溫度、光照和降水量對(duì)江蘇海域滸苔綠潮暴發(fā)的影響

梁曉紅，時(shí)珉，奚子惠

（江蘇省海涂研究中心，江蘇 南京 210036）

滸苔（Ulva prolifera），隸屬綠藻門，是一種大型多細(xì)胞藻類，滸苔綠潮是滸苔在一定環(huán)境條件下暴發(fā)性增殖或聚集達(dá)到某一水平，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境異常的一種現(xiàn)象。近幾年江蘇管轄海域連年出現(xiàn)滸苔綠潮，每年暴發(fā)的規(guī)模和持續(xù)時(shí)間相差較大，溫度、光照和降水量均為影響滸苔綠潮發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)境影響因子。現(xiàn)根據(jù)2016—2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮分布的遙感數(shù)據(jù)，分析海溫、光照時(shí)長(zhǎng)、降水量對(duì)滸苔綠潮暴發(fā)影響。

1 海溫

2016—2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮分布見表1。

表1 2016—2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮發(fā)生情況

由表1 可見，2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮暴發(fā)的規(guī)模較大，最大覆蓋面積約108 km2，最大分布面積約12 591 km2（為近6 年最大值，是2020年的5 倍），且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，消亡時(shí)間比2020 年遲1 個(gè)月以上。海表面溫度對(duì)綠潮的形成具有重要影響，是滸苔暴發(fā)的關(guān)鍵環(huán)境因子[1-2]。滸苔對(duì)溫度的適應(yīng)性較廣[3]，5～30 ℃均具有明顯的種群增長(zhǎng)率，且滸苔生長(zhǎng)率隨溫度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，其最適宜生長(zhǎng)的溫度為20～26 ℃[4]。Song 等[5]的研究表明，溫度不僅對(duì)成熟滸苔的增殖速率有顯著影響，而且對(duì)綠藻微觀繁殖體的萌發(fā)也有正相關(guān)的促進(jìn)作用。黃海綠潮早期發(fā)生過程的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查[6]表明，大規(guī)模綠潮形成時(shí)的水溫約為17 ℃，溫度是調(diào)控黃海綠潮大規(guī)模暴發(fā)的關(guān)鍵環(huán)境因子。

現(xiàn)選取歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECWMF）2020—2021 年的海表面溫度格點(diǎn)數(shù)據(jù)，探究近年來黃海海域表層海溫的時(shí)空變化特征以及海溫變化與滸苔生長(zhǎng)的關(guān)系。數(shù)據(jù)空間分辨率為0.25°×0.25°，時(shí)間分辨率為 1 h，分析范圍為 114—150°E，0—42°N。由于滸苔的生長(zhǎng)速度和規(guī)模在一定程度上與關(guān)鍵海域海溫升高速率有關(guān)，故比較了2020和2021 年黃海海域在滸苔萌發(fā)階段（3—5 月）的海表面溫度差異和上升情況。

1.1 春季南黃海海溫分布

根據(jù)文獻(xiàn)[3-4]報(bào)道，當(dāng)海溫到達(dá)14 ℃時(shí)，滸苔進(jìn)入萌發(fā)階段。2020 和2021 年3—5 月的黃海海域月平均海表面溫度分布見圖 1（a）（b）（c）（d）（e）（f）（圖中黑色粗實(shí)線為14 ℃等溫線）。由圖1可見，在江蘇南部海域，2021 年，3 月份平均海溫略高于2020 年；4 月份黃海南部，尤其是江蘇南部海域外海的海溫，比2020 年整體偏高了1 ℃；進(jìn)入5 月份，江蘇海域的海表面溫度已高于22 ℃，此時(shí)滸苔開始在江蘇海域大規(guī)模形成。

圖1 2020 和2021 年3—5 月黃海海域月平均海表面溫度分布①

1.2 春季南黃海海溫變化

2020 和 2021 年 3—5 月黃海海域月平均海表面溫度變化（每日海溫與前一日海溫差值）見圖 2（a）（b）（c）（d）（e）（f）。由圖 2 可見，2020 年 3 月份江蘇外海海域呈降溫趨勢(shì)，而2021 年3 月，降溫海域的面積已經(jīng)顯著變小，增溫海域的范圍明顯高于2020年。2021 年3 月，黃海南部海域的海溫略高于2020 年，此外，外海海域的海溫上升也偏早。江蘇海域南部蘇北淺灘在2021 年4 月出現(xiàn)了一個(gè)明顯的海溫上升中心（圖中方框所標(biāo)注），這使得2021年4 月江蘇海域南部海溫的上升速率更快，為滸苔的萌發(fā)與大規(guī)模形成提供了有利條件。2021 年4 月整體偏高的海溫和蘇北淺灘的升溫中心，導(dǎo)致2021 年5 月江蘇海域的海溫比2020 年高出許多。

圖2 2020 和2021 年3—5 月黃海海域月平均海表面溫度變化

2 光照

適宜的光照條件是滸苔保持較高的繁殖增長(zhǎng)速度的重要條件。王建偉等[7]的試驗(yàn)表明，滸苔在生長(zhǎng)和繁殖過程中，達(dá)到一定光照條件，即可有較快的生長(zhǎng)速度和孢子釋放能力。高盛泉等[8]進(jìn)一步研究表明，海上漂浮的滸苔，絕大部分是在水面之下，受水表滸苔遮蓋以及水體透明度的影響，到達(dá)水下的光照大幅度衰減。光合作用是維持滸苔充氣葉狀體氣泡、保持浮力的基礎(chǔ)，滸苔雌雄配子具有正趨光性，易大量聚集，結(jié)合后，同游孢子均呈負(fù)趨光性。

2019—2021 年江蘇省月平均日照時(shí)數(shù)見圖3。由圖3 可見，2021 年日照時(shí)數(shù)較平穩(wěn)，滸苔綠潮發(fā)生的關(guān)鍵月份（5—7 月）維持在月均172.8 h；2019 年1—2 月日照時(shí)數(shù)偏低，但3 月份以后日照時(shí)數(shù)明顯上升，5—7 月的月均日照時(shí)數(shù)168.4 h；2020 年日照時(shí)數(shù)波動(dòng)較大，5—7 月日照時(shí)數(shù)處于低谷，月均日照時(shí)數(shù)128.3 h，7 月份月均日照時(shí)數(shù)最低，只有85.7 h，是2019 年同時(shí)段的53.1%，是2021 年同時(shí)段的56.7%。這可能是2020 年滸苔綠潮規(guī)模較小、持續(xù)時(shí)間較短的原因之一。

圖3 2019—2021 年江蘇省月平均日照時(shí)數(shù)

3 降水量

在滸苔快速發(fā)展階段，降水量是影響綠潮生長(zhǎng)規(guī)模的一個(gè)重要因素。白雨等[9]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海水溫度達(dá)到觸發(fā)溫度15 ℃后，有效降水可以刺激綠潮的萌發(fā)，并在降水后的半個(gè)月內(nèi)發(fā)現(xiàn)綠潮。李彥之[10]對(duì)比2008—2012 年黃海降水?dāng)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)降水條件與滸苔的暴發(fā)強(qiáng)度存在明顯的相關(guān)性。

2019—2021 年 2—7 月江蘇沿海 14 個(gè)站點(diǎn)的降水總量分布見圖4。

圖4 2019—2021 年2—7 月江蘇省沿海14 個(gè)站點(diǎn)降水總量分布

由圖 4 可見，2020 和 2021 年 2—7 月江蘇沿海站點(diǎn)降水量總和明顯高于2019 年，其中射陽(yáng)站、大豐站和通州站2021 年的半年降水總量明顯偏多，平均達(dá)到了870.5 mm，是2019 年的3.4 倍，相比2020 年也明顯偏多。本研究結(jié)果表明，2021 年沿海降水量偏多是滸苔暴發(fā)性增長(zhǎng)的一個(gè)原因。可能是較多的陸地降水增大了地表徑流強(qiáng)度，沖刷了河灘、江灘的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并流入海中，使海水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量上升，促進(jìn)滸苔的生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

（1）2021 年江蘇海域海溫上升速率較快，南部海域在2021 年4 月出現(xiàn)了一個(gè)明顯的海溫上升中心，使得江蘇南部海域在2021 年4 月的海溫比2020 高的基礎(chǔ)上，海溫上升速率更快，為滸苔的發(fā)生與大規(guī)模的暴發(fā)提供了有利條件。

（2）2021 年江蘇省日照時(shí)數(shù)偏長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間的充足光照加速了滸苔的繁殖增長(zhǎng)。

（3）2021 年江蘇沿海降水量偏多，較多的陸地降水，使海水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量增加，有利于滸苔的生長(zhǎng)。

滸苔綠潮形成是多種因素共同作用的結(jié)果，滸苔暴發(fā)還受哪些因素的影響，有待深入研究。