太湖浮游藻类的后向散射分离及其叶绿素a浓度反演     

阎福礼  刘韶菲  王世新  周艺 《地球信息科学学报》2014,16(6):989-996

浮游藻类的后向散射是水体光谱构成的重要组成部分,作为水体辐射传输模型中的重要参数,高精度的藻类后向散射系数对水体叶绿素a浓度的遥感反演精度至关重要。本文以简化的辐射传输模型-生物光学模型为基础,尝试性分离了太湖浮游藻类的后向散射系数。通过藻类后向散射规律分析,建立了浮游藻类吸收、后向散射特征的叶绿素a反演模型,改善了叶绿素a浓度的遥感反演精度。分析表明：藻类颗粒物的后向散射系数与吸收系数之间存在反比关系,且在560 nm、700 nm附近存在明显的散射峰,与叶绿素a浓度之间相关性显著;低密度藻类水体总悬浮颗粒的后向散射以非色素颗粒为主导,适合采用经典的指数模型模拟后向散射系数,而藻类密度较高的富营养化水体,水体总悬浮颗粒的后向散射以藻类颗粒为主导,传统的指数模型已不适用;采用分离藻类后向散射系数的方法,使得叶绿素a浓度的反演值与真实值相关系数从0.66提高到0.98,相对误差从55%降低到38%,均方根误差(RMSE)也由60.95 μg/L降低至13.98 μg/L。其真实性检验表明,与经典指数模型方法相比,利用藻类颗粒后向散射分离方法反演叶绿素a浓度,能够显著改善反演精度。  相似文献   

Fluorescence discrimination and determination technique for phytoplankton composition by Coif2 wavelet packet     

DUAN Yali  SU Rongguo  SHI Xiaoyong  WANG Xiulin  ZHU Chenjian  SUN Yan 《中国海洋大学学报(英文版)》2013,12(1):53-62

An in vivo fluorescence discrimination technique for phytoplankton population was developed by using Wavelet packet transform, cluster analysis and non-negative least squares. The technique was used to analyze water samples from different sea regions. For simulative mixtures, when dominant species account for 60%, 70%, 80%, 90% at the division level, the correct discrimination ratios (CDRs) are 83.0%, 99.1%, 99.7% and 99.9% with the relative contents of 58.5%, 68.4%, 77.7% and 86.3%, respectively; when the algae dominance are 60%, 70%, 80%, 90%, 100% at the genus level, the CDRs are 86.1%, 94.9%, 95.2%, 96.8% and 96.7%, respectively. For laboratory mixtures, the CDRs are 88.1% and 78.4% at the division and genus level, respectively. For field samples, the CDRs were 91.7% and 80% at the division and genus level, respectively (mesocosm experiments), and the CDRs were 100% and 66.7% at the division and genus level, respectively (Jiaozhou Bay). The fluorometric technique was used to estimate the phytoplankton community composition and relative abundance of different classes for the April 2010 cruise in the Yellow Sea with the results agreeing with those in published papers by other authors.  相似文献   

夏季新安江水库(千岛湖)颗粒物吸收光谱特征分析   总被引：3，自引：1，他引：2  

殷燕  刘明亮  王明珠  何剑波  高玉蓉  虞左明 《湖泊科学》2014,26(5):713-723

通过对2013年夏季新安江水库(千岛湖)53个站点悬浮颗粒物的吸收光谱进行研究,系统分析了总颗粒物吸收系数ap(λ)、非藻类颗粒物吸收系数ad(λ)和浮游藻类光谱吸收系数aph(λ)的变化规律以及影响因素.结果表明:总颗粒物吸收除西北河流区上游段外,其他各站点均呈现出明显的浮游藻类吸收特性,反映新安江水库总颗粒物中浮游藻类贡献较高.全库ap(440)在0.068 ～0.629 m-1之间变化,西北河流区总颗粒物吸收系数显著大于其他水域,而湖泊区与西南河流区则显著小于其他水域.非藻类颗粒物吸收光谱随着波长增加大致呈现出指数函数衰减的规律,其光谱斜率Sd均值为8.52±1.62μm-1,存在显著的空间差异,但整体偏低,与新安江水库无机颗粒物含量低有关.ad (440)与浮游藻类色素浓度存在显著的线性相关,表明夏季新安江水库非藻类颗粒物可能主要来源于浮游藻类降解.浮游藻类的光谱吸收在440和675 nm附近有明显的吸收峰.aph(440)和aph(675)存在显著的空间差异,其与浮游藻类色素浓度存在极显著的正线性关系,而与总悬浮颗粒物浓度相关性较弱.  相似文献   

Using δN values in algal tissue to map locations and potential sources of anthropogenic nutrient inputs on the island of Maui, Hawai‘i, USA     

Meghan L. Dailer  Robin S. Knox  Jennifer E. Smith 《Marine pollution bulletin》2010,60(5):655-671

Macroalgal blooms of Hypnea musciformis and Ulvafasciata in coastal waters of Maui only occur in areas of substantial anthropogenic nutrient input, sources of which include wastewater effluent via injection wells, leaking cesspools and agricultural fertilizers. Algal δ¹⁵N signatures were used to map anthropogenic nitrogen through coastal surveys (island-wide and fine-scale) and algal deployments along nearshore and offshore gradients. Algal δ¹⁵N values of 9.8‰ and 2.0-3.5‰ in Waiehu and across the north-central coast, respectively, suggest that cesspool and agricultural nitrogen reached the respective adjacent coastlines. Effluent was detected in areas proximal to the Wastewater Reclamation Facilities (WWRF) operating Class V injection wells in Lahaina, Kihei and Kahului through elevated algal δ¹⁵N values (17.8-50.1‰). From 1997 to 2008, the three WWRFs injected an estimated total volume of 193 million cubic meters (51 billion gallons) of effluent with a nitrogen mass of 1.74 million kilograms (3.84 million pounds).  相似文献   

Analysis of patterns of vertical and temporal distribution of phytoplankton using multifactorial analysis: Acidic Lake Caviahue, Patagonia, Argentina     

Sara G. Beamud  Mónica M. Diaz  Nora B. Baccalá 《Limnologica》2010,40(2):140-147

Most existing studies on the algal communities of acid lakes are based on environments that have been caused by anthropogenic disturbances. Such lakes have a different origin compared to the natural acidic lakes and could be expected to differ also in the mechanisms controlling phytoplankton and trophic status. Planktonic community in Lake Caviahue is somewhat diverse in spite of the low pH of the water. Algae have a distinctive vertical distribution: the values of phytoplankton biomass remain constant throughout the water column and at times were highest in the upper end of the hypolimnion, forming a maximum or a layer of chlorophyll a at depth. The goal of this work was to investigate the factors influencing the seasonal and vertical distribution of phytoplankton. The lake was sampled between the years 2004 and 2006. Physical, chemical and biological parameters at different depths throughout the water column were determined. The interrelationships between environmental variables at different sampling dates were analyzed using an integration of multivariate matrices, multiple factor analysis, to analyze any joint partnerships in the samples. We found that phytoplankton biomass is dominated by Keratococcus rhaphidioides. With regard to zooplankton, we found a single species of rotifers (Philodina sp.). The two arms of the lake and the depths have different behaviours showing differences in the arms' conductivity, dissolved oxygen and pH. The more superficial layers were characterized by high values of phytoplankton and zooplankton biomass, organic and inorganic carbon, dissolved oxygen and pH. The deeper layers showed high values of chlorophyll a, ammonium and phosphorus (dissolved and particulate). From the multivariate analysis the relationships of the each algal species with pH, as a possible indicator of the degree of “acidophilia”, could be extracted.  相似文献   

浮游植物密度的人工神经网络预测研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

沈菲  曲阳  李会民  冯剑丰  王洪礼 《海洋技术学报》2005,24(1):44-47

将人工神经网络模型应用于藻类密度数据的预测计算之中,并利用遗传算法对其网络结构进行优化计算以保证计算结果的准确性且自动确定网络结构,分别对神经网络的“当天模型”和“预测模型”进行了计算。结果显示：几种人工神经网络模型在计算精度以及预测数据的趋势上都有较好的效果,目前国内学者使用的人工神经网络“当天模型”无法对其后数据进行预测,不能起到实际预测的作用,而经过遗传算法优化后的人工神经网络“预测模型”不仅达到了很好的预测效果,而且网络结构简单,适用于浮游植物密度的预测计算。  相似文献   

胶州湾浮游植物遗传多样性及其季节变化研究   总被引：6，自引：0，他引：6  

刘永健  杨官品  管晓菁  门荣新 《海洋学报》2005,27(5):103-111

分别于春、夏、秋三季提取了胶州湾浮游生物总DNA,用PCR方法扩增了浮游植物核酮糖1,5-二磷酸羧化/氧化酶大亚基(rbcL)基因片段,构建了三季节rbcL基因片段质粒文库.随机从各文库中选择约50个克隆,测定了这些克隆的序列.以氨基酸序列相同为标准,共获得59个分类操作单元(OTUs),其中春季特有的21个,夏季特有的13个,秋季特有的23个.有两个OTUs为春、夏季表层海水共有.基于OTU丰度计算的香农氏指数能反映遗传多样性水平.胶州湾春、夏、秋三季的香农氏指数分别为2.69,2.44和2.76,表明秋季胶州湾浮游植物遗传多样性最丰富.春、夏、秋三季浮游植物群落组成差异显著.除夏秋季有两个OTUs相同外,其他OTUs在季节间完全不同.表层海水浮游植物群落结构是动态的,随时间、空间的不同而变化.  相似文献   

安徽太平湖浮游植物群落结构   总被引：7，自引：3，他引：4  

熊莲  刘冬燕  王俊莉  吴明姝  李东京 《湖泊科学》2016,28(5):1066-1077

安徽太平湖已被列入国家第二批生态环境保护专项.于2012年11月到2014年10月对太平湖浮游植物进行调查,共鉴定出浮游植物109属150种.其中绿藻门最多,共计46属80种,占总种数的53.33%.黄藻门未在镜检中出现,团藻在3个样品中出现;浮游植物丰度平均值为212.81×10~4cells/L,生物量平均值为1.04 mg/L.Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数平均值分别为2.17和0.61.优势种共4门17种,其中O-寡污带指示藻1种,P-多污带指示藻4种,其余12种藻类均为β-中污带指示藻,啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)和尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)未成为优势种,太平湖优势门类为硅藻和蓝藻;2013和2014年变化表明,太平湖浮游植物群落结构有变化但变幅不大,浮游植物群落结构处于比较稳定的状态;浮游植物聚类分析表明,夏、秋季太平湖浮游植物群落结构相似,H1、H2和H3采样点浮游植物群落结构相似,H4和H5采样点浮游植物群落结构相似;相关性分析表明,丰度、生物量与水温呈极显著正相关,丰度、生物量与透明度呈极显著负相关,水质指标的变化会直接影响到浮游植物的变动,并伴随太平湖水库生态系统的相关复杂变化和生态学过程.  相似文献   

湖北省长湖浮游植物优势种生态位分析   总被引：4，自引：1，他引：3  

郭坤  杨德国  彭婷  罗静波  何勇凤  柴毅 《湖泊科学》2016,28(4):825-834

于2012年4月至2013年1月对长湖浮游植物群落结构特征进行调查分析,使用Levins生态位宽度公式和Levins重叠公式测定长湖浮游植物优势种的生态位指数,分析浮游植物站点分布和环境因子的变化与生态位间的关系.结果显示:整个区域以蓝藻门和绿藻门的种类为主,优势种种类和密度随季节变化,表现出1~2个种类成为主要优势种,在丰度、优势度和生态位宽度上远大于其他优势种的特征.依据优势度指数和生态位宽度将优势种分为3类;小球藻(Chlorella vulgaris)和扭曲小环藻(Cyclotella comta)作为4个季节优势种,占据更多的资源位点,有更大的生态位宽度,在竞争中处于优势.蓝藻门的两栖颤藻(Oscillatoria amphibia)在夏季成为主要优势种,其丰度远大于其他种类,但受到种间竞争及高等水生植物的抑制,没有在竞争中取得绝对优势.其他种在不同季节此消彼长,但仅在若干季节成为优势种.海子湖区周围的进出水口及马洪台区、圆心湖区的围网养殖会直接影响水体中总氮、总磷浓度,进而改变浮游植物优势种在各区域的分布,使用t检验证实了这种差异.环境因子与优势种的相关性分析显示,水温、N/P比是影响浮游植物优势种分布的重要因素.  相似文献   

凡纳滨对虾常见养殖模式下养殖后期浮游植物及理化因子的变化   总被引：1，自引：0，他引：1  

张才学  劳赞  刘玉莲  区兆伟 《广东海洋大学学报》2007,27(4):38-44

对凡纳滨对虾几种常见养殖模式后期的浮游植物及理化因子进行了调查研究,结果表明,浮游植物的群落特征因养殖模式、养殖时间、不同的环境条件等原因变化很大,其群落组成由最少的11种到最多的28种不等;其优势种与次优势种中以蓝藻门、绿藻门、硅藻门为主,甲藻门、裸藻门偶有出现,主要优势种有小环藻、波吉卵囊藻、中肋骨条藻、颤藻、林氏藻、裸甲藻、胶球藻、小席藻、腔球藻等,浮游植物群落的生物多样性由高至低依次为高位池分级精养模式、海水土池粗养模式、低盐度养殖模式、咸淡水半精养模式、工厂化集约养殖模式、高位池集约养殖模式,多样性指数与优势度呈显著的负相关,而与均匀度呈显著的正相关。细胞密度485.9×104~35459.8×104L-1,在高密度精养模式中,浮游植物的密度与无机氮、硫化氢含量的变化在早期呈负相关,在后期则几乎同步增长;在低密度养殖模式中,浮游植物的密度与无机氮、硫化氢含量的变化始终呈负相关。各养殖模式pH值的变化与浮游植物的密度呈正相关。综合分析表明,高密度养殖宜采用高位池分级精养模式,低密度养殖宜采用海水土池粗养模式。  相似文献