莱州湾夏季温盐结构和主要营养盐和叶绿素a的分布特征

莱州湾夏季温盐结构和主要营养盐和叶绿素a的分布特征

莱州湾位于渤海以南。海滩平坦，海滩宽阔。湾深平坦。有许多河流流入海湾。如黄河、小清河、山东省和胶莱河。它是渤海鱼类最重要的育种和栖息生物。它的生态环境受到海洋、生活垃圾和海洋养殖的影响。莱州湾具有相对高的DIN浓度和N/P比,也具有较高的叶绿素a浓度和初级生产力。对莱州湾的研究,已有一定的工作积累,如曾经分析了莱州湾的温、盐的分布状况和扩散稀释能力以及1995～1997年莱州湾的盐度的分布和变化,研究了莱州湾的富营养化状况,探讨了莱州湾渔业生物的多样性和生态系统的特点等。但对莱州湾区域系统观测资料的积累较少,进行物理、化学和生物联合观测分析的工作尚不多见。本文基于2000年夏季8月29日至9月2日在莱州湾进行的一次综合性生态环境调查资料,分析了莱州湾水域夏季生态环境要素的分布特征。1观测项目和方法2000年夏季8月29日至9月2日在莱州湾进行了生态环境要素的综合大面观测,观测站位如图1。在莱州湾共设38个测站,相邻两测站的距离小于20km,各测站分表、中、底3层进行观测。观测项目包括温度、盐度、透明度、浊度和水色等物理要素;溶解氧、pH值和营养盐浓度等化学要素;叶绿素a浓度等生物要素。温度、盐度、浊度、pH值、溶解氧等由意大利生产的便携式301型CTDIdronautLabs直接测出。营养盐采用分光光度法测定,叶绿素a的测定依据《海洋监测规范》(HY/T003.9-91)中的荧光光度法测量。2营养盐的分布观测期间,天气晴好,多为东南风,白天的平均风速约为3.0m/s,透明度平均仅为1.32m,水深平均15.3m。表1给出了此次观测中莱州湾各层平均的生态环境要素的浓度值及其变化范围。由表可见,莱州湾海域,夏季水温垂直分布比较均匀,各层平均约为26.2°C,由表及底,温度稍有降低,最低温度为26.14°C,最高温度为26.24°C。盐度的垂直分布也很均匀,平均值为31.78,表层最小,中层和底层稍大,约为31.8。此次观测到的盐度较1987年8月(28～29.5)和1990～1997年9月初(25.48～29.18)有明显升高,这种变化可能与入海河流径流的减少、观测期间以晴天为主而蒸发较大有关。溶解无机氮(DIN)各层间分布较均匀,整层的平均值为4.69μmol/L,表层浓度较中层和底层稍高,3层的浓度分别为4.78μmol/L、4.66μmol/L和4.62μmol/L。不同地点,溶解无机氮的浓度可以相差十几倍,以底层的差别最显著,其变化的幅度为0.78～14.51mol/L。磷酸盐垂直分布非常均匀,表层、中层和底层的浓度分别为0.31μmol/L、0.34μmol/L和0.34μmol/L,中层的变化幅度最小(0.15～0.57μmol/L),表层最大(0.13～0.63μmol/L)。硅酸盐的分布在垂直方向上有一定的梯度,浓度以中层最大,底层最小,其表、中、底3层的浓度值为6.70μmol/L、7.42μmol/L和6.17μmol/L。不同地点,硅酸盐的浓度最大相差几十倍,其值在0.91～26.37μmol/L间变化。叶绿素a的垂直分布趋势表现为中层最大,底层最小。叶绿素a的浓度值由表至底分别为1.73mg/m3、1.77mg/m3和1.66mg/m3,3层浓度的变化范围分别为0.55～7.95mg/m3,0.10～8.15mg/m3和0.25～6.25mg/m3,不同地点以中层的浓度差异最显著。参数N/P和Si/N反映了1个海区营养盐的结构。2000年夏季,莱州湾N/P的总体平均值为16.73,各层平均的N/P值以表层最大,中层最小,表、中、底3层的平均值分别为17.32,15.76和17.31。但同一层次的不同位置其差异颇大,由表至底3层N/P值的变化幅度为3.90～55.74,3.30～46.82和3.32～61.76,底层N/P值的变化幅度最大。莱州湾Si/N的总体平均值为1.67,各层的平均值有一定的差异,表层、中层和底层的Si/N值分别为1.65,1.88和1.47。各层不同地点Si/N的变化也较大,以中层的变化最大,为0.33～9.98,底层的变化最小,为0.15～4.81。2000年夏季莱州湾的N/P和Si/N都比1998～1999年渤海中部的值大,但此次的N/P比莱州湾1992、1995和1996年的N/P明显偏低。这种N/P和Si/N地域的差异和时间上的不同,在某种程度反映了陆源氮、磷、硅对莱州湾输入和莱州湾生态环境的变化。30年夏季莱州湾顶盐度分布图2给出了2000年夏季观测期间莱州湾水温在表、中、底3层的分布。表层、中层和底层有基本相同的分布形势,莱州湾内的大部分区域水温较高,且分布均匀,约为26.5～27°C。在莱州湾的开口处,有自湾内向渤海中部的递减梯度,至湾的开口处,水温低于25°C。2000年夏季莱州湾水温的这种分布形势与1987年8月的结果有所不同。1987年8月,整个湾顶,表层水温都较高,有自湾顶向湾口的明显梯度。图3是2000年夏季莱州湾盐度在不同层次上的分布。整体上,盐度在表(图a)、中(图b)、底(图c)3层上的分布形式比较一致,在小清河入海口处有一个明显的低盐区,表层和中层盐度可低至31.45,这是由于小清河的淡水输入所至。而在低盐区东测的湾顶处为一高盐区,高盐水舌可伸展到37.8°N,在湾顶3层平均的盐度值可高达32.1。由于湾顶处SG1和SG2站的平均水深只有8m,观测期间晴天条件下强烈的蒸发导致了此处较高的盐度。湾内的其他区域盐度值差异不大,在湾的开口处盐度相对较低,盐度为31.6左右。相对而言岸边的盐度相对较高,这也是由于蒸发所至。盐度的这一分布形势与1987年8月的结果有明显不同,1987年8月间小清河东测莱州湾顶部表层盐度大于29,同时湾顶向湾口盐度的递增比较明显,也与1996年和1997年9月初的分布明显不同。4活性磷酸盐的分布图4给出了莱州湾溶解无机氮(DIN)的分布。表(图a)、中(图b)、底(图c)3层的分布形势比较一致,湾的西部为大值区,大值中心位于小清河口的SF1和SE2站,中层最大值可高达16.0μmol/L,莱州湾东部其值相对较小,自西向东形成了明显的递减趋势。西部的大值区与黄河和小清河入海带入大量的无机氮有关。各层最大值出现的位置稍有不同,表层和中层最大值出现的位置离岸边较近,底层最大值的位置离岸稍远,表明自小清河输入莱州湾表层的溶解无机氮在海流的作用下移向湾的中部,使得在离岸边一定距离的底层出现氮的最大值。各年莱州湾溶解无机氮的分布形势会有所不同,但总体上无机氮浓度等值线均以小清河口为轴心呈舌状分布,这与本次的调查结果也是比较一致的。莱州湾活性磷酸盐的分布如图5。表(图a)、中(图b)、底(图c)3层磷酸盐的分布形势不尽相同,但在各层均呈呈块状分布。岸边浓度相对较大,在一定程度上也反映了陆源的输入对磷酸盐浓度的影响,湾中部有明显的低值区。大部分区域的浓度都小于0.4μmol/L,最大值区出现在湾的顶部和东岸,最大值可达0.9μmol/L。图6是莱州湾硅酸盐的在表(图a)、中(图b)、底(图c)3层的分布。3层的分布形式比较相似,在湾的顶部小清河入海口处,硅酸盐的浓度最大,表、中、底3层都有明显的高浓度水舌伸向莱州湾的中部。总体趋势是湾东部的浓度小于西部,顶部大于开口处,反映了陆源输入对莱州湾硅酸盐的贡献,且主要来自湾顶部的小清河河口。起于莱州湾东北部,3层都有一个伸向湾中部的低值区,反映了离河口较远的区域硅酸盐浓度的匮乏。5自小清河入海口周边图7表示了莱州湾叶绿素a的浓度分布。表(图a)、中(图b)、底(图c)3层的分布形势大体一致,湾的顶部小清河入海口附近为浓度的最大值区,中层最大浓度可达8.15mg/m3,湾中部区域为最小值区,莱州湾有一半的面积叶绿素a浓度都小于1.5mg/m3。自小清河入海口附近,有高叶绿素a浓度的水舌伸向莱州湾中部,但伸展的范围不大。叶绿素a的这种分布同以往莱州湾8月(秋季)的叶绿素a的分布趋势是一致的。对比图6可见,叶绿素a的水平分布形势同硅酸盐的分布比较一致,表、中、底3层叶绿素a浓度同硅酸盐浓度的线性相关系数分别为:0.54,0.68,0.67,表明叶绿素a浓度与硅酸盐浓度之间有显著的相关关系(μ=0.01)。这是否能够反映该湾夏季浮游植物生长的硅酸盐限制,是一个值得深入探讨的问题。从以上对莱州湾生态环境要素水平分布的分析可见,无论温度和盐度等物理要素的分布,还是营养盐和叶绿素a等生物和化学要素的分布,黄河对莱州湾的影响都没有明显地表现出来。相反地,温、盐的分布和溶解无机氮、硅酸盐和叶绿素a在小清河口附近的大浓度,都表明了小清河对莱州湾的生态环境影响的相对重要性。6温、盐、碱要素的分布通过对2000年夏季8月29日至9月2日莱州湾一次综合生态环境调查资料的分析,给出了莱州湾的温、盐等物理要素,溶解无机氮(DIN)、活性磷酸盐(P)和硅酸盐(Si)等化学要素以及叶绿素a等生物要素在各层的平均值及其分布特征。莱州湾海域,夏季水温垂直分布比较均匀,各层约为26℃。盐度表层最小,为31.73,中层和底层较大,约为31.8。小清河口为低盐区,而其东测湾顶部分为高盐区,此次观测到的盐度较1997年以前有明显升高。从温、盐要素的配合来看,小清河口为高温、低盐水,小清河口东测的湾顶区域为高温、高盐水。溶解无机氮(DIN)和硅酸盐在各层间分布较均匀,其总体的分布形式为湾的西部为浓度的大值区,东部值较小,自西向东形成了明显的递减趋势。磷酸盐垂直分布也比较均匀,磷酸盐在莱州湾呈块状分布,3层的平均浓度为0.33μmol/L。莱州湾各层平均的N/P和Si/N分别为16.