温度、光照和降水量对江苏海域浒苔绿潮暴发的影响

2023-03-15梁晓红时珉奚子惠

水产养殖 2023年2期

梁晓红，时珉，奚子惠

（江苏省海涂研究中心，江苏南京 210036）

浒苔（Ulva prolifera），隶属绿藻门，是一种大型多细胞藻类，浒苔绿潮是浒苔在一定环境条件下暴发性增殖或聚集达到某一水平，导致生态环境异常的一种现象。近几年江苏管辖海域连年出现浒苔绿潮，每年暴发的规模和持续时间相差较大，温度、光照和降水量均为影响浒苔绿潮发生发展的重要环境影响因子。现根据2016—2021 年江苏管辖海域浒苔绿潮分布的遥感数据，分析海温、光照时长、降水量对浒苔绿潮暴发影响。

1 海温

2016—2021 年江苏管辖海域浒苔绿潮分布见表1。

表1 2016—2021 年江苏管辖海域浒苔绿潮发生情况

由表1 可见，2021 年江苏管辖海域浒苔绿潮暴发的规模较大，最大覆盖面积约108 km2，最大分布面积约12 591 km2（为近6 年最大值，是2020年的5 倍），且持续时间较长，消亡时间比2020 年迟1 个月以上。海表面温度对绿潮的形成具有重要影响，是浒苔暴发的关键环境因子[1-2]。浒苔对温度的适应性较广[3]，5～30 ℃均具有明显的种群增长率，且浒苔生长率随温度的增加呈先升高后降低的趋势，其最适宜生长的温度为20～26 ℃[4]。Song 等[5]的研究表明，温度不仅对成熟浒苔的增殖速率有显著影响，而且对绿藻微观繁殖体的萌发也有正相关的促进作用。黄海绿潮早期发生过程的现场调查[6]表明，大规模绿潮形成时的水温约为17 ℃，温度是调控黄海绿潮大规模暴发的关键环境因子。

现选取欧洲中期天气预报中心（ECWMF）2020—2021 年的海表面温度格点数据，探究近年来黄海海域表层海温的时空变化特征以及海温变化与浒苔生长的关系。数据空间分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为 1 h，分析范围为 114—150°E，0—42°N。由于浒苔的生长速度和规模在一定程度上与关键海域海温升高速率有关，故比较了2020和2021 年黄海海域在浒苔萌发阶段（3—5 月）的海表面温度差异和上升情况。

1.1 春季南黄海海温分布

根据文献[3-4]报道，当海温到达14 ℃时，浒苔进入萌发阶段。2020 和2021 年3—5 月的黄海海域月平均海表面温度分布见图 1（a）（b）（c）（d）（e）（f）（图中黑色粗实线为14 ℃等温线）。由图1可见，在江苏南部海域，2021 年，3 月份平均海温略高于2020 年；4 月份黄海南部，尤其是江苏南部海域外海的海温，比2020 年整体偏高了1 ℃；进入5 月份，江苏海域的海表面温度已高于22 ℃，此时浒苔开始在江苏海域大规模形成。

图1 2020 和2021 年3—5 月黄海海域月平均海表面温度分布①

1.2 春季南黄海海温变化

2020 和 2021 年 3—5 月黄海海域月平均海表面温度变化（每日海温与前一日海温差值）见图 2（a）（b）（c）（d）（e）（f）。由图 2 可见，2020 年 3 月份江苏外海海域呈降温趋势，而2021 年3 月，降温海域的面积已经显著变小，增温海域的范围明显高于2020年。2021 年3 月，黄海南部海域的海温略高于2020 年，此外，外海海域的海温上升也偏早。江苏海域南部苏北浅滩在2021 年4 月出现了一个明显的海温上升中心（图中方框所标注），这使得2021年4 月江苏海域南部海温的上升速率更快，为浒苔的萌发与大规模形成提供了有利条件。2021 年4 月整体偏高的海温和苏北浅滩的升温中心，导致2021 年5 月江苏海域的海温比2020 年高出许多。

图2 2020 和2021 年3—5 月黄海海域月平均海表面温度变化

2 光照

适宜的光照条件是浒苔保持较高的繁殖增长速度的重要条件。王建伟等[7]的试验表明，浒苔在生长和繁殖过程中，达到一定光照条件，即可有较快的生长速度和孢子释放能力。高盛泉等[8]进一步研究表明，海上漂浮的浒苔，绝大部分是在水面之下，受水表浒苔遮盖以及水体透明度的影响，到达水下的光照大幅度衰减。光合作用是维持浒苔充气叶状体气泡、保持浮力的基础，浒苔雌雄配子具有正趋光性，易大量聚集，结合后，同游孢子均呈负趋光性。

2019—2021 年江苏省月平均日照时数见图3。由图3 可见，2021 年日照时数较平稳，浒苔绿潮发生的关键月份（5—7 月）维持在月均172.8 h；2019 年1—2 月日照时数偏低，但3 月份以后日照时数明显上升，5—7 月的月均日照时数168.4 h；2020 年日照时数波动较大，5—7 月日照时数处于低谷，月均日照时数128.3 h，7 月份月均日照时数最低，只有85.7 h，是2019 年同时段的53.1%，是2021 年同时段的56.7%。这可能是2020 年浒苔绿潮规模较小、持续时间较短的原因之一。

图3 2019—2021 年江苏省月平均日照时数

3 降水量

在浒苔快速发展阶段，降水量是影响绿潮生长规模的一个重要因素。白雨等[9]研究发现，当海水温度达到触发温度15 ℃后，有效降水可以刺激绿潮的萌发，并在降水后的半个月内发现绿潮。李彦之[10]对比2008—2012 年黄海降水数据，发现降水条件与浒苔的暴发强度存在明显的相关性。

2019—2021 年 2—7 月江苏沿海 14 个站点的降水总量分布见图4。

图4 2019—2021 年2—7 月江苏省沿海14 个站点降水总量分布

由图 4 可见，2020 和 2021 年 2—7 月江苏沿海站点降水量总和明显高于2019 年，其中射阳站、大丰站和通州站2021 年的半年降水总量明显偏多，平均达到了870.5 mm，是2019 年的3.4 倍，相比2020 年也明显偏多。本研究结果表明，2021 年沿海降水量偏多是浒苔暴发性增长的一个原因。可能是较多的陆地降水增大了地表径流强度，冲刷了河滩、江滩的营养物质，并流入海中，使海水中的营养物质含量上升，促进浒苔的生长。