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2022年  第44卷  第1期

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2022 年 1 期封面
2022, 44(1): .
摘要:
2022 年 1 期目录
2022, 44(1): 1-4.
摘要:
海洋化学
离子迁移谱现场观测渤海和北黄海二甲基硫的研究
彭丽英, 郭雨, 娄婷婷, 崔旭东, 张桂成, 傅晓婷, 谷挺, 马兴, 孙军
2022, 44(1): 1-10. doi: 10.12284/hyxb2022008
摘要:
渤海、黄海是高产二甲基硫(Dimethyl Sulfide, DMS)的大陆架海区。该海区DMS的现场调查研究有助于准确评估海洋DMS释放量及其对全球气候变化的负反馈作用。目前,无论是基于模型还是直接测量法的通量估算均以表层海水或低层大气DMS浓度为基础,因此,先进的检测技术对其通量估算的准确度具有决定性作用。气相色谱法、质谱法、化学发光法以及卫星遥感技术是现在常用的观测技术,而本文则基于苯辅助光电离离子迁移谱技术进一步提出了一种可在海域现场观测海水中DMS的方法。通过结合动态气提-Nafion管在线除水进样系统,消除环境水汽的干扰;在最优条件下,基于DMS两个产物离子峰,可以实现0.10~120 nmol/L之间DMS的定量分析,检测限低至0.065 nmol/L;然后将所建方法应用于2019年秋季渤海、北黄海海水中DMS的现场观测。结果表明,表层海水中DMS的浓度为0.080~0.96 nmol/L(平均值为(0.44±0.34)nmol/L),其海气通量为0.12~17.75 μmol/(m2·d)(平均值为( 3.23±4.02)μmol/(m2·d));通过结合实验室检测结果、环境因子和浮游植物群落结构讨论了海水样品低温储存条件下DMS的变化和影响因素,结果显示,营养盐成分及浮游植物群落结构是影响储存样品中DMS浓度显著增加的主要因素,进一步表明了现场观测方法的建立对海洋DMS释放量的准确评估具有重要意义。
西沙永兴岛附近海域沉积物的环境质量评价
徐阁, 王德鸿, 王诗文, 石军, 袁超, 韩留玉
2022, 44(1): 137-146. doi: 10.12284/hyxb2022004
摘要:
根据2009‒2017年9个航次对西沙永兴岛附近海域共6个站位的沉积物重金属监测结果,应用数理统计法估算了该区域7种重金属元素的背景值,分析了重金属的含量及年际变化,采用单因子标准指数法和潜在生态危害指数法对其重金属含量进行了评价。结果表明:研究区域沉积物重金属具有低背景值,均符合海洋沉积物质量第一类标准,沉积物质量为优。7种重金属含量的年际变化显著,变化规律不尽相同,受岛上开发活动影响较大。从2009年到2017年,重金属Zn、Cd、Cu、Cr、As和Hg含量变化的总体趋势先增多后减少,Pb的含量则表现为增多。潜在生态风险评价显示,多年平均潜在生态危害系数由大到小依次为Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn,Cd和Hg是该研究海域潜在的生态风险因子。
基于次溴酸钠氧化−氨基磺酸还原测定沉积物15N加富培养样品中的15${{\bf{NH}}}^{{\bf{+}}}_{{\bf 4}}$的方法探索
徐颢铭, 宋国栋, 刘素美, 梁生康, 张桂玲
2022, 44(1): 147-154. doi: 10.12284/hyxb2022024
摘要:
沉积物中的异化硝酸盐还原过程是海洋中活性氮转化的关键过程之一。不同于反硝化和厌氧铵氧化,异化硝酸盐还原为铵(DNRA)是将硝酸盐直接还原为铵,而不是以氮气的形态移除,这有可能会加重水体富营养化和缺氧。目前测定沉积物中异化硝酸盐还原过程的主要手段是15N标记培养技术。为了准确评估DNRA的潜在速率,首先要准确测定加富样品中的15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}浓度。常用测定15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}的方法为基于次溴酸钠−碘氧化膜进样的四极杆质谱法。然而此方法的分析物之一30N2在分析时容易存在两个问题而导致结果失真:一是易受样品中O2干扰而导致30N2含量被显著高估;二是30N2在检测器中平衡较慢从而导致测试时间较长且精密度较差。为解决上述问题,本研究采用次溴酸钠氧化−氨基磺酸还原的方法将15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}转化为29N2后通过膜进样的四极杆质谱仪进行测定(简称Redox-MIMS法)。结果表明,Redox-MIMS法在氨基磺酸还原剂浓度为80~100 mmol/L时还原效率最好;方法的检测限约为0.5 μmol/L,精密度为0.8%,工作曲线的线性范围可以达到0~150 μmol/L。相对于次溴酸钠−碘氧化法,Redox-MIMS法反应条件温和,反应试剂相对易得,产物为29N2,有效解决了30N2分析的一系列问题,并显著提高了测定效率(2 min/样品)。分别采用Redox-MIMS法和次溴酸钠−碘氧化法测定莱州湾沉积物实际样品,两种方法所测得的DNRA速率以及DNRA占异化硝酸盐还原的比例均无显著性差异,证明Redox-MIMS法是一种准确、高效地测定15N加富培养样品中15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}的方法。
海洋生物
基于长度贝叶斯生物量估算法的北部湾带鱼资源评估
张曼, 王雪辉, 王淼娣, 杜飞雁, 孙典荣, 王亮根, 王跃中, 许柳雄, 邱永松
2022, 44(1): 11-21. doi: 10.12284/hyxb2022002
摘要:
带鱼是南海西北部北部湾主要经济鱼类种群之一,估算其种群参数和评估其资源状况对北部湾渔业资源管理具有重要意义。本文利用2006−2016年北部湾带鱼(Trichiurus haumela)的生物学数据,通过长度贝叶斯生物量估算法(Length-based Bayesian Biomass Estimation Method,LBB)估算带鱼的渐近肛长(Linf)、最适开捕肛长(Lc_opt)、相对自然死亡率(M/k)、相对捕捞死亡率(F/k)、捕捞强度(F/M)和开发率(E),并评估其资源状况(相对现存生物量,B/B0)。带鱼的Linf为44.4 cm,Lc_opt均值为28.5 cm,M/kF/k均值分别为1.32、2.76,F/M为2.20,E为0.67,B/B0均值为0.16。经逻辑斯蒂曲线拟合,带鱼的平均最小性成熟肛长为28.63 cm。研究表明, 当前北部湾带鱼处于过度开发的状态,现存资源量较低,群体结构简单,呈小型化。
基于空间自相关模型的西北太平洋日本鲭渔场时空变动研究
赵国庆, 吴祖立, 崔雪森, 樊伟, 石永闯, 肖戈, 唐峰华
2022, 44(1): 22-35. doi: 10.12284/hyxb2022012
摘要:
日本鲭(Scomber japonicus)是西北太平洋渔业捕捞的主要种类,了解其渔场变动对探究日本鲭种群分布、资源评估、开发利用和管理等意义重大。为获知其渔场的时空变动特征,本研究根据中国2014−2019年西北太平洋公海灯光围网渔业统计资料,运用全局莫兰指数、局部热点分析、重心迁移轨迹模型和标准差椭圆模型对西北太平洋日本鲭渔场时空分布模式、特征和变动趋势进行了研究。结果显示:(1)日本鲭渔获量主要集中在39°~44°N,147°~155°E范围内,地理上分布不均;年间产量先增后降,年间CPUE逐年降低;月间产量先增后降,其中6−10月均维持在较高水平,CPUE逐月增加;捕捞网次核密度显示,核密度高值发生区域与产量高值具有高度一致性;(2)日本鲭年间、月间渔获量均存在空间自相关并呈现显著聚集分布模式,月间空间自相关性比年间强;(3)年间、月间日本鲭渔获量分布的热点区和冷点区均表现出一定空间集聚特征,但是不同年份、月份的热点区和冷点区的分布区域、面积均存在较大差异;(4)日本鲭渔场重心年间移动轨迹呈右转约90°的扁“W”形状,总体上往西北移动;月间变化显示,从4月份开始逐渐向东北移动,8月到达东北端后向西南折返;(5)日本鲭渔场年间、月间变动方向一致,呈西南−东北格局,且方向性、向心力均较强,日本鲭渔场具有较高的聚集性。该研究引进了空间自相关模型及相关地理空间分析方法,为探讨西北太平洋日本鲭渔场变动特征提供了一种新思路。
不同采样设计对估计鱼类空间格局指数的影响
李迎冬, 张崇良, 纪毓鹏, 薛莹, 刘晓慧, 任一平, 徐宾铎
2022, 44(1): 36-47. doi: 10.12284/hyxb2022010
摘要:
查明渔业种群空间格局可为渔业资源的合理利用和管理提供参考依据。在渔业资源调查中,采样设计会影响调查分析结果的准确性和适用性。为查明采样设计对分析种群空间格局的影响,本文根据2016年10月、2017年2月、5月、8月在山东南部近海调查获得的数据,以星康吉鳗(Conger myriaster)、方氏云鳚(Enedrias fangi)为目标鱼种,应用计算机模拟重抽样方法,研究了4种样本量下简单随机抽样、系统抽样、分层随机抽样、分层系统抽样对估计目标种群的平均拥挤度和聚块指数的影响。应用相对估计误差和相对偏差衡量不同采样设计的表现。结果表明,系统抽样、分层系统抽样的模拟结果较接近空间格局指数“真值”,简单随机抽样和分层随机抽样表现较差;样本量对空间格局指数估计的影响较大,随着样本量增大,目标鱼种两个空间格局指数的相对估计误差均呈降低趋势。种群原始空间分布对空间格局指数估计具有一定影响,聚块指数估计的精确度随目标种群聚块指数真值的增加而减小,整体出现偏高的估计偏差。不同采样设计影响鱼类种群空间格局分析,种群聚集程度也对分析结果有所影响,因此,在渔业资源调查设计时可以纳入目标种群空间格局指标以完善多目标渔业资源调查方案。
浙江南部近海主要鱼类的时空生态位及种间联结性
叶深, 杨蕊, 丁朋朋, 彭欣, 刘伟成
2022, 44(1): 48-62. doi: 10.12284/hyxb2022028
摘要:
基于2016年8月(夏季)、11月(秋季)、2017年3月(冬季)、5月(春季)浙江南部近海的鱼类调查数据,利用生态位宽度、生态位重叠、聚类分析、方差比率法、卡方检验、联结系数以及种对共同出现百分率对主要鱼类种间关系进行研究。结果表明:(1)调查共采集鱼类169种,主要鱼类共有26种;(2)在空间维度上,日本鲭(Scomber japonicus)生态位宽度最大(2.83),青鳞小沙丁(Sardinella zunasi)和芝芜棱鳀(Thryssa chefuensis)生态位重叠值最大(0.97);在时间维度上,龙头鱼(Harpadon nehereus)生态位宽度最大(1.34),6组种对时间生态位重叠值等于1.00;在时空维度上,龙头鱼生态位宽度最大(3.50),青鳞小沙丁与芝芜棱鳀时空生态位重叠值最大(0.97);(3)方差比率法分析表明,方差比率偏离显著,主要鱼类总体正联结显著,其中170组种对间联结性达到显著水平(\begin{document}$ \chi^2$\end{document}≥3.841),联结系数和种对共同出现频率结果表明种间联结性趋于正联结。
基于多度格局模型的游泳动物群落结构研究—以闽南海域为例
蔡建堤, 刘勇, 徐春燕, 马超, 庄之栋
2022, 44(1): 63-78. doi: 10.12284/hyxb2022020
摘要:
为进一步了解游泳动物群落结构,探究群落结构变动的生态过程,本研究利用生态位优先模型(NPM)、分割线段模型(BSM)、生态位重叠模型(ONM)、优势优先模型(DPM)和随机分配模型(RAM)共5种多度格局模型分析闽南海域游泳动物的群落结构特征。结果显示:闽南海域游泳动物共192种,其中鱼类132种,蟹类31种,虾类13种,头足类10种,口足类6种;NPM拟合游泳动物多度分布的效果较好,ONM的拟合效果较差,闽南海域游泳动物群落结构具有优势种占较大优势、物种生态位之间不重叠的特点;由外海到近岸的渔区,游泳动物多度分布格局由DPM向NPM 转变,NPM的拟合效果渐差,BSM的拟合效果越来越好,群落结构呈现优势种的地位下降、物种数增多、个体数目分配趋均匀的趋势;从低纬度到高纬度,在水深较深的渔区,DPM拟合游泳动物多度分布的效果渐好,优势种的优势地位逐渐升高,种类数变少,物种多度分布越来越不均匀。而在水深较浅的渔区,DPM的拟合效果渐差,优势种的优势地位逐渐下降,种类数变多,物种多度分布越来越均匀。因此,生态位优先模型比较适合闽南海域游泳动物多度分布格局的研究。
日照岚山港北作业区邻近海域春、秋季浮游动物群落结构研究
张亮, 宿凯, 张绍萍, 孙滨, 蒲思潮, 王俊健, 纪莹璐
2022, 44(1): 79-88. doi: 10.12284/hyxb2022022
摘要:
以2015年5月(春季)和10月(秋季)在日照岚山港北作业区邻近海域进行的浮游动物调查数据为例,分析了该海域浮游动物的群落结构特征。调查海域两季共发现浮游动物成体20种,浮游幼虫7类,其中春季成体12种,浮游幼虫4类,秋季成体19种,浮游幼虫6类;春、秋两季调查浮游动物平均丰度分别为128.1 ind./m3、103.3 ind./m3;平均生物量(湿重)分别为1 129.9 mg/m3、954.3 mg/m3;平均多样性指数分别为2.39、2.01;平均丰富度指数分别为0.85、1.21;平均均匀度指数分别为0.87、0.62;春季调查优势种为强壮箭虫(Sagitta crassa)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、真刺唇角水蚤(Labibocera euchaeta)、太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)、球型侧腕水母(Pleurobrachia globosa),秋季调查优势种为太平洋纺锤水蚤、小齿海樽(Doliolum denticulatum)、强壮箭虫、真刺唇角水蚤;聚类分析表明,调查海域浮游动物可划分为3个群落。本研究可为深入研究该海域浮游动物群落结构提供重要的基础数据。
基于碳氮稳定同位素技术的小清河口邻近海域底栖食物网结构研究
张传鑫, 陈静, 纪莹璐, 陈琳琳, 李海汇, 王全超, 李宝泉, 邢荣莲
2022, 44(1): 89-100. doi: 10.12284/hyxb2022016
摘要:
为了掌握小清河口邻近海域底栖食物网结构特征,于2020年10月在小清河口邻近海域采集沉积物有机质、悬浮颗粒有机物、浮游动物和浮游植物4种潜在食源及35种生物样本,应用碳氮稳定同位素技术以及贝叶斯混合模型(MixSIAR)分析了小清河口邻近海域底栖食物网结构和营养关系。结果显示,潜在食源的δ13C值范围为−25.56‰~−17.91‰,δ15N值范围为2.43‰~10.33‰;底栖生物的δ13C值范围为−23.48‰~−18.31‰,δ15N值范围为8.79‰~18.01‰;底栖生物营养级范围为1.65(凸壳肌蛤)~3.54(中华栉孔虾虎鱼)。营养关系分析表明,小清河口邻近海域主要存在两条能量传递途径,一是以浮游生物为主要能量来源的浮游食物链,其中双壳类(除短竹蛏)、小型虾类和多毛类等为主要初级消费者;二是以沉积物有机质为主要能量来源的底层食物链,短竹蛏和腹足类为主要初级消费者。整体而言,小清河口邻近海域底栖生物类群间存在一定程度的生态位重叠,竞争较为激烈。
北太平洋柔鱼不同群体耳石日增量对海洋环境的响应研究
韩霈武, 王岩, 方舟, 陈新军
2022, 44(1): 101-112. doi: 10.12284/hyxb2022018
摘要:
为了研究北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)索饵场不同群体耳石日增量与环境之间的关系,采用梯度森林法和广义加性模型对2010−2016年在北太平洋采集的柔鱼进行了耳石日增量与海洋环境间的关系的分析。结果表明,柔鱼生命周期大约为1 a,秋生群体柔鱼个体的日龄范围为165~345 d,冬春生群体柔鱼个体的日龄范围为95~271 d。100 m水层海水温度、海表面温度、海表面盐度和混合层深度是影响柔鱼秋生群体耳石日生长的关键环境变量;100 m水层海水温度、海表面高度和叶绿素浓度是影响冬春生群体耳石日生长的关键环境变量。广义加性模型分析表明,耳石日增量宽度与梯度森林法筛选的关键环境变量存在显著关系(p <0.01)。不同群体的关键环境变量表明,温度和饵料丰度的变化对柔鱼生长有着显著的影响。
军曹鱼响应低氧胁迫转录组SNP位点鉴定及其功能注释分析
杨二军, 杨林桐, 王维政, 黄建盛, 张健东, 王忠良, 陈刚
2022, 44(1): 113-124. doi: 10.12284/hyxb2022006
摘要:
为了研究低氧胁迫下军曹鱼肠道转录组中单核苷酸多态性(SNP)标记位点及SNP所在基因SNP-Unigene的作用,通过SOAPsnp软件对军曹鱼幼鱼对照组和低氧胁迫转录组测序结果进行SNP检测,并将其比对到GO、KOG、KEGG数据库进行功能注释。结果显示,军曹鱼转录组SNP位点分布在26 120条SNP-Unigene上,共检测到431 845个SNP位点,SNP平均发生频率约为1/171 bp;SNP-Unigene功能注释发现,在低氧胁迫条件下,军曹鱼SNP-Unigene主要涉及信号转导、传染病、癌症和内分泌系统等信号通路。进一步筛选到3 417条SNP-Unigene被注释到MAPK信号通路等35条与免疫相关的通路中。基于转录组差异基因分析,检测了其中7个重要免疫通路中18个免疫相关基因的SNP位点分布情况。同时,也检测了HIF-1信号通路中PIK3CA等8个差异基因的SNP位点分布情况。研究结果将为进一步挖掘免疫及低氧相关SNP的分子遗传标记奠定基础,为军曹鱼低氧适应机制的深入研究提供科学参考。
海洋信息科学
现行黄河口保护区典型湿地植被时空动态遥感监测
张晨宇, 陈沈良, 李鹏, 刘清兰
2022, 44(1): 125-136. doi: 10.12284/hyxb2022014
摘要:
滩涂植被是滨海湿地的重要组成部分,其动态变化影响着湿地生态系统的结构和功能。利用遥感技术监测和评估湿地植被的长期变化对于海岸带资源管理和生态保护具有重要意义。本文以多时相Landsat卫星影像为数据源,结合面向对象和随机森林算法实现现行黄河口保护区内典型湿地植被的精准分类,揭示了2000−2020年研究区内芦苇、盐地碱蓬和互花米草的时空变化特征。经验证,湿地植被制图的总体精度为84.74%~92.39%,Kappa系数为0.81~0.91。长时序的分类结果表明,芦苇是现行黄河口保护区内的优势物种,分布面积占比维持在6%以上且总体保持平稳增长;盐地碱蓬面积自2006年开始呈减少趋势,优势度不断减小且破碎化程度严重。互花米草由2002年的221.85 hm2增加到2020年的5267.79 hm2,其扩张过程可分为3个阶段:2008年以前为扩张初期,互花米草生长不稳定;2008−2014年为快速扩张阶段,年平均扩展率为54%,空间上表现为向海扩张侵占光滩和向陆扩张侵占碱蓬生境;2014年至今为缓慢增长阶段,进入生长的稳定期,年平均扩展率仅为9%。