乳山宫家岛以东牡蛎养殖水域秋季海—气界面CO2交换通量研究

为探讨规模化贝类养殖对海—气界面CO2交换通量的影响,选择山东乳山市宫家岛以东太平洋牡蛎养殖水域作为研究区域,根据2011年10月大面调查获得的pH、总碱度(TA)、叶绿素a等基础数据,分析了该区域表层海水溶解无机碳(DIC)体系各分量的浓度、组成比例及平面分布特征,估算了海—气界面CO2的交换通量,定量了浮游植物的固碳贡献。结果表明,秋季乳山宫家岛以东牡蛎养殖水域表层海水DIC浓度范围1 953.20～2 130.74μmol/L,平均值(2 048.73±57.19)μmol/L;HCO3-是DIC的主要成分,占88.25%;表层海水pCO2范围为220.08～262.29μatm,平均值(246.46±23.00)μatm;该区域秋季海—气界面CO2交换通量在-53.78～-21.93 mmol/(m2.d),平均值为-42.09 mmol/(m2.d),表现为强的CO2汇;该区域浮游植物的固碳强度变化范围为460.27～725.64 mg/(m2.d),平均为(593.27±91.98)mg/(m2.d),海—气界面较强烈的CO2交换通量主要由浮游植物的光合作用贡献;养殖区与对照区海—气界面CO2交换通量差异不显著,表明太平洋牡蛎呼吸、钙化生理活动释放的CO2对海—气界面CO2的交换影响不大。     

桑沟湾春季海–气界面CO_2交换通量及其与养殖活动的关系分析

为研究不同养殖活动对海–气界面CO_2交换通量(F)的影响,于2014年5月采用走航式CO_2分压仪对中国北方典型的多营养层次混合养殖海域—桑沟湾养殖区的表层水CO_2分压(pCO_2)进行了大面调查,并通过数据计算桑沟湾海区的F值。在调查过程中,选择在网箱养殖区、贝类养殖区、藻类养殖区等区域内进行24 h定点连续观测。探讨了春季桑沟湾海–气界面CO_2的交换通量及其主要影响因素。大面调查结果显示,桑沟湾内海水中pCO_2总体变化趋势是由湾内向湾外递减,网箱养殖区海水中pCO_2远远高于其他区域。在大面调查中,贝类、藻类、贝藻混养、网箱养殖区的F值分别为(–1.02±0.83)、(–15.40±1.28)、(–4.32±1.41)、8.14 mmol/(m~2·d)。定点连续监测显示,藻类、贝类、网箱养殖区的pCO_2 24 h平均值分别为(320±14)、(330±10)、(413±37)μatm。研究表明,光合作用是海–气界面CO_2交换通量的主要影响因素之一,不同养殖区之间的海–气界面CO_2交换通量差异显著。影响各养殖区海–气界面CO_2交换通量日变化规律的影响因子与走航调查结果一致。养殖活动是影响海–气界面CO_2交换通量的主导因素。     

桑沟湾春季海–气界面CO2交换通量及其与养殖活动的关系分析

为研究不同养殖活动对海–气界面CO2交换通量(F)的影响，于2014年5月采用走航式CO2分压仪对中国北方典型的多营养层次混合养殖海域—桑沟湾养殖区的表层水CO2分压(pCO2)进行了大面调查，并通过数据计算桑沟湾海区的F值。在调查过程中，选择在网箱养殖区、贝类养殖区、藻类养殖区等区域内进行24 h定点连续观测。探讨了春季桑沟湾海–气界面CO2的交换通量及其主要影响因素。大面调查结果显示，桑沟湾内海水中pCO2总体变化趋势是由湾内向湾外递减，网箱养殖区海水中pCO2远远高于其他区域。在大面调查中，贝类、藻类、贝藻混养、网箱养殖区的F值分别为(–1.02±0.83)、(–15.40±1.28)、(–4.32±1.41)、8.14 mmol/(m2·d)。定点连续监测显示，藻类、贝类、网箱养殖区的pCO2 24 h平均值分别为(320±14)、(330±10)、(413±37) μatm。研究表明，光合作用是海–气界面CO2交换通量的主要影响因素之一，不同养殖区之间的海–气界面CO2交换通量差异显著。影响各养殖区海–气界面CO2交换通量日变化规律的影响因子与走航调查结果一致。养殖活动是影响海–气界面CO2交换通量的主导因素。     

下三横山岛养殖海域海-气界面CO2交换通量的空间分布特征及影响因素

为研究下三横山岛养殖海域海-气界面CO₂交换通量及影响因素,从2020年7月开始,在该海域开展为期一年(4次)的监测和分析,主要剖析其温度、盐度、pH、总碱度(TA)及水体中溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)分布差异,估算下三横山岛养殖海域表层海水CO₂分压(pCO₂)及海-气界面CO₂通量(FCO₂)值,并分析pCO₂的影响因素,探讨下三横山岛该养殖海域海-气界面CO₂交换通量。结果表明,下三横山岛海域表层海水4个季节的温度、盐度、pH、TA、DIC、DOC、POC的分布在季节上差异极显著(P<0.01)。下三横山岛海域pCO₂全年的变化范围为29.93～836.80μatm, FCO₂值的变化范围为-45.67～216.50 mmol·(m²·d)^-1。pCO₂与FCO₂     

桑沟湾养殖区春季pCO2分布特征及影响机制

2012年5月27～29日对桑沟湾贝类养殖、贝藻混养、藻类养殖等区域水-气界面区pCO2等参数的连续走航和贝类养殖区的日变化观测,讨论了桑沟湾不同养殖区域水-气界面区pCO2的分布特性及机制。结果显示,在该航次水质及气候条件下,桑沟湾养殖区域叶绿素偏高,溶解氧始终处于过饱和状态,最高达140%,强烈的浮游藻类光合作用消耗大量无机碳,水-气界面始终是大气CO2的汇。其中贝类养殖区pCO2低于贝藻混养区,低于藻类养殖及湾外近海区域。当然,这还不足以说明这一海区水-气界面可能是大气CO2的汇区,需要精细的航次计划做全面观测,例如养殖区域沉积的大量颗粒有机物在某些特定条件下的再悬浮、降解对水气界面CO2的贡献以及实际意义上的埋藏通量究竟有多大等。     

桑沟湾表层水春夏两季二氧化碳分压变化和影响因素

为研究季节变化和养殖活动对桑沟湾表层海水二氧化碳分压(pCO_2)的影响,尤其是海带(Saccharina japonica)养殖活动对表层水pCO_2的影响,本研究分别在海带收获前(2015年5月)、后(2015年8月)采用走航式二氧化碳分压仪对中国北方典型的贝藻筏式养殖海域——桑沟湾养殖区表层水pCO_2及有关环境参数进行了大面调查,探讨了季节、养殖模式以及海带收获前、后表层水pCO_2的变化规律及影响因素。调查结果显示:(1)春夏两季桑沟湾湾内表层海水中pCO_2的平均值分别为(346.78±13.85)μatm(1 atm=101325 Pa,1 μatm=10~(-6) atm)和(351.50±8.00)μatm;湾外自然海域pCO_2值分别为(353.42±0.71)μatm和(358.05±2.01)μatm,均小于大气中pCO_2。(2)pCO_2的平面分布特性为:由湾底向湾外递减并在外海空白区升高,两个季节最低值都出现在海带养殖区,最高值都出现在贝类养殖区。(3)春季表层海水pCO_2与水温相关性不显著(P0.05),而与叶绿素a(Chl a)、溶解氧(DO)显著相关(P0.05),反映了生命活动对pCO_2影响较大;夏季,养殖海带已收获,表层海水pCO_2与水温、溶解无机碳(DIC)、Chl a、DO显著相关(P0.05)。(4)桑沟湾养殖区以及外海自然海域表层水pCO_2都低于大气中pCO_2,表现为二氧化碳(CO2)的汇区。藻类养殖区表层水pCO_2远低于自然海域,表现为CO2的强汇区;贝类养殖区表层水pCO_2略高于自然海域,表现为CO2的弱汇区,贝藻混养区则介于二者之间。春季海带的光合作用是影响表层水pCO_2的主要因素之一,养殖活动对海区表层水pCO_2的影响使得桑沟湾pCO_2表现出不同于自然海域的特性。夏季养殖活动减少导致物理因素的影响开始显现。     

大鹏澳网箱养殖海域磷酸盐在沉积物-海水界面交换速率的研究

应用实验室培养法研究了大亚湾大鹏澳网箱养殖海域磷酸盐(PO_4-P)在沉积物-海水界面上的交换通量；并根据改进的连续函数法计算了PO_4-P在沉积物-海水界面上交换速率。结果表明：(1)PO_4-P在沉积物-海水界面上的交换通量随时间的变化关系满足以e为底的指数衰减函数；(2)整个调查海域PO_4-P在沉积物-海水界面上的交换速率为0．27～2．47 mmol·m~(-2)·d~(-1)。其中,网箱养殖区PO_4-P的交换速率(0．82～2．47 mmol·m~(-2)·d~(-1))明显高于对照区PO_4-P的交换速率(0．27～0．62 mmol·m~(-2)·d~(-1)),长时期的养殖活动使养殖区沉积环境中的磷得以积累,PO_4-P在沉积物-水界面上的交换速率升高。     

枸杞岛贻贝养殖海域碳通量及固碳能力研究

为研究枸杞岛贻贝养殖海域不同季节碳通量及固碳能力, 本研究在 2020―2021 年监测和分析了养殖海域温度、盐度、pH、总碱度(TA)及水体中溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)分布特征, 估算了枸杞岛贻贝养殖海域表层海水二氧化碳分压(pCO₂)及海–气界面二氧化碳交换通量(FCO₂)值, 并分析 pCO₂ 的影响因素, 探讨枸杞岛贻贝养殖海域固碳能力。结果表明, 枸杞岛海域表层海水 4 个季节的温度、盐度、pH、TA、DIC、 DOC、POC 的空间分布在季节上差异极显著(P＜0.01)。枸杞岛海域 pCO₂ 全年的变化范围为 65.19~719.1 μatm, 水团混合和生物活动等是影响海域表层海水 pCO₂ 的重要因素。枸杞岛贻贝养殖海域 FCO₂ 值的变化范围为–63.75~ 99.18 mmol/(m² ·d), 四季变化极显著(P＜0.01), 全年碳分布格局有较大差异, 其中, 春、夏、秋三季均为碳汇, 分别为 (–18.86±12) mmol/(m² ·d), (–11.59±7.95) mmol/(m² ·d), (–3.61±37.22) mmol/(m² ·d), 冬季为碳源[(78.24±5.09) mmol/(m² ·d)]。枸杞岛贻贝养殖区 FCO₂ 值均高于外海非养殖区, 且达到显著水平(P＜0.05), 是弱汇区。本研究区域内贝壳固碳量为 18425.59 t, 贻贝软组织固碳量为 4973.97 t, 单位面积贻贝固碳量达 22.83 t/hm² 。该研究可为贝类养殖碳汇评价提供参考。     

象山港南沙岛不同养殖模式沉积物微生物群落结构分析

通过构建16S rDNA克隆文库对象山港南沙岛不同养殖模式(贝类养殖、藻类养殖及网箱养殖)表层沉积物微生物多样性和群落结构特征进行了比较和分析,共获取136个OUT。其中,贝类养殖区、藻类养殖区和网箱养殖区OTU分别为58、48和57个。各站位OTU分布差异明显,表现出高度的多样性。基于16S rDNA序列的生物多样性和丰富度分析表明,网箱养殖区丰富度指数ACE为739,香浓指数H?为3.8,均为最高值,丰富度指数Chao为245,略低于于贝类养殖区。贝类养殖区丰富度指数Chao为303,在各养殖区中最高。藻类养殖区丰富度指数ACE为174、Chao为89,香浓指数H?为3.6,均为最低值。系统发育分析表明,南沙岛各养殖区的优势种群均为变形菌门(Proteobacteria),但是藻类养殖区微生物群落结构与其他养殖区域相比,16S rDNA克隆文库差异显著,其中根瘤菌属(Rhizobium)及其他光合细菌在藻类养殖区分布较多。网箱养殖区沉积物表层微生物群落中出现了与环境污染密切相关的菌群,如志贺氏菌属(Shigella)、埃希氏菌属(Escherichia)和ε-变形菌纲的微生物种群,揭示网箱养殖对底质沉积物环境的影响较大。     

主养草鱼与主养黄颡鱼池塘沉积物—水界面氮磷营养盐通量变化及与环境因子的关系

为了探讨不同主养模式池塘养殖期间沉积物—水界面氮磷营养盐通量变化特征以及与环境因子之间的相互关系,利用沉积物—水界面营养盐扩散通量的原位观测装置,分析了2013年4—10月主养草鱼和主养黄颡鱼池塘沉积物—水界面营养盐交换通量,并探讨了影响营养盐交换通量的因素。结果发现:(1)在养殖初期,各种形态氮磷在养殖池塘沉积物—水界面主要表现为从上覆水向沉积物的沉积,养殖中后期,由于温度升高以及池塘沉积物中营养物质的大量累积,各种形态氮磷表现为以沉积物向上覆水扩散为主,表明池塘沉积物是氮磷营养盐的源与汇;(2)两种不同主养模式池塘氮磷通量的统计结果表明,沉积物—水界面-N、-N和-P通量变化无显著差异,而-N、TN和TP通量有显著差异;(3)上覆水中DO含量的升高显著促进界面间-N和-N释放通量,而-N和-P释放通量与上覆水DO浓度成显著负相关;温度的升高对各种无机形态的氮磷通量有显著的促进作用。