利用PHYSAT方法反演南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布的季節(jié)變化

李月洋，孫 群，王 磊，魏 皓

(1.天津科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.天津大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，天津 300072)

利用PHYSAT方法反演南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布的季節(jié)變化

李月洋1，孫 群1，王 磊1，魏 皓2

(1.天津科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.天津大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，天津 300072)

基于水色遙感數(shù)據(jù)用PHYSAT算法反演了南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布的季節(jié)變化，結(jié)果表明：微型真核生物作為優(yōu)勢(shì)類群全年出現(xiàn)幾率最大，原綠球藻次之，聚球藻再次之，硅藻最?。还柙鍨閮?yōu)勢(shì)類群的區(qū)域主要在近岸和陸架區(qū)，外海原綠球藻和聚球藻的優(yōu)勢(shì)度增加．在季節(jié)差異上，冬季微型真核生物為優(yōu)勢(shì)類群的區(qū)域在整個(gè)南海海區(qū)所占面積的百分比最高，春季原綠球藻比例最高，聚球藻呈雙峰結(jié)構(gòu)，在春季和秋季出現(xiàn)峰值，硅藻為優(yōu)勢(shì)類群區(qū)域的季節(jié)性差異較?。懠堋㈥懫潞秃Ｅ鑵^(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)類群比例的季節(jié)變化相近，都表現(xiàn)為冬季微型真核生物的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)和春季原綠球藻優(yōu)勢(shì)的大大增加．營(yíng)養(yǎng)鹽濃度分布的季節(jié)變化是引起浮游植物優(yōu)勢(shì)類群改變的主要影響因子，隨著海區(qū)中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的降低，浮游植物優(yōu)勢(shì)類群由粒徑較大的微型真核浮游生物向微微型浮游植物聚球藻和原綠球藻轉(zhuǎn)變.

浮游植物優(yōu)勢(shì)類群；PHYSAT算法；水色遙感數(shù)據(jù)；WOA營(yíng)養(yǎng)鹽濃度；南海

浮游植物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)全球碳循環(huán)具有重要作用[1]，不同種類的浮游植物具有特殊的生態(tài)功能，認(rèn)識(shí)和了解浮游植物優(yōu)勢(shì)類群組成的時(shí)空變化對(duì)深刻理解海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能具有重要意義．

遙感反演具有實(shí)時(shí)、同步和大尺度的優(yōu)點(diǎn)，在海洋學(xué)研究中應(yīng)用于生物量的估計(jì)[2]、探討引起赤潮的原因[3-4]、海洋浮游植物類群分布研究中[5]，對(duì)浮游植物類群分布的反演建立了多種遙感反演算法．PHYSAT算法能夠反演4種浮游植物類群占優(yōu)時(shí)的分布，在許多海域得到應(yīng)用[6]．本文嘗試將該算法應(yīng)用于南海空間范圍為105°E～125°E、0°N～25°N的海域，并以歷史調(diào)查資料進(jìn)行驗(yàn)證，然后給出南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群的季節(jié)變化和空間分布．浮游植物生長(zhǎng)受水溫、光和營(yíng)養(yǎng)鹽(氮、磷、硅)結(jié)構(gòu)的影響，南海近岸、陸架、陸坡營(yíng)養(yǎng)鹽濃度梯度更加顯著．因此，本研究結(jié)合WOA13(World Ocean Atlas 2013)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度分布數(shù)據(jù)，初步探討影響南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群時(shí)空變化的主要影響因子．

1 資料與方法

PHYSAT算法根據(jù)硅藻、微型真核生物、聚球藻和原綠球藻這4種類群的光譜特征對(duì)其中的優(yōu)勢(shì)類群進(jìn)行識(shí)別，優(yōu)勢(shì)類群指色素貢獻(xiàn)量超過60%,[7]的種類．為了提高遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量，需首先利用氣溶膠光學(xué)厚度和葉綠素a濃度(cChla)剔除不合格數(shù)據(jù)，并將離水輻亮度(nLw)數(shù)據(jù)按公式(1)轉(zhuǎn)變?yōu)楸葰w一化離水輻亮度(nLw*)．

其中nLwref是對(duì)應(yīng)于SeaWiFS衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)葉綠素a濃度的nLw平均值，λ是SeaWiFS衛(wèi)星上波段的中心波長(zhǎng)，分別為412、443、490、510和555,nm．依據(jù)原文中給出對(duì)應(yīng)的nLw*范圍標(biāo)準(zhǔn)，判斷是何種浮游植物類群占優(yōu)．

本文研究區(qū)域地形圖如圖1所示，收集105°E～125°E、0°N～25°N范圍內(nèi)，1998—2010年間日均SeaWiFS衛(wèi)星離水輻亮度數(shù)據(jù)、氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)、葉綠素a濃度數(shù)據(jù)(http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/)，空間分辨率為9,km，每個(gè)像素點(diǎn)代表9,km× 9,km的面積．利用日均nLw數(shù)據(jù)得到每一天浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布結(jié)果，對(duì)于某一位置，統(tǒng)計(jì)某一月份所有在此處占優(yōu)概率最大的浮游植物類群，作為這一位置當(dāng)月的優(yōu)勢(shì)浮游植物類群．

圖1 研究區(qū)域地形圖Fig.1 Topographic map of the studied area

營(yíng)養(yǎng)鹽濃度源于WOA13(http://www.nodc.noaa.gov/OC5/woa13/)．?dāng)?shù)據(jù)空間分辨率為1°×1°．

2 反演結(jié)果及驗(yàn)證

2.1 南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布季節(jié)變化

圖2為13年(1998—2010年)平均南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群的分布圖，灰度從淺到深依次代表微型真核生物、原綠球藻、聚球藻和硅藻，白色代表此處無浮游植物類群占優(yōu)．

圖3統(tǒng)計(jì)了浮游植物優(yōu)勢(shì)類群面積與研究海區(qū)面積的百分比，以下簡(jiǎn)稱百分比．分別以12月—2月、3月—5月、6月—8月、9月—11月為冬、春、夏、秋的月份，各季節(jié)分別統(tǒng)計(jì)浮游植物優(yōu)勢(shì)類群在南海所占面積百分比都表現(xiàn)為微型真核生物＞原綠球藻＞聚球藻＞硅藻．冬季，微型真核生物所占百分比在全年最高(60%,～88%,)，最高可達(dá)88%,，原綠球藻(10%,～36%,)和聚球藻(1%,～5%,)所占百分比在全年最低，硅藻在冬季所占百分比為1%,～2%,；春季，微型真核生物所占百分比在全年最低(40%,～49%,)，原綠球藻(37%,～50%,)和聚球藻(5%,～13%,)所占百分比在全年最高，春季4月份原綠球藻所占百分比(50%,)高于微型真核生物(40%,)，硅藻在春季3個(gè)月份所占百分比均約為1%,；夏季，微型真核生物所占百分比(59%,～63%,)較春季增加，原綠球藻(26%,～30%,)和聚球藻(8%,～10%,)較春季減少，硅藻在夏季所占百分比為1%,～2%,；秋季，與夏季分布較為接近，微型真核生物(56%,～74%,)和聚球藻(4%,～14%,)所占百分比(56%,～74%,)較夏季略有增加，原綠球藻(20%,～27%,)較夏季略有減少，硅藻在秋季所占百分比為2%,～3%,．

圖2 南海13年(1998—2010年)平均各月份浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布圖Fig.2 Monthly average(1998-2010)of the dominant phytoplankton groups

圖3 各浮游植物優(yōu)勢(shì)類群出現(xiàn)面積占南?？偯娣e百分比Fig.3 The percentage of each area of dominant phytoplankton groups against the total area of the South China Sea

按照近岸(水深0～50,m)、陸架(水深50～200,m)、陸坡(水深200～1,000,m)和海盆(水深大于1,000,m)來分析浮游植物優(yōu)勢(shì)類群的空間變化，圖4統(tǒng)計(jì)了浮游植物優(yōu)勢(shì)類群面積與分區(qū)域面積的百分比．近岸的浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布最為特殊，大粒徑成分高于外海，陸架的浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布與陸坡和海盆區(qū)接近，陸坡和海盆區(qū)的浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布非常相似．近岸區(qū)，微型真核生物和硅藻所占百分比在4個(gè)區(qū)域中最高，微型真核生物所占百分比(63%,～82%,)為4個(gè)類群中最高，硅藻次之(7%,～19%,)，原綠球藻所占百分比(5%,～12%,)略高于聚球藻(3%,～9%,)，硅藻表現(xiàn)出了季節(jié)差異，在下半年保持較大優(yōu)勢(shì)度，在秋季出現(xiàn)峰值(19%,)，微型真核浮游植物優(yōu)勢(shì)度與之互補(bǔ)；陸架區(qū)，微型真核生物(49%,～81%,)和硅藻(1%,～4%,)在陸架所占百分比相較于近岸減少，原綠球藻(15%,～37%,)和聚球藻(2%,～15%,)所占百分比增加；陸坡區(qū)，微型真核生物(40%,～86%,)所占百分比相較于陸架在春季減少，其他季節(jié)增加，總體上百分比相差不大，原綠球藻(12%,～49%,)和聚球藻(1%,～18%,)較陸架區(qū)略有增加，硅藻在陸坡的百分比不足0.5%,，可以忽略不計(jì)；海盆區(qū)，微型真核生物(28%,～92%,)所占百分比相較于陸坡依然是在春季減少，其他季節(jié)增加，總體上百分比相差不大，原綠球藻(8%,～63%,)較陸架區(qū)略有增加，聚球藻(0%,～15%,)較陸架區(qū)略有減小，硅藻在海盆區(qū)所占百分比不足0.1%,．

圖4 按空間劃分各浮游植物優(yōu)勢(shì)類群出現(xiàn)面積占各區(qū)域面積百分比Fig.4 The percentage of each dominant phytoplankton group against each area according to the spatial division

2.2 結(jié)果驗(yàn)證

本文研究結(jié)果與歷史調(diào)查相比有較好的一致性．對(duì)南海北部網(wǎng)采浮游植物群落結(jié)構(gòu)有很多的實(shí)測(cè)調(diào)查[8-13]，結(jié)果表明硅藻為優(yōu)勢(shì)種，本文結(jié)果是基于色素表征的浮游植物類群，實(shí)測(cè)結(jié)果表明硅藻的豐度從沿岸到外海逐漸降低，這一點(diǎn)與本文反演結(jié)果相符．Ning等[14]調(diào)查表明，夏季原綠球藻的豐度最高；Liu等[15]分析了SEATS站Pico-級(jí)浮游植物，認(rèn)為原綠球藻是南海豐度最大的Pico-級(jí)浮游植物，而聚球藻的豐度比原綠球藻小1個(gè)量級(jí)，這一點(diǎn)與本文的研究結(jié)果一致．但Liu等[15]的觀測(cè)表明，原綠球藻的最大值出現(xiàn)在夏季，聚球藻的最大值出現(xiàn)在冬季到春季之間；Cai等[16]的觀測(cè)表明，聚球藻和原綠球藻的豐度都是夏季高于冬季，聚球藻的豐度近岸和陸架區(qū)高于陸坡和海盆，原綠球藻分布模式與聚球藻相反，浮游植物群落變化與環(huán)境變化關(guān)系密切，實(shí)測(cè)調(diào)查結(jié)果存在年際差異；本文是多年平均的結(jié)果，與某次現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)存在一定差異．Zhai等[17]得到了硅藻在近岸占優(yōu)、而原綠球藻和微型真核生物在開闊大洋占優(yōu)的結(jié)論，與本文反演結(jié)果一致．

3 營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)浮游植物優(yōu)勢(shì)類群的影響

南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群的時(shí)空分布受到“季風(fēng)–環(huán)流–營(yíng)養(yǎng)鹽”變化的驅(qū)動(dòng)，是物理、化學(xué)和生物耦合作用的結(jié)果[18]．除近岸區(qū)外，南海呈寡營(yíng)養(yǎng)鹽狀態(tài)，表層硝酸鹽和磷酸鹽的濃度經(jīng)常在檢測(cè)限附近[19-20]，營(yíng)養(yǎng)鹽是限制陸架、陸坡和海盆區(qū)浮游植物生長(zhǎng)的主要因子[21–22]．

本文以1、4、7、10月為南海的冬、春、夏、秋季代表月份，圖5給出了WOA13數(shù)據(jù)集氣候態(tài)平均各季節(jié)南海表層營(yíng)養(yǎng)鹽濃度．按陸架、陸坡和海盆區(qū)海區(qū)平均，得到營(yíng)養(yǎng)鹽濃度在各海區(qū)的季節(jié)變化(圖6)，受WOA13數(shù)據(jù)集分辨率的限制，近岸區(qū)缺少營(yíng)養(yǎng)鹽數(shù)據(jù)．

在南海北部近岸區(qū)域，受沿岸上升流或入海徑流(珠江等河流)的影響[23]，硝酸鹽和磷酸鹽的濃度呈近岸高外海低，充足的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽適合大粒級(jí)浮游植物的生長(zhǎng)，硅酸鹽對(duì)于硅藻的生長(zhǎng)非常重要，在近岸區(qū)域硅酸鹽有較高的濃度分布[21,24]，因此硅藻在南海北部沿岸能夠保持占優(yōu)．

陸架區(qū)，冬季，南海盛行東北季風(fēng)，季風(fēng)的劇烈攪動(dòng)使混合層深度加深，帶來了豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽[25]，表層硝酸鹽濃度為0.83,μmol/L，明顯高于其他季節(jié)，磷酸鹽濃度為0.17,μmol/L，雖處于全年最低，但濃度并不低，在硝酸鹽和磷酸鹽都較為豐富的條件下，微型真核生物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，高于其他季節(jié)，原綠球藻占一定的比重，硅藻和聚球藻的比重非常小，約占2%,．春季，硝酸鹽濃度為0.17,μmol/L，為全年最低水平，磷酸鹽平均濃度為0.28,μmol/L，為全年最高水平，在硝酸鹽較低而磷酸鹽濃度偏高的情況下，原綠球藻覆蓋面積大幅增加，僅次于微型真核生物且相差不大，聚球藻也占有一定的比重，硅藻比重為全年最低，約1%,．夏季與冬季相比，磷酸鹽濃度相同，硝酸鹽濃度僅次于冬季，但較冬季大幅減小，為0.23,μmol/L，微型真核生物的比重減少，原綠球藻和聚球藻的比重增加，硅藻比重非常接近．秋季與春季相比，硝酸鹽濃度相同，磷酸鹽濃度低于春季，為0.19,μmol/L，微型真核生物和聚球藻的比重增加，原綠球藻的比重減小，硅藻比重增加，與冬、夏季基本一致．

圖5 南海表層氣候態(tài)平均季節(jié)代表月份營(yíng)養(yǎng)鹽濃度分布圖Fig.5 Climatological monthly average distribution of nutrient concentration in the surface layer of the South China Sea

陸坡區(qū)，冬季，硝酸鹽和磷酸鹽都比較豐富，表層硝酸鹽濃度為1.39,μmol/L，全年最高，磷酸鹽濃度為0.19,μmol/L，微型真核生物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在四季中比重最大，原綠球藻比重很小，聚球藻僅占約2%,，硅藻在陸坡區(qū)比重過小，可忽略不計(jì)．春季，硝酸鹽濃度非常低，為0.09,μmol/L，磷酸鹽濃度為0.21 μmol/L，在全年最高，微型真核生物、原綠球藻和聚球藻占優(yōu)的面積比約為4∶5∶1．夏季，硝酸鹽濃度較春季增加，為0.13,μmol/L，磷酸鹽濃度較春季減小，為0.15,μmol/L，但變化幅度都較小，微型真核生物和聚球藻的比重增加，原綠球藻減小．秋季，硝酸鹽濃度較春、夏季進(jìn)一步增加，為0.15,μmol/L，磷酸鹽濃度進(jìn)一步減小，為0.10,μmol/L，聚球藻和原綠球藻的比重略有增加，微型真核生物的比重減?。?/p>

圖6 氣候態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度空間平均季節(jié)變化圖Fig.6 Seasonal variation of climatological spatial average nutrient concentration

海盆區(qū)，冬季，表層營(yíng)養(yǎng)鹽比較豐富，表層硝酸鹽濃度為0.99,μmol/L，全年最高，磷酸鹽濃度為0.18,μmol/L，微型真核生物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，原綠球藻比重很小，幾乎沒有聚球藻占優(yōu)分布．春季，與冬季相比，硝酸鹽濃度大幅減小到全年最低水平，為0.08,μmol/L，磷酸鹽濃度略有減小，為0.17,μmol/L，原綠球藻此時(shí)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，作為優(yōu)勢(shì)類群出現(xiàn)的面積超過了海盆區(qū)面積的60%,，聚球藻比重有所增加，微型真核生物的比重減?。募荆c春季相比，硝酸鹽濃度相同，磷酸鹽濃度減小，為0.15,μmol/L，但優(yōu)勢(shì)群落結(jié)構(gòu)組成相差較大，微型真核生物比重增加，原綠球藻和聚球藻減小．秋季，磷酸鹽濃度與夏季相同，硝酸鹽濃度較春季增加，為0.12,μmol/L，優(yōu)勢(shì)類群組成比例與夏季相似，聚球藻比重增加，微型真核生物和原綠球藻的比重略有減?。?/p>

南海存在多個(gè)上升流區(qū)，在冬季呂宋上升流區(qū)和夏季越南沿岸上升流區(qū)[26]，從營(yíng)養(yǎng)鹽的平面分布圖中可知，磷酸鹽的濃度明顯高于附近海域，硝酸鹽濃度也非常高，上升流帶來了豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽，微型真核生物在上升流區(qū)為優(yōu)勢(shì)類群．而在其他季節(jié)，上升流減弱，由于上升流的消失，導(dǎo)致海區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)減少，高營(yíng)養(yǎng)鹽濃度環(huán)境會(huì)選擇粒徑較大的浮游植物種群[27]，進(jìn)而導(dǎo)致大粒級(jí)浮游植物受到營(yíng)養(yǎng)鹽的脅迫，最終導(dǎo)致浮游植物的優(yōu)勢(shì)類群由微型真核生物演替為微微型浮游植物聚球藻和原綠球藻．營(yíng)養(yǎng)鹽加富實(shí)驗(yàn)表明[21]，營(yíng)養(yǎng)鹽添加能改變浮游植物的粒級(jí)結(jié)構(gòu)和群落結(jié)構(gòu)．

從上面的分析中可知，南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群占海區(qū)面積比例變化主要是微型真核生物和原綠球藻的季節(jié)更替．冬季各海區(qū)硝酸鹽濃度都較高，磷酸鹽也比較豐富，微型真核生物在高營(yíng)養(yǎng)鹽狀態(tài)下占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)．春季各海區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)呈硝酸鹽濃度全年最低，磷酸鹽濃度全年最高，原綠球藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，從陸架、陸坡到海盆區(qū)，硝酸鹽濃度快速降低，原綠球藻在海區(qū)占優(yōu)面積的比例呈增加趨勢(shì)，因?yàn)樵G球藻豐度和生長(zhǎng)速率與磷酸鹽和硝酸鹽濃度都呈負(fù)相關(guān)[28]，原綠球藻在低硝酸鹽高磷酸鹽狀態(tài)下占優(yōu)的幾率更大．在陸坡區(qū)，從春季到秋季，硝酸鹽濃度呈增加趨勢(shì)，磷酸鹽濃度呈減小趨勢(shì)，聚球藻的比重在增加，因?yàn)榫矍蛟鍖?duì)硝酸鹽反應(yīng)敏感[29]，相比較而言聚球藻適應(yīng)高硝酸鹽濃度環(huán)境．

4 結(jié) 論

本文基于水色遙感數(shù)據(jù)用PHYSAT算法反演了南海浮游植物優(yōu)勢(shì)類群分布的季節(jié)變化，結(jié)果與南海歷史觀測(cè)研究結(jié)果相對(duì)比，有較好的一致性．結(jié)果表明，微型真核生物作為優(yōu)勢(shì)類群在南海出現(xiàn)幾率最大，原綠球藻次之，聚球藻再次之，硅藻最小；在季節(jié)差異上，冬季微型真核生物在南海海區(qū)所占面積的比重最高，春季原綠球藻最高，聚球藻呈雙峰結(jié)構(gòu)，在春季和秋季出現(xiàn)峰值，硅藻季節(jié)性差異較?。柙逭純?yōu)的區(qū)域主要在近岸、陸架區(qū)，外海原綠球藻和聚球藻的優(yōu)勢(shì)度增加，在深海盆區(qū)這兩個(gè)類群與微型真核生物成為優(yōu)勢(shì)種的幾率勢(shì)均力敵．陸架、陸坡和海盆區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)類群比例的季節(jié)變化相近，都表現(xiàn)為冬季微型真核生物的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)和春季原綠球藻優(yōu)勢(shì)的大大增加，深海盆區(qū)春季原綠球藻優(yōu)勢(shì)甚至超過60%,，夏秋季微型真核生物在3個(gè)區(qū)域的比例恢復(fù)到50%,以上．

除河口近岸海區(qū)外，南海是典型的寡營(yíng)養(yǎng)鹽海區(qū)，硝酸鹽濃度甚至比東中國(guó)海低1個(gè)量級(jí)，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度分布的季節(jié)變化是引起浮游植物優(yōu)勢(shì)類群改變的主要的影響因子．硅藻在硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽都比較充足的條件下占優(yōu)；微型真核生物在硝酸鹽和磷酸鹽濃度都相對(duì)較高的條件下占優(yōu)；原綠球藻在高磷酸鹽、低硝酸鹽條件下占優(yōu)；聚球藻在硝酸鹽濃度較高條件下優(yōu)勢(shì)度有所增加．隨著海區(qū)中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的降低，浮游植物優(yōu)勢(shì)類群由粒徑較大微型真核浮游生物向微微型浮游植物聚球藻和原綠球藻轉(zhuǎn)變．

致謝：感謝NASA提供的SeaWiFS遙感數(shù)據(jù)和NOAA提供的WOA數(shù)據(jù)．

［1］ Field C B，Behrenfeld M J，Randerson J T，et al.Primary production of the biosphere：Integrating terrestrial and oceanic components[J].Science，1998，281(5374)：237-240.

［2］ Platt T，Sathyendranath S.Oceanic primary production：Estimation by remote sensing at local and regional scales[J].Science，1988，241(4873)：1613-1620.

［3］ Tang D L，Kawamura H，Doan-Nhu H，et al.Remote sensing oceanography of a harmful algal bloom off the coast of southeastern Vietnam[J].Journal of Geophysical Research，2004，109：C03014-1-C03014-7.

［4］ Tang D L，Kawamura H，Van Dien T，et al.Offshore phytoplankton biomass increase and its oceanographic causes in the South China Sea[J].Marine Ecology Progress Series，2004，268：31-41.

［5］ International Ocean-Colour Coordinating Group.Remote Sensing of Inherent Optical Properties：Fundamentals，Tests of Algorithms，and Applications[R].Lee Z P.Dartmouth，Canada：IOCCG，2006.

［6］ Alvain S，Moulin C，Dandonneau Y，et al.Seasonal distribution and succession of dominant phytoplankton groups in the global ocean：A satellite view[J].Global Biogeochemical Cycles，2008，22(3)：GB3001-1-GB3001-15.

［7］ Alvain S，Moulin C，Dandonneau Y，et al.Remote sensing of phytoplankton groups in case 1 waters from global SeaWiFS imagery[J].Deep Sea Research Part I：Oceanographic Research Papers，2005，52(11)：1989-2004.

［8］ 孫軍，宋書群，樂鳳鳳，等.2004年冬季南海北部浮游植物[J].海洋學(xué)報(bào)，2007，29(5)：132-145.

［9］ 樂鳳鳳，孫軍，寧修仁，等.2004年夏季中國(guó)南海北部的浮游植物[J].海洋與湖沼，2006，37(3)：238-248.

［10］ 馬威，孫軍，田偉.2009年冬季南海北部網(wǎng)采浮游植物群落結(jié)構(gòu)[J].海洋科學(xué)，2011，35(9)：8-13.

［11］ 宮相忠，馬威，田偉，等.2009年夏季南海北部的網(wǎng)采浮游植物群落[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，42(4)：48-54.

［12］ 柯志新，黃良民，譚燁輝，等.2007年夏季南海北部浮游植物的物種組成及豐度分布[J].熱帶海洋學(xué)報(bào)，2011，30(1)：131-143.

［13］ 朱根海，寧修仁，蔡昱明，等.南海浮游植物種類組成和豐度分布的研究[J].海洋學(xué)報(bào)：中文版，2003(S2)：8-23.

［14］ Ning X，Chai F，Xue H，et al.Physical-biological oceanographic coupling influencing phytoplankton and primary production in the South China Sea[J].Journal of Geophysical Research，2004，109：C10005-1-C10005-20.

［15］ Liu H，Chang J，Tseng C M，et al.Seasonal variability of picoplankton in the Northern South China Sea at the SEATS station[J].Deep Sea Research Part II：Topical Studies in Oceanography，2007，54(14/15)：1602-1616.

［16］ Cai Y M，Ning X R，Liu C G，et al.Distribution pattern of photosynthetic picoplankton and heterotrophic bacteria in the northern South China Sea[J].Journal of Integrative Plant Biology，2007，49(3)：282-298.

［17］ Zhai H，Ning X，Tang X，et al.Phytoplankton pigment patterns and community composition in the northern South China Sea during winter[J].Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2011，29(2)：233-245.

［18］ Ning X，Cai Y，Li G，et al.Photosynthetic picoplaakton in the northern South China Sea[J].Acta Oceanologica Sinica，2002，25(3)：82-97.

［19］ 蔡昱明，寧修仁，劉誠(chéng)剛.1999年夏季南海北部和北部灣海域粒度分級(jí)葉綠素a和初級(jí)生產(chǎn)力的分布特征[J].海洋科學(xué)集刊，2002(44)：11-21.

［20］ Chen Y L，Chen H Y，Karl D M，et al.Nitrogen modulates phytoplankton growth in spring in the South China Sea[J].Continental Shelf Research，2004，24(4)：527-541.

［21］ 彭欣，寧修仁，孫軍，等.南海北部浮游植物生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26(12)：3959-3968.

［22］ 郝鏘，寧修仁，劉誠(chéng)剛，等.南海北部初級(jí)生產(chǎn)力遙感反演及其環(huán)境調(diào)控機(jī)制[J].海洋學(xué)報(bào)，2007，29(3)：58-68.

［23］ 薛惠潔，柴扉，徐丹亞，等.南海海流數(shù)值計(jì)算[J].中國(guó)海洋學(xué)文集：南海海流數(shù)值計(jì)算及中尺度特征研究，2001(13)：1-14.

［24］ 黃邦欽，洪華生，柯林，等.珠江口分粒級(jí)葉綠素a和初級(jí)生產(chǎn)力研究[J].海洋學(xué)報(bào)，2006，27(6)：180-186.

［25］ 趙輝，齊義泉，王東曉，等.南海葉綠素濃度季節(jié)變化及空間分布特征研究[J].海洋學(xué)報(bào)，2005，27(4)：45-52.

［26］ 柴扉，薛惠潔，侍茂崇.南海升降流區(qū)域分布及形成機(jī)制分析[J].中國(guó)海洋學(xué)文集：南海海流數(shù)值計(jì)算及中尺度特征研究，2001(13)：117-128.

［27］ Vaillancourt R D，Marra J，Seki M P，et al.Impact of a cyclonic eddy on phytoplankton community structure and photosynthetic competency in the subtropical North Pacific Ocean[J].Deep Sea Research Part I：Oceanographic Research Papers，2003，50(7)：829-847.

［28］ Partensky F，Blanchot J，Vaulot D.Differential distribution and ecology of Prochlorococcus and Synechococcus in oceanic waters：A review[J].Bulletin de l'institut d'océanographie，1999，19：457-476.

［29］ Glover H E，Prézelin B B，Campbell L，et al.A nitratedependent Synechococcus bloom in surface Sargasso Sea water[J].Nature，1988，331(6152)：161-163.

責(zé)任編輯：郎婧

Seasonal Distribution of Dominant Phytoplankton Groups in the South China Sea Based on PHYSAT

LI Yueyang1，SUN Qun1，WANG Lei1，WEI Hao2
(1.College of Marine Science and Engineering，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China；2.School of Marine Science and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

PHYSAT algorithm was used to reproduce the average seasonal distribution of the dominant phytoplankton groups in the South China Sea based on water color satellite data.The results show that nanoeukaryote is the most dominant group in the South China Sea in the whole year，with Prochlorococcus，Synechococcus and diatoms following in turn.Diatoms is mostly observed in the coastal and continental shelf areas，while Prochlorococcus and Synechococcus dominance increased in the offshore.Nanoeukaryotes dominance is very high in winter but Prochlorococcus in spring.Synechococcus seasonal distribution is bimodal with peaks occurring in spring and autumn.The seasonal variation of diatoms dominance is very small.Seasonal variation of the proportion of phytoplankton dominant groups in continental shelf，continental slope and basin is very similar.Nanoeukaryotes are predominating in winter.The dominance of Prochlorococcus greatly increases in spring compared with other seasons.Seasonal variation of nutrient concentration is the main factor influencing the distribution of the dominant phytoplankton groups.With the nutrient concentration decreasing，phytoplankton dominant group changes from nanoplanktonic nanoeukaryotes species to picoplanktonic Prochlorococcus and Synechococcus species.

dominant phytoplankton groups；PHYSAT algorithm；water color satellite data；WOA nutrient concentration；South China Sea

P735

A

1672-6510(2015)05-0042-06

10.13364/j.issn.1672-6510.20140165

2014-12-26；

2015-01-29

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2011CB403606，2010CB428904)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41376112，41276016，41406158)

李月洋（1991—），女(蒙古)，內(nèi)蒙古通遼人，碩士研究生；通信作者：孫 群，副教授，sunqun@tust.edu.cn.

數(shù)字出版日期：2015-05-08；數(shù)字出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/12.1355.N.20150508.1519.006.html.