項目名稱： 海洋多種生態系統初級生產動力學過程及其資源環境效應

推薦單位： 國家海洋局

項目簡介： 項目所屬科學技術領域

海洋初級生產動力學過程是海洋生態系統動力學、生物地球化學、碳循環和全球變化、海洋環境與生物資源可持續發展研究的重要課題，屬海洋生態學前沿與核心領域。

主要研究內容

1. 從我國海岸帶、陸架到深海和南極大洋，多種海洋生態系統初級生產時空格局的動態變化及其調控過程的物理-化學-生物耦合機制；

2. 不同海洋生態系統初級生產過程變化所產生的生物資源和生態環境效應，特別是我國長江和珠江大河口、沿岸上升流區、南海中尺度渦、南大洋重要水團交匯區等高生產力所形成的漁場、赤潮多發區、底部缺氧區、磷蝦索餌場等重要資源與環境效應；

3. 不同類型浮游植物在初級生產過程中的生態生理特征與調控機制，包括浮游植物群落結構的時空格局和演替機制，微型和微微型光合生物對初級生產貢獻的時空變化及其調控機制；

4. 相關觀測和研究技術方法的改進和創新，特別是浮游植物生物量和水團結構的多種衛星遙感觀測分析技術、浮游植物細胞體積和碳生物量標準化計算方法等。

科學價值

通過對不同生境和不同自然地理區海域的多種生態系統浮游植物初級生產過程的系統深入觀測研究，獲得諸多發現，揭示諸多自然規律，積累了豐富科學資料。基本摸清中國海和環南極海大、中尺度海域初級生產力分布特征，取得了較系統的創新成果，為我國該領域的研究奠定了堅實的基礎，也為確立我國在該科學領域應有的國際地位做出重要貢獻。研究成果為海洋生態系統動力學及碳循環與全球變化研究提供了重要科學基礎，也為海洋生物資源管理及生態環境災害的防治提供重要科學依據。

同行引用評價情況

項目成果被國際海洋學術界廣泛引用，并得到高度評價，一些重要觀點和方法創新已得到國際同行普遍認可和推廣。

本成果包括有關本項目主題的論文二百余篇，經檢索，其中45篇被SCI-E收錄，56篇被CSCD收錄；51篇被SCI-E收錄論文他人引用401次，161篇論文被CSCD收錄論文他人引用271次。

主要發現點： 1、核心發現點：

1) 揭示河口鋒對河口生態系統初級生產動力過程的關鍵控制作用。首次發現并通過遙感觀測證實長江口外初級生產力峰值區的存在，其形成機制在于光和營養鹽的最佳權衡。系統確認磷為珠江口浮游植物的主要限制性營養元素，并首次發現從珠江口到南海深海區營養鹽從磷限制向氮限制的空間變化特征；揭示季風對珠江口營養鹽格局和浮游植物生物量和生產力變化的重要控制作用。(海洋科學/代表性論文2,4,6,7,9)

2）首次闡明南海大尺度海域浮游植物生產力的物理－生物海洋學耦合過程及其對季風的響應，揭示季風－環流－營養鹽－浮游植物系統中前者對后者的驅動和后者對前者的響應。發現并詳盡闡明中尺度渦－冷渦與暖池的分布格局和生態學效應，深刻揭示南海生態系統初級生產過程的時空格局及其動力學機制。(海洋科學/代表性論文1)

3）首次系統闡明我國黃、東海初級生產力的時空格局和調控機制，并首次對海域各水團對初級生產力的貢獻及漁產力做出評估，發現高生產力多出現在躍層附近和水團交匯處的重要規律；揭示浙江沿岸上升流區初級生產動力學過程與機制，發現上升流中心出現初級生產力最大值，并導致中心漁場的形成。(海洋科學/代表性論文5,8)

4）在國際上率先開展大尺度的環南極海域初級生產過程的觀測研究，揭示南大洋各洋區浮游植物群落和生產力結構的差異，揭示生態系食物網關鍵種-南極磷蝦主要索餌場與棲息地的形成機制：威德爾環流和島群效應提供豐富營養鹽，造成浮游植物的旺發。(海洋科學/代表性論文3)

5) 對海洋初級生產力的觀測技術和實驗方法進行了一系列改進和創新。其中在我國率先將水色和水溫遙感觀測結合與互補進行水團結構和浮游植物生態分布特征的判定，解決了單一遙感研究海洋學問題分辨率不足的問題，為遙感技術在生物海洋學研究的應用提供了一個范例；建立了浮游植物細胞體積標準化測量和測算方法，為浮游植物細胞碳生物量簡化和較準確計算奠定了基礎。(海洋科學/代表性論文4,10)

2、其他重要發現點：1) 發現季風對于影響浮游植物水華爆發的海洋學和生態學條件的構建起著關鍵作用,甚至超過陸源營養鹽輸入對水華的潛在激發，提出水華發生的新觀點，彌補了傳統的"富營養化導致藻華發生"觀點的不足。(海洋科學/代表性論文9)

2) 發現并揭示大尺度海域營養鹽結構變化導致浮游植物群落演替及其機制。在南海由于磷的消耗導致浮游植物優勢種從硅藻向甲藻和藍藻演替；在南印度洋自南極經亞南極至亞熱帶水域其優勢種類與豐度由硅藻向甲藻演替，其成因源于營養鹽特別是硅的限制。(海洋科學/代表性論文1,3)

3) 發現粒級最小的初級生產者-微微型光合浮游生物對南海浮游植物生物量和生產力、特別是對次表層葉綠素a極大值具有最大貢獻,明確了該類生物在南海生態系統食物網中的重要地位。(海洋科學/代表性論文1)

主要完成人： 寧修仁

對核心發現點之1―首次現場發現并用遙感證實長江口外初級生產力峰區的存在，揭示其成因和資源與環境效應"；之2―揭示南海季風－環流－營養鹽－浮游植物系統中的驅動和響應關系和中尺度渦的分布格局及其生態學效應；之3―首次系統觀測闡明黃、東海初級生產力時空格局與調控機制；揭示浙江沿岸上升流區初級生產動力學過程與機制；之4―首次發現南大洋各洋區浮游植物群落和生產力結構的差異，揭示浮游植物的演替機制和最重要磷蝦索餌場的形成機制；之5中―將水色和水溫遙感觀測結合與互補進行水團結構和浮游植物時空分布的判定；其他重要發現點之2和3等均做出創造性貢獻。

本人在該項目研究中的工作量約占本人工作量的85％。

殷克東

1. "主要發現點"第一項中關于珠江河口營養鹽動力學及其對沿岸帶生態環境的影響，即揭示珠江河口鋒對沿岸帶初級生產動力過程的關鍵控制作用，系統確認磷為影響浮游植物增長的主要限制性營養鹽，并首次發現從珠江口到南海深海區營養鹽從磷限制向氮限制的空間變化特征；

2. "其他重要發現點"中第一項關于季風對于影響浮游植物水華爆發的海洋學和海洋生態學條件起著至關重要的作用，提出了這些水華發生機制的新觀點。

本人在該項目研究中的工作量約占本人工作量的80％。

孫軍

本人對核心發現點之5中"浮游植物細胞體積標準化測量和測算方法的建立"做出了創造性貢獻，即通過對中國近海浮游植物細胞體積的標準化測算和細胞碳生物量估算，為本項目提供海洋初級生產過程研究的基礎參數。該研究成果已被國際同行廣泛認可和采用。

本人在該項目研究中的工作量約占本人工作量的70％。

劉子琳

對核心發現點之3中"首次系統觀測研究我國黃、東海大尺度海域的初級生產力及其季節變化"，和"浙江沿岸上升流區初級生產過程觀測研究"做出部分創造性貢獻。

本人在該項目研究中的工作量約占本人工作量的70％。

劉誠剛

通過本人承擔的南海大尺度海域浮游植物生態首次系統觀測研究的數據、圖像處理和分析工作，為第二核心發現點中南海中尺度渦及其生態學效應的判定做出創造性貢獻。

本人在該項目研究中的工作量約占本人工作量的80％。