海洋真光层颗粒有机碳输出通量的粒径结构

本项研究拟于南中国海的典型断面上布设3个站位，覆盖陆架、陆坡和深海盆，联合运用234Th/238U和228Th/228Ra不平衡法，通过春、夏、秋、冬4个航次，研究真光层颗粒有机碳(POC)输出通量及其粒径结构的季节变化及深度变化特征，探索真光层POC输出通量的粒径结构对生物泵效率的调控作用，以及浮游植物群落结构如何影响真光层POC输出通量的粒径结构。研究结果可望深化人们对海洋生物泵调控机制的理解。

本课题利用国际上广泛应用的234Th/238U不平衡法研究南中国海真光层POC输出通量的空间及季节变化，并从实际观测和理论分析两方面深入探讨了边缘海POC输出通量及生物泵效率的调控机制。发现南中国海真光层POC输出通量的变化可达两个数量级之巨，量值介于0.5±0.3-50.1±24.5 mmol m-2 d-1之间，且在不同的季节里，POC输出通量均呈现由近岸向外海降低的趋势；发现在近岸、陆架及海盆区，POC输出通量均随POC储量的增加而升高，二者存在显著的正相关关系。这种广泛存在的正相关关系表明POC储量是海洋真光层POC输出通量的重要控制因子之一；发现在近岸及陆架区内，大粒径的硅藻驱动了真光层的POC输出通量，而在海盆区，微型藻类（如定鞭金藻及绿藻）驱动了POC输出通量。. 通过定义真光层POC沉降效率(SE)=POC输出通量/POC储量，我们研究南中国海生物泵的效率及其调控机制。发现真光层POC的沉降效率直接受控于真光层POC最大值至真光层底部之间的距离。在假设真光层POC的垂直分布满足典型的高斯分布的前提下，我们对POC的沉降效率及真光层POC最大值至真光层底部之间的距离的关系进行理论分析，结果证实POC的沉降效率与真光层POC最大值至真光层底部之间的距离应该存在负相关关系。这种关系的内在原因在于沉降的颗粒主要产生于POC最大值所对应的层位，当沉降的颗粒由源地迁移至真光层底部的过程中，二者的距离越远，颗粒物所经历的时间就越长，经受的再矿化的程度就越显著，因此，POC的沉降效率就越低。