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2021年  第43卷  第8期

2021 年 8 期目录
2021, (8): 1-3.
摘要:
物理海洋、海洋气象、海洋物理
苏北浒苔生长期运移路径及温盐环境的数值模拟
高丽萍, 范德江, 宋德海, 仲毅, 毕乃双, 迟万清
2021, 43(8): 1-16. doi: 10.12284/hyxb2021056
摘要:
基于已验证的有限体积海岸海洋模型(FVCOM)和拉格朗日粒子离线追踪模块,模拟了潮、风、环流、温盐、波等外界强迫不同组合下苏北海域水面粒子的5种运移路径,通过实际漂流瓶轨迹验证,并进行路径间的差异与对应单强迫流场对比研究,探讨发端于苏北的浒苔运移路径及其影响因素。结果表明:浒苔运移路径先沿着苏北沿岸向北运移至废黄河口附近海域,之后向东北方向偏转继续运移,一直到山东半岛南部海域;影响苏北浒苔运移路径的外界强迫主要是风,其次是温盐、波浪、环流,潮流可以引起浒苔在局地的旋转往复运动,不能使其向北远距离漂移。漂流期间,苏北沿岸海域表层温度为18~24℃、盐度为28~31,温盐条件在浒苔最宜生长条件范围,是浒苔能边漂移边大面积暴发的原因之一。
海洋化学
夏季闽东沿海水体中透明胞外聚合颗粒物的分布特征及影响因素
薛思佑, 胡佶, 韩正兵, 蔡昱明, 刘小涯, 冯毓彬, 于培松, 张慧娟, 潘建明
2021, 43(8): 17-30. doi: 10.12284/hyxb2021114
摘要:
透明胞外聚合颗粒物(TEP)在海洋微食物网和海洋碳循环中发挥着重要作用。本文针对夏季闽东沿海TEP的分布特征及影响因素进行研究。结果表明,闽东沿海TEP含量(以黄原胶为标准物质计算,后同)范围为25.2~935.5 μg/L,平均值为(201.8±177.9) μg/L。整体而言,TEP的分布表现为近岸高、远岸低,表层TEP含量相对于底层要低。相关性分析显示,研究海域TEP含量与浊度和营养盐(硅酸盐、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐)浓度呈正相关,与pH、溶解氧浓度和小型浮游生物量呈负相关。分级叶绿素a结果显示,相对于其他尺寸浮游植物,调查海域小型浮游生物可能对TEP含量的贡献最大。相比于开阔大洋中TEP主控因素为浮游植物而言,夏季闽东海域TEP主要由浮游植物在衰退阶段产生,其分布主要受颗粒物再悬浮作用影响。该结果不仅进一步阐明了近岸海域与开阔大洋TEP影响因素的区别,并且对我国近海海域不同区域TEP分布研究空白进行了补充。
长江河口湿地互花米草入侵对沉积物中汞形态特征的影响研究
王志刚, 周立旻, 郑祥民, 王永杰
2021, 43(8): 31-40. doi: 10.12284/hyxb2021118
摘要:
通过分析长江河口湿地典型植物根际沉积物柱样(0~40 cm)中总汞(THg)、甲基汞(MeHg)及其与粒度、总有机碳(TOC)、还原态硫等环境因子之间的关系,探讨了互花米草(Spartina alterniflora)入侵对沉积物中汞形态特征的影响及主控因子。结果表明:(1)不同植物(互花米草、芦苇(Phragmites communis)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和水葱(Scirpus tabernaemontani))根际沉积物中THg均值为49.9~100.9 μg/kg,其与粒径小于16 µm颗粒物组分体积百分比及TOC含量之间存在显著正相关关系(r2=0.85,p<0.01;r2=0.58,p<0.01),这意味着沉积物中矿物−有机物复合体细颗粒物的空间分异决定着总汞的空间分异。互花米草入侵促进了细颗粒的沉积,进而间接促进了沉积物中总汞含量的增加。(2)不同植物根际沉积物中MeHg均值为0.3~1.4 μg/kg,MeHg/THg均值为0.4%~1.4%,互花米草、芦苇及海三棱藨草根际沉积物中MeHg含量及MeHg/THg值随深度增加不断减小,但无显著差异,表明了互花米草入侵对沉积物中汞甲基化过程的影响可能有限。Pearson相关分析表明,MeHg/THg与THg、TOC、酸挥发性硫之间不存在显著的正相关关系。硫的K边同步辐射结果进一步表明了硫形态(如有机硫和S2−)变化与MeHg变化关系不大。MeHg/THg值呈表层(0~8 cm)高,底层低的分布规律,表明了表层沉积物中汞的甲基化潜势较大,这可能与表层新鲜有机质(如藻类和植物凋落物)的不断供给及其降解过程密切相关,还需深入研究。
海洋地质
珠江口盆地开平凹陷断裂构造特征与动力学机制探讨
王嘉, 栾锡武, 何兵寿, 冉伟民, 魏新元, 胡庆, 韦明盟, 龚梁轩
2021, 43(8): 41-53. doi: 10.12284/hyxb2021082
摘要:
珠江口盆地作为南海北部陆缘勘探程度较高的含油气盆地,断裂特征分析对认识盆地演化模式和油气成藏机理至关重要。根据高分辨率地震数据和钻井资料对盆地西南部开平凹陷进行精细地震地质解释,依据断裂级别与规模将该区断裂构造类型划分为一级控盆断裂、二级控凹断裂、三级控带断裂以及四级控圈断裂;在地震剖面上识别出“Y”字型断层、阶梯状断层及卷心型断层等多种剖面组合样式;根据断裂平面分布图识别出平行式、雁列式、斜交式3种平面组合类型;定量统计断裂走向特征可知,在右旋应力场作用下,自始新世到早中新世断裂走向持续发生近NE→EW→近NW向的顺时针旋转,且断裂活动性逐渐减弱。并认为受印度‒欧亚板块碰撞、太平洋板块俯冲后撤和古南海持续南移的影响,盆地形成典型的伸展拉张应力场环境,促成始新世‒渐新世期间近NE向、EW向和中新世期间发育的近NW向3组断裂发育。对开平凹陷的地质构造特征加以解释补充,为南海北缘洋陆过渡带的发育特性和成因机制提供参考。
南海台西南盆地南部海域19 ka以来沉积物物源与输运机制分析
唐荣, 冯秀丽, 冯利, 肖晓, 刘爽
2021, 43(8): 54-65. doi: 10.12284/hyxb2021090
摘要:
通过对南海台西南盆地南部海域TS6岩芯沉积物样品稀土元素地球化学特征和黏土矿物组合进行分析,探讨了研究区近19 ka (末次冰消期)以来沉积物物质来源、输运机制及物源变化特征。物源综合分析结果显示,台湾河流是研究区沉积物的主要源区,其中台湾西部河流较东部河流贡献更大,珠江也为研究区输送了部分沉积物。由于各源区物质主要黏土矿物种类及含量存在较大差异,推测研究区沉积物黏土矿物中的伊利石和绿泥石主要由台湾河流提供,高岭石主要由珠江提供,含量较少的蒙脱石由东南部的吕宋岛提供。末次冰消期以来,研究区陆源物质输入量受控于海平面变化而逐渐减少,黏土矿物组合反映的物源变化主要受控于气候和洋流变化,还可能叠加了多种因素的影响。
苏北辐射沙洲岸滩沉积物元素地球化学记录的百年尺度环境变化
赵一飞, 徐敏, 刘晴, 舒强, 王平
2021, 43(8): 66-80. doi: 10.12284/hyxb2021098
摘要:
苏北辐射沙洲是分布于江苏岸外的典型沉积堆积体,受长江、黄河泥沙供给和近岸潮流动力的共同影响,发育了典型的粉砂淤泥质潮滩,沉积物元素可以记录潮滩环境变化的重要信息。在辐射沙洲岸滩采集了3个短柱沉积物岩芯,建立可靠的年代框架,采用高分辨率XRF元素扫描仪进行地球化学元素测试,选用XRF信号强度高的14种元素进行聚类和相关性方法提取环境信息,研究过去百年尺度人类活动和海岸环境变化下的苏北辐射沙洲岸滩沉积环境变化。结果表明,该区典型潮滩剖面岩芯沉积物中Si、Ca、As和Fe元素相对含量较高,且自北向南其含量不断增加,Mn、Ba、Cu和Zn元素含量较低,在所有剖面含量变化不大。在垂向上,Si、Ca和Fe元素变化趋势一致,而Ni、Zn和S元素在不同柱状岩芯中呈现与Si、Ca和Fe相反的变化趋势。相关关系和聚类分析显示,Si、Ca和Fe元素之间具有较高的相关性,即具有近似的地球化学行为和一致的物质来源;与元素Ni、Cu和Zn呈负相关,暗示了这几种元素与前者具有不同的地球化学行为。苏北辐射沙洲潮滩沉积物沉积环境发生了明显变化且在不同区域呈现不同的变化规律,物质来源、水动力环境、人类活动等因素是导致沉积环境变化的主要原因。
西沙群岛宣德环礁的精细水下地貌组合特征及其成因机制
何其江, 刘刚, 王雪木, 郑志锋, 段轲, 韩孝辉, 沈爱斯
2021, 43(8): 81-92. doi: 10.12284/hyxb2021078
摘要:
海底地形地貌及类型分布特征对指示区域地质构造影响、海平面升降、海洋水动力等有重要意义。本文通过侧扫声呐、单波束测深、表层沉积物取样等方法,分析了西沙群岛宣德环礁精细水下地貌组合特征,并探讨了其成因机制。结果表明:(1)宣德环礁为残缺型环礁类型,中部为潟湖沉积,礁盘之间形成西沙洲口门、“红草门”、环礁西缺口和环礁南缺口等4处水深超过60 m的深水口门,并首次识别了西沙洲口门;(2)宣德环礁水下地貌类型可划分为3级11类地貌类型。研究区的沙波及槽沟等动力地貌单元显示,宣德环礁浅水区海底特征地貌由盛行季风和波浪场所控制,深水口门形成的潮汐通道水体为塑造宣德环礁潟湖区动力地貌的主要因素。研究区东南部向海坡存在6级水下阶地,通过对比南海珊瑚礁阶地特征,宣德环礁向海坡阶地成因很可能是全球海平面变化和地壳沉降的共同作用。
海洋生物
基于DNA条形码的长江口鱼类浮游生物形态分类研究
刘守海, 杨旖祎, 何彦龙, 季晓, 王宇坛, 张海景, 毛如意, 蒋晓山, 程祥圣
2021, 43(8): 93-104. doi: 10.12284/hyxb2021062
摘要:
DNA条形码技术是利用一段较短的DNA序列实现快速准确物种鉴定的工具。本研究采用传统形态学和DNA条形码技术相结合,对长江口及其邻近水域的鱼类浮游生物种类进行准确鉴定,并对部分种类仔稚鱼进行了形态学描述。结果表明:2016年春、夏季和2017年夏季共获得鱼类浮游生物55种,隶属9目19科。其中鲈形目种类数最多,为35种。鱼类浮游生物在类群上季节变化不明显,但在种类上有明显的季节变化。仅有凤鲚(Coilia mystus)、日本鳀(Engraulis japonius)和小黄鱼(Larimichthys polyactis)在春、夏季同时出现。首次描述了龙头鱼(Harpadon nehereus)仔、稚鱼阶段的形态特征;对龙头鱼、前鳞龟鰉(Chelon affinis)、四指马鲅(Eleutheronema tetradactylum)、少鳞鱚(Sillago japonica)和日本须鳎(Paraplagusia japonica)这5种仔、稚鱼的可量性状、鳍的发育、黑色素的分布等情况进行了描述,绘制了仔、稚鱼形态图。以上研究可为河口鱼类育幼场的研究提供科学依据,也为鱼类早期发育阶段分类资料的积累探索新途径。
基于深度卷积嵌入式聚类(DCEC)的海洋环境特征提取对渔情预报模型的改进研究—以西南印度洋大眼金枪鱼为例
张天蛟, 廖章泽, 宋博, 袁红春, 宋利明, 张闪闪
2021, 43(8): 105-117. doi: 10.12284/hyxb2021072
摘要:
为提高大眼金枪鱼(Thunnus obesus)延绳钓渔情预报模型的预测能力,本研究提出了一种基于深度卷积嵌入式聚类(DCEC)的海洋环境时空特征提取方法,结合广义可加模型(GAM)对西南印度洋大眼金枪鱼延绳钓渔场进行预报。采用2018年1−12月0.041 6°×0.041 6°的MODIS-Aqua和MODIS-Terra海表面温度三级反演图像数据(以日为单位)构建DCEC模型,基于Davies-Bouldi 指数(DBI)确定最佳聚类数,在此基础上提取各月海表温度(SST)的类别特征值\begin{document}$ {F}_{M} $\end{document};采用美国国家海洋和大气管理局网站2018年1−12月1°×1°的Chl a浓度月平均值作为辅助环境特征因子;采用印度洋金枪鱼委员会2018年1−12月1°×1°的大眼金枪鱼延绳钓渔业数据(以月为单位),计算单位捕捞努力量渔获量(CPUE);将SST月类别特征值\begin{document}$ {F}_{M} $\end{document}、Chl a浓度月平均值与CPUE数据进行时空匹配,构建改进GAM;采用SST月平均值、Chl a浓度月平均值与CPUE数据构建基础GAM;采用联合假设检验(\begin{document}$ F $\end{document}检验)验证模型解释变量对响应变量的影响;采用赤池信息准则(AIC)、均方误差(MSE)、绘制实测值和预测值的散点图并计算相关系数r,分析改进GAM相比于基础GAM的提升效果。实验结果表明:(1)基于DCEC模型提取的\begin{document}$ {F}_{M} $\end{document}能够较好地反映西南印度洋海表温度的时空动态特征与规律,并与西南印度洋的气候条件、季风状况和水文特征等相互耦合;(2) \begin{document}$ {F}_{M} $\end{document}相比SST平均值的因子解释率更高,对大眼金枪鱼CPUE影响更为显著,高渔获率集中在暖冷流交汇区域;(3)改进GAM相比基础GAM的AIC值降低了9.17%,MSE降低了26.7%,散点图显示改进GAM预测的CPUE对数值与实测CPUE对数值的相关性较显著,r为0.60。本研究证明了DCEC模型在海洋环境特征提取方面的有效性,可为后序大眼金枪鱼延绳钓渔情预报模型的改进研究提供参考。
基于渔获量平均营养级的东印度洋渔业资源可持续利用评价
鲁泉, 苏雪, 方舟, 陈新军
2021, 43(8): 118-127. doi: 10.12284/hyxb2021104
摘要:
渔业资源可持续利用是渔业经济可持续发展的基础。本文根据联合国粮农组织提供的1950−2018年东印度洋渔业生产统计数据,结合Fishbase提供的相关鱼种的营养级,探讨了69年间东印度洋渔获量平均营养级(MTL)以及营养级平衡指数的长期变化趋势,以此来判定其渔业资源可持续利用状况。研究认为,1950−2018年东印度洋渔获量呈现稳步增长趋势,其中云鲥(Tenualosa ilisha)、鲱鱼(Clupea pallasi)、印度鲭(Rastrelliger kanagurta)为重要渔获种类,其累计年产量占总产量的比重均在10%以上。MTL变动大致可分3个阶段:1950−1974年渔获MTL总体处在高位,其值范围为3.39~3.71,平均值为3.60±0.07,期间年渔获量呈现稳定的增长趋势,平均年增长率为6.4%;1975−1999年渔获MTL呈现波动,其值范围为3.21~3.51,平均值为3.35±0.08,期间年渔获量呈现稳定的小幅度增长趋势,平均年增长率为4.8%;2000−2018年渔获MTL年间波动较小,其值为3.31~3.43,平均值为3.38±0.03,期间年渔获量呈现缓慢稳定的增长趋势,平均年增长率为1.6%。3个阶段的平均营养级平衡指数分别为0.59±0.22、0.94±0.14、1.25±0.04,其值呈现稳定的增长趋势且年间变化幅度越来越小,说明其群落结构越来越趋稳定。渔业资源的开发利用程度增加,而MTL下降程度较小,营养级平衡指数呈现上升趋势,说明渔获量的增加能够弥补MTL的下降;且仅统计营养级大于3.25的种类时,1950−1974年、1975−1999年、2000−2018年3个阶段的MTL平均值分别为4.16±0.04、4.18±0.04、4.19±0.03,呈现小幅稳定增长的趋势,表明高营养级种群渔业资源未受到破坏。研究认为,东印度洋海洋生态系统稳定,高营养级种群渔业资源处于未充分开发状态。
军曹鱼(Rachycentron canadum)性腺分化及首周年发育的组织学观察
邝杰华, 陈刚, 马骞, 毛非凡, 周启苓, 黄建盛, 施钢, 张健东
2021, 43(8): 128-138. doi: 10.12284/hyxb2021126
摘要:
本研究采用石蜡组织切片和H.E.染色法对军曹鱼原始性腺的形成、分化及精巢和卵巢首周年发育的组织结构变化进行观察。结果显示,军曹鱼原始生殖细胞在7孵化日龄(days post hatching,dph)时迁移到达生殖嵴,随后体细胞出现聚集和分裂,并于15 dph将原始生殖细胞完全包绕形成原始性腺。军曹鱼卵巢分化的时间要早于精巢,34 dph的稚鱼性腺组织尚未分化,但可观察到两种存在明显组织学差异的性腺类型,其中一种类型的性腺出现卵原细胞群,而另一种类型的性腺横切面较狭长,生殖细胞数量明显较少,因此推定为未分化精巢;卵巢的解剖学分化开始于44 dph,其标志为卵巢腔的形成;50 dph时精巢开始细胞学上的分化,此时精原细胞由基底膜包被形成囊泡状的细胞团。在首周年发育期间 (60~360 dph),军曹鱼的精巢发育包含I、II、III、IV、V 5个时期,而卵巢发育只包含I、II、III 3个时期。60 dph时,精巢和卵巢均处于I期;90 dph时,精巢发育至II期,卵巢仍处于I期;120 dph时,超过半数的精巢已发育至 III期,仅少部分卵巢发育至II期;150 dph时,精巢已发育至III期,而大部分卵巢发育至II期;185 dph时,精巢仍为III期,卵巢均已发育至II期;210 dph时,大部分精巢发育至IV期,卵巢仍处于II期;360 dph时,精巢已发育至V期,大部分卵巢发育至III期。上述研究结果可丰富军曹鱼的繁殖生物学研究基础,阐明其早期性腺发育规律,还可为其人工繁殖提供理论依据。
冬季大连砂质潮间带自由生活海洋线虫群落结构及多样性的比较
宋慧丽, 慕芳红, 孙燕, 华尔
2021, 43(8): 139-151. doi: 10.12284/hyxb2021060
摘要:
本研究于2015年12月在濒临渤海的大连夏家河子沙滩和濒临黄海的大连金沙滩采集海洋线虫样品,对两处砂质潮间带海洋线虫群落结构及多样性特征进行了研究。研究结果表明,两处砂质潮间带海洋线虫丰度、优势种、摄食结构及多样性差异显著。夏家河子海洋线虫平均丰度为(592.0±318.9) ind./(10 cm2),金沙滩海洋线虫平均丰度为(54.6±53.8) ind./(10 cm2),显著低于夏家河子。共鉴定海洋线虫43种,共有种13个。夏家河子沙滩海洋线虫优势种为Daptonema sp.1、Daptonema sp.2、Theristus sp.1、Setosabatieria sp.1、Prochromadorella sp.1、Daptonema sp.3、Paracyatholaimus sp.1、Sabatieria breviseta,以非选择性沉积食性线虫为主;金沙滩海洋线虫优势种为Oncholaimus sp.1、Chromadorita sp.1、Theristus sp.2, Neochromadora sp.1、Enoplus sp.1、Prochromadorella sp.1,以杂食性或捕食性线虫为主。两处砂质潮间带海洋线虫种数S、丰富度指数d和香农−威纳多样性指数H'存在极显著的差异,其值均表现为夏家河子显著高于金沙滩。相似性分析结果显示,两处沙滩的海洋线虫群落结构存在显著差异。间隙水pH、沉积物有机质含量及中值粒径是引起海洋线虫群落结构及多样性差异的主要因子,其中,沉积物中值粒径对线虫群落特征的影响最为突出。就两处沙滩潮区差异而言,受沉积物粒径特征及pH的影响,夏家河子海洋线虫群落特征在不同潮区之间也存在差异,其低潮带海洋线虫多样性高于高、中潮带,杂食者和捕食者丰度高,反映其海洋线虫群落结构较复杂。金沙滩不同潮区的环境因子无显著差异,线虫群落结构及多样性潮区差异不显著,较为均一。此外,水动力对海洋线虫群落结构沙滩差异和潮区差异也产生重要影响。一方面,水动力通过影响不同粒径沉积物的沉积影响海洋线虫群落特征;另一方面,水动力可影响线虫的分散性,进而对其潮区分布产生影响。
海洋信息科学
基于三维相空间法和稳健估算法的ADV流速数据后置处理效果研究
钟纯怿, 张俊波, 杨振昊, 季舒恒, 万荣
2021, 43(8): 152-159. doi: 10.12284/hyxb2021132
摘要:
水流是影响藤壶、牡蛎、藻类等水生生物能否成功附着在渔业装备上的重要环境因素,水体流速的变化会改变藻类新陈代谢过程,制约藤壶与牡蛎幼虫大面积扩散。流速测量数据的准确性对研究渔业装备上附着生物的附着机制起到至关重要的作用。声学多普勒流速仪(ADV)是测量水体流速的重要设备。然而,水体中的气泡、大颗粒悬浮物等因素会影响ADV的相关系数和信噪比,从而导致流速数据中产生野点,降低了数据的准确性。本文基于国内外主流算法稳健估算法与三维相空间法,以ADV实际测量的流速数据为例,对比研究两种后置处理方法的检测效果。结果显示,稳健估算法平均检出率为4.95%,峰度系数平均下降77.71%,三维相空间法平均检出率为14.60%,峰度系数平均下降84.05%。综合分析,三维相空间法处理效果较好,其检测准确性高于稳健估算法,但存在过处理现象。建议在处理野点含量低于5%的数据时选用相空间法,而对于野点偏离样本平均值较远的数据时,可以选用稳健估算法。本文对减小流速数据误差,为准确定量研究水流对渔业装备附着生物的附着量与种类影响有着重要的意义。
新闻与观点
中日海洋环境领域研究合作与展望
刘阳, 田永军, 于佳, 王欣, 周少丹, 単谷, 伊藤進一
2021, 43(8): 160-162. doi: 10.12284/hyxb2021178
摘要: