萊州灣夏季溫鹽結(jié)構(gòu)和主要營養(yǎng)鹽和葉綠素a的分布特征

萊州灣夏季溫鹽結(jié)構(gòu)和主要營養(yǎng)鹽和葉綠素a的分布特征

萊州灣位于渤海以南。海灘平坦，海灘寬闊。灣深平坦。有許多河流流入海灣。如黃河、小清河、山東省和膠萊河。它是渤海魚類最重要的育種和棲息生物。它的生態(tài)環(huán)境受到海洋、生活垃圾和海洋養(yǎng)殖的影響。萊州灣具有相對高的DIN濃度和N/P比,也具有較高的葉綠素a濃度和初級生產(chǎn)力。對萊州灣的研究,已有一定的工作積累,如曾經(jīng)分析了萊州灣的溫、鹽的分布狀況和擴(kuò)散稀釋能力以及1995～1997年萊州灣的鹽度的分布和變化,研究了萊州灣的富營養(yǎng)化狀況,探討了萊州灣漁業(yè)生物的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)等。但對萊州灣區(qū)域系統(tǒng)觀測資料的積累較少,進(jìn)行物理、化學(xué)和生物聯(lián)合觀測分析的工作尚不多見。本文基于2000年夏季8月29日至9月2日在萊州灣進(jìn)行的一次綜合性生態(tài)環(huán)境調(diào)查資料,分析了萊州灣水域夏季生態(tài)環(huán)境要素的分布特征。1觀測項目和方法2000年夏季8月29日至9月2日在萊州灣進(jìn)行了生態(tài)環(huán)境要素的綜合大面觀測,觀測站位如圖1。在萊州灣共設(shè)38個測站,相鄰兩測站的距離小于20km,各測站分表、中、底3層進(jìn)行觀測。觀測項目包括溫度、鹽度、透明度、濁度和水色等物理要素;溶解氧、pH值和營養(yǎng)鹽濃度等化學(xué)要素;葉綠素a濃度等生物要素。溫度、鹽度、濁度、pH值、溶解氧等由意大利生產(chǎn)的便攜式301型CTDIdronautLabs直接測出。營養(yǎng)鹽采用分光光度法測定,葉綠素a的測定依據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范》(HY/T003.9-91)中的熒光光度法測量。2營養(yǎng)鹽的分布觀測期間,天氣晴好,多為東南風(fēng),白天的平均風(fēng)速約為3.0m/s,透明度平均僅為1.32m,水深平均15.3m。表1給出了此次觀測中萊州灣各層平均的生態(tài)環(huán)境要素的濃度值及其變化范圍。由表可見,萊州灣海域,夏季水溫垂直分布比較均勻,各層平均約為26.2°C,由表及底,溫度稍有降低,最低溫度為26.14°C,最高溫度為26.24°C。鹽度的垂直分布也很均勻,平均值為31.78,表層最小,中層和底層稍大,約為31.8。此次觀測到的鹽度較1987年8月(28～29.5)和1990～1997年9月初(25.48～29.18)有明顯升高,這種變化可能與入海河流徑流的減少、觀測期間以晴天為主而蒸發(fā)較大有關(guān)。溶解無機(jī)氮(DIN)各層間分布較均勻,整層的平均值為4.69μmol/L,表層濃度較中層和底層稍高,3層的濃度分別為4.78μmol/L、4.66μmol/L和4.62μmol/L。不同地點(diǎn),溶解無機(jī)氮的濃度可以相差十幾倍,以底層的差別最顯著,其變化的幅度為0.78～14.51mol/L。磷酸鹽垂直分布非常均勻,表層、中層和底層的濃度分別為0.31μmol/L、0.34μmol/L和0.34μmol/L,中層的變化幅度最小(0.15～0.57μmol/L),表層最大(0.13～0.63μmol/L)。硅酸鹽的分布在垂直方向上有一定的梯度,濃度以中層最大,底層最小,其表、中、底3層的濃度值為6.70μmol/L、7.42μmol/L和6.17μmol/L。不同地點(diǎn),硅酸鹽的濃度最大相差幾十倍,其值在0.91～26.37μmol/L間變化。葉綠素a的垂直分布趨勢表現(xiàn)為中層最大,底層最小。葉綠素a的濃度值由表至底分別為1.73mg/m3、1.77mg/m3和1.66mg/m3,3層濃度的變化范圍分別為0.55～7.95mg/m3,0.10～8.15mg/m3和0.25～6.25mg/m3,不同地點(diǎn)以中層的濃度差異最顯著。參數(shù)N/P和Si/N反映了1個海區(qū)營養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)。2000年夏季,萊州灣N/P的總體平均值為16.73,各層平均的N/P值以表層最大,中層最小,表、中、底3層的平均值分別為17.32,15.76和17.31。但同一層次的不同位置其差異頗大,由表至底3層N/P值的變化幅度為3.90～55.74,3.30～46.82和3.32～61.76,底層N/P值的變化幅度最大。萊州灣Si/N的總體平均值為1.67,各層的平均值有一定的差異,表層、中層和底層的Si/N值分別為1.65,1.88和1.47。各層不同地點(diǎn)Si/N的變化也較大,以中層的變化最大,為0.33～9.98,底層的變化最小,為0.15～4.81。2000年夏季萊州灣的N/P和Si/N都比1998～1999年渤海中部的值大,但此次的N/P比萊州灣1992、1995和1996年的N/P明顯偏低。這種N/P和Si/N地域的差異和時間上的不同,在某種程度反映了陸源氮、磷、硅對萊州灣輸入和萊州灣生態(tài)環(huán)境的變化。30年夏季萊州灣頂鹽度分布圖2給出了2000年夏季觀測期間萊州灣水溫在表、中、底3層的分布。表層、中層和底層有基本相同的分布形勢,萊州灣內(nèi)的大部分區(qū)域水溫較高,且分布均勻,約為26.5～27°C。在萊州灣的開口處,有自灣內(nèi)向渤海中部的遞減梯度,至灣的開口處,水溫低于25°C。2000年夏季萊州灣水溫的這種分布形勢與1987年8月的結(jié)果有所不同。1987年8月,整個灣頂,表層水溫都較高,有自灣頂向?yàn)晨诘拿黠@梯度。圖3是2000年夏季萊州灣鹽度在不同層次上的分布。整體上,鹽度在表(圖a)、中(圖b)、底(圖c)3層上的分布形式比較一致,在小清河入?？谔幱幸粋€明顯的低鹽區(qū),表層和中層鹽度可低至31.45,這是由于小清河的淡水輸入所至。而在低鹽區(qū)東測的灣頂處為一高鹽區(qū),高鹽水舌可伸展到37.8°N,在灣頂3層平均的鹽度值可高達(dá)32.1。由于灣頂處SG1和SG2站的平均水深只有8m,觀測期間晴天條件下強(qiáng)烈的蒸發(fā)導(dǎo)致了此處較高的鹽度。灣內(nèi)的其他區(qū)域鹽度值差異不大,在灣的開口處鹽度相對較低,鹽度為31.6左右。相對而言岸邊的鹽度相對較高,這也是由于蒸發(fā)所至。鹽度的這一分布形勢與1987年8月的結(jié)果有明顯不同,1987年8月間小清河?xùn)|測萊州灣頂部表層鹽度大于29,同時灣頂向?yàn)晨邴}度的遞增比較明顯,也與1996年和1997年9月初的分布明顯不同。4活性磷酸鹽的分布圖4給出了萊州灣溶解無機(jī)氮(DIN)的分布。表(圖a)、中(圖b)、底(圖c)3層的分布形勢比較一致,灣的西部為大值區(qū),大值中心位于小清河口的SF1和SE2站,中層最大值可高達(dá)16.0μmol/L,萊州灣東部其值相對較小,自西向東形成了明顯的遞減趨勢。西部的大值區(qū)與黃河和小清河入海帶入大量的無機(jī)氮有關(guān)。各層最大值出現(xiàn)的位置稍有不同,表層和中層最大值出現(xiàn)的位置離岸邊較近,底層最大值的位置離岸稍遠(yuǎn),表明自小清河輸入萊州灣表層的溶解無機(jī)氮在海流的作用下移向?yàn)车闹胁?使得在離岸邊一定距離的底層出現(xiàn)氮的最大值。各年萊州灣溶解無機(jī)氮的分布形勢會有所不同,但總體上無機(jī)氮濃度等值線均以小清河口為軸心呈舌狀分布,這與本次的調(diào)查結(jié)果也是比較一致的。萊州灣活性磷酸鹽的分布如圖5。表(圖a)、中(圖b)、底(圖c)3層磷酸鹽的分布形勢不盡相同,但在各層均呈呈塊狀分布。岸邊濃度相對較大,在一定程度上也反映了陸源的輸入對磷酸鹽濃度的影響,灣中部有明顯的低值區(qū)。大部分區(qū)域的濃度都小于0.4μmol/L,最大值區(qū)出現(xiàn)在灣的頂部和東岸,最大值可達(dá)0.9μmol/L。圖6是萊州灣硅酸鹽的在表(圖a)、中(圖b)、底(圖c)3層的分布。3層的分布形式比較相似,在灣的頂部小清河入?？谔?硅酸鹽的濃度最大,表、中、底3層都有明顯的高濃度水舌伸向萊州灣的中部?？傮w趨勢是灣東部的濃度小于西部,頂部大于開口處,反映了陸源輸入對萊州灣硅酸鹽的貢獻(xiàn),且主要來自灣頂部的小清河河口。起于萊州灣東北部,3層都有一個伸向?yàn)持胁康牡椭祬^(qū),反映了離河口較遠(yuǎn)的區(qū)域硅酸鹽濃度的匱乏。5自小清河入海口周邊圖7表示了萊州灣葉綠素a的濃度分布。表(圖a)、中(圖b)、底(圖c)3層的分布形勢大體一致,灣的頂部小清河入?？诟浇鼮闈舛鹊淖畲笾祬^(qū),中層最大濃度可達(dá)8.15mg/m3,灣中部區(qū)域?yàn)樽钚≈祬^(qū),萊州灣有一半的面積葉綠素a濃度都小于1.5mg/m3。自小清河入?？诟浇?有高葉綠素a濃度的水舌伸向萊州灣中部,但伸展的范圍不大。葉綠素a的這種分布同以往萊州灣8月(秋季)的葉綠素a的分布趨勢是一致的。對比圖6可見,葉綠素a的水平分布形勢同硅酸鹽的分布比較一致,表、中、底3層葉綠素a濃度同硅酸鹽濃度的線性相關(guān)系數(shù)分別為:0.54,0.68,0.67,表明葉綠素a濃度與硅酸鹽濃度之間有顯著的相關(guān)關(guān)系(μ=0.01)。這是否能夠反映該灣夏季浮游植物生長的硅酸鹽限制,是一個值得深入探討的問題。從以上對萊州灣生態(tài)環(huán)境要素水平分布的分析可見,無論溫度和鹽度等物理要素的分布,還是營養(yǎng)鹽和葉綠素a等生物和化學(xué)要素的分布,黃河對萊州灣的影響都沒有明顯地表現(xiàn)出來。相反地,溫、鹽的分布和溶解無機(jī)氮、硅酸鹽和葉綠素a在小清河口附近的大濃度,都表明了小清河對萊州灣的生態(tài)環(huán)境影響的相對重要性。6溫、鹽、堿要素的分布通過對2000年夏季8月29日至9月2日萊州灣一次綜合生態(tài)環(huán)境調(diào)查資料的分析,給出了萊州灣的溫、鹽等物理要素,溶解無機(jī)氮(DIN)、活性磷酸鹽(P)和硅酸鹽(Si)等化學(xué)要素以及葉綠素a等生物要素在各層的平均值及其分布特征。萊州灣海域,夏季水溫垂直分布比較均勻,各層約為26℃。鹽度表層最小,為31.73,中層和底層較大,約為31.8。小清河口為低鹽區(qū),而其東測灣頂部分為高鹽區(qū),此次觀測到的鹽度較1997年以前有明顯升高。從溫、鹽要素的配合來看,小清河口為高溫、低鹽水,小清河口東測的灣頂區(qū)域?yàn)楦邷?、高鹽水。溶解無機(jī)氮(DIN)和硅酸鹽在各層間分布較均勻,其總體的分布形式為灣的西部為濃度的大值區(qū),東部值較小,自西向東形成了明顯的遞減趨勢。磷酸鹽垂直分布也比較均勻,磷酸鹽在萊州灣呈塊狀分布,3層的平均濃度為0.33μmol/L。萊州灣各層平均的N/P和Si/N分別為16.