广东流沙湾海草床生态系统服务价值评估

为了解海岸带生态系统价值实现机制,通过收集历史文献数据和现场调查相结合的方式,综合运用碳税法、影子工程法和成果参照法等生态经济学理论方法,评估2020年广东流沙湾海草床生态系统调节服务价值。结果表明:流沙湾海草床生态系统调节服务总价值为9048.31万元/a,单位面积价值为12.73万元/(hm^(2)·a),高于全国盐沼生态系统和同区域的红树林生态系统。海草床生态系统价值量大小依次为水源涵养(49.41%)>消浪护岸(23.01%)>固碳释氧(21.42%)>水质净化(6.16%)。评估结果为提高海草床生态系统保护修复能力、完善海洋生态补偿机制提供了理论依据。

台风期间盐沼消波效应的观测研究——以珠江口芒洲湿地为例

滨海盐沼可以减少风暴潮和台风浪的冲击,从而增强海岸抵御台风等自然灾害的能力,减少经济损失,在保护海岸和防灾减灾等方面起到重要作用。本研究利用2020年6月台风“鹦鹉”活动期间珠江口芒洲湿地的现场实测波浪数据来分析其消浪功能,以定量研究盐沼植被的消波效应。结果表明,台风“鹦鹉”期间,芒洲湿地测得风暴潮最大增水达0.43 m,漫滩时间大于6 h;实测波浪通过宽度100 m和230 m盐沼植被带的波高衰减率分别为90.5%和97.2%,植被减灾能力为优;根据波高衰减率经验公式的估算结果,波浪经过植被宽度100 m和200 m的波高衰减率分别为94.0%和97.0%,与实测结果基本一致。由于台风“鹦鹉”影响时间短、强度弱,现场测得水位均在1 m以下,而盐沼植被的平均株高约为2 m,植被冠顶未被淹没,因此可将植被看作透空式堤防,其茎叶的摩擦阻尼作用导致波能衰减;并且现场测得有效波高均在0.10 m以下,同时也未发生植被大量倒伏甚至茎秆断裂的情形,因此盐沼植被充分发挥了消波作用。综上,虽然芒洲盐沼面积仅为3.39 km 2,但是其消波效果仍然非常显著。

生物天敌暴发导致珊瑚礁退化的高分遥感监测与分析——以南海太平岛为例

珊瑚生物天敌黑皮海绵、长棘海星在世界范围内暴发严重威胁珊瑚礁生态健康,然而目前珊瑚礁领域尚缺乏生物天敌暴发后对珊瑚礁地貌类型影响的定量研究。文章利用太平岛珊瑚生物天敌黑皮海绵、长棘海星2次暴发事件前后,覆盖太平岛2016—2022年的26期Sentinel-2遥感影像,结合高分辨率GF-2(PMS)遥感影像和卫星遥感影像地理信息系统Google Earth平台中的数据,开展中国南海太平岛珊瑚礁地貌类型遥感影像分类实验,对密集珊瑚沉积区、稀疏珊瑚沉积区、珊瑚丛生区、沙坪、浅礁前斜坡等珊瑚礁地貌类型演变进行特征分析。结果表明:1)结合专家解译知识和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类算法开展的太平岛珊瑚礁地貌类型分类,最高总体精度和Kappa系数分别为96.46%和0.94。2)在2种珊瑚生物天敌暴发期间,太平岛的珊瑚礁丛生区、密集珊瑚沉积区、稀疏珊瑚沉积区等珊瑚礁地貌类型面积有显著下降;黑皮海绵暴发后对密集珊瑚沉积区影响最大,其面积减少72.92%;长棘海星暴发后对珊瑚丛生区影响最大,其面积减少59.17%。3)2016—2022年,太平岛珊瑚礁退化率高于恢复率,其中2017年3—6月珊瑚礁退化率最高,为23.88%;在2017年6—9月珊瑚礁恢复率最高,为18.03%。

基于竞争遗传算法的海洋云平台资源调度模型研究

高质量的海洋自然资源管理离不开数据和信息的支撑。鉴于海洋数据的特殊性,海洋数据处理常涉及长时间序列或大空间范围的处理工作,对于此类密集型计算为主的数据处理,通用型云平台存在效率不高的突出问题。文章在全面分析Hadoop平台原生资源调度算法的基础上,结合海洋数据处理密集型计算的特点,创新性地提出了基于竞争模型的遗传算法任务调度策略(CGA),有效地解决了遗传算法求解速度受初始化种群与种群进化测量影响较大的问题。此外,为加快收敛速度,引入竞争机制,构建基于种群竞争的自适应进化模型。通过实际验证和比对,证明改进后的算法在收敛速度及收敛结果的稳定性上都优于传统算法,有效地改进了海洋云平台资源调度的能力,提升了海洋数据的处理效率。

北部湾东北部春、夏季表层海水CO_(2)分压的24 h变化及其调控机制研究

周日观测对掌握近海碳酸盐体系变化和海-气CO_(2)交换过程是必要的,有助于降低碳源汇评估的不确定性。针对北部湾东北部的英罗湾-安铺港海域,于2018年4月和8月利用24 h定点逐时采样观测了该区域表层海水碳酸盐体系及相关要素,分析了春、夏季的表层海水CO_(2)分压(p CO_(2))24 h逐时变化规律及其调控因子。观测结果表明,春、夏季p CO_(2)变化范围分别为530~628μatm和427~748μatm,平均海-气CO_(2)通量分别为(1.7±0.8)mmol/(m^(2)·d)和(1.2±0.8)mmol/(m^(2)·d),均表现为大气CO_(2)的弱源。其中春季p CO_(2)24 h逐时变化受温度的影响相比夏季更显著,而夏季p CO_(2)对潮汐作用以及区域内沿岸河流、地下水等淡水汇入引起的生物生产和呼吸代谢过程增强的响应更明显。海水升温主导了春季区域表层高p CO_(2)的形成,夏季咸淡水的物理混合过程中增强的生物生产对表层溶解无机碳(DIC)起到降低作用,区域内的红树林、盐沼等生态系统对淡水端的DIC添加有一定的贡献。水团DIC浓度与总碱度(TA)的比值变化可反映英罗湾-安铺港海域p CO_(2)湾内高、湾外低的总体分布格局。

珠江口造礁石珊瑚现状及其生态服务价值评估

为了了解珠江口珊瑚礁湿地的生态现状,2020年8月,采用截点样带法结合高清影像,对珠江口海域造礁石珊瑚的种类组成、覆盖率、硬珊瑚补充量、死亡率、礁栖鱼类等进行调查与鉴定,并综合运用市场价值法、效益转移法、替代成本法等评估方法,对珠江口造礁石珊瑚的生态服务价值进行评估。结果表明,珠江口造礁石珊瑚共鉴定出12科24属48种,优势种为澄黄滨珊瑚(Porites lutea)、多孔同星珊瑚(Plesiastrea versipora)、青灰蔷薇珊瑚(Montipora grisea)和团块滨珊瑚(Porites lobata),活珊瑚平均覆盖率为17.3%,平均硬珊瑚补充量为0.61 ind/m^(2),珊瑚死亡、白化和病害情况较少;共发现礁栖鱼类19科57种,主要类群为雀鲷科(Pomacentridae),平均密度为126.9尾/250 m^(2);珠江口造礁石珊瑚的生态服务总价值为17349.93万元/a,单位面积生态服务价值为12.99万元/(hm^(2)·a),其中海岸防护价值最高,为4132.31万元/a,占总价值的近四分之一。旅游开发和污水排放是影响珠江口造礁石珊瑚生长发育的主要压力来源,建议建立珊瑚群落生态健康的长期监测网络,从而为珊瑚礁生态系统的保护与修复提供科学依据。

海南黎安港海草床碳储量评估

本研究对海南黎安港海草床碳储量进行了评估,并对我国南海区近岸现存海草床总碳储量进行了估算。结果显示,黎安港海草床中海草植物碳储量、100cm深度沉积物碳储量和总碳储量分别为(179.75±102.28) MgC、(7795.86±2923.75)MgC和(7975.61±2907.15)MgC;南海区近岸现存海草床总储碳量约为357 008.86 Mg C。研究发现,黎安港沉积物有机碳含量平均值为0.56%±0.25%,海草植物储碳密度为(1.60±0.91)MgC·ha^(-1),100cm深度沉积物储碳密度为(69.61±26.11)MgC·ha^(-1),均明显低于全球平均值(分别为2.50%、2.52 Mg C·ha^(-1)和139.70 Mg C·ha^(-1))。黎安港有些裸滩区域沉积物有机碳含量和储碳密度要高于相邻的海草生长区,鉴于海草生长区与其周边一些裸滩区域存在有机碳的交换转移,建议将海草生长区周边的一些裸滩区沉积物碳储量也纳入海草床总碳储量。

一株Cr(Ⅵ)抗性菌株的筛选鉴定及铬还原特性研究

从台山惰性拆建物料处置区海域沉积物中筛选分离出一株六价铬Cr(VI)抗性菌株Y1,经形态、生理生化分析及16S rRNA序列比对研究,鉴定该菌株为芽孢杆菌属;该菌株的最佳生长温度为35℃,最佳生长pH为7.5;在Cr(VI)初始质量浓度为25 mg/L时,该菌株的去除效果最佳,对Cr(VI)的去除效率可达88.0%。对反应过程中的pH、温度、盐度以及Cr(VI)初始质量浓度进行调节,对于改善Cr(Ⅵ)抗性菌株去除Cr(Ⅵ)污染效果具有重要意义。

夏季珠江口两种网型网采浮游动物的群落特征比较

【目的】研究珠江口海域两种不同浮游生物网网采浮游动物群落的差异,探讨在近岸及河口进行浮游动物调查时的适宜网型。【方法】于2017―2020年每年8月在珠江口海域分别用浅水Ⅰ型和Ⅱ型浮游生物网(以下分别称“Ⅰ型网”“Ⅱ型网”)采集浮游动物样品,分析并对比两种网型网采浮游动物的种类组成、丰度、优势种、多样性指数以及群落年际变化等方面的差异。【结果】在4次调查中,Ⅰ型网采集的浮游动物平均丰度为135.7~388.4 m^(-3),而Ⅱ型网采集的丰度为19 097.6~24 608.2 m^(-3),远高于前者。两种网型均能采集到较多对方未采获的种类。相似百分比分析(SIMPER)结果显示,两种网型调查结果的最主要区别在于中小型类群,尤其是以强额孔雀哲水蚤(Parvocalanus crassirostris)为代表的中小型桡足类丰度差异,Ⅰ型网漏采多数中小型桡足类。Ⅰ型网调查得到的优势种信息同样严重低估中小型桡足类的优势程度。两种网型网采浮游动物的年际变化趋势不一致,Ⅱ型网采浮游动物的变化幅度较小。【结论】在近岸及河口调查研究中,Ⅰ型网和Ⅱ型网的调查结果有一定互补性,仅使用I型网难以全面真实反映调查海域的浮游动物生态状况,建议加强Ⅱ型网的使用。

南海北部有机碳垂向分布特征及有机碳储量估算

海洋水体中的有机碳包括颗粒有机碳(POC)和溶解有机碳(DOC),在海洋碳循环中起着重要作用。对于边缘海有机碳分布特征、来源等研究较多,而对于有机碳储量的研究相对较少。基于2021年5月在南海北部的有机碳数据,分析了南海北部POC和DOC的垂向变化特征,估算了该海域不同样点的有机碳储量,并揭示了其空间分布特征。结果表明,南海北部有机碳垂向分布多样,总体来看,表层有机碳含量高于底层。由于水深的变化,近岸有机碳储量低于离岸水域,但其有机碳含量水平较高。同时发现,南海北部海域颗粒有机碳含量(储量)与溶解有机碳含量(储量)具有较好的相关关系,说明两者可能具有相似的动力变化机制或源汇特征。

华南沿海海草床分布区大型底栖动物群落特征初探

为探究华南沿海海草床大型底栖动物群落特征、地区差异及其与海草群落间的关系,2020年在华南沿海12个海草床区域开展了大型底栖动物调查。共布设33个调查断面99个站位,在主要群落参数的基础上,运用相关性分析和聚类分析、nMDS排序、相似性百分比分析等群落生态学统计方法分析了底栖动物群落特征及其与海草群落的关系。共鉴定出大型底栖动物9大门类199种,其中,软体动物种类最多,占总种类数的39.7%。各区域底栖动物的平均栖息密度为155.7 ind/m2,青葛—龙湾(琼海)的平均栖息密度最低,珍珠湾(防城港)的平均栖息密度最高;平均生物量为118.36 g/m2,最低值出现在义丰溪(汕头),最高值出现在珍珠湾。各区域底栖动物的优势种以潮间带泥沙滩常见腹足类、双壳类和多毛类为主;底栖动物的种类多样性指数(H′)平均值为1.12,最低值出现在唐家湾(珠海),最高值出现在铁山港(北海);各调查区域底栖动物主要群落参数大致呈现“北部湾>海南沿岸>珠江口及粤东”的规律。华南沿海海草床分布区大型底栖动物群落的区域性特征较为明显,地理位置相近的海草床底栖动物群落特征相似性程度较高。海草密度越大,总生物量越高,越有利于底栖动物的种类多样性指数维持在更高水平。以大、中型海草为主的海草床,相较于面积小,以小型海草为主的海草床,其区域内的大型底栖动物群落结构更为复杂。

基于ArcGIS的带状数据插值模型对比研究

海岸带的地形等要素数据呈现出带状分布特征,空间插值对分析其要素数值分布及演变趋势具有重要意义。本文以离散带状分布的剖面高程数据为例,对ArcGIS中常用的栅格插值和地统计分析两类模型特征进行比较分析,为实际应用中选择合适的插值模型及参数提供经验参考。研究结果表明:地统计分析模型具有较好的区域拟合效果,剖面高程数据的总体插值精度更优,但耗费时间较长;栅格插值模型精度差异较大,耗费时间总体较短;反距离权重插值法的栅格插值和地统计分析模型精度均最优,反距离权重插值法栅格插值耗费时间最短;在栅格和地统计分析模型中获得相对较优的插值效果,其参数设置有特定规律可遵循。

大亚湾夏季浮游植物群落结构的长期变化及其与环境因子的关系

本文分析了1999-2017年大亚湾夏季浮游植物群落结构的长期变化及其与环境因子的关系,结果显示,大亚湾海域海水温度呈显著下降趋势,盐度呈显著上升趋势;溶解无机氮浓度出现较大幅度提升,2008-2017年间大亚湾溶解无机氮浓度平均值比1999-2007年提升了72.73%;大亚湾浮游植物种类数变化趋势不明显,主要优势种没有发生明显变化,柔弱伪菱形藻(Pseudonitzschia delicatissima)为区域第一优势种,其次为中肋骨条藻(Skeletonema costatum);浮游植物总丰度、硅藻丰度、甲藻丰度以及主要种类中的柔弱伪菱形藻、中肋骨条藻和叉角藻(Ceratium furca)丰度均呈现显著上升趋势;浮游植物生物多样性指数(H′)和均匀度(J)均呈下降趋势。人类活动所引起的溶解无机氮浓度大幅升高以及外海水入侵加强所引起的海水温度降低和盐度上升导致了浮游植物丰度的上升、优势种的单一化和生物多样性指数的下降。

海口湾海域表层沉积物重金属空间分布特征及其生态风险评价

沉积物中的重金属含量是反映近海环境质量的重要因子。本研究对2018年3月采集的海口湾表层沉积物样品开展了粒度、有机碳(OC)和7项重金属等环境要素分析,探讨了各元素的空间分布及地球化学特征。海口湾表层沉积物中铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)和砷(As)含量平均值分别为14.1 mg/kg、 27.1 mg/kg、 63.7 mg/kg、 0.06 mg/kg、 41.5 mg/kg、0.050 mg/kg和12.79 mg/kg。Cu、Pb、Zn、Hg与OC含量之间呈较好的正相关性,Cu、Pb、Zn和Cr等重金属元素更易在细粒级的沉积物中富集,Cd和Hg含量分布主要受控于以沿岸河流、工业与城市等为主的点源入海排污,而Cr和As含量分布受入海排污的影响较小。地累积指数法的评价结果显示,海口湾表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd和Cr均为清洁无污染,Hg和As为轻度污染。潜在生态风险指数法的评价结果表明,海口湾表层沉积物中单项重金属潜在生态风险程度为Hg> Cd> As> Pb> Cu> Cr> Zn,总体表现为中等生态风险。

以DGA树脂法分析海水^(90)Sr的若干问题探讨

海水^(90)Sr一直是海洋放射性监测调查的重要核素之一。由于现行分析方法老旧、去污效果差、分析周期长等问题,本文对以DGA树脂法分析海水^(90)Sr业务化推广时遇到的若干问题进行研究,如富集共沉淀和DGA分离流程对锶的定量分离、锶-钇分离后搁置对最终结果的影响、DGA纯化流程对钇的定量分离以及全流程回收率等。结果表明:(1)氢氧化铁和氟化钙对锶的载带能力均较弱;高达97%海水锶保留在氢氧化铁共沉淀的上清液里,这表明母体^(90)Sr和子体^(90)Y在氢氧化铁共沉淀富集后开始分离。(2)DGA树脂对锶吸附性较弱,样品液流洗DGA树脂时已去除90%以上富集残留锶。(3)^(90)Sr-^(90)Y分离至测量的搁置时间应控制在20~40 h。(4)20 mL 0.25 M盐酸足以洗脱10 mg钇并消除钇在树脂上的残留。(5)以DGA树脂法测定海水中的^(90)Sr全流程的化学回收率在70%以上。

珠江口康氏侧带小公鱼鱼卵的空间分布特征

根据2013年8月、2017年8月、2019年8月、2020年8月在珠江口海域的生态调查数据,分析了珠江口康氏侧带小公鱼(Stolephorus commersonnii)鱼卵的空间分布特征及其与水团的关系,并利用高斯模型研究了鱼卵分布对盐度的适应性。结果表明:根据对温、盐度数据的K⁃means聚类分析,将调查海域分为径流水、咸淡混合水和南海高盐水3种水团;康氏侧带小公鱼鱼卵在咸淡混合水和南海高盐水区域均有一定数量分布,而在径流水中基本无分布;曲线拟合结果显示,2020年8月调查的鱼卵丰度和海水表层盐度(sea sur⁃face salinity,SSS)的关系符合高斯模型,康氏侧带小公鱼鱼卵分布的SSS最适值为16.28,最适范围为11.76~20.80,耐受范围为7.24~25.32;康氏侧带小公鱼鱼卵主要分布在珠江口中部的内伶仃岛以南,青洲、桂山岛周边,以及大屿山岛附近水域;在珠江口北部,其分布范围随着径流水势力的消长而发生变化;在东南部30 m以深的陆架区,基本无康氏侧带小公鱼鱼卵分布。

基于GIS的2001—2020年广东近岸海域赤潮时空分布

结合2001—2020年广东近岸海域赤潮发生记录,利用地理信息系统(GIS)技术研究该海域赤潮发生的时空分布特征,并对其危害程度进行了评估。结果表明,广东近岸海域赤潮发生最频繁的区域为珠江口海域及大鹏湾、大亚湾海域,其次为粤东潮汕海域和粤西湛江海域;20年以来广东近岸海域共发生赤潮202次,其中影响面积超过100 km^(2)的有28次;赤潮发生次数最多的月份是4月,高发季节是春季;粤西湛江附近海域多发硅藻赤潮,珠江口附近海域及大鹏湾、大亚湾海域多发甲藻赤潮,粤东潮汕地区附近海域多发金藻赤潮;粤西湛江东部、大亚湾以及汕尾西部海域所发生的赤潮对渔业资源的危害较大,而其他区域赤潮高发主要受到近岸水体富营养化以及港口船舶压舱水的影响。利用GIS绘制广东省赤潮灾害分布图有助于政府部门形成广东省赤潮整体分布概念,为监测预警等工作总体布局提供支撑。