海洋捕捞业的碳汇功能

海洋捕捞业是碳汇渔业之一,人类通过收获渔获物将食物链/网传递的海洋植物光合作用固定的碳移出水体,在海洋碳汇中发挥着重要的作用。根据对海洋捕捞业碳汇功能的评估方法,得出1980～2000年间渤海捕捞业的年固碳量是283～1008万t,黄海捕捞业的年固碳量是361～2613万t。尽管加大捕捞产量增加了从海洋生态系统移出浮游植物的固碳量,但随着捕捞业的高速发展,其碳汇功能却被削弱了,黄渤海捕捞业的年固碳量最大分别减少了23%和27%。而且由于资源量的下降,封存于水体和海底的碳减少,不利于捕捞业发挥可持续的碳汇功能。渤海2009年增殖放流的中国对虾使捕捞业增加1.66万t的固碳量,因此,需要采取包括增殖放流在内的一些措施来恢复和增强海洋捕捞业的碳汇功能,最终形成资源养护型的捕捞业。

桑沟湾大叶藻海草床生态系统碳汇扩增力的估算

2010～2011年对桑沟湾楮岛海区大叶藻床的调查研究显示,其生物量年度变化为313.5～769.3gDW/m2,在夏季达到最高值;初级生产力年度内为2.0～6.4gDW/m2.d;总组织含碳量为35.5%;来自海草初级生产力的固碳贡献约为543.5gC/m2.yr。大叶藻附着植物生物量较小,年平均约为21.2g/m2,固碳贡献约30gC/m2.yr;作为菲律宾蛤仔增殖场,来自蛤仔的固碳贡献约63.15gC/m2.yr,此外,参照已有研究的数据,将来自草床捕获颗粒的碳贡献等计算在内,桑沟湾大叶藻床扩增固碳量为1180gC/m2.yr,总量达290MgC/yr。

人工鱼礁生态系统碳汇机理及潜能分析

人工鱼礁海区作为典型的浅海人工修复增殖生态系统,其生物群落结构、生态环境均在一定范围内受到人为调控,因此,该系统的碳循环过程和固碳能力很大程度上被人类生产活动所影响。本研究根据人工鱼礁生态系统的结构特征,探讨礁区主要生物固碳因子及其固碳机理,初步提出礁区生物固碳量的计量方法,并讨论通过人工鱼礁建设扩增海洋生物固碳的途径与方法。

长牡蛎呼吸、排泄及钙化的日节律研究

通过室内实验与海区现场实验相结合的方法,研究了10℃、18℃及20℃下3种不同规格(壳高:S:2.5cm;M:5.5cm;B:6.8cm)的长牡蛎耗氧率、排氨率及钙化率的日变化。实验结果表明,长牡蛎的代谢有一定节律性,其中,呼吸表现为昼夜节律,在水温10℃时为夜高昼低,夜间的耗氧率比白天平均高0.07mg/ind.h;水温20℃时,室内实验的呼吸率无明显节律。而现场实验则表现为昼高夜低,白天比夜间高0.08mg/ind.h。排氨率与耗氧率变化不一致,白天和夜间分别有相近的变化趋势,可能是受到潮汐节律的影响;长牡蛎的钙化则表现出复杂的变化,不同时间段间有显著差异(P<0.05),但没有明显的节律性。在进行牡蛎生理实验时,要避免取短时间的生理指标计算其代谢水平,应选择不同时段进行重复实验。

IPCC驱动下的林地碳汇估算方法进展

目前最新颁布的《2006IPCC国家温室气体清单》中,主要包括林地、农田、草地、湿地、人类聚居地和其他土地的碳汇功能及其估算方法,其中水产养殖水域被列入湿地的重要组成部分,但碳汇功能及其估算方法尚未给出。因林地碳汇研究起步最早,也最成熟,且农田、草地、湿地和人类聚居地是在林地研究的基础上发展起来的,所以本研究在《2006IPCC国家温室气体清单指南》框架下详细介绍了林地碳汇估算方法的进展情况,希望从中找到对水产养殖碳汇研究的启示。

桑沟湾不同区域养殖栉孔扇贝的固碳速率

测定桑沟湾深水区、浅水区栉孔扇贝固碳量,并进行固碳速率的标准化处理,增加了与陆地生态系统固碳率的可比性,分析了栉孔扇贝在不同养殖区的固碳速率及其主要控制因素。研究显示,对于同一养殖种类,深水区生物固碳的速率比浅水区高两倍。不同区域,贝类壳碳及软体部中碳的含量没有显著性差异,导致区域性差异的主要原因是由于生长速度、养殖密度及存活率的不同而导致单位面积的产量存在差异。养殖栉孔扇贝的固碳速率可与森林相媲美。另外,贝类的养殖活动与浅海生态系统的碳循环之间关系复杂,需要加强贝类的摄食、呼吸、生物沉积、钙化等整个生理生态学过程研究。

獐子岛海域浮游植物的粒径结构及碳流途径

根据2011年6月、10月、12月和2012年4月4个航次对獐子岛海域水温、分粒径Chl a浓度、透明度等参数的调查数据,分析了该海域Chl a浓度的时空变化特征,探讨了浮游植物的粒径结构、光合固碳能力及碳流途径。研究结果显示,獐子岛海域表、底层Chl a浓度年变化范围分别为0.07–6.28μg/L和0.16–5.28μg/L,年平均浓度分别为(1.60±1.38)μg/L和(1.31±1.10)μg/L,存在显著的季节差异(P<0.05)和空间分布的不均匀性,表、底层Chl a含量秋、春季节差异极显著(P<0.01)。表、底层浮游植物粒径组成均以微型浮游植物(Nano-phytoplankton)为主,贡献率分别为50.85%和44.64%。典范对应分析(CCA)结果表明,NO3?、PO43?和NH4+的3种形态无机营养盐对微型浮游植物有显著的影响,而水温和NO2-对微微型浮游植物(Pico-phytoplankton)影响显著。该海域初级生产力变化范围为40.31–1017.64 mg C/(m2·d),平均为(386.07±281.80)mg C/(m2·d)。超过38.3%的总初级生产通过微食物环向高营养级传递并入经典食物链,微食物环在獐子岛虾夷扇贝养殖生态系统中扮演着重要角色。

多重压力胁迫下近海生态系统与多营养层次综合养殖

近半个多世纪以来,在过度开发利用、气候变化(包括全球变暖和自然波动)以及环境污染等多重压力胁迫下近海生态系统发生了前所未有的变化,其中黄海大海洋生态系最具代表性。它主要表现在生物多样性和生态系统生产力的变化;生态系统产出质量下降,如个体较大、营养层次较高、重要的底层经济种类被个体较小、营养层次较低、中上层及经济价值低的种类所替代。研究分析表明,在多重压力胁迫下,近海生态系统及其变化受控于多因素作用的控制机制,导致生态系统变化的复杂性、不确定性,并难以甄别和管理。多营养层次综合水产养殖是应对多重压力胁迫下近海生态系统显著变化的一条有效的途径。文内论述了发展多营养层次综合养殖的科学基础,介绍了在黄海桑沟湾构建的多营养层次综合养殖模式及其效果,评估了多营养层次综合养殖的碳收支与生态服务功能。最后,在结语中指出:展望未来,多营养层次综合养殖模式的多样化发展需要特别予以关注,需要得到更多基础研究的支持。除了进一步加强养殖种类的生物学和区域生态学研究,还需要加强养殖生态系统的生物地球化学循环和水动力学过程研究,关注海洋酸化对养殖生物的影响,多营养层次综合养殖系统对海洋酸化的响应及其应采取的适应性对策。

大型藻类规模化养殖水域海-气界面CO_2交换通量估算

选择山东俚岛湾大型藻类养殖水域作为研究区域,根据2011年4、8、10月和2012年1月4个航次的大面调查获得的pH、总碱度(TA)、叶绿素a等基础数据,分析了该区域表层海水溶解无机碳(DIC)体系各分量的浓度、组成比例及时空变化特征,估算了海-气界面CO2的交换通量。结果表明,该区域表层海水DIC、HCO-3、CO2-3及CO2的年平均浓度分别为2024.8±147.0、1842.4±132.1、170.0±42.8和12.4±2.5μmol/L。养殖区与非养殖区之间DIC、HCO-3浓度差异不显著(P>0.05),而CO2浓度差异极显著(P<0.01)。表层海水pCO2和海-气界面CO2的交换通量的年平均值分别为287.8±37.9μatm和-32.7±17.2mmol/m2.d,养殖区与非养殖区之间、不同季节之间均差异极显著(P<0.01)。大型藻类的养殖活动有利于海洋对大气CO2的吸收。

桑沟湾表层水pCO2的季节变化及影响因素分析

根据2011年4、8、10月和2012年1月在桑沟湾获得的表层海水总碱度(TA)和pH值,结合现场水文、化学、生物和养殖等参数,探讨了桑沟湾海域CO2体系各参数的空间分布特征、季节变化情况及其影响因素。调查结果显示,10月和翌年1月,CO2体系各参数主要受温度和盐度的影响;8月,pH和pCO2分别与初级生产力和溶解氧显著相关;4月与水文、化学生物因子无显著相关性。8月各参数的空间差异最大,其次是10月,1月最小。4个航次的平均表层pCO2都低于大气pCO2,为表观碳汇区;季节变化趋势是8月<4月<1月<10月。pCO2总体的空间分布趋势都是湾内向湾外递增,即贝类养殖区<贝藻混养区<藻类养殖区<非养殖区。8月,桑沟湾较低的pCO2可能与赤潮有关,而4月可能是物理、生物及大规模贝藻养殖的综合结果。桑沟湾较低的pCO2是由于受沿岸区高初级生产力的影响,还是受大规模的贝藻养殖的影响,尚需进一步的研究。

桑沟湾养殖海带(Sacharina japonica)碎屑降解速率及影响因素

通过实验室可控条件,以桑沟湾(Sanggou Bay)养殖海带(Sacharina japonica)为研究对象,探讨养殖海带碎屑降解过程中营养盐释放速率及对底质、溶解氧的影响。实验设置2个底质条件(加底泥,无底泥)、2个溶氧条件(好氧,厌氧),各处理组设3个平行,实验持续27 d。结果显示,(1)加入底泥,可以促进海带碎屑的降解。实验结束时,加入底泥组无机氮(DIN)、总氮(TN)、活性磷酸盐(DIP)、总磷(TP)的平均释放速率分别为1.234、1.802、0.028、0.033μmol/(g·d),显著高于未加底泥组的0.039、1.476、0.005、0.010μmol/(g·d)。而未加底泥组的可溶性有机氮(DON)释放速率为1.437μmol/(g·d),显著高于底泥组的0.568μmol/(g·d)。(2)厌氧条件有利于海带碎屑中P的降解释放,释放的TP中以可溶性有机磷(DOP)为主。TP、DIP、DOP的降解速率显著高于非厌氧条件。但是,厌氧条件下无机氮释放速率为0.097μmol/(g·d),仅为好氧条件下无机氮的8%,而总氮为好氧条件下的71%。(3)底泥的加入显著提高了水体的N∶P,达到207.83±301.37,厌氧状态使水体N∶P降低到9.38±6.55,都较大的偏离对照组的16.82±1.26,远远偏离经典Redfield值(16∶1)。整个实验说明养殖海带降解过程受底质、溶氧条件影响,同时,大量海带碎屑腐烂降解,将会对养殖系统的营养盐浓度及结构产生影响。

桑沟湾养殖区春季pCO_2分布特征及影响机制

2012年5月27～29日对桑沟湾贝类养殖、贝藻混养、藻类养殖等区域水-气界面区pCO2等参数的连续走航和贝类养殖区的日变化观测,讨论了桑沟湾不同养殖区域水-气界面区pCO2的分布特性及机制。结果显示,在该航次水质及气候条件下,桑沟湾养殖区域叶绿素偏高,溶解氧始终处于过饱和状态,最高达140%,强烈的浮游藻类光合作用消耗大量无机碳,水-气界面始终是大气CO2的汇。其中贝类养殖区pCO2低于贝藻混养区,低于藻类养殖及湾外近海区域。当然,这还不足以说明这一海区水-气界面可能是大气CO2的汇区,需要精细的航次计划做全面观测,例如养殖区域沉积的大量颗粒有机物在某些特定条件下的再悬浮、降解对水气界面CO2的贡献以及实际意义上的埋藏通量究竟有多大等。