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第一章 渤海环境的基本特征1

一、渤海的水文气象特征1

二、渤海的环境和生态特征5

三、从单学科到多学科的交叉研究9

参考文献11

第二章 渤海环流和输运动力学12

一、渤海动力学系统12

二、浅海环流和输运研究简史14

三、浅海环流和输运动力学基础19

四、渤海环流26

参考文献40

第三章 渤海悬浮物输运动力学45

一、渤海悬浮物的基本情况45

二、渤海悬浮物的观测事实49

三、渤海悬浮物输运动力学模型61

四、渤海悬浮物输运模拟结果66

参考文献75

第四章 渤海生源要素的迁移与归宿78

一、引言78

二、野外观测、实验材料与方法79

三、结果81

四、渤海中化学元素的周转、收支、季节与年际尺度的变化101

五、小结与存在的问题115

参考文献116

第五章 渤海浮游植物系统的观测与模型118

一、渤海浮游植物群落结构的初步研究118

二、渤海浮游植物生物量与营养盐时空变化历史回顾143

三、渤海初级生产与营养盐循环三维模型149

参考文献169

第六章 渤海的底栖生物群落174

一、底栖生物群落生态的方法学175

二、渤海的沉积环境181

三、渤海的大型底栖动物186

四、渤海的小型底栖生物群落204

五、底栖生物的实验生态研究227

参考文献237

第七章 浅海水层－底栖生态动力学的多层箱模型研究242

一、渤海海面太阳辐照强度的观测分析与计算方法研究242

二、渤海水层底栖耦合生态模型及系统季节变化的模拟分析247

三、营养硅盐对渤海生态系统季节变化影响的模拟分析259

四、渤海、黄海中央区浮游生态效率年变化的对比分析266

五、陆架浅海沉积物－海水界面溶质通量的计算方法及其应用273

参考文献279

跋282

图1-1 渤海地形图2

图2-1 渤海冬、夏季环流流型示意图26

图2-2 1993年夏季渤海湾底层人工水母漂移方向27

图2-3 2002年夏季渤海观测得到的底层拉格朗日平均速度28

图2-4 渤海斯托克斯漂移速度的分布33

图2-5 渤海欧拉余流的分布33

图2-6 渤海拉格朗日余流的分布33

图2-7 模拟得到的月平均流场36

图2-8 渤海中部东西断面的温、盐月平均分布（左起渤海湾，右至渤海海峡）38

图2-9 渤海内三个站位的海表温度、海表盐度的时间序列39

图3-1 渤海沉积物类型分布46

图3-2 渤海水深及中德合作渤海调查站位图49

图3-3 2000年夏季渤海调查站位50

图3-4 1998年9月航次第一遍渤海悬浮物质量浓度各层水平分布51

图3-5 1998年9月航次第二遍渤海悬浮物质量浓度各层水平分布52

图3-6 1999年4月航次第一遍渤海悬浮物质量浓度各层水平分布53

图3-7 1999年4月航次第二遍渤海悬浮物质量浓度各层水平分布54

图3-8 2000年9月渤海悬浮颗粒物质量浓度分层分布55

图3-9 2001年1月渤海悬浮颗粒物质量浓度分层分布55

图3-10 1999年5月6日从SeaWiFS获取的渤海悬浮颗粒物质量浓度表层分布56

图3-11 1999年航次E1连续站悬浮物质量浓度及海面10m风速时间序列57

图3-12 1999年航次E1连续站底层悬浮物质量浓度及底层流速时间序列58

图3-13 2000年9月航次避风前32个站表层悬浮物质量浓度分布59

图3-14 S6站浊度剖面时间变化图及底层流速时间序列59

图3-15 S6站海面风速图60

图3-16 S6站浊度剖面时间变化图及表层北偏东75°流速分量时间序列60

图3-17 计算网格图66

图3-18 1998年10月12日日平均深度平均悬浮物质量浓度图67

图3-19 1999年5月6日日平均深度平均悬浮物质量浓度图67

图3-20 1982年4月渤海月平均深度平均悬浮物质量浓度分布图68

图3-21 1982年7月渤海月平均深度平均悬浮物质量浓度分布图69

图3-22 1982年10月渤海月平均深度平均悬浮物质量浓度分布图69

图3-23 1982年4月潮流波浪引起的渤海海底最大底摩擦速度图70

图3-24 1982年7月潮流波浪引起的渤海海底最大底摩擦速度图70

图3-25 1982年4月潮流引起的渤海海底最大底摩擦速度图71

图3-26 悬浮物质量浓度分布图72

图3-27 海底底质中细颗粒物质含量变化分布图72

图3-28 莱州湾某点处悬浮物质量浓度垂直分布时间序列73

图3-29 以3月1日为基准渤海海峡水的交换量74

图3-30 以3月1日为基准渤海海峡悬浮物输出量74

图3-31 以3月1日为基准渤海海峡悬浮物输出量占同期黄河排出沙的比例75

图4-1 中德合作的野外观测区域79

图4-2 渤海中部表层（实线）与近底层（虚线）水中营养盐的分布82

图4-3 秋季渤海海峡83

图4-4 春季渤海海峡84

图4-5 B1连续站观测到的营养盐的变化85

图4-6 E3连续站观测到的营养盐的变化86

图4-7 A2连续站观测到的营养盐的变化86

图4-8 A4连续站观测到的营养盐的变化87

图4-9 浮游植物对营养盐的吸收实验结果89

图4-10 渤海秋季航次中的溶解有机碳与有机态的营养盐90

图4-11 渤海春季航次中的溶解有机碳与有机态的营养盐92

图4-12 秋季航次中垂向剖面上有机与颗粒态碳和营养盐的分布特点93

图4-13 春季航次中垂向剖面上有机与颗粒态碳和营养盐的分布特点96

图4-14 渤海1998年及1999年航次溶解态铝浓度表底分布图99

图4-15 渤海1998年和1999年航次溶解态硒（IV）、DISe的表底分布99

图4-16 渤海1998年和1999年航次溶解态无机砷的表底层分布100

图4-17 渤海垂向剖面中营养盐（如DIN）的更新时间估计103

图4-18 渤海的溶解有机碳与营养盐之间的比值及其和盐度的关系104

图4-19 渤海颗粒态碳与营养盐之间的比值及其和盐度的关系106

图4-20 航次中观测到的营养盐的短期与季节性变化的对比和盐度改变之间的关系109

图4-21 渤海1998年及1999年两个航次中溶解态铝与盐度的关系111

图4-22 渤海1998年及1999年航次中溶解态铝与悬浮颗粒物浓度（SPM）的关系111

图4-23 渤海1998年和1999年航次中溶解态Se（IV）、DISe与盐度、悬浮颗粒物浓度的关系113

图4-24 渤海1998年和1999年航次中溶解态砷（DIAs）与盐度、悬浮颗粒物浓度的关系114

图4-25 渤海营养盐的收支115

图5-1 调查区表层叶绿素a质量浓度平面分布123

图5 2 浮游植物细胞丰度的平面分布125

图5-3 浮游植物细胞转换碳含量平面分布127

图5-4 渤海浮游植物粒级分布129

图5-5 调查区初级生产力平面分布131

图5-6 渤海硅藻和甲藻的细胞丰度平面分布135

图5-7 长岛甲藻硅藻比率、硅氮比率、温度和细胞丰度的周年变化138

图5-8 1998年9～10月赤潮发展时角藻的分布140

图5-9 渤海中营养盐的历史变化与生物量的改变144

图5-10 长岛的叶绿素a与磷酸盐浓度变化的年循环145

图5-11 渤海年均水文要素40年变化147

图5-12 黄河年均径流量的变化（利津站）147

图5-13 渤海DIN、DIP年均浓度变化148

图5-14 考虑浮游植物、磷酸盐和底栖碎屑的磷循环模型153

图5-15 渤海N、P年循环157

图5-16 模拟营养盐水平分布158

图5-17 渤海月平均浮游植物生物量、磷酸盐浓度、无机氮浓度年循环的模拟161

图5-18 叶绿素a质量浓度水平分布的季节变化162

图5-19 水平对流对叶绿素a质量浓度水平分布的影响165

图5-20 叶绿素a质量浓度断面分布的季节变化167

图6-1 渤海底栖生物取样站位分布图175

图6-2 群落多元分析流程180

图6-3 生物与环境的多元相关分析示意图181

图6-4 渤海两个航次沉积物各参数的比较182

图6-5 渤海沉积物中叶绿素和脱镁叶绿素的分布184

图6-6 976航次大型底栖动物种类丰度聚类分析结果191

图6-7 976航次5个站位大型底栖动物的k优势度曲线191

图6-8 979、989和994航次三个相同站位的平均多样性比较193

图6-9 989航次渤海大型底栖动物的聚类和非参数多变量群落结构标序193

图6-10 渤海994航次大型底栖动物的群落划分197

图6-11 渤海湾大型底栖动物的群落划分201

图6-12 渤海大型底栖动物群落结构的划分在989环境因子PCA标序图上的叠加201

图6-13 976、989和994航次的ABC曲线203

图6-14 渤海4个生物群落的ABC曲线204

图6-15 1997年6月航次小型底栖生物及其主要类群的平面分布206

图6-16 989航次和994航次小型底栖生物的平面分布207

图6-17 小型底栖生物及其主要类群的垂直分布208

图6-18 渤海小型生物调查站位210

图6-19 渤海线虫的群落划分214

图6-20 11个环境因子（水深、盐度、沉积物粉砂含量、中值粒径、异质性系数、叶绿素a、脱镁叶绿素、有机碳含量、大型动物丰度、生物量和种数）的主成分分析标序216

图6-21 种、属、科水平多样性指数的比较216

图6-22 中性模型计算结果220

图6-23 渤海20个站位桡足类聚类分析结果222

图6-24 渤海20个站位桡足类MDS标序分析结果222

图6-25 渤海示意图（5个站位组合的位置）223

图6-26 重要的单个环境因子叠加在桡足类MDS标序分析225

图6-27 3个重要环境因子的PCA分析结果225

图6-28 桡足类多样性指数随远离黄河口的变化226

图7-1 1998年9月24日～10月7日渤海海面太阳辐射日总量与日平均总云量、低云量的实测结果244

图7-2 1999年4月28日～5月11日渤海海面太阳辐射日总量与日平均总云量、低云量的实测结果244

图7-3 渤海海面太阳辐射日总量结果245

图7-4 1998年9月24日～10月7日渤海海面太阳辐射日总量245

图7-5 1998年9月24日～10月7日渤海海面太阳辐射日总量计算与实测结果246

图7-6 1999年4月28日～5月11日渤海海面太阳辐射日总量计算与实测结果246

图7-7 渤海海上调查区域及模型分区248

图7-8 浅海水层-底栖耦合生态系统能流结构框图249

图7-9 渤海浮游植物生物量季节变化的模拟结果255

图7-10 渤海浮游动物生物量季节变化的模拟结果255

图7-11 渤海各海区总无机氮季节变化的数值模拟结果256

图7-12 渤海各海区总无机磷季节变化的数值模拟结果256

图7-13 渤海DOC季节变化的数值模拟结果257

图7-14 渤海POC季节变化的数值模拟结果257

图7-15 渤海溶解氧季节变化的数值模拟结果257

图7-16 海底沉积层中大型底栖动物生物量季节变化的模拟结果258

图7-17 海底沉积层中有机碎屑季节变化的模拟结果258

图7-18 海底沉积层中小型底栖生物量季节变化的数值模拟结果258

图7-19 海底沉积层中细菌生物量季节变化的数值模拟结果258

图7-20 渤海浮游植物生物量季节变化的模拟结果（加硅方程）262

图7-21 渤海浮游植物生物量季节变化的模拟结果262

图7-22 渤海浮游动物生物量季节变化的模拟结果（加硅方程）262

图7-23 渤海浮游动物生物量季节变化的模拟结果262

图7-24 渤海各海区总无机氮季节变化的数值模拟结果（加硅方程）263

图7-25 渤海各海区总无机氮季节变化的数值模拟结果263

图7-26 渤海各海区总无机磷季节变化的数值模拟结果（加硅方程）263

图7-27 渤海各海区总无机磷季节变化的数值模拟结果263

图7-28 渤海DOC季节变化的数值模拟结果（加硅方程）264

图7-29 渤海DOC季节变化的数值模拟结果264

图7-30 渤海POC季节变化的数值模拟结果（加硅方程）264

图7-31 渤海POC季节变化的数值模拟结果264

图7-32 渤海SiO3-Si季节变化的数值模拟结果265

图7-33 与渤海中部对比分析的黄海中部区域266

图7-34 渤海、黄海中央海域初级生产力季节变化的模拟结果268

图7-35 模拟浮游动物生物量270

图7-36 微食物环对浮游动物生产贡献率的年变化图272

表3-1 各站悬浮物时间序列标准差与平均值的比57

表4-1 各种化学成分的分析方法与检出限及精密度81

表4-2 渤海沉积物－水界面营养盐的交换通量88

表4-3 用于营养盐添加培养实验的样品的成分特点88

表4-4 渤海1998年秋季及1999年春季航次中溶解态铝、硒、砷的浓度98

表5-1 浮游植物采样变量的频度和密度119

表5-2 浮游植物采样和分析方法120

表5-3 各调查方式中各采样变量的优先级121

表5-4 浮游植物种类、丰度和生物量数据库格式举例121

表5-5 调查区碳同化数和光合作用相对速率130

表5-6 渤海水域初级生产力的数年际变化及其与其他海区初级生产力的比较132

表5-7 1958～1999年渤海浮游植物群落春秋季水华期的优势种139

表5-8 渤海中的赤潮浮游植物种类142

表5-9 渤海年均浮游植物生物量和初级生产力148

表5-10 模式参数取值156

表5-11 观测与模拟的年平均营养盐浓度的比较157

表5-12 物理过程和生物过程对渤海营养盐收支的贡献159

表5-13 渤海初级生产力模拟与观测的比较161

表5-14 算例参数与条件163

表5-15 不同参数下的渤海浮游植物生物量的年循环163

表5-16 不同过程作用下的渤海浮游植物生物量年循环164

表6-1 渤海各取样站位沉积物类型182

表6-2 沉积物粒度参数之间的相关系数183

表6-3 渤海沉积物自然因子间的相关系数185

表6-4 沉积物叶绿素和有机碳与历史资料的比较185

表6-5 三个航次大型动物的丰度和生物量186

表6-6 渤海大型底栖动物年平均丰度、生物量和次级生产量187

表6-7 渤海各海区大型底栖动物的平均生物量和平均生产量及其与其他海域的比较187

表6-8 不同类群优势种列举188

表6-9 976航次主要大型底栖动物的相对重要性指标190

表6-10 976航次大型底栖动物的多样性191

表6-11 976航次大型底栖动物多样性指数与环境因子的相关性192

表6-12 989航次主要大型底栖动物的相对重要性指标192

表6-13 989航次的部分环境因子194

表6-14 989航次环境因子与大型底栖动物群落结构相关关系195

表6-15 989航次大型底栖动物的多样性196

表6-16 994航次主要大型底栖动物的相对重要性指标196

表6-17 994航次的部分补充环境因子198

表6-18 994航次环境因子与大型底栖动物群落结构相关关系199

表6-19 994航次大型底栖动物的多样性199

表6-20 造成976和989航次群落差异的主要种类及平均丰度200

表6-21 小型底栖生物主要类群的丰度、生物量及其百分比205

表6-22 小型底栖生物的个体平均干重205

表6-23 小型底栖生物丰度与环境因子的相关关系208

表6-24 渤海小型底栖生物的生产量209

表6-25 黄河口及邻近水域部分环境因子212

表6-26 自由生活海洋线虫科及其优势度213

表6-27 不同生境线虫摄食类型的比较215

表6-28 种、属、科水平的多样性指数比较217

表6-29 多样性指数与主要环境因子相关性的非参数检验219

表6-30 中性模型计算结果（基于种的水平）220

表6-31 SIMPER分析结果所示站位组合间种类的差异223

表6-32 单个环境因子与桡足类群落结构相关性分析结果224

表6-33 中国对虾对日本刺沙蚕的摄食率（C）与日投饵量（Fs）之间的关系227

表6-34 中国对虾摄食日本刺沙蚕的生态效率228

表6-35 不同来源沉积物的粒径平均值229

表6-36 日本刺沙蚕单位体重所含肠容物干重229

表6-37 多毛类环节动物不同种类对沉积物的摄食率229

表6-38 底栖硅藻在不同处理下吸收14C值231

表6-39 小型底栖动物各类群的摄食率及被摄食硅藻量231

表6-40 小型底栖动物与底栖硅藻的关系231

表6-41 不同生境下摄食率值的比较232

表6-42 心形海胆扰动后沉积物表面示踪颗粒的垂直分布233

表6-43 心形海胆扰动后沉积物表面下10cm深处示踪颗粒的垂直分布234

表6-44 各采样点的沉积物粒度分析结果236

表6-45 两种滤食性双壳类的净生物沉降率237

表7-1 渤海海域（取φ＝38.5°N）云量系数A、B的值246

表7-2 1998年9月24日～10月8日和1999年4月28日～5月12日渤海各生源要素的实测值248

表7-3 模式中主要参数说明及其取值252

表7-4 渤海水层－底栖耦合生态系统季节变化模拟初值254

表7-5 渤海、黄海中部初级生产力的季节分布模拟结果267

表7-6 渤海、黄海各季节平均初级生产力267

表7-7 有关的生态动力过程对浮游动物生产的贡献271

表7-8 微食物环对浮游动物生产贡献的季节变化271

表7-9 测站G2、E3、A2的孔隙度和沉积物各类生源物质的块体扩散系数Ds值274

表7-10 渤海沉积物－海水界面P、Si的交换通量278