的趨勢(shì)。葉綠素高值區(qū)既沒(méi)有出現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)鹽較高的近岸海區(qū)，也沒(méi)有出現(xiàn)在透光性較高的

4、外海海區(qū)，其高值區(qū)大約在鹽度(29．8+1．3)范圍出現(xiàn)。在該范圍內(nèi)，葉綠素一般是呈斑塊狀分布的特點(diǎn)，總體上出現(xiàn)若干個(gè)高值中心，但高值中心的個(gè)數(shù)、數(shù)值及位置隨季節(jié)和年代變化而略有差異。季節(jié)變化上，春、夏季較高，秋、冬季較低，且春、夏季的空間分布變異較大，局部海域的葉綠素濃度較高，冬季有向河口回縮的趨勢(shì)。目前，研究海域的chla濃度整體上處于；長(zhǎng)江U及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的多環(huán)境效脅l大l了影響解析研究較高水平，尤其是局部海域的濃度比歷史資料要高。2、利用2002．2003年共5個(gè)航次的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，應(yīng)用主成分

5、分析方法，篩選出了影響長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子。在提取的5個(gè)主成分中，第一主成分的方差貢獻(xiàn)率達(dá)30．2％，主要反映了長(zhǎng)江徑流等陸源輸入對(duì)海區(qū)的影響，影響的環(huán)境因子主要包括營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和水體透光性。第二主成分的方差貢獻(xiàn)率達(dá)17．4％，主要反映了溫度和石油烴的污染狀況。結(jié)合特征向量矩陣及各主成分的貢獻(xiàn)率，可以看出營(yíng)養(yǎng)鹽效應(yīng)、水體光照及溫度可能是影響長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子，而重金屬等其他污染要素相對(duì)影響較小。3、利用2002．2007年共14個(gè)航次的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)的主成分分析，進(jìn)一

6、步證明了營(yíng)養(yǎng)鹽、光照和溫度是影響長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子，在提取的兩個(gè)主成分中，第一主成分主要反映了長(zhǎng)江徑流等陸源輸入對(duì)該海區(qū)的影響，解釋了方差的50．9％，其中，營(yíng)養(yǎng)鹽和濁度是同源的，且均與鹽度的符號(hào)相反。第二主成分主要反映了溫度的影響，解釋了方差的19．7％。因此，長(zhǎng)江徑流等陸源輸入的影響(包括營(yíng)養(yǎng)鹽效應(yīng)和水體透光性)是浮游植物生長(zhǎng)的首要影響因素，其次溫度效應(yīng)的影響。4、在非線性轉(zhuǎn)化為線性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用多元線性回歸方法，進(jìn)一步分析了各主要環(huán)境因子對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的相對(duì)重要性。根據(jù)通徑系數(shù)(

7、pathcoefficient，Pi)的大小可以看出，假如不考慮長(zhǎng)江徑流等陸源輸入的影響，各環(huán)境因子對(duì)研究海域浮游植物生長(zhǎng)的影響的相對(duì)重要性的順序依次是：磷酸鹽(P04．P)，硅酸鹽(Si03．Si)，海水濁度(Turbidity)，溶解無(wú)機(jī)氮(DIN)和溫度(ST)。5、應(yīng)用生長(zhǎng)效應(yīng)因子原理模擬計(jì)算了長(zhǎng)江口及鄰近海域葉綠素的平面分布情況。并分析了長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游植物生物量時(shí)空分布的主要控制因子?！谖纯紤]營(yíng)養(yǎng)鹽輸入的情況下，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的平面分布規(guī)律的相似性系數(shù)Sl為(O．67_+0．11)，從數(shù)

8、值上分析，兩者在O．01水平上呈顯著的正相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)為(O．56±0．21)。說(shuō)明選擇的效應(yīng)因子計(jì)算公式及相應(yīng)的參數(shù)基中田海洋人學(xué)博l：學(xué)位論文本合理。在影響浮游植物生長(zhǎng)的多個(gè)環(huán)境因子中，營(yíng)養(yǎng)鹽效應(yīng)、光照效應(yīng)和溫度效應(yīng)是最重要的影響因子，其中，在不考慮營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)充的情況下，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度效應(yīng)和光照效應(yīng)對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率相當(dāng)，分別為45％和46％，溫度的貢獻(xiàn)率最小，約為9％。進(jìn)一步分析表