海州湾海洋牧场沉积物-水界面营养盐交换特性及生物扰动作用的研究
沉积物和水体之间的相互作用（营养物质的循环、迁移和存储）对近岸浅海生态环境有重要的影响。沉积物-水界面是近岸浅海区域中非常重要的界面之一，沉积物-水界面营养盐的交换对维持海洋初级生产力和水体营养盐含量平衡有着显著的影响。控制沉积物-水界面间营养盐迁移的因素主要包括扩散、吸附-解吸、沉淀（矿化）、溶解和有机质分解等，在这些过程中，温度、溶解氧（DO）、pH、盐度、生物扰动和沉积物自身理化性质等因素也会促进或抑制沉积物-水界面间营养的交换。目前，多数学者仅就单个因素对营养盐交换的影响规律进行了研究，但影响沉积物-水界面营养盐交换的因素之间并不是相互独立的，它们会共同作用于交换过程。故本文以海州湾海洋牧场为例，通过温度、DO、pH 等影响沉积物-水界面营养盐交换的主要环境因子正交试验设计及毛蚶的生物扰动实验，对海洋牧场区沉积物-水界面营养盐交换特性进行研究，从而为该海域建立营养盐交换模型提供基本参数，也为海域水环境修复提供理论依据。 本文对海州湾海洋牧场2016年5月3个站位沉积物-水界面营养盐交换通量进行了研究，分析了沉积物类型、温度、DO和pH对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响。又于 2016 年 10 月在海州湾毛蚶养殖区实地采样，通过培养实验测定了毛蚶的生物扰动作用和养殖密度对海州湾沉积物-水界面营养盐交换通量的影响。并得出以下研究成果： 影响营养盐交换通量的因素间存在主次关系。影响NH4+-N交换的因素依次为：DO>温度>沉积物类型；影响NO3-+NO2--N交换的因素依次为：沉积物类型>DO>温度；影响PO43--P交换的因素依次为：DO>沉积物类型>温度；影响SiO32--Si交换的因素依次为：温度>pH。因素之间的交互作用对各项营养盐交换通量有着重要的影响，在建立沉积物-水界面营养盐交换模型时，更应着重考虑交互作用的影响效果。本研究实验得出的沉积物类型、温度、溶解氧和pH这4种因素对海州湾营养盐交换影响的结果与海州湾往年调查研究结果大致相符。 毛蚶的生物扰动作用增大了营养盐在沉积物中的扩散深度和扩散速率，使营养盐可扩散至沉积物表层6-10cm处，并显著提高沉积物中营养盐的释放速率。培养期间各项营养盐平均通量均表现为由间隙水向上覆水释放，参照A10组的养殖密度（与实际养殖密度相近），在养殖区域的DIN和PO43--P释放通量是非养殖区域的3倍左右，而SiO32--Si释放通量是非养殖区域的2倍左右。此外，本研究估算出，通过养殖毛蚶可以为海州湾养殖区域提供49%的DIN ，74%的PO43--P和27%的SiO32--Si，对海州湾沉积物-水界面营养盐界面交换有重要贡献。
海洋牧场;沉积物-水界面;营养盐;交换通量;正交试验;生物扰动
上海海洋大学
硕士
捕捞学
张硕
2018
中文
S931.3
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）