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基于水下光场结构的巢湖初级生产力评价

于波 | -> | 1274| 1| 1497.141MB |初级生产力,水下光场,漫衰减特性,真光层,巢湖

于波 于波 | 文档量 |浏览量44343

摘要:根据2009 年6 月巢湖32 个样点的实测数据以及归一化PAR 强度数据,探讨巢湖水体的水下光场结构,并计算该水域的真光层深度,在此基础上结合叶绿素a 浓度评价其初级生产力. 结果表明,巢湖水体水下光强随着深度的增加呈现出指数衰减趋势,水深1 m 处光强只有表层光强的0. 07% ~ 15. 17% ; 且不同水深处的光场分布总体呈现出西部湖区、东北部湖区较高,西北湖区、中东部湖区较低的趋势; 同时发现真光层深度的变化范围为0. 64 ~ 2. 33 m,平均值为1. 2 m,其中最大值出现在西南湖区,西北湖区以及中东部湖区的真光层深度则相对较小. 采用VGPM 模型得到的巢湖水体的初级生产力在1 363. 77~ 7 349. 37 mg / (m2·d) 范围内变动,将巢湖初级生产力划分为3 个等级,其中1 级[0 ~ 2 500 mg / (m2·d) ]主要分布于巢湖东部水域以及零星分布在西部湖区,面积大约为312. 66 km2 ; 2 级[2 500 ~ 5 000 mg / (m2·d) ]主要分布在巢湖西部以及东北部,占了巢湖水体面积的47. 12% ,大约为353. 42 km2 ; 3 级[5 000 ~ 7 500 mg / (m2·d) ]的面积则只有83. 92 km2 ,分布在巢湖西北湖区以及少量分布在中部偏北湖区.
    水下光场是湖泊水生态系统的重要影响因子[1 ~ 3],目前主要通过PAR 光强的垂直深度变化及其空间分布趋势等水下光谱结构来表征[4 ~ 6]. VanDuin[7]、Hanlon[8]、张运林[9]等都认为浅水湖泊中,风浪扰动产生的底泥再悬浮是引起水下光场变化的主导因素; 黄昌春等[4]研究认为秋季太湖水下光场的光能主要分布在青光和黄绿光波长范围内,此光谱结构有利于铜绿微囊藻和斜生栅藻的生长. 水下光场不仅对水生植物的生长和繁殖产生影响,而且还影响到水体的真光层深度. 而真光层深度则直接影响水体中浮游植物的分布以及水体生态环境的变
化,是水生态研究的一个重要参数[10 ~ 14]. David[15]、Morel[16]等研究发现,海水真光层深度与海水水柱的叶绿素浓度关系密切; Irigoien 等[17]在浑浊的河口区利用悬浮物浓度来反推真光层深度; 乐成峰等[18]利用真光层深度与透明度的关系,建立水体富营养化真光层深度的评价模型; 李云亮[11]利用TM数据反演了太湖的真光层深度; 唐世林等[14]研究发现,南海海陆源营养成分的输入以及南海环流是影响南海真光层变化的主要因素.
    水下光场通过促进光合作用的效率,进而影响到水体的初级生产力,从而对水中光生态环境变化有着重要的意义[19 ~ 21]. Eppley 等[22]利用经验算法建立叶绿素浓度、温度及日长之间的经验关系式来计算海洋初级生产力; Platt[23]、Morel[24]等则通过分析初级生产力的内在影响因素,建立光生物模型的解析算法来计算初级生产力; 蔡后建等[25]研究发现初级生产力受到可利用光的影响,最高初级生产力一般出现在透明度一半的水层; Behrenfeld等[26]对叶绿素浓度、光照周期和光学深度进行标准化处理后,发现所有实测数据的初级生产力垂直分布呈相同形式,在此基础上建立了VGPM 模型来估算初级生产力. VGPM 模型结合了浮游植物光合作用的生理学过程与经验关系,并经过不同海域、长时期、大范围的上万个实测数据的验证,计算简单可靠. 李国胜等[27]基于SeaWiFS 数据,在VGPM 模型的支持下,反演计算中国东海海域1998 年的逐月初级生产力时空分布以及全年累积初级生产力状况.
    本研究基于2009 年6 月13 ~ 16 日巢湖32 个样点的实测PAR 光谱数据和叶绿素浓度,探讨巢湖水体的水下光场结构,并根据其PAR 强度计算巢湖水体的真光层深度,由此评价巢湖水体初级生产力.
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