南海北部生源硅的分布特征、季節(jié)變化及輸出通量研究.pdf

1、海洋生源硅主要來源于硅藻，是海洋硅循環(huán)的重要組成部分，是生物泵的重要載體，與碳循環(huán)緊密相聯(lián)，對上層水體生產(chǎn)力的時空變化及水體環(huán)境演變歷史具有良好的指示作用。因此，研究生源硅時空分布特征有利于了解硅在海洋中的生物地球化學循環(huán)，并有助于理解全球海洋中的碳循環(huán)過程。本論文主要研究南海北部懸浮顆粒態(tài)生源硅的分布特征、季節(jié)變化及輸出通量，旨在描繪南海北部生源硅的分布，比較不同海區(qū)間的季節(jié)差異;初步探討控制生源硅分布的主要因素，并與東海生源硅進行比

2、較。
　　 南海北部生源硅濃度范圍為0.012～2.172μmol/L，其中，春季(2011年5月)為0.012～0.554μmol/L，夏季(2009年8月)為0.019～2.172μmol/L，秋季(2010年11月)為0.017～0.934μmol/L，冬季(2010年1月)為0.044～1.705μmol/L。水平分布特征為:從陸架向陸坡再到海盆，生源硅濃度逐漸降低，主要與離岸距離和生產(chǎn)力高低有關，陸架區(qū)生源硅濃度約是海

3、盆區(qū)的3倍。垂直方向上，陸架區(qū)底層再懸浮作用導致生源硅濃度甚至高于表層珠江沖淡水的影響，海盆區(qū)生源硅最大值一般出現(xiàn)在葉綠素最大層，濃度在0.100～0.200μmol/L之間，表層和真光層底部(100 m)含量較低，而在150m以深水體中的生源硅濃度隨水深增加無明顯變化。從季節(jié)變化來看，南海北部春、夏、秋、冬生源硅的平均值分別為0.067、0.109、0.145、0.230μmol/L，陸架區(qū)和海盆區(qū)均表現(xiàn)出生源硅濃度隨四季遞增的變化規(guī)

4、律。此外，生源硅與巖藻黃素（硅藻特征色素）具有良好的線性關系，表明南海北部的生源硅主要源于硅藻生產(chǎn)。
　　 本論文還研究了生源硅對南海北部沿岸上升流和珠江沖淡水等中尺度過程的響應。2008年夏季，在不受中尺度過程影響的“常態(tài)”海區(qū)，生源硅濃度低于0.200μmol/L（多為海盆區(qū)）;而在沿岸上升流和珠江沖淡水所影響的區(qū)域，由于營養(yǎng)鹽的輸入，硅藻大量生長，生源硅含量顯著上升，可達5.824～10.956μmol/L。同時，珠江沖淡

5、水中心的生源硅濃度高出沿岸上升流中心4倍。生源硅產(chǎn)率和硅酸鹽消耗量之間的線性回歸分析表明，受珠江沖淡水影響的區(qū)域以生源硅的生產(chǎn)為主，而沿岸上升流影響區(qū)域則存在顯著的生源硅溶解過程。
　　 海洋中的顆粒物是多種化學元素遷移的載體，生源硅儲量和釷(234Th)通量的線性回歸分析表明，南海北部陸架區(qū)顆粒態(tài)生源硅是234Th的主要載體之一，而海盆區(qū)兩者無顯著線性關系，表明234Th的載體發(fā)生了變化。陸架區(qū)硅儲量與碳儲量存在一定程度的耦合

6、關系，而海盆區(qū)則不存在兩者的耦合關系，可能與海區(qū)間的浮游植物群落結構差異有關。
　　 基于鈾/釷(234Th/238U)不平衡法，本論文計算了南海北部不同區(qū)域生源硅輸出真光層的通量。陸架區(qū)表現(xiàn)出高生源硅輸出通量的特征，其季節(jié)變化范圍為0.08～16.45 mmol/m2/d，且春季＜夏季＜秋季＜冬季。海盆區(qū)生源硅輸出通量呈現(xiàn)與陸架區(qū)一致的季節(jié)變化規(guī)律，但變化幅度較小，冬季的輸出通量最高，平均為0.59±0.10 mmol/m2/

7、d，其次為秋季，夏季和春季輸出通量最低。
　　 此外，本論文初步探討了冬、夏兩季東海生源硅的分布特征及輸出通量。東海生源硅濃度的變化范圍為0.009～4.119μmol/L，其輸出通量在夏季為0.02±0.003～19.77±8.49 mmol/m2/d，冬季為0.33±0.06～9.27±1.75 mmol/m2/d。與南海北部相比，生源硅濃度在生產(chǎn)力較高的東海顯著高于南海北部，而輸出通量亦是南海北部的2～5倍。南海北部的生源