基于多学科交融理论初探海洋科学本科专业培养模式——以北部湾大学为例

基于多学科交融理论构建海洋科学人才培养模式,提高人才培养质量,服务国家和区域海洋经济发展人才需求。本文以北部湾大学为例,分析人才培养目标和培养模式,优化课程结构和体系,探索性提出“1+4+X+Y”人才培养模式,促进北部湾经济区海洋科技人才培养发展。

北部湾涠洲岛珊瑚礁海域共生藻(Symbiodinium sp.)种类鉴定

2021年12月在北部湾涠洲岛珊瑚礁海域分离纯化得到两株共生藻(BGERL71、BGERL72),通过光学显微镜和荧光显微镜对其进行形态学初步鉴定,发现其与共生藻细胞大小和形态特征相似,进而基于LSU rDNA和ITS序列构建最大似然法(ML)和邻接法(NJ)系统发育树并计算遗传距离,结果显示共生藻Clade A-F形成了6个独立的分支,其中涠洲岛两株共生藻与Clade A下的自在共生藻(Symbiodinium natans)聚在一起,它们与自在共生藻藻株的遗传距离亦为最小,分别为0.000~0.002和0.000,从而确定这两株共生藻属于自在共生藻。本研究结果丰富了我国北部湾及南海北部珊瑚礁海域的共生藻种类多样性,为该海域珊瑚礁保护提供生物学基础数据。

基于渔民生态知识的广西北部湾中华白海豚目击状况初探

通过收集和整理渔民目击中华白海豚的地方性生态知识,了解中华白海豚的分布及目击状况,可为进一步开展其种群的野外调研,为本地观豚游提供重要的参考依据。本文基于渔民访问,对广西北部湾近岸沿海不同区域海豚目击状况(季节,天气,风浪,潮汐,时间)进行整理,结果显示钦州湾到廉州湾和沙田海域的目击人数比其他海域要多。反馈在秋季,天气晴朗,海面平静(风浪II级以下)条件下更容易目击到海豚的渔民数量在总样本中占比显著。研究为进一步开展野外考察,详实地了解海豚的活动规律提供了基础数据。

北部湾海域微型、微微型浮游植物类群季节变化及其与棕囊藻赤潮的关系初探

近年来,北部湾海域连年暴发球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)赤潮,对近海生态环境构成了潜在威胁。为了解北部湾海域球形棕囊藻赤潮生消过程及其与其他浮游植物类群的关系,自2016年9月至2017年8月期间,在北部湾海域开展了9个航次的调查,并应用流式细胞仪分析了微型真核藻类、微微型真核藻类、原绿球藻(Prochlorococcus spp.)和聚球藻(Synechococcus spp.)等4类浮游植物类群的变化情况。结果表明,北部湾海域各浮游植物类群主要分布在调查区北部钦州湾外侧海域和雷州半岛西侧近岸海域,其丰度有明显的季节变化。微微型真核藻类在春、秋两季丰度较高,而冬、夏季较低。微型真核藻类、聚球藻和原绿球藻的丰度均呈现夏季高、冬季低的特点,其中聚球藻丰度的季节变化最为显著,与水温变化密切相关。结合对球形棕囊藻赤潮生消过程以及调查海域水文条件的分析可以看出,北部湾海域球形棕囊藻赤潮发生过程中,海水温度下降至20℃左右,并且聚球藻和原绿球藻丰度具有明显变化,有望作为棕囊藻赤潮的预警指标,为该海域棕囊藻赤潮的预测和防控提供依据。

广西珍珠湾三种红树林林分土壤碳氮储量的研究

为了探讨不同红树林林分土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)和全氮(total nitrogen,TN)储量空间的分布特征以及与C/N的相关性,该研究以广西防城珍珠湾红树林湿地为对象,通过样地调查取样和实验室分析,测定了SOC和TN的含量以及土壤碳储量的计量,揭示了广西北仑河珍珠湾秋茄、木榄和混交林三种红树林林分SOC和TN储量空间的分布特征以及C/N与SOC和TN的相关性。结果表明:(1)秋茄、木榄和混交林的SOC储量分别为140.73、124.94、144.71 t·hm^-2,三者无显著性差异(P>0.05);木榄和混交林垂直分布特征表现为20~40 cm>0~20 cm>40~60 cm,秋茄表现为随着土层深度的增加而递减。(2)秋茄、木榄和混交林的TN储量分别为6.49、5.01、5.87 t·hm^-2,表现为随着土层深度的增加而减少的趋势。(3)秋茄、木榄和混交林的SOC与TN储量之间的相关性极显著(P<0.01),相关系数分别为0.924、0.971和0.844,说明SOC与TN之间存在一定的耦合效应。(4)三种林分的C/N比值范围为16.77~24.39,表明有机质主要来源于陆地,木榄和混交林土壤的C/N值与SOC储量有显著的相关性(P<0.05),三种林分的C/N比值与TN储量相关性均不显著。(5)三种红树林林分的土壤碳储量均高于我国森林土壤碳储量的平均值,且SOC与TN储量之间的相关性极显著。

桂西南净生态系统生产力时空变化及其影响因素

净生态系统生产力(NEP)是估算生态系统碳源/汇的重要指标,分析NEP时空变化特征及其对气候因子之间的响应,对科学评估区域生态系统的固碳能力及应对气候变化具有重要意义。以桂西南作为研究对象,基于遥感数据、土地利用数据、气象数据、DEM数据等数据,运用趋势分析、相关分析和残差分析等方法研究了桂西南地区NEP时空分布特征,并探讨了不同气候因子对NEP的影响。结果表明:(1)2000-2018年研究区NEP的均值变化趋势均呈增长趋势,NEP年增长率为2.0384 g·m^(-2)·a^(-1),非喀斯特地区的NEP增长速率为2.7428 g·m^(-2)·a^(-1),而喀斯特地区NEP增长速率为0.6817 g·m^(-2)·a^(-1)。(2)19年来研究区NEP总体在空间呈现西北高,东南低的分布格局。NEP呈极显著增加的区域(15.39%)大于呈极显著减少区域(8.13%),说明研究区整体上生态系统的碳汇能力呈现出增强趋势。(3)研究区NEP与气温和降水均呈现出正相关关系,但NEP与降水的相关系数(0.0904)强于与气温的相关系数(0.0455)。(4)研究区内人类活动对NEP正负影响的贡献率分别是50.24%和49.76%。

茅尾海牡蛎养殖管理与建议

牡蛎养殖作为茅尾海周边村落的主要生计方式之一,有着很多年的历史,但大量的养殖对海洋环境造成了严重危害。本研究通过问卷调查的数据,获取了养殖户的生计信息、了解了茅尾海牡蛎养殖情况,针对茅尾海牡蛎养殖提出了一些对策和建议:开展远海养殖、推进牡蛎养殖合作社的发展、推行新的养殖模式、加强浮筏回收管理。以期能够在维护养殖户利益与减轻茅尾海环境问题上取得成效,能为其他海域养殖业的发展提供参考。

海底地下水排放对典型红树林蓝碳收支的影响——以广西珍珠湾为例

海底地下水排放(Submarine Groundwater Discharge,SGD)是陆海相互作用的重要表现形式之一,其携带的物质对近岸海域生源要素的收支有重要影响。本文利用222Rn示踪技术估算了我国典型红树林海湾—广西珍珠湾在2019年枯季(1月)SGD携带的碳通量。调查发现,地下水中222Rn活度、溶解无机碳(DIC)和溶解有机碳(DOC)的平均浓度均高于河水和湾内表层海水。利用222Rn质量平衡模型估算得到珍珠湾SGD速率为(0.36±0.36)m/d,SGD输入到珍珠湾的DIC和DOC通量分别为(2.41±2.63)×10^7 mol/d和(1.96±2.20)×10^6 mol/d。珍珠湾溶解碳的源汇收支表明,SGD携带的DIC和DOC分别占珍珠湾总DIC和总DOC来源的91%和89%。因此,SGD携带的DIC和DOC是珍珠湾DIC和DOC的主要来源,是海岸带蓝碳收支和生物地球化学循环过程中的重要组成。

广西仙岛公园和沙井红树林土壤碳氮储量的空间分布

通过对广西茅尾海的仙岛公园和沙井红树林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和空间分布特征,以及碳氮比(C/N)与SOC和TN的相关性研究,结果显示,仙岛公园红树林的SOC和TN的平均含量分别为24.5和1.06 g/kg,沙井红树林的SOC和TN平均含量分别为11.9和0.71 g/kg。仙岛公园和沙井红树林的SOC储量分别为181.03和92.4 t/hm2,存在显著性差异(P<0.05),仙岛公园和沙井红树林的TN储量分别为8.23和5.12 t/hm2,SOC和TN储量垂直分布,随土层深度的增加呈先减少后增加的趋势(沙井TN除外)。沙井红树林的SOC与TN储量之间相关性极显著(P<0.01,R=0.947),仙岛公园红树林的SOC与TN储量之间相关系数为0.407。这2个研究地点的C/N值为16.77~24.39,其有机质主要来源于陆地,仙岛公园红树林的C/N值与SOC储量存在显著的相关性(P<0.01),沙井红树林的C/N值与TN储量呈显著负相关(P<0.05)。仙岛公园红树林的SOC储量高于我国森林土壤平均碳储量,显示了红树林土壤较高的固碳能力。

滨海蓝碳生态系统保护与碳交易机制研究

海洋是地球上最大的碳库,推动蓝碳交易是实现中国碳达峰、碳中和目标的重要举措。当前国际蓝碳交易主要集中在IPCC认可的红树林、海草床、盐沼三大滨海蓝碳生态系统。文章在分析海洋碳循环机制的基础上,系统梳理了三大蓝碳生态系统的保护修复现状和固碳机制,提出建立健全我国蓝碳创新发展支撑体系的建议:(1)开展滨海生态系统基础调查和碳储量评估;(2)制定重要滨海生态系统保护修复激励政策、创新激励机制;(3)加强海洋保护地管理与制度建设;(4)建立蓝碳核算标准和认证体系;(5)构建蓝碳交易市场;(6)推动蓝碳国际合作。

基于南海温盐流数值产品的南海气候态温跃层、温度锋和中尺度涡评估

基于区域海洋模式(ROMS)构建了一套覆盖南海区域40a涡分辨率的逐时温盐流数值产品OCEAN_SCS,并利用独立观测资料和前人的研究成果对比评估了OCEAN_SCS数据集对南海温跃层、温度锋和中尺度涡的模拟效果。评估结果表明:OCEAN_SCS数据集总体上对南海温跃层、温度锋和中尺度涡的模拟效果较好,与前人的研究成果和混合坐标海洋模型(HYCOM)再分析数据产品的计算结果也较为相符,仅在中尺度涡数量、生命周期长度、半径和海表涡动能的模拟上与观测稍有偏差,这也是目前数值模式在模拟中尺度涡方面的瓶颈。研究结果表明OCEAN_SCS数据集能够为进一步研究南海温跃层、温度锋和中尺度涡的生消变化规律等提供数据支撑,可用于更全面地研究南海的海洋环境特征,服务于南海海洋环境保障工作。

光周期对微绿球藻生长和物质生产的影响

为研究光周期对微绿球藻(Nannochloris oculata)生长及物质生产的影响,该文设置了4种长时光周期(光∶暗(h∶h)=24∶0、16∶8、12∶12或8∶16),5种频率光周期(按照光∶暗=16∶8,24 h内分别设置1、4、9、16或25次光暗交替)。结果发现,长时光周期对微绿球藻的生物量干重无显著性影响,而频率光周期对生物量干重影响显著。2种光周期对于微绿球藻的叶绿素a含量有极显著影响,生长速度最快的处理组叶绿素a含量最低。2类光周期对微绿球藻脂质生产均有显著影响,24∶0及16∶8处理组获得较高的脂肪产量,24 h内光暗交替9次处理比交替1次的脂肪产量提高了55.65%。微绿球藻的蛋白质生产受光周期影响不大,但多糖生产受光周期影响显著。微绿球藻的脂肪酸中含量最丰富的是C18∶3(n-3)、C16∶0和C18∶2(n-9),频率光周期对其脂肪酸组成和生物柴油性能影响不显著。

渤黄东海40年温盐流模拟与初步分析

使用ROMS(regional oceanic modeling system)模式模拟了40年的渤黄东海温盐流,数据包括三维的温度、盐度、流速、流向和海表高度,同时包含了逐小时的潮汐信息。将模拟结果与观测资料和卫星反演数据进行对比,检验了模式准确性。整体上,模式模拟的水位与近岸观测值基本一致,能够准确再现风产生的增水;模式较为准确的再现了渤黄东海的温度分布,在深水区模拟的温盐剖面与观测值基本一致;模式模拟渤黄东海区域的海表高度和海表流与卫星反演结果相比偏小,但分布趋势相近。模式结果可以为研究气候变化对水位的影响和黄海暖舌的扩散过程等现象提供数据支持。

桂西南地区水源涵养物质量及其价值评估

基于2000—2018年桂西南地区遥感影像等数据,采用InVEST模型定量评估水源涵养物质量,利用影子工程法计算水源涵养服务价值。结果表明:时间尺度上,研究区水源涵养物质量及其价值总体上均呈增加趋势;空间尺度上,水源涵养物质量及其价值分布存在一定差异,但大致均呈从南部向北部递减的趋势,大部分地区水源涵养价值呈增加趋势,只有百色市乐业县及沿海地区呈减少趋势;水源涵养价值与坡度、海拔均呈极显著负相关关系,也与地貌类型密切相关。

北海互花米草湿地土壤酶活性特征及与理化因子相关性

【目的】探究互花米草(Spartina alterniflora)湿地土壤的蔗糖酶与酸性磷酸酶活性的时空变化及其与土壤理化性质的关系,为广西北部湾互花米草入侵机制和物质循环研究提供理论依据。【方法】通过空间代替时间的方法研究广西北海不同入侵阶段互花米草湿地土壤的酶活性特征及其与理化因子的相关性。【结果】2种土壤酶活性总体上随土壤深度增加而呈现降低的趋势;0~60 cm土层土壤蔗糖酶、40~60 cm土层酸性磷酸酶活性均随互花米草入侵年限增加呈现升高趋势,具有明显的时间累积效应。蔗糖酶、酸性磷酸酶活性均与有机碳含量(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、碳氮比(mC/mN)、细砂粒、粉粒和黏粒占比存在显著的正相关性(P<0.05),而与土壤容重和粗砂粒存在显著的负相关性(P<0.05)。【结论】互花米草湿地土壤的蔗糖酶和酸性磷酸酶活性总体上随土层深度增加呈现降低趋势,蔗糖酶和深层土壤酸性磷酸酶活性呈现时间累积效应,其酶活性受到土壤理化性质影响。

大风江口海域沉积物酸可挥发性硫化物、重金属分布及风险评价

为了解广西北部湾典型亚热带主要入海河口区——大风江口海域沉积物重金属生物毒性生态风险现状,以2018年7月在该区域采集的10个采样点表层沉积物为基础,采用冷扩散法提取样本中酸可挥发性硫化物(acid volatile sulfides,AVS),并同步提取重金属(simultaneously extracted heavy metals,SEM),采用碘量法测定AVS含量,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定同步浸提的Cr、Cu、Zn、Cd、Pb等5种重金属元素含量(同步提取的5种重金属含量之和用∑SEM表示),并利用∑SEM AVS比值法和∑SEM-AVS差值法进行沉积物重金属生态风险评价.结果表明:大风江口海域表层沉积物AVS含量范围在0.33~9.30μmol/g之间,平均值为(3.63±2.76)μmol/g,AVS含量呈现由河流向入海河口区域递减的趋势;∑SEM范围在2.12~27.08μmol/g之间,平均值为(7.61±7.32)μmol/g,∑SEM呈由河流向开阔海域先增加后递减的趋势;相比于其他海区,大风江口海域沉积物中AVS含量和∑SEM均较高.大风江口海域沉积物中AVS含量与溶出液pH(7.59~8.89)、沉积物氧化还原电位(E h)(-165~182 mV)均呈显著负相关,表明沉积环境中E h和pH越低,越有利于AVS的生成.大风江口及邻近海域表层沉积物中∑SEM AVS和∑SEM-AVS的变化范围分别为0.62~15.33和-3.49~22.90μmol/g.研究显示,大风江口海域表层沉积物中重金属具有潜在中等或高的毒性生态风险,应加强重金属污染防控.

基于复合指纹图谱和贝叶斯模型的茅尾海悬浮颗粒物源解析

为明确茅尾海中悬浮颗粒物的来源,采集了茅尾海流域红树林土壤、堤岸土、河口颗粒物、茅尾海沉积物以及湾外颗粒物等悬浮颗粒物潜在源样品.基于多元统计复合指纹图谱方法,筛选出最佳指纹因子组合,进而通过贝叶斯混合模型得出五种潜在源对茅尾海悬浮颗粒物的贡献率.结果表明:Mg、Al、Mn、Pb、Fe五种指纹元素可作为最佳指纹因子组合,累计判别正确率为78%.贝叶斯混合模型结果显示,茅尾海悬浮颗粒物主要来源于河口和湾外输送,贡献率最高达到58.9%和68.6%.其中,靠近河口区域主要受河流汇入影响,其贡献率达到42.2%~58.9%;靠近湾外区域则以湾外颗粒物贡献为主,贡献率达到44.9%~68.6%.各点位的沉积物贡献率均较低,红树林土壤和堤岸土的贡献率都在10%左右.总的来说,由河口汇入和潮汐作用带入的颗粒物是茅尾海悬浮颗粒物的主要来源.

南海温盐流数值产品构建及评估

基于区域海洋模式ROMS构造了一套覆盖中国南海的40年(1980—2019年)温盐流数值产品OCEAN_SCS。OCEAN_SCS的变量包含了温度、盐度、流速、流向以及海表高度。OCEAN_SCS的水平空间分辨率为0.1°×0.1°,垂向分层40层(0~5000 m),时间分辨率为1小时,包含潮汐信息。利用独立的观测资料对OCEAN_SCS进行了初步评估,评估对象包括温度、盐度、海表高度、海流、潮位和增水。在不包含资料同化的前提下,OCEAN_SCS的模拟精度达到了较高的水准。OCENA_SCS的构建将为南海海洋环境的研究提供数据支撑,并服务于南海海洋环境保障。

夏季茅尾海主要入海河口区尿素的水平分布及影响因素

2018年7月对茅尾海主要入海河口区进行现场调查,分别采用二乙酰一肟法和分光光度法测定了表层海水中尿素和各种形态氮的浓度,分析了该海湾尿素的浓度变化、分布特征及溶解态氮的组成,并探讨其来源和分布的影响因素。结果表明:夏季茅尾海尿素的浓度(以N计)分布在0.40~1.13μmol/dm^3范围内,平均浓度为(0.51±0.18)μmol/dm^3。钦江入海口区尿素的平均浓度高于茅岭江入海口区,尿素占茅尾海溶解有机氮(DON)的0.8%~10.3%。茅尾海尿素分布特征主要表现为由河口向外海逐渐降低的特点,高值区主要位于河流入海口,陆源输入和海域自身生物地球化学过程是控制茅尾海尿素来源分布的主要影响因素。

美国沿海、流域和海域一体化治理经验及启示

美国是海陆协同治理的先行者,其流域和近海一体化综合治理经验对我国具有借鉴价值。文章从政策法规、TMDL计划、监测评估和典型案例等方面,梳理了美国流域和近海综合治理进程、趋势和经验。基于此,提出完善我国流域和近海综合治理的对策建议:(1)加强污染物总量控制技术支撑体系建设;(2)提升污水处理厂等环境基础设施水平;(3)健全排污许可证制度;(4)建立和完善水质交易制度;(5)加大非点源污染治理力度。