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珠江冲淡水对近海悬浮颗粒态生物硅的影响机理
Alternative TitleInfluence mechanism of Pearl River plume on suspended particulate biogenic silica in coastal waters
俞小勇
Thesis Advisor龙爱民
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name博士
Degree Discipline海洋化学
Keyword生物硅,硅藻,冲淡水,浮游植物,比溶解速率
Abstract本论文通过现场调查和实验室培养实验相结合,以生物硅为研究主线,从岩源硅(LSi,lithogenic silica)对悬浮颗粒物生物硅(BSi,biogenic silica)测定的干扰程度随环境的变化、冲淡水输入对生物硅分布和硅藻在浮游植物生物量相对贡献的影响,以及磷限制生长条件对硅藻残体生物硅的溶解速率的影响三个方面开展研究。主要研究发现如下:(1)采用Ragueneau(2005)提出的碱提取法测定了珠江河口区、冲淡水影响区、上升流区和寡营养区等海域悬浮颗粒物生物硅和提取液中岩源硅的浓度,探讨冲淡水影响下BSi浓度变化以及BSi测定时LSi的干扰程度。结果显示,悬浮颗粒物BSi浓度从低于检测限到14.3 μmol·L-1,表层BSi变化主要与冲淡水输入及上升流有关。LSi范围为0.00 - 9.56 μmol·L-1;LSi:(LSi+BSi)比值均值为0.34 mol·mol-1。BSi与Chl a存在显著线性相关反映了高生产力区硅藻是浮游植物的主要贡献者。总体上高生产力的近岸海域BSi高、LSi干扰低;在低生产力区(外海和河口区)BSi浓度低,LSi干扰程度高,不校正将导致BSi浓度被严重高估。在上升流高生产力区,LSi干扰程度高,可能与上升流将沉积物向上输送有关。(2)利用POC、Chl a和BSi之间的线性关系,反演珠江口邻近海域表层浮游植物C:Chl a比值、硅藻Si:C比值及硅藻对浮游植物生物量中的相对贡献率。结果显示,在冲淡水影响海域表层浮游植物C:Chl a比值为142 μg·μg-1,高于未受冲淡水影响海域135 μg·μg-1。高C:Chl a比值可能与强光照和营养盐限制有关。冲淡水影响海域表层浮游植物有机碳浓度最高达618 μg·L-1,对POC贡献率为55%,其中硅藻对POC和浮游植物生物量的贡献率为34%和51%。而在未受冲淡水影响的高盐度海域表层贡献率分别为33%、13%和29%。珠江冲淡水影响海域具有更高的生物硅浓度以及硅藻在浮游植物生物量的比重,与硅藻在富营养条件下较其他浮游植物更具有竞争力有关。Chl a随光照强度而调整,从表层到底层C:Chl a比值逐渐降低。本研究获得的浮游植物C:Chl a比值和硅藻Si:C比值等生态参数可为生物地球化学模型提供重要数据支持。(3)通过室内培养实验,研究了磷限制对两种羽纹纲菱形藻(Nitzschia sp.)残体溶解速率的影响,旨在阐释冲淡水影响海域磷限制生长条件对硅藻残体的BSi溶解影响。发现两种菱形藻残体BSi比溶解速率起始快,逐步减慢,溶解速率可以用零级反应方程分段拟合。Nitzschia sp.1营养充分残体培养体系,BSi比溶解速率从0.14 d-1下降到0.022 d-1,磷限制残体培养体系从0.10 d-1下降到0.026 d-1。在快速溶出阶段,磷限制导致Nitzschia sp.1残体BSi比溶解速率下降约30%。而Nitzschia sp.2比溶解速率差异甚微,营养充分残体培养体系BSi比溶解速率从0.096 d-1下降到0.018 d-1,磷限制残体培养体系从0.091 d-1下降到0.020 d-1。磷限制对Nitzschia sp.1残体BSi溶解速率的影响可能是由于磷限制对硅藻细胞周期G2+M阶段的影响,导致更多难溶性BSi在此阶段积累,或受生物硅生成模板Silaffins磷酸化程度影响。然而,磷限制对硅藻残体BSi溶解的影响存在种间差异。珠江冲淡水输入带来了营养盐,刺激浮游植物生长,提高了浮游植物生物量和悬浮颗粒态生物硅浓度。富营养环境中硅藻较其他藻类更具竞争优势,使硅藻在浮游植物生物量中比重增加。冲淡水影响海域磷限制下硅藻死亡后生物硅溶解速率下降,降低了Si在水体中周转速率,使得更多的生物硅被沉积埋藏。磷限制生长条件对硅藻残体生物硅溶解速率的影响可能是因为磷限制使更多难溶性BSi在硅藻细胞周期G2+M阶段积累。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18022
Collection学位论文(博士)
Recommended Citation
GB/T 7714
俞小勇. 珠江冲淡水对近海悬浮颗粒态生物硅的影响机理[D]. 南海海洋研究所,2018.
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