“近20年來，長(zhǎng)江口水體氮、磷含量增加3～5倍，使得長(zhǎng)江口及鄰近海域營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變，河口和近岸生態(tài)系統(tǒng)原有的生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致赤潮發(fā)生頻繁，生態(tài)系統(tǒng)衰退，生物多樣性減少，生物資源再生產(chǎn)和食物安全受到嚴(yán)重影響。”華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授李道季憂心地告訴記者。
為了破解其中的難題，李道季領(lǐng)銜“973”重大課題“高渾濁河口水域的生物地球化學(xué)過程”進(jìn)行攻關(guān)。5年來，課題組在長(zhǎng)江口和黃河口水域共組織參與以及與其他在研項(xiàng)目聯(lián)合進(jìn)行了19次大大小小的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究。近日，課題組結(jié)題成果揭示了三峽工程蓄水后長(zhǎng)江口的營(yíng)養(yǎng)鹽狀況，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江口浮游生物群落結(jié)構(gòu)已發(fā)生明顯變化，并且對(duì)懸浮顆粒物濃度與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度關(guān)系的研究修正了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。
揭示三峽蓄水后長(zhǎng)江口營(yíng)養(yǎng)鹽狀況
課題組對(duì)長(zhǎng)江口及鄰近海域的水體營(yíng)養(yǎng)鹽和沉積物進(jìn)行了深入研究，獲得了長(zhǎng)江三峽蓄水后首個(gè)夏季長(zhǎng)江口營(yíng)養(yǎng)鹽的主要擴(kuò)散方向、擴(kuò)散強(qiáng)度和范圍等資料，特別是通過對(duì)以磷為主的營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)過程研究，揭示出長(zhǎng)江口營(yíng)養(yǎng)鹽的分布變化狀況。
隨后，為了弄清不同粒級(jí)各種形態(tài)的磷參與長(zhǎng)江口生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用，課題組定量研究了它們，發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)江向河口區(qū)輸送的顆粒態(tài)磷中，以難以參與生物循環(huán)利用的礦物中碎屑磷為主，其次為有機(jī)磷及非活性有機(jī)磷；長(zhǎng)江口及毗鄰海區(qū)沉積物中總磷的主要存在形態(tài)依次是碎屑磷、可交換態(tài)磷、鐵結(jié)合態(tài)磷、有機(jī)磷、自生磷灰石磷及非活性有機(jī)磷。其中，可交換態(tài)磷、鐵結(jié)合態(tài)磷、有機(jī)磷可以通過降解等過程被生物利用參與再循環(huán)。這豐富了人們對(duì)長(zhǎng)江河口不同形態(tài)磷的認(rèn)識(shí)。
課題組在三峽截流蓄水后的第一時(shí)間，調(diào)查獲得長(zhǎng)江口及鄰近海域營(yíng)養(yǎng)鹽分布狀況及大量連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)。“因不可重復(fù)獲取而具歷史性，為研究三峽工程對(duì)河口的影響評(píng)估具有重要科學(xué)價(jià)值。”李道季告訴記者。
長(zhǎng)江口浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化明顯
近10年來，長(zhǎng)江口及毗鄰海域浮游生物群落結(jié)構(gòu)已發(fā)生明顯變化。由于流域人類活動(dòng)的影響，自2000年以來，該水域懸浮物和硅酸鹽濃度呈顯著下降趨勢(shì)，無機(jī)氮的濃度在2003年以后也呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，富營(yíng)養(yǎng)化程度有所緩解，但氮磷比值高于警戒線。長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)鹽氮、磷、硅比值的失衡導(dǎo)致甲藻類在浮游植物群落中所占比例大增，硅藻比例下降，甲藻類赤潮頻繁發(fā)生，這是長(zhǎng)江河口生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生惡化的強(qiáng)烈信號(hào)。
李道季認(rèn)為，“全球氣候變暖和人類活動(dòng)導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)改變，是長(zhǎng)江口及鄰近海域浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化的主要原因，而維持其群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制輸入營(yíng)養(yǎng)鹽比例比控制流域營(yíng)養(yǎng)鹽輸入量更為重要。”
課題組還通過在長(zhǎng)江口水域現(xiàn)場(chǎng)模擬培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在磷濃度為1～2微摩爾/升之間，浮游植物的生長(zhǎng)速度最快，其最佳氮磷比為20到30之間。
在光照較強(qiáng)的情況下，微型和微微型浮游生物生長(zhǎng)過程不受光照限制，對(duì)碳生物量貢獻(xiàn)率最大，占到80%～90%以上。
該研究把以往只針對(duì)大小型浮游植物的研究推向?qū)ξ⑿秃臀⑽⑿透∮沃参锏纳砩鷳B(tài)過程研究，具有開創(chuàng)性。研究結(jié)果也為今后國(guó)家制定近岸河口環(huán)境磷的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供了參考。
修正懸浮顆粒物與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度關(guān)系的傳統(tǒng)觀點(diǎn)
以往的研究認(rèn)為，長(zhǎng)江口懸浮顆粒物濃度與營(yíng)養(yǎng)鹽之間存在著顯著的吸附—解吸和吸收—釋放的相互作用，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的變化主要受懸浮顆粒物濃度變化的影響。而課題組以新的視角探討了長(zhǎng)江口懸浮顆粒物濃度變化及其綜合影響，發(fā)現(xiàn)懸浮顆粒物濃度對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度影響較小，只具有統(tǒng)計(jì)意義。這修正了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。
“過去對(duì)于長(zhǎng)江口營(yíng)養(yǎng)鹽保守性和通量收支的認(rèn)識(shí)，總是通過考察營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與鹽度的關(guān)系，或者通過箱式模型來描述，其中的問題在于缺乏對(duì)物理過程影響的詳細(xì)了解以及定量的計(jì)算。”李道季介紹。
課題組在長(zhǎng)江口水域進(jìn)行了12個(gè)連續(xù)觀測(cè)站的定點(diǎn)季節(jié)性觀測(cè)研究，通過應(yīng)用新的研究方法，課題組得出了與傳統(tǒng)觀點(diǎn)不一樣的結(jié)論。研究表明，懸浮顆粒物濃度對(duì)長(zhǎng)江口營(yíng)養(yǎng)鹽影響不大。懸浮顆粒物濃度對(duì)長(zhǎng)江口營(yíng)養(yǎng)鹽影響較小與水體在長(zhǎng)江口較短的滯留時(shí)間以及復(fù)雜的環(huán)流狀況有關(guān)。李道季表示：“長(zhǎng)江口環(huán)流復(fù)雜是造成河口營(yíng)養(yǎng)鹽成分分布不平衡的最主要原因。”（黃辛）
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