在国家自然科学基金重点/面上项目等持续资助下，中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室李克强教授课题组，围绕黄海浒苔绿潮的演变格局及生态影响这一重大环境问题，开展了从宏观时空动态到微观生物地球化学过程的系统性研究。近期，课题组通过现场观测、受控实验与数值模型结合的综合手段，在浒苔绿潮的时空演变进程重构、多要素协同调控机制解析、以及对浮游植物群落格局的影响等方面取得系列系统性新认知，相关成果发表于《Limnology and Oceanography》《Harmful Algae》《Water Research》及《Marine Environmental Research》等生态环境与海洋学权威期刊。系列论文的第一作者包括博士研究生范立强、陈亚男、王英哲及硕士研究生李新宇，通讯作者为李克强教授。
（1）重构了绿潮漂移路径与“三阶段”时空演变格局
研究团队建立了一种“时空降尺度数值重构方法”，将卫星遥感获取的浒苔三维时空分布数据“降维”简化为连续的漂移路径与时间序列，从而清晰再现了2008-2021年间黄海浒苔的完整时空演变历程（图1）。
图1 浒苔绿潮时空分布降尺度数值重构方法（a），2008-2021年黄海浒苔绿潮覆盖面积变化（b）和2008、2012、2020年浒苔绿潮漂移路径（c）
主要发现如下：①浒苔绿潮总体呈现自南向北、由东向西的漂移趋势，其路径由夏季盛行风和黄海暖流共同塑造。②明确了绿潮的“三阶段”演变模式：初始阶段（5月于江苏南部沿海）、扩展阶段（6-7月向北漂移至山东沿海）、消亡阶段（8月前后在青岛附近海域因高温等胁迫而衰亡）。③受全球变暖影响，浒苔绿潮的初始发生时间呈现显著的逐年提前趋势。
（2）量化了关键驱动因子并阐明生物竞争格局
课题组构建了营养盐-浒苔-微藻-碎屑（NUMAD）生物地球化学模型，通过参数敏感性分析和数值实验，首次定量化揭示了不同要素的调控贡献率，并阐明了浒苔与浮游微藻的竞争关系（图2）。
图2 浒苔绿潮生消过程的关键要素调控效应
主要创新性认识如下：①量化了浒苔绿潮爆发的主导因子，营养盐浓度（DIN, DIP）是控制绿潮规模的首要因素（贡献率超55%），海水温度（贡献率~24%）和初始生物量（贡献率~16%）次之。②揭示了浒苔-微藻的南北竞争格局，微藻在营养盐丰富的南部黄海近岸海域生长与代谢更快，具有竞争优势；而浒苔凭借更强的营养储存与利用能力，更适应北部营养盐相对匮乏的黄海开阔海域，这解释了绿潮为何能在向北漂移过程中持续发展并形成规模。③阐明了浒苔-微藻的生态策略竞争机制，研究引入生态学中的“r/K 策略”理论，揭示浒苔与硅藻同属生长迅速、资源需求高的r-策略者，因而生态位重叠、竞争激烈；而甲藻多为生长较慢但效率高的K-策略者，通过与浒苔的生态位差异竞争，在绿潮扩展期占据微藻群落优势（图3）。
图3 浒苔绿潮-微藻时空分布格局与生态策略竞争示意图
（3）阐明了绿潮驱动硅藻-甲藻演替的化学机制
系列研究最富创新性的发现之一，是揭示了浒绿潮消亡过程中释放的溶解有机氮（DON）的“老化”过程，是驱动后续浮游植物群落演替的关键化学开关。
l “年轻”DON促硅藻：绿潮刚消亡时释放的“年轻”DON富含类蛋白质组分，生物可利用性高，显著促进硅藻生长，导致绿潮消亡区在夏季出现硅藻优势。
l “年老”DON促甲藻：“年轻”DON在随后的秋冬季节逐渐降解、“老化”，转变为富含类腐殖质组分的“年老”DON，转而更有利于甲藻的生长，从而引发次年春季甲藻的旺发。
l 格局反转：正是这一过程，导致了黄海青岛近海绿潮消亡区呈现独特的“甲藻（春）-浒苔（夏）-硅藻（夏末）”演替格局，与非绿潮消亡区经典的“硅藻（春）-甲藻（夏）”格局截然相反。这一机制通过培养实验（如微小原甲藻和旋链角毛藻对不同老化阶段DON的响应差异）和现场相关性分析获得了双重验证（图4）。
图4 南黄海浒苔绿潮消亡区和非消亡区硅藻-甲藻演替格局转变的浒苔源DON老化过程调控机制示意图（详见本站报道https://mctl.ouc.edu.cn/2025/0227/c28429a494603/page.htm）。
（4）生态环境管理意义与展望
本系列研究构建了从“环境压力（营养盐、变暖）→ 浒苔动态（生长、漂移、消亡）→ 生物地球化学过程（DON释放与转化）→ 生态效应（浮游植物群落演替）”的完整认知链条，为黄海浒苔绿潮的精准防控与生态管理提供了科学依据：①分区精准管控：在南部（苏北浅滩）等绿潮初始区，应重点控制陆源氮磷输入，尤其是硝态氮，以从源头抑制浒苔微观繁殖体暴发。②阶段动态预警：在绿潮扩展路径上，需重点监控甲藻种群动态，防范绿潮与甲藻赤潮叠加发生的复合型生态灾害。③资源化利用与生态调控：认识到绿潮消亡后“年轻”DON的增肥作用，可考虑在可控条件下引导其促进渔业资源相关的硅藻生长，或将打捞的浒苔进行资源化利用，变“害”为“宝”。④模型支撑决策：所开发的NUMAD等系列模型，可集成水文动力模块，发展为绿潮发生规模、漂移路径及生态后果的预测预警系统，为管理决策提供实时科技支撑。
未来，研究团队将继续深化浒苔绿潮与全球变化、海洋碳循环相互作用的关联研究，并致力于将理论成果转化为可应用的管控技术，为保障黄海生态环境健康与沿海经济社会可持续发展贡献力量。
文章链接与引用:
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