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南海北部海区具有复杂的生态环境特征,既有富营养的河口及陆架上升流区,又有寡营养的开阔海区,海区物理过程复杂(上升流、冲淡水、涡旋、黑潮等)多变,对海洋生物生产过程有着较大影响。国内外关于南海基础生产力的大面积实测资料不多,且对生物生产过程对物理过程的响应情况的研究尚不深入。本文基于现场实测资料,研究了以下三方面的内容:(1)南海北部初级生产力的地域多样性及其影响因素;(2)南海北部细菌生产力空间分布及其影响因素;(3)南海与其它低纬度海区基础生产力的比较。本文主要研究结果如下:
1.珠江冲淡水区叶绿素α和初级生产力水平较高,并常常在冲淡水区出现叶绿素α高值。2009年9月,在珠江口东侧10m水深处出现叶绿素α高值,且水柱初级生产力高达1500.53 mgCm-2d-1。
2.粤东和琼东上升流改变了沿岸水体的温度、盐度和营养盐特征,提高了浮游植物生物量和初级生产力水平。2008年7月,在粤东上升流区现场观测到了藻华,表层潜在初级生产力最高值达44.2mgCm-3h-1,水柱初级生产力最高值达6601mgCm-2d-1,浮游植物密度最大可达1.58×106 ind L-1。
3.吕宋海峡附近,黑潮水入侵和涡旋对基础生产力有较大影响。2009年9月,台湾岛西南部海域上层水体下沉,次表层叶绿素α最大值处的浓度较前两年下降明显。受黑潮影响,2009年真光层内叶绿素α较前两年的平均值降低了18.95%,100-150m水柱中叶绿素α降低了37.89%。与中部深海区相比,吕宋海峡西侧水体明显呈高温寡营养特征,证实了黑潮入侵显著影响了吕宋海峡水体性质。
4.南海北部浮游植物粒径结构有着巨大的空间差异。吕宋海峡西侧浮游植物以微微型浮游植物为主(84%),其次是微型浮游植物(10%)和小型浮游植物(6%);而在北部陆架区,从沿岸向开阔海域,微微型浮游植物在浮游植物群体中的比重越来越高,说明浮游植物群落结构发生了显著变化。
5.夏季南海北部表层细菌生产力整体上由近岸向深海逐渐降低。温度和营养盐不是影响南海北部细菌生产力的主要因素,细菌生产力与浮游植物生物量及初级生产过程密切相关。水柱细菌生产力与初级生产力的比值(IBP:IPP)的平均值为67.55%,IBP:IPP比值在深海海域明显高于近岸水域,且在吕宋海峡附近水域发现了IBP:IPP>100%的高比值区,说明异养细菌在南海寡营养海域碳循环体系中的重要生态作用。
6.在三个海区的对比中,阿拉伯海初级生产力最高,孟加拉湾最低,南海介于两者之间,并且三个海区初级生产力的影响因素各有不同。在阿拉伯海,初级生产力主要与上升流、垂直混合、水体交换有关,常年保持较高的生产力水平。南海北部生境复杂,初级生产力主要受物理过程影响(涡旋、上升流、黑潮、台风、冲淡水)。强大的径流和高温导致孟加拉湾水体层化明显,营养盐无法到达表层,且多云天气和水体悬浮物限制了浮游植物对光的利用,初级生产力水平较低。