全 文 ：第 26 卷第 9 期
2006 年 9 月
生 　　态 　　学 　　报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 26 ,No. 9
Sep. ,2006
三峡水库蓄水前后长江口水域夏季硅酸盐、溶解
无机氮分布及硅氮比值的变化
余立华 ,李道季 3 ,方　涛 ,李　云 ,高　磊
(华东师范大学河口海岸学国家重点实验室 ,上海　200062)
基金项目 :科技部国家重点基础研究发展规划 (973)资助项目 (2002CB412405)
收稿日期 :2005212228 ;修订日期 :2006207227
作者简介 :余立华 (1982～) ,男 ,安徽合肥人 ,硕士生 ,主要从事海洋浮游植物和海洋环境研究. E2mail :yu
-
lihua @126. com3 通讯作者 Corresponding author. E-mail :daojili @sklec. ecnu. edu. cn
Foundation item :The project was supported by the National Key Basic Research Program of the Ministry of Science and Technology , China (No. 2002CB412405)
Received date :2005212228 ;Accepted date :2006207227
Biography : YU Li2Hua , Master ,mainly engaged in marine phytoplankton and marine environment ,E2mail :address :yu
-
lihua @126. com
摘要 :通过对长江口水域 1999、2003、2004 年 3 个夏季航次和 1959 年历史数据的比较 ,分析研究了长江三峡水库蓄水前后长江口
溶解硅酸盐 (DSi)和无机氮 (DIN)含量的变化 ,发现与 1999 年相比 ,2003 年和 2004 年 DIN 浓度分别增加了 113 倍和 212 倍 ,DIN
浓度还在增加中 ,而且有加快的趋势 ;三峡水库蓄水前 DSi 浓度每年减少约为 0160μmolΠL ,而蓄水后一年内就减少了 3192
μmolΠL ;SiΠN 比的平均值分别从 1999 年的 1166 下降到 2003 年 1109 ,再下降到 2004 年的 0142 ,大面积区域比值已经小于 1 ,下降
趋势比较明显 ,DSi 含量的下降与长江径流输沙量减少有显著关系 ,DIN 的增加则与长江中下游化肥的使用有关 ;同时长江口营
养盐结构已经趋于不平衡 ,营养盐结构的变化已经引起了长江口生态系统结构的改变 ,如甲藻赤潮频发等 ,这可能是人类活动
影响的直接结果。
关键词 :营养盐 ; 硅氮比值 ;三峡工程 ;长江河口
文章编号 :100020933(2006) 0922817210 　中图分类号 :Q14 ,P734144 　文献标识码 :A
Distributions of DSi , DIN and changes of Si∶N ratio on summer in Changjiang
Estuary before and after storage of Three Gorges Reservoir
YU Li2Hua , LI Dao2Ji 3 , FANG Tao , LI Yun , GAO Lei 　( State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research , East China Normal
University , Shanghai 200062 , China) . Acta Ecologica Sinica ,2006 ,26( 9) :2817～2826.
Abstract :Large2scale hydrological alterations on land , such as river damming and river diversion , could cause reductions of
silicate inputs to the sea. The Three Gorge Reservoir construction has a significant impact on silicate discharged to the sea from
middle2lower reaches of the Changjiang River. The date of silicate , DIN and Si∶N ratio of Changjiang Estuary in the summers
before and after the storage of the Three Gorges Reservoir were compared and analyzed to characterize their changes in the
Changjiang estuary and its adjacent sea. DIN concentrations in the year 2003 and 2004 increased 114 and 213 times respectively ,
compared with year 1999 , which has a speedup trend. Moreover , average DSi concentrations decreased from 42112μmolΠL in
1959 to 20198 μmolΠL in 1999 , decreasing 01528 μmolΠL per year in the 40 years before river storage of the Three Gorges
Reservoir. By 2003 , DSi concentration decreased to 18186μmolΠL , average decreasing 0153μmolΠL per year during 1999 to
2003 , which seemed as before. But , after the storage , it decreased to 1519μmolΠL in 2004 , decreasing 2195μmolΠL in one
year. Meanwhile , the sediment discharge to the estuary was also decreasing. The river damming mainly caused this drastic
decrease. In addition , the decrease trend of DSi effective concentration in the river end of the estuary also demonstrated that the
storage affected DSi discharge flux to the sea. The average values of Si∶N ratio decreased from 1166 in 1999 to 1109 in 2003 , and
to 0142 in 2004 with a large area of the estuary lower than 11 The sharp decrease of Si∶N ratio was in 1960s and 1970s and
decreased to 2 in 1980s as same time , NΠP ratio raised from 2 to 121 The extensive changes of Si∶N and N∶P could make severe
impacts on the structure of the Changjiang estuarine ecosystem. It is a pity that we did not make any assessment for that in detail
until now. By contrast , there was remarkable correlation between DSi decreasing and the changes of sediment discharge of the
Changjiang. However , the rising concentration of DIN is due to the excessive utilization of fertilizer along the middle2lower
reaches. There have been tendencies for nutrient structure imbalance , which may lead the ecosystem changes in the Changjiang
estuary , including alga blooms of diatoms pre2reservoir becoming enriched in flagellates. All of these changes might be directly
related to human activities.
Key words :nutrients ; Si∶N ratio ; Three Gorges Dam; Changjiang Estuary
　　长江径流输送是中国东海陆源物质最主要的来源 ,长江口营养盐年入海通量约为 350 万 t [1 ] 。随径流输
入海的营养物质和泥沙在维持河口生态系统稳定中起着重要的作用。最近几十年来 ,人类活动导致了它们在
输入的数量上发生了很大的变化 ,而长江径流携带的物质总量以及物质成分组成的改变都将对长江口和邻近
东海海洋生态系统产生重要的影响。
控制 N、P、Si 向海洋输送速率的因素是不同的。N、P 主要是和生活污水、化肥使用以及人口密度有
关[2 ,3 ] 。实际上 ,氮循环已经因为全球范围内生产固氮植物、化肥的生产和使用、动植物栖息地的改变和燃烧
化石燃料等发生了巨大的改变 ,这些因素导致了过去 50a 内陆地氮输出增加了两倍 ,而且还在持续[4～7 ] 。氮
含量的增加会使藻类生长加速 ,有毒的藻类水华会破坏渔业和生物多样性。而细菌分解这些浮游植物会消耗
大量的氧气 ,进而由于氧亏损导致水质的恶化[8 ] 。相对于氮来说 , 陆地上硅酸盐的化学风化是向河流提供溶
解和颗粒硅的主要过程 ,并最终输入海洋。地球表面 26 %是硅土 ,硅酸盐有足够的来源 ,在总的硅酸盐的输
入中 ,超过 80 %是由河流供给的[9 ] 。
在河流上的筑坝工程能显著降低入海的泥沙通量[10 ] ,从而降低了溶解态硅向海洋的输送通量[11 ] 。长江
三峡水利枢纽工程是中国 ,也是世界上最大的水利枢纽工程。2003 年 6 月 1 日 ,水库开始蓄水 ,6 月 10 日水位
达 135m 高程 (一期蓄水) ,同年 11 月 5 日 ,坝前水位提升至 139m(二期蓄水) 。三峡大坝将在 2006 年 6 月提前
全线建成 ,蓄水位抬高到 156m(三期蓄水) ,届时 ,三峡水库将是一座长达 600km ,最宽处达 2000m ,总库容达
393 亿 m3 的巨大水库。目前已知三峡大坝建成后会影响到长江上游区域硅的输入 ,但是对筑坝在多大程度
上调节径流中营养盐组分的输送还缺乏深入的研究 ,对长江口及其邻近东海的海洋生态系统结构等产生怎样
的影响还不清楚。因此研究三峡工程蓄水前后长江口硅酸盐和溶解无机氮分布以及硅氮比值的变化 ,对了解
长江河口及邻近海域生物地球化学过程、生态系统演变以及赤潮的防治有重要的科学意义。
1 　材料与方法
111 　资料来源
本文分析所依据的数据主要来源于国家 973 项目 ,1999、2003、2004 年 3a 的 8 月～9 月初 3 个航次的综合
性调查 ,调查范围为 122°00′～124°00′E ,29°30′～32°00′N (图 1) ,以及历史上 1958～1959 年夏季全国海洋普查
东海及长江口数据。长江径流量和输沙量数据来自 2000～2004 年长江流域泥沙公报。
112 　分析方法
2003 年和 2004 年长江口夏季盐度由 CTD 现场直接测定 ;现场使用 20dm3 Niskin 采水器采集表层海面 1m
处水样 ,立即用 0145μm 的醋酸纤维滤膜 (预先经过稀盐酸 (pH = 410) 浸泡 24h) 进行现场过滤 ,滤液保存于
100ml 棕色瓶中 ,再加入 1 %的饱和 HgCl2 数滴。棕色瓶预先也经过稀盐酸 (pH = 410) 酸浸 ,并用去离子水和
Mili2Q 水洗净。滤液用荷兰 Skalarplus System 微量连续自动分析仪测定营养盐浓度 ,用联机软件进行漂移校正。
2 　结果与讨论
211 　长江口夏季盐度分布
图 2 为夏季长江口表层盐度分布图 ,从图中可以看出 :由于长江冲淡水的影响 ,夏季表层等盐线分布由内
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图 1 　夏季 4 个航次长江口调查站位
Fig. 1 　Survey stations of the four summer cruises in Changjiang Estuary
向外越来越大。且四个航次中分布总的趋势有口门先
向东南 ,至 122°30′E折向东北 ,呈舌状伸展。
212 　长江口夏季 DSi 和 DIN 含量的分布特征
长江口夏季表层 DSi 和 DIN 含量分布大势基本一
致 (图 3 ,图 4) 。受长江口入海径流影响 ,总体上随着离
岸距离的增大逐渐变小 ,其浓度水舌偏向东北方向。在
最大浑浊带和羽状锋水域间 (122°00′到 123°00′E) ,营养
盐浓度梯度变化强烈 ,受东海水稀释作用明显。在羽状
锋水域以西的最大浑浊带水域为营养盐高浓度水域 ,而
其东南一般为低浓度水域。从 123°线长江口 9 月份羽
状锋水域 DSi 和 DIN 含量分布来看 :1999 年和 2004 年
表层 DIN 浓度显著高于 2003 年 ,呈跳跃变化 ;而 DSi 的浓度不然 ,1999 年明显高于 2003 年和 2004 年 ,表明
1999 年 DSi 随长江径流输出到东海受到稀释的强度小于 2003 年和 2004 年。
图 2 　夏季 4 个航次长江口表层盐度分布
Fig. 2 　Distributions of salinity of surface waters in the four summer cruises of the Changjiang Estuary
91829 期 余立华 　等 :三峡水库蓄水前后长江口水域夏季硅酸盐、溶解无机氮分布及硅氮比值的变化 　
图 3 　1999、2003 和 2004 年长江口 3 个夏季航次表层溶解无机氮 (μmolΠL)平面分布
Fig. 3 　Summer distributions of DIN on surface water of Changjiang Estuary in 1999 , 2003 , 2004
图 4 　1999、2003 和 2004 年长江口 3 个夏季航次表层溶解硅酸盐 (μmolΠL)平面分布
Fig. 4 　Summer distributions of dissolved silicate on surface water of Changjiang Estuary in 1999 , 2003 , 2004
表 1 　夏季航次中长江口表层 DIN、DSi 及 SiΠDIN比值的均值和变化范围
Table 1 　Mean values and variation ranges of DIN、DSi and Si∶N on surface waters of the summer cruises in the Changjiang Estuary
营养盐浓度及硅氮比值
Nutrient concentration and ratios of silica :nitrogen
年份 Year
1959 1999 2003 2004
溶解无机氮 DIN 3 (μmolΠL) 站位数 Station numbers — 15 22 36
平均值 mean — 13114 17163 28135
最小值 min. — 1135 0139 20184
最大值 max. — 21128 93123 50153
溶解硅酸盐 DSi (μmolΠL) 站位数 Station numbers 31 15 22 36
平均值 mean 42112 20198 18139 14147
最小值 min. 4139 4197 0182 1127
最大值 max. 112175 61111 117159 37193
硅氮比 SiΠN 平均值 mean — 1166 1109 0142
最小值 min. — 0138 0184 0106
最大值 max. — 5122 1123 0185
　　3 1959 年溶解无机氮未监测 non2detected of DIN in 1959
　　由表 1 数据知 ,与 1999 年夏季相比 ,长江河口 2003 年和 2004 年夏季 DIN 平均浓度分别增加了 113 倍和
212 倍 ,DIN 浓度持续增加 ,而且有更快的趋势。而 DSi 平均浓度从 1959 年的 42112μmolΠL 降到 1999 年
20198μmolΠL , 这 40a 中每年硅酸盐减少的浓度约为 0153μmolΠL。2003 年平均浓度又降至 17139 ,1999～2003 年
4a 中夏季减少的平均浓度为每年 0164μmolΠL ,基本持平 ,而三峡大坝截流后一年内就减少了 3192μmolΠL。DIN
0282　 生 　态 　学 　报 26 卷
和 DSi 变化都与其来源有直接关系。图 5 为这几个航次中相同站位的 DIN 和 DSi 的平均浓度变化 ,与整个航
次中平均浓度的变化趋势一直 ,即 DIN 的浓度一直在增加 ,而 DSi 的浓度含量却一直下降 ,其中长江流域建坝
是导致长江输出 DSi 的浓度不断下降的主要原因。
图 5 　4 个航次长江口夏季相同站位 DIN 和硅酸盐平均浓度比较
Fig. 5 　Comparison between average values of DIN and DSi on the same
station of the four summer cruises in the Changjiang Estuary
而DIN 的浓度增加 ,则与农田无机氮肥施用和流失
以及生物污水的排放有关[12 ,13 ] 。以往的研究[14 ] 已经得
出长江流域 1962～1998 年间无机氮肥施用量与大通站
DIN 年输送量变化趋势的类似 ,进一步证明化肥使用对
长江 DIN 含量有重要影响。特别是从 1985 年以后 ,长
江流域化学氮肥年均输入量约 510 ×109 kg ,占总氮输入
的 50 %以上[15 ] , 这是造成长江输送无机氮通量快速上
升的主要因素。虽然蓄水后对无机氮的截留作用达到
50 %[16 ] ,但却可以在长江中下游得到补偿。
硅酸盐的含量则不同 ,海洋中硅酸盐主要是由河流
输送。溶解硅酸盐在土壤生态系统中从表层水或者地
下水进入水体。但 DSi 不一定都输入到了海洋 ,因为 :
(1)浮游植物主要组成硅藻在生长过程中会吸收相当数
量地 DSi 来生成持久耐用地硅质细胞壁。湖泊、池塘等都可能有这些硅藻的碎屑。(2) 新的水体滞留时间的
增长 (如水库)产生了大的湖泊系统 ,导致沉积物的沉降 ,透光率增加 ,硅藻更容易生长 ,硅藻水华发生频率增
加 ,从而减少了硅通量[17～20 ] 。多瑙河中 DSi 浓度比建坝前减少了一半[11 ] 。沈志良[21 ] 认为过去的 40a 中胶州
湾海水中的 DSi 含量在减少 ,这可能与 1958 年前大修水利 ,泥沙大量被拦截有关。这种情况类似于埃及的尼
罗河[22 ] 、美国的密西西比河[23 ] 。最新研究表明全世界大型河流系统中超过一半以上 (292 条河流中的 172 条)
受到筑坝的影响[24 ] 。(3)富营养化可能会刺激更多的硅藻生长 ,在淡水中有更多 Si 被截留下来 ,从而向河流
水体中输移的 DSi 就减少了[25 ] 。另外 ,一些还未了解的原因如人类活动导致的地形改变从而使硅土减少 ;大
的水库中会有一些通过某些有机复合物进行的非生物的硅酸盐捕获机制。
因此 ,在河流上建坝 ,由于悬浮沉积物浓度减少 ,DSi 浓度下降[23 ] ,并且导致输送到海洋的 Si 减少。图 6
为长江大通站 50a 来径流量和输沙量的变化。从中可看出 ,径流量 50a 基本上呈波动状 ,在平均值上下浮动 ,
而输沙量可看出明显的下降趋势 ,特别是最近几年下降的更加明显 ,这与长江流域建坝有着密切的联系。输
沙量的减少会引起长江河口三角洲沉积环境、地球化学特征发生不同程度的变化 ,最明显的会影响到硅酸盐
的含量 ,进而会影响河口地区生态系统结构和稳定性。黄陵庙水文站位于三峡水库坝下游 ,距三峡大坝
12km ,是三峡水库出库控制站。2004 泥沙公报[26 ]观测得到黄陵庙站 2004 年输沙量为 01637 亿 t ,与 2003 年相
比偏小 28 %。因此 ,三峡大坝的建成导致了出库泥沙的大量减少 ,从而使硅酸盐浓度下降趋势比建坝前更加
明显。
而且 ,大坝的修建还会使水库水体滞留时间增长 ,从而产生了大的湖泊系统 ,导致水库沉积物的沉降 ,透
光率增加。且水库蓄水后对无机氮和总磷的拦截作用分别达 50 %和 80 %[16 ] ,这就意味着大量的有机质和营
养盐在库区积累和滞留 ,为库区的浮游植物提供丰富的养料 ,这些条件都使藻类非常容易生长。库区中发生
赤潮后 ,浮游植物会向底层沉降 ,含有硅酸盐细胞膜的硅藻会比其他藻类沉降快一点。其很慢的分解会限制
溶解硅酸盐向水体中扩散 ,从而导致沉积物中整体输出的硅酸盐降低。其他营养盐如 P、N 等 ,也有相同的过
程 ,但是 ,它们比硅的循环要快很多[27 ] 。硅藻水华发生频率增加 ,也减少了库区的硅通量。
另外 ,入海泥沙的减少也导致了河口的混浊度的降低 ,光的透射率的增加 ,再加上长江中下游地区人类活
动导致的 N、P 的富营养化 ,这些都会增加河口地区的初级生产力 ,使河口地区藻类赤潮频发。
213 　长江口 DSi 和 DIN 含量与盐度变化的关系
12829 期 余立华 　等 :三峡水库蓄水前后长江口水域夏季硅酸盐、溶解无机氮分布及硅氮比值的变化 　
图 6 　长江大通站五十年年径流量和年输沙量变化趋势
Fig. 6 　Changes of annual river flux and annual sediment transport in Datong
station of the Changjiang in the last fifty years
长江口浑浊带和羽状锋水域的硅酸盐、溶解态无机
氮的浓度与盐度的关系见图 7。通过营养盐浓度与盐
度关系曲线的切线可以来计算它们的有效浓度[28 ] , 由
此得出 2003 ,2004 两个年份夏季硅酸盐在盐度为零时
的有效浓度分别为 103113 ,102154μmolΠL ,溶解无机氮盐
度为零时的有效浓度分别为 86116 ,96147μmolΠL ,与沈
焕庭 1998 年 9 月调查的淡水端硅酸盐 106120μmolΠL ,溶
解无机氮 92140μmolΠL 相似 ,表明硅酸盐和溶解无机氮
主要受物理混合作用的控制 ,基本上表现为保守行为 ,
在海水端受海洋稀释作用影响强烈。同时 ,其高浓度区
位于河口最大浑浊带水域 ,悬沙浓度较高 ,透明度不足
1m ,光的透射受到限制 ,不利于浮游植物的生长 ,硅的
生物去除也受到影响。而 1999 年夏季长江口硅酸盐和
溶解无机氮在淡水端的有效浓度分别为 91103 ,34193μmolΠL ,低于平均值 ,则可能是因为 1998 年的大洪水将陆
地大量营养物质冲入东海 ,导致 1999 年夏季随淡水输入到河口淡水端的营养盐浓度明显偏低。从图 6 中也
可看出硅酸盐和溶解无机氮总体上表现出随着盐度的增大浓度下降 ,但是保守性还可以 ,但是较 2003 年和
2004 年要稍差 ,许多数据点均在理论稀释线下方 ,并且海水端受海洋稀释作用影响偏小 ,在透光率高的羽状
锋水域 (123°00’附近)依然维持较高浓度水平 ,给浮游植物利用而转移创造了条件。这也从一个侧面表明了
1999 年夏季海洋动力过程对长江河口的影响小于 2003 和 2004 两个年份。
由长江三峡蓄水前后 ,1998 ,1999 ,2003 和 2004 年夏季的长江河口淡水端硅酸盐的有效浓度所呈现的下
降趋势来看 (分别为 106120、91103、103113、102154μmolΠL) ,三峡蓄水无疑影响到了 DSi 向河口输运的通量 ,同
时海洋过程 (台风、黑潮暖流作用)的强弱也会影响到河口 DSi 的生物地球化学循环过程。
图 7 　3 个航次长江口夏季溶解无机氮、硅酸盐与盐度的关系
Fig. 7 　Relations between DIN , DSi and salinity on surface waters of the three summer cruises in the Changjiang Estuary
214 　长江口夏季 SiΠN 比的变化特征
2282　 生 　态 　学 　报 26 卷
40 多年来 ,长江下游营养盐结构发生了显著的变化 ,一方面 DIN 浓度不断增加 ,另一方面 ,DSi 浓度又在
持续减少 ,因此硅氮的摩尔比趋于不平衡 (图 8) 。从 20 世纪 60 年代到 70 年代 SiΠN 比就开始急剧下降 ,到 80
年代就降到了 2 以下 ,同期 ,NΠP 从 2 左右上升到 12 以上。SiΠN 和 NΠP 这种大幅度的变化对长江口生态系统
结构的影响是剧烈的 ,到目前为止都没有对其进行详细的科学评估 ,不能不说是一种遗憾。
1999 年 15 个站中有 5 个站 SiΠN 比值小于硅藻最适生长所需的比值 1 (图 9) 。2003 年 ,SiΠN 下降趋势增
加 ,22 个站点中有 10 个站点硅氮比值小于 1。而三峡水库蓄水后 ,2004 年监测的 36 个站点中只有 1 个站点
硅氮比大于 1。3 个航次 SiΠN 比的平均值分别从 1999 年的 1166 下降到 2003 年 1109 ,再下降到 2004 年的 0142
(表 1) ,下降趋势比较明显。从图 9 可看出 ,SiΠN 高值出现在长江口门区最大混浊带和杭州湾水域 ,而河口羽
状峰外水域比值较低。由于口门外悬移泥沙含量变低 ,加上外海水的稀释作用 ,DSi 的含量也急剧降低 ,因
此 ,SiΠN 减小显著。且比较 1999 年和 2003 年 SiΠN 比值的等值线可见 ,比值为 1 的等值线逐渐在向河口地区
靠拢。由于 SiΠN 比值为 1 时 ,适合硅藻生长 ,所以与硅藻赤潮的发生具有向河口、内湾转移的趋势相符合。
图 8 　近 40 年长江下游 NΠP ,SiΠN 变化情况
Fig. 8 　Changes in the ratios of nitrogen : phosphorus and silica : nitrogen in
the lower reaches of Changjiang River during 1960～2000
图 9 　3 个航次长江口夏季表层硅氮比值的变化
Fig. 9 　Changes of DSi∶DIN ratios on surface waters of the three summer
cruises in the Changjiang Estuary
　　河口和海洋中浮游植物对营养盐 N、P 和 Si 的吸收一般遵循着 Redfiled 比值[29 ] 。随着河流中硝酸盐和磷
酸盐大量增加 ,近岸及河口水域营养盐通量发生了变化 ,长期营养盐比例的改变 ,如 :SiΠN 和 SiΠP 值的不断降
低 ,会导致河口和近海浮游硅藻和其他小型浮游藻类种群结构、生物多样性发生改变 ,影响河口地区初级生产
力的构成 ,使把其作为基础饵料的浮游动物和其它海洋动物的食物结构受到影响 ,进而影响到整个生态系统
的结构。如在欧洲北海北部[30 ] ,由于 SiΠP、SiΠN 值的降低导致了硅藻被鞭毛藻等所代替 ,直接使浮游植物种类
发生了变化 ,并且棕囊藻目前正有规律地爆发水华。该藻类水华爆发的持续时间和个体数目比以前增加了 5
倍。同样 Humborg[31 ]也发现由于 N 和 P 数量的相对增加而导致了黑海中硅藻被 Coccoliihs 和鞭毛藻等藻类代
替的现象。在波罗的海南部[32 ] ,自 1959 年以来春季硅藻数量就开始下降 ,取而代之甲藻水华经常发生。
Maestrini [33 ]研究发现 ,随着 N + PΠSi 值地升高 ,硅藻也能被 Chrysochromulina polyepsis 所取代。Rendell [34 ] 通过生
态模型预测 ,受 NΠSi 和 PΠSi 值增加地影响 ,英国 Wash 湾夏季藻类优势种将从硅藻转变为鞭毛藻。
由于硅是硅藻生长的必需资源 ,而其它藻类并非需要 ,所以 Officer and Ryther[35 ] 1980 年就推测如果硅藻生
长所需的最低限度的 DSi∶DIN 比值达不到 ,则浮游植物群落产生变化而非硅藻成优势种完全有可能。长江口
及其邻近海域共发生赤潮 100 多次 ,特别是 20 世纪 80 年代后观测到赤潮发生频率骤增现象[36～38 ] 。20 世纪
80、90 年代以中肋骨条藻等硅藻类赤潮为主的趋势正在下降 ,近岸赤潮生物逐渐由中型硅藻向小型和微型甲
藻发展 ,具齿原甲藻、亚力山大藻等甲藻赤潮发生频率有所上升[39 ] 。大部分甲藻 ,蓝藻 ,绿藻的生长对硅的需
求远小于硅藻对硅的需求 ,喜欢生活在N、P 浓度高的环境中[38 ,39 ] 。近年来由于人类活动的逐渐增强导致N、P
通量的急剧增加和 DSi 的减少 ,可能是甲藻类浮游植物大量繁殖的主要原因[40 ,41 ] 。而很多甲藻赤潮都是有毒
的 ,如 2002 年在长江口首次发生有毒的亚力山大藻赤潮和 2005 年 5 月份浙江省近海海域发现大面积有毒藻
32829 期 余立华 　等 :三峡水库蓄水前后长江口水域夏季硅酸盐、溶解无机氮分布及硅氮比值的变化 　
米氏凯伦藻赤潮等 ,部分敏感种类和敏感区域赤潮毒素污染问题已开始威胁到长江口及其邻近海域海产品的
食用安全。Officer and Ryther[35 ]进一步提出 DSi∶DIN 比值降到 1 以下后 ,鱼类食物网会变成由许多经济价值低
的种类组成 ,这也与长江口相符合。东海主要鱼种大黄鱼 ,小黄鱼 ,勒鱼 ,银鱼 ,竹夹鱼等主要经济鱼类资源近
年来严重衰退 ,产量下降 ,取而代之的时营养级位降低的种类 ,如兰圆参 ,青鳞沙小丁鱼 ,黄鲫 ,红娘鱼等[42 ] ,
除了过度捕捞的影响外 ,硅氮比值变化导致生态系统的改变也有重要的影响。
图 10 　3 个航次长江口夏季硅氮比值的分布
Fig. 10 　Distributions of DSi∶DIN ratios on surface waters of the three summer cruises in Changjiang Estuary
3 　结论
与 1999 年夏季相比 ,2003 年和 2004 年的夏季 DIN 浓度分别增加了 113 倍和 212 倍。DIN 浓度还在持续
增加 ,而且有更快的趋势 ;三峡水库蓄水前硅酸盐浓度每年减少浓度约为 0160μmolΠL ,而蓄水后 1a 内就减少
了 3192μmolΠL ;SiΠN 比的平均值分别从 1999 年的 1166 下降到 2003 年 1109 ,2004 年则下降到 0142。
References :
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