吳林妮，韋欽勝,2*，辛 明，王明玉，滕 飛，謝琳萍，孫 霞，王保棟,2

（1. 自然資源部 第一海洋研究所，山東 青島 266061；2. 嶗山實(shí)驗(yàn)室 海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237）

東海是西北太平洋陸架邊緣海之一，其北部與黃海相接，南部經(jīng)臺(tái)灣海峽與南海相連，西部承接著長(zhǎng)江、錢塘江、甌江、閩江等河流的輸入，東部則通過(guò)眾多的海峽和水道與太平洋開闊海域進(jìn)行物質(zhì)和能量交換（Zhang et al, 2017; Liu et al, 2021）。該海域不僅受黃海沿岸流（Guan,1994; Yuan et al,2008; 韋欽勝等, 2011）、長(zhǎng)江沖淡水（毛漢禮等, 1963; Beardsley et al, 1985; 朱建榮等, 2003; Chang et al,2003; Wu et al, 2014b）和浙閩沿岸流（Chen et al, 2009; 曾定勇等, 2012）等沿岸流系/水團(tuán)的顯著影響，還承受著外海水系——黑潮分支（Yang et al, 2012; Zhou et al, 2015; Wang et al, 2016b; Xu et al, 2018）和臺(tái)灣暖流（翁學(xué)傳等, 1985; Bai et al, 2004; Qi et al, 2017）入侵的脅迫。黑潮分支和臺(tái)灣暖流將外海高鹽水?dāng)y入東海陸架，并與沿岸水系相互作用（Chen et al, 1995; Wu et al, 2014a; 楊德周等, 2017），形成了較為復(fù)雜的水文動(dòng)力環(huán)境。同時(shí)，在地形、風(fēng)場(chǎng)和潮混合作用下，東海也存在顯著的上升流系統(tǒng)，夏季浙江沿岸-長(zhǎng)江口海域?yàn)榈湫偷纳仙鲄^(qū)（胡敦欣等, 1980b; 呂新剛等, 2007; Wang et al, 2007; Wei et al, 2021）。上述物理過(guò)程可對(duì)東海營(yíng)養(yǎng)鹽等生源物質(zhì)的時(shí)空分布格局和輸運(yùn)產(chǎn)生重要影響，并進(jìn)而作用到生態(tài)過(guò)程和區(qū)域海洋生態(tài)系統(tǒng)。

受復(fù)雜物理過(guò)程的影響，東海營(yíng)養(yǎng)鹽的來(lái)源較為復(fù)雜，其一方面來(lái)自于長(zhǎng)江等徑流的陸源輸入（Tian et al, 1993; 王保棟等, 2002; Wang et al, 2003; 王奎等, 2011; 米鐵柱等, 2012; Gao et al, 2012; Liu et al,2016），另一方面還與外海水向東海陸架的入侵密切相關(guān)（Zhang et al, 2007a; Zhao et al, 2011; Yang et al, 2013; Li et al, 2014; 董書航等, 2016; Wang et al, 2018; Zhou et al, 2018）。先前研究揭示了長(zhǎng)江沖淡水?dāng)U展及其季節(jié)變化對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽輸運(yùn)過(guò)程的影響（王保棟等, 1998, 2002; 王奎等, 2011; Liu et al, 2016），并指出黑潮次表層水的北上可向東海攜入高營(yíng)養(yǎng)鹽水體（尤其是磷酸鹽）（Chen et al, 1996; Liu et al, 2000;宋金明等, 2017; Xu et al, 2020）。研究還顯示，長(zhǎng)江口-浙江近海是我國(guó)赤潮（周名江等, 2003, 2006; 于仁成等, 2007; Zhou et al, 2009）和缺氧（Chen et al, 2007; Zhu et al, 2011; Wang et al, 2016a; 韋欽勝等, 2017）的頻發(fā)區(qū)，并總體對(duì)應(yīng)近岸海域的營(yíng)養(yǎng)鹽高值區(qū)。然而，先前對(duì)于東海營(yíng)養(yǎng)鹽的研究多集中在長(zhǎng)江口、浙閩沿岸和黑潮次表層水影響區(qū)等海域，對(duì)較大尺度上營(yíng)養(yǎng)鹽空間格局的探討較少，尚缺乏對(duì)春季等過(guò)渡季節(jié)營(yíng)養(yǎng)鹽分布和輸運(yùn)規(guī)律及其與水文、生態(tài)過(guò)程關(guān)系的深入研究。同時(shí)，關(guān)于春季東海陸架營(yíng)養(yǎng)鹽外源輸入及其對(duì)生物地球化學(xué)過(guò)程的調(diào)控作用和生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的認(rèn)識(shí)也不充分。

本文擬利用2017年春季所獲取的東海調(diào)查資料，通過(guò)分析水文要素、營(yíng)養(yǎng)鹽和葉綠素a（Chla）等的空間格局及變化，研究東海的水團(tuán)格局對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和分布的調(diào)控，明晰春季黑潮次表層水的涌升和營(yíng)養(yǎng)鹽跨陸架輸運(yùn)，并在此基礎(chǔ)上探討春季水文過(guò)程和營(yíng)養(yǎng)鹽特征對(duì)東海初級(jí)生產(chǎn)的潛在影響，進(jìn)而為揭示春季東海營(yíng)養(yǎng)鹽的控制機(jī)制奠定基礎(chǔ)，并為闡釋黑潮次表層水與浙江近海初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)在關(guān)系及其對(duì)赤潮、缺氧的潛在影響等提供科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查區(qū)域與樣品采集和分析

1.1 調(diào)查區(qū)域

基于國(guó)家自然科學(xué)基金委東海共享航次，搭乘“向陽(yáng)紅18”科學(xué)考察船于2017年春季期間進(jìn)行為期5天（5月18日至22日）的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。觀測(cè)區(qū)域主要涵蓋從長(zhǎng)江口—杭州灣外南側(cè)到臺(tái)灣海峽北部的海域，共開展了42站次的調(diào)查和取樣工作。在斷面設(shè)計(jì)上，于舟山群島東部設(shè)置了30°N斷面（S1），同時(shí)在浙江外海由北向南布設(shè)了4條基本垂直于岸線的斷面（S2至S5），并在S1和S2斷面之間的遠(yuǎn)岸區(qū)、S2和S3以及S4和S5斷面之間的近岸區(qū)設(shè)置了若干站位。調(diào)查區(qū)域和斷面、站位分布情況如圖1所示。

圖1 東海水深、調(diào)查站位和流系分布Fig. 1 Water depth, stations and general currents in the East China Sea

1.2 樣品采集和分析

利用SBE-911 plus溫鹽深CTD儀（美國(guó)）（各傳感器均經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定）測(cè)定各站位的溫、鹽度等水文參數(shù)，并通過(guò)集成在CTD上的24瓶Niskin采水器采集水樣。根據(jù)水深情況設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采水層次，包括表層、10 m層、20 m層、30 m層、50 m層和底層水樣（底層與標(biāo)準(zhǔn)層間隔小于3 m時(shí)只采集底層水樣），用于營(yíng)養(yǎng)鹽、Chla等化學(xué)和生物參數(shù)的測(cè)定。

營(yíng)養(yǎng)鹽水樣在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)孔徑0.45 μm的醋酸纖維濾膜過(guò)濾后裝入聚丙烯瓶，然后放入?20 ℃冰箱冷凍保存。在實(shí)驗(yàn)室基于分光光度法（Grasshoff et al, 1999）利用營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀（QuAAtro39，德國(guó)）測(cè)定樣品，其中，測(cè)定亞硝酸鹽（NO2-N）采用重氮-偶氮法，測(cè)定硝酸鹽（NO3-N）采用銅-鎘還原法，測(cè)定氨氮（NH4-N）采用次溴酸鈉氧化法，測(cè)定磷酸鹽（PO4-P）采用磷鉬藍(lán)法，測(cè)定硅酸鹽（SiO3-Si）采用硅鉬藍(lán)法。NO2-N、NO3-N、NH4-N、PO4-P和SiO3-Si的檢出限分別為0.02 μmol·L?1、0.02 μmol·L?1、0.04 μmol·L?1、0.03 μmol·L?1和0.25 μmol·L?1。溶解無(wú)機(jī)氮（Dissolved Inorganic Nitrogen，DIN）的濃度為NO2-N、NO3-N和NH4-N濃度之和。測(cè)定過(guò)程中，利用營(yíng)養(yǎng)鹽標(biāo)準(zhǔn)系列（自然資源部第二海洋研究所海洋標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）制定工作曲線，并插入內(nèi)標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量控制。采集Chla水樣后，量取100～500 mL抽濾到Whatman GF/F（直徑25 mm, 孔徑 0.7 μm）玻璃纖維濾膜上，并將濾膜用鋁箔包裹，置于?20 ℃冰箱內(nèi)冷凍保存；實(shí)驗(yàn)室測(cè)定時(shí)，首先把樣品在低溫避光條件下經(jīng)90%丙酮萃取24 h，然后使用熒光計(jì)（Trilogy 7200，美國(guó)）測(cè)定上清液酸化前后的熒光值，最后計(jì)算得到樣品中的Chla質(zhì)量濃度。

2 結(jié) 果

2.1 溫、鹽度分布特征

2017年春季調(diào)查海域不同水層中溫度和鹽度的平面分布如圖2所示。由圖2可知，溫、鹽度分布均具有明顯的空間差異性。具體來(lái)看，上層水體中（表層和30 m層）（圖2a、圖2b、圖2d和圖2e），東海西部浙江近海為一低溫、低鹽區(qū)，且呈現(xiàn)出由近岸向外海擴(kuò)展的趨勢(shì)；調(diào)查海域南部存在一高溫、高鹽水舌，其在由南向北擴(kuò)展過(guò)程中逐漸向東北偏轉(zhuǎn)；調(diào)查海域東北部也為一明顯的低溫區(qū)，同時(shí)鹽度也較南部海域低。底層（圖2c和圖2f），調(diào)查海域南部的高鹽水舌（鹽度高于34.5，總體呈現(xiàn)出低溫的特征）由臺(tái)灣東北部向西北擴(kuò)展，并大致沿50～60 m等深線逐漸北上，可影響到浙江近岸海域；調(diào)查海域東北部的低溫區(qū)仍然存在（與表層相比，其溫度更低而鹽度更高），同時(shí)鹽度也較南部海域低。浙江外海典型斷面S3的溫度和鹽度分布如圖3所示?？傮w來(lái)看，該斷面西側(cè)中下層水體呈現(xiàn)出低溫、高鹽的特征，且存在底層冷水的向岸抬升現(xiàn)象（圖3a）；底層冷水的涌升與表層沿岸低鹽水的離岸輸運(yùn)相互對(duì)應(yīng)。該斷面東側(cè)上層水體中的溫度較高，在近底層存在溫度層化。同時(shí)，斷面東側(cè)底層水的溫度也較低。

圖2 春季東海溫度和鹽度平面分布Fig. 2 Horizontal distributions of temperature and salinity in the East China Sea during spring

圖3 春季東海S3斷面溫度和鹽度分布Fig. 3 Vertical distributions of temperature and salinity along Section S3 in the East China Sea during spring

2.2 營(yíng)養(yǎng)鹽分布特征

2017年春季調(diào)查海域各水層中的營(yíng)養(yǎng)鹽分布如圖4所示。由圖4可知，調(diào)查海域西部杭州灣東南—浙江近海的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度由表至底均較高，且呈現(xiàn)出由近岸向外海擴(kuò)展的趨勢(shì)。調(diào)查海域東北部也為一營(yíng)養(yǎng)鹽高值區(qū)。調(diào)查海域東南部的上層水體（表層和30 m層）中存在一由臺(tái)灣東北部向西北方向擴(kuò)展的低營(yíng)養(yǎng)鹽水舌（圖4a、圖4b、圖4d、圖4e、圖4g和圖4h），其與此處的高溫（圖2a和圖2b）、高鹽水（圖2d和圖2e）位置相一致；底層在臺(tái)灣東北部海域存在一PO4-P高值區(qū)（＞0.55 μmol·L?1），并向西北海域擴(kuò)展（圖4f），其與此處的低溫（圖2c）、高鹽水（圖2f）總體相對(duì)應(yīng)。典型斷面S3的營(yíng)養(yǎng)鹽分布如圖5a～圖5c所示。總體來(lái)看，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度由近岸向外海逐漸降低，外海中上層水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度整體較低。底層水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高，且在西側(cè)近岸和東部深水區(qū)形成2個(gè)營(yíng)養(yǎng)鹽高值核心，其中西部的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度高于東部；同時(shí)，西側(cè)底層的高營(yíng)養(yǎng)鹽水體總體存在向岸涌升的趨勢(shì)（圖5a～圖5c），與此處低溫水的抬升（圖3a）相對(duì)應(yīng)。

圖4 春季東海營(yíng)養(yǎng)鹽平面分布Fig. 4 Horizontal distributions of nutrients in the East China Sea during spring

圖5 春季東海S3斷面營(yíng)養(yǎng)鹽和Chl a 分布Fig. 5 Vertical distributions of nutrients and Chl a along Section S3 in the East China Sea during spring

2.3 Chl a分布特征

浮游植物Chla各水層平面分布如圖6所示。上層水體（表層和10 m層）中，Chla質(zhì)量濃度總體呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)岸低的分布趨勢(shì)。具體來(lái)看，杭州灣東南—浙江近海的Chla高值區(qū)明顯（圖6a和圖6b），與該海域的營(yíng)養(yǎng)鹽高值區(qū)位置總體相吻合；調(diào)查海域東南部的Chla質(zhì)量濃度整體較低，其分布與自南向北擴(kuò)展的高溫、高鹽水范圍（圖2a和圖2d）較為一致；調(diào)查海域東北部存在強(qiáng)度較小的Chla高值區(qū)（＞0.4 mg·m?3），其位置與此處的低鹽區(qū)（圖2d）基本對(duì)應(yīng)。20 m和30 m層中（圖6c和圖6d），Chla質(zhì)量濃度較上層水體顯著降低，且在調(diào)查海域中部存在與岸線大致平行的條帶狀Chla高值區(qū)（＞0.4 mg·m?3）；與上層相比，20 m和30 m水層中的Chla高值區(qū)位置向遠(yuǎn)岸移動(dòng)。典型斷面S3的Chla分布（圖5d）顯示，斷面西側(cè)浙江近岸區(qū)上層水體中的Chla質(zhì)量濃度總體較高；東部深水區(qū)具有較低的Chla質(zhì)量濃度，且10～40 m層范圍內(nèi)存在次表層Chla最大值。

圖6 春季東海不同水層Chl a（mg·m?3）平面分布Fig. 6 Horizontal distributions of Chl a (mg·m?3) in different layers in the East China Sea during spring

3 討論

3.1 東海的水團(tuán)格局對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和分布的影響

流場(chǎng)和水團(tuán)的格局對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的分布及其空間變化具有重要影響。由各水層的溫、鹽度分布（圖2）可知，春季調(diào)查海域主要受東海沿岸水（Li et al, 2006; Chen et al, 2009）、東海北部冷水（胡敦欣等,1980a; 蘇育嵩等, 1989; 王剛等, 2010）和外海高鹽水（谷國(guó)傳等, 1994; Yang et al, 2012; Xu et al, 2018）的控制，分別位于調(diào)查海域的西部、東北部和東南部。東海沿岸水也被稱為浙閩沿岸水（Guan, 1994;曾定勇等, 2012），其在春季呈現(xiàn)出低溫、低鹽的特征，尤其是在表層（圖2a和圖2d）。該沿岸水主要由包括長(zhǎng)江在內(nèi)的河流入海的淡水與海水混合而形成。東海北部冷水是冷季黃海沿岸流南下輸運(yùn)的結(jié)果（蘇育嵩等, 1989; 王剛等, 2010; 趙宇航等, 2022），因其呈現(xiàn)出渦旋的特征而又被稱為濟(jì)州島西南冷渦或東海北部冷渦（胡敦欣等, 1980a）。該冷水存在于由表至底的各水層（圖2a～圖2c），其溫度由表至底逐漸降低，而鹽度卻不斷升高。外海高鹽水則主要受黑潮分支和臺(tái)灣暖流的影響（Zhang et al, 2007b; Yang et al, 2012; Qi et al, 2014; Zhang et al, 2017; Xu et al, 2018）。由東海的鹽度分布（圖2d～圖2f）也可以看出，調(diào)查海域東南部自表至底存在一個(gè)從臺(tái)灣東北部和臺(tái)灣海峽東北向浙江近海擴(kuò)展的高鹽水舌，其在表層呈現(xiàn)出高溫的特征（圖2a），在底層則具有低溫的特性（圖2c）。這在一定程度上分別體現(xiàn)了黑潮表層水和黑潮次表層水的影響。外海高鹽表層水除受黑潮影響外，臺(tái)灣海峽水北上所形成的臺(tái)灣暖流水也可構(gòu)成其來(lái)源（Liu et al, 2003; Qi et al, 2017）。由溫度-鹽度點(diǎn)聚圖（圖7a和圖7b）可進(jìn)一步識(shí)別春季調(diào)查海域表、底層的水團(tuán)及其溫度和鹽度特性。需要指出的是，底層各水團(tuán)的鹽度均較表層有不同程度的升高，這可能與黑潮次表層水（具有更高的鹽度）向陸架入侵及其與相鄰水團(tuán)的混合有關(guān)，由此提升了底層水體中東海北部冷水和浙閩沿岸水的鹽度。

圖7 溫度-鹽度點(diǎn)聚圖及PO4-P與鹽度之間的關(guān)系Fig. 7 Temperature-salinity plot and relationships between PO4-P and salinity

根據(jù)東海營(yíng)養(yǎng)鹽的空間分布，并結(jié)合上述針對(duì)調(diào)查海域內(nèi)水團(tuán)格局的分析，可知：浙江近海的營(yíng)養(yǎng)鹽高值區(qū)是浙閩沿岸水影響的結(jié)果；調(diào)查海域東北部的高營(yíng)養(yǎng)鹽水體與黃海沿岸流的南下輸運(yùn)和東海北部冷水有關(guān)；調(diào)查海域東南部表層營(yíng)養(yǎng)鹽低值區(qū)與寡營(yíng)養(yǎng)鹽的外海表層水相對(duì)應(yīng)，而該海域底層的高PO4-P水體則主要受黑潮次表層水向東海陸架入侵的影響。東海表層水體中PO4-P與鹽度之間的相關(guān)關(guān)系（圖7c）以及DIN和SiO3-Si與鹽度之間的關(guān)系（圖略）也進(jìn)一步證實(shí)，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度總體隨著鹽度的升高而降低，浙閩沿岸水和東海北部冷水具有相對(duì)較高的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度。同時(shí)，相關(guān)性分析還顯示，在底層鹽度高于34.5的黑潮次表層水影響區(qū)，PO4-P濃度與鹽度呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)關(guān)系（圖7d），與之相比，DIN和SiO3-Si與鹽度之間的關(guān)系不明顯（圖略）。這一結(jié)果表明黑潮次表層水可向東海陸架輸送PO4-P。由此可見，春季黑潮次表層水向東海內(nèi)陸架的入侵對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的空間格局（尤其是PO4-P）具有重要影響。需要指出的是，東海遠(yuǎn)岸區(qū)上層和底層分別受高溫外海表層水和低溫黑潮次表層水的影響，于下層水體中形成了一定強(qiáng)度的溫躍層（圖3a），阻擋了底層高營(yíng)養(yǎng)鹽水體向上層的輸送。同時(shí)，浙閩沿岸水和外海高鹽表層水的交匯趨于形成SW—NE向的溫、鹽度鋒面（圖2a和圖2d）（He et al, 2016; Cao et al, 2021; 劉東艷等, 2022），該鋒面作為一條屏障可在一定程度上阻礙高營(yíng)養(yǎng)鹽水體由近岸向遠(yuǎn)岸的擴(kuò)展。因此，東海遠(yuǎn)岸區(qū)上層水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度總體維持在較低的水平。

3.2 黑潮次表層水涌升和營(yíng)養(yǎng)鹽跨陸架輸運(yùn)

跨浙江近海的S3斷面溫、鹽度垂直分布顯示，該斷面西側(cè)底層存在一低溫、高鹽水體（圖3）。分析東海底層溫、鹽度的平面分布（圖2c和圖2f）可知，這一低溫、高鹽水是由黑潮次表層水向東海內(nèi)陸架的擴(kuò)展和入侵所致。調(diào)查海域南部S5斷面的觀測(cè)結(jié)果（圖8a和圖8b）可進(jìn)一步印證此現(xiàn)象：在斷面東側(cè)靠近臺(tái)灣東北部的深水區(qū)，60 m層以下存在一低溫、高鹽區(qū)。該低溫、高鹽水位置總體對(duì)應(yīng)臺(tái)灣東北部陸架邊緣的黑潮次表層水源區(qū)（Hsueh, 2000; Yang et al, 2011, 2018）。圖5a～圖5c和圖8c還顯示，S3斷面西側(cè)和S5斷面東部中、下層水體中均有一營(yíng)養(yǎng)鹽高值區(qū)，且與低溫、高鹽水（圖3和圖8a、圖8b）的位置總體一致。同時(shí)，對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，由南（S5斷面）（圖8）向北（S3斷面）（圖3、圖5a～圖5c）底層的低溫、高鹽、高營(yíng)養(yǎng)鹽水體具有向近海涌升的趨勢(shì)，其中S3斷面西側(cè)底層的高營(yíng)養(yǎng)鹽水體可影響到浙江近岸海域的上層（圖5a～圖5c）。在此基礎(chǔ)上結(jié)合底層溫、鹽度的觀測(cè)結(jié)果（圖2c和圖2f），可進(jìn)一步刻畫出春季黑潮次表層水向東海的跨陸架輸運(yùn)過(guò)程：其由臺(tái)灣東北部向西北涌升至東海陸架，并沿50～60 m等深線逐漸向北，至浙江近海后通過(guò)上升流影響到上層水體。由此形成了春季黑潮和東海進(jìn)行物質(zhì)交換的一個(gè)重要輸運(yùn)通道，這也是杭州灣東南—浙江近海底層高鹽水（圖2f）形成的重要原因。黑潮次表層水自臺(tái)灣東北部向東海的涌升和入侵，不僅顯著影響了東海的溫、鹽度場(chǎng)和流場(chǎng)分布，而且可向內(nèi)陸架海域輸送一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（尤其是PO4-P），圖7d可證實(shí)這一現(xiàn)象。由此可知，春季杭州灣東南—浙江近海上層海域的營(yíng)養(yǎng)鹽除來(lái)自于沿岸水的攜帶外，也與黑潮次表層水涌升所引起的垂向輸送密切相關(guān)。

黑潮次表層水涌升和由此引起的跨陸架輸運(yùn)還顯著影響著東海的營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)。春季東海底層的N/P值分布（圖9a）可進(jìn)一步證實(shí)這一現(xiàn)象：外海黑潮次表層水影響區(qū)的N/P值顯著低于西側(cè)的東海沿岸水和北側(cè)的東海北部冷水。相關(guān)性分析（圖9b）也顯示，在底層鹽度高于34.5的黑潮次表層水影響區(qū)，N/P值與鹽度呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中高鹽端的N/P值約為14。該結(jié)果表明黑潮次表層水源區(qū)具有低N/P值的特征。相比之下，東海沿岸水中的DIN濃度（圖4a～圖4c）和N/P值（圖9a）較高。因此，黑潮次表層水向東海內(nèi)陸架的入侵和涌升不僅可形成PO4-P的重要來(lái)源，而且對(duì)調(diào)節(jié)東海異常高的N/P值具有重要的作用。這也與之前的研究結(jié)果（Chen et al, 1996; Liu et al, 2000;Wang et al, 2007; Zhang et al, 2007a; Yang et al, 2013; Wang et al, 2018）一致。

3.3 水文過(guò)程和營(yíng)養(yǎng)鹽特征對(duì)Chl a分布的影響

調(diào)查資料顯示，杭州灣東南—浙江近海上層水體中的Chla質(zhì)量濃度較高（圖6a和圖6b），與該海域的營(yíng)養(yǎng)鹽高值區(qū)位置（圖4a、圖4b、圖4d、圖4e、圖4g和圖4h）總體一致；東側(cè)深水區(qū)上層水體中的Chla質(zhì)量濃度較低，對(duì)應(yīng)營(yíng)養(yǎng)鹽低值區(qū)。同時(shí)，典型斷面S3的Chla質(zhì)量濃度垂直分布（圖5d）還表明，斷面西側(cè)上層海域中的Chla質(zhì)量濃度較高，深水區(qū)則存在次表層Chla質(zhì)量濃度最大值現(xiàn)象。上述Chla的分布特征與營(yíng)養(yǎng)鹽和水體光照條件的空間格局密切相關(guān)。其中西側(cè)近岸海域的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度總體較高，但由于近岸水體的透光性較弱，因此趨于上層形成最大值；東側(cè)深水區(qū)的透光性增強(qiáng)，但中、上層水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較低，無(wú)法滿足浮游植物的快速生長(zhǎng)，此時(shí)Chla高值往往在次表層（營(yíng)養(yǎng)鹽和光照的平衡點(diǎn)）出現(xiàn)。這也是由近岸向外海Chla高值所在深度總體上逐漸加深（圖5d）的重要原因，并由此導(dǎo)致20 m和30 m層中的Chla高值區(qū)位置較表層和10 m層向遠(yuǎn)岸移動(dòng)（圖6）。

Chla的空間分布和濃度變化反映了營(yíng)養(yǎng)鹽、光照等環(huán)境因子對(duì)海洋浮游植物生長(zhǎng)的綜合影響。春季浙江近海的Chla高值區(qū)（圖5d和圖6a、圖6b）在一定程度上預(yù)示了東海赤潮的潛在發(fā)生。春季東海赤潮發(fā)生時(shí)，隨著營(yíng)養(yǎng)鹽的不斷吸收和利用，浙江近海的PO4-P會(huì)呈現(xiàn)被消耗殆盡的趨勢(shì)。然而，黑潮次表層水向東海內(nèi)陸架的入侵和涌升可帶來(lái)持續(xù)不斷的外源PO4-P。S3斷面溫度（圖3a）和營(yíng)養(yǎng)鹽（圖5a～圖5c）分布清晰指示了黑潮次表層水在浙江近海涌升（產(chǎn)生上升流）并引起營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)垂向輸送的現(xiàn)象。受此影響，在浙江近海對(duì)應(yīng)形成了Chla的高值區(qū)（圖5d），這在一定程度上顯示了黑潮次表層水涌升對(duì)初級(jí)生產(chǎn)的影響。相關(guān)模擬結(jié)果也顯示，暖季黑潮次表層水可向浙江近海輸入可觀的磷營(yíng)養(yǎng)鹽，進(jìn)而對(duì)近岸海域的赤潮暴發(fā)產(chǎn)生潛在影響（Yang et al, 2013; Xu et al, 2020）。本研究結(jié)果進(jìn)一步表明，該動(dòng)力過(guò)程及其生態(tài)影響在春季就已顯現(xiàn)。此外，由于黑潮次表層水主要由底部向東海陸架入侵，再加之入春后東海上層水體的增溫作用，躍層也開始形成（圖3）。此時(shí)，躍層附近的水體穩(wěn)定度較高，且具有適宜的溫度和營(yíng)養(yǎng)鹽，可為浮游植物的生長(zhǎng)繁殖提供良好的場(chǎng)所。考慮到黑潮次表層水在近岸海域的顯著抬升，上混合層變淺，因此浙江近海的Chla高值較東部深水區(qū)也更接近海表（圖5d）。S4斷面各要素的分布（圖10）也可進(jìn)一步證實(shí)上述現(xiàn)象。該斷面西側(cè)富含PO4-P的黑潮次表層水涌升對(duì)應(yīng)形成了近海表的Chla高值區(qū)；相比之下，斷面東側(cè)海域的溫躍層較深，上混合層中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度也較低，因而在次表層形成強(qiáng)度較弱的Chla最大值現(xiàn)象。需要指出的是，黑潮次表層水入侵所引起的營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)調(diào)整（圖9a）也可在一定程度上影響東海的初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程。根據(jù)先前的相關(guān)研究（Tseng et al, 2014），具有適宜N/P值的水體能夠通過(guò)上升流調(diào)制上層水體中浮游植物的生長(zhǎng)繁殖。由此可見，春季東海黑潮次表層水涌升對(duì)近岸海域的Chla分布和初級(jí)生產(chǎn)具有重要的調(diào)控作用。

圖10 春季東海S4斷面溫度、PO4-P和Chl a分布Fig. 10 Vertical distributions of temperature, PO4-P and Chl a along Section S4 in the East China Sea during spring

4 結(jié)論

基于2017年春季所獲取的東海水文、化學(xué)和生物調(diào)查資料，分析了營(yíng)養(yǎng)鹽的空間分布和該海域水團(tuán)格局對(duì)其的調(diào)控，明晰了東海營(yíng)養(yǎng)鹽的跨陸架輸運(yùn)，并在此基礎(chǔ)上探討了水文過(guò)程和營(yíng)養(yǎng)鹽特征對(duì)Chla分布及初級(jí)生產(chǎn)的潛在影響，主要結(jié)論如下。

1）春季東海的流場(chǎng)和水團(tuán)格局對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的分布及其變化具有重要影響。浙江近海的營(yíng)養(yǎng)鹽高值區(qū)是浙閩沿岸水影響的結(jié)果；調(diào)查海域東北部的高營(yíng)養(yǎng)鹽水體與黃海沿岸流的南下輸運(yùn)和東海北部冷水有關(guān)；調(diào)查海域東南表層的營(yíng)養(yǎng)鹽低值區(qū)與寡營(yíng)養(yǎng)鹽的外海高鹽水?dāng)U展相對(duì)應(yīng)，而該海域底層的高PO4-P水體則主要由黑潮次表層水輸運(yùn)所致。

2）春季源自臺(tái)灣東北部的黑潮次表層水存在向東海陸架的入侵，其不僅改變了東海的溫、鹽度場(chǎng)和流場(chǎng)分布，而且可向內(nèi)陸架海域輸送PO4-P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并由此形成了黑潮和東海之間一個(gè)重要的跨陸架物質(zhì)輸運(yùn)通道。同時(shí)，黑潮次表層水入侵也可在一定程度上調(diào)節(jié)東海陸架的N/P值。

3）黑潮次表層水向東海內(nèi)陸架的入侵和涌升可在浙江近海形成上升流，使具有適宜N/P值的富PO4-P水體能夠被輸送至上層，從而促進(jìn)近岸海域上層水體中浮游植物的生長(zhǎng)，并對(duì)應(yīng)形成Chla的高值。該過(guò)程對(duì)維持浙江近海的初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程具有重要的作用。

致謝：本研究的數(shù)據(jù)及樣品采集得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)共享航次計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：41649902 ） 的資助。 該航次（航次編號(hào)：NORC2017-02)由“向陽(yáng)紅18”號(hào)科考船實(shí)施，在此一并致謝。