中國海洋大學李克強教授課題組系統闡明黃海滸苔綠潮關鍵調控機制及其生態環境效應！

在國家自然科學基金重點/面上項目等持續資助下，中國海洋大學海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室李克強教授課題組，圍繞黃海滸苔綠潮的演變格局及生態影響這一重大環境問題，開展了從宏觀時空動態到微觀生物地球化學過程的系統性研究。近期，課題組通過現場觀測、受控實驗與數值模型結合的綜合手段，在滸苔綠潮的時空演變進程重構、多要素協同調控機制解析、以及對浮游植物群落格局的影響等方面取得系列系統性新認知，相關成果發表于《Limnology and Oceanography》《Harmful Algae》《Water Research》及《Marine Environmental Research》等生態環境與海洋學權威期刊。系列論文的第一作者包括博士研究生范立強、陳亞男、王英哲及碩士研究生李新宇，通訊作者為李克強教授。

（1）重構了綠潮漂移路徑與“三階段”時空演變格局

研究團隊建立了一種 “時空降尺度數值重構方法” ，將衛星遙感獲取的滸苔三維時空分布數據“降維”簡化為連續的漂移路徑與時間序列，從而清晰再現了2008-2021年間黃海滸苔的完整時空演變歷程（圖1）。

圖1 滸苔綠潮時空分布降尺度數值重構方法（a），2008-2021年黃海滸苔綠潮覆蓋面積變化（b）和2008、2012、2020年滸苔綠潮漂移路徑（c）

主要發現如下：①滸苔綠潮總體呈現自南向北、由東向西的漂移趨勢，其路徑由夏季盛行風和黃海暖流共同塑造。②明確了綠潮的“三階段”演變模式：初始階段（5月于江蘇南部沿海）、擴展階段（6-7月向北漂移至山東沿海）、消亡階段（8月前后在青島附近海域因高溫等脅迫而衰亡）。③受全球變暖影響，滸苔綠潮的初始發生時間呈現顯著的逐年提前趨勢。

（2）量化了關鍵驅動因子并闡明生物競爭格局

課題組構建了營養鹽-滸苔-微藻-碎屑（NUMAD）生物地球化學模型，通過參數敏感性分析和數值實驗，首次定量化揭示了不同要素的調控貢獻率，并闡明了滸苔與浮游微藻的競爭關系（圖2）。

圖2 滸苔綠潮生消過程的關鍵要素調控效應

主要創新性認識如下：

①量化了滸苔綠潮爆發的主導因子，營養鹽濃度（DIN, DIP）是控制綠潮規模的首要因素（貢獻率超55%），海水溫度（貢獻率~24%）和初始生物量（貢獻率~16%）次之。

②揭示了滸苔-微藻的南北競爭格局，微藻在營養鹽豐富的南部黃海近岸海域生長與代謝更快，具有競爭優勢；而滸苔憑借更強的營養儲存與利用能力，更適應北部營養鹽相對匱乏的黃海開闊海域，這解釋了綠潮為何能在向北漂移過程中持續發展并形成規模。

③闡明了滸苔-微藻的生態策略競爭機制，研究引入生態學中的 “r/K 策略” 理論，揭示滸苔與硅藻同屬生長迅速、資源需求高的r-策略者，因而生態位重疊、競爭激烈；而甲藻多為生長較慢但效率高的K-策略者，通過與滸苔的生態位差異競爭，在綠潮擴展期占據微藻群落優勢（圖3）。

圖3 滸苔綠潮-微藻時空分布格局與生態策略競爭示意圖

（3）闡明了綠潮驅動硅藻-甲藻演替的化學機制

系列研究最富創新性的發現之一，是揭示了滸綠潮消亡過程中釋放的溶解有機氮（DON）的“老化”過程，是驅動后續浮游植物群落演替的關鍵化學開關。

●“年輕”DON促硅藻：綠潮剛消亡時釋放的“年輕”DON富含類蛋白質組分，生物可利用性高，顯著促進硅藻生長，導致綠潮消亡區在夏季出現硅藻優勢。

●“年老”DON促甲藻：“年輕”DON在隨后的秋冬季節逐漸降解、“老化”，轉變為富含類腐殖質組分的“年老”DON，轉而更有利于甲藻的生長，從而引發次年春季甲藻的旺發。

●格局反轉：正是這一過程，導致了黃海青島近海綠潮消亡區呈現獨特的“甲藻（春）-滸苔（夏）-硅藻（夏末）”演替格局，與非綠潮消亡區經典的“硅藻（春）-甲藻（夏）”格局截然相反。這一機制通過培養實驗（如微小原甲藻和旋鏈角毛藻對不同老化階段DON的響應差異）和現場相關性分析獲得了雙重驗證（圖4）。

圖4 南黃海滸苔綠潮消亡區和非消亡區硅藻-甲藻演替格局轉變的滸苔源DON老化過程調控機制示意圖（詳見本站報道https://mctl.ouc.edu.cn/2025/0227/c28429a494603/page.htm）。

（4）生態環境管理意義與展望

本系列研究構建了從“環境壓力（營養鹽、變暖）→ 滸苔動態（生長、漂移、消亡）→ 生物地球化學過程（DON釋放與轉化）→ 生態效應（浮游植物群落演替）”的完整認知鏈條，為黃海滸苔綠潮的精準防控與生態管理提供了科學依據：

①分區精準管控：在南部（蘇北淺灘）等綠潮初始區，應重點控制陸源氮磷輸入，尤其是硝態氮，以從源頭抑制滸苔微觀繁殖體暴發。

②階段動態預警：在綠潮擴展路徑上，需重點監控甲藻種群動態，防范綠潮與甲藻赤潮疊加發生的復合型生態災害。

③資源化利用與生態調控：認識到綠潮消亡后“年輕”DON的增肥作用，可考慮在可控條件下引導其促進漁業資源相關的硅藻生長，或將打撈的滸苔進行資源化利用，變“害”為“寶”。

④模型支撐決策：所開發的NUMAD等系列模型，可集成水文動力模塊，發展為綠潮發生規模、漂移路徑及生態后果的預測預警系統，為管理決策提供實時科技支撐。

未來，研究團隊將繼續深化滸苔綠潮與全球變化、海洋碳循環相互作用的關聯研究，并致力于將理論成果轉化為可應用的管控技術，為保障黃海生態環境健康與沿海經濟社會可持續發展貢獻力量。

文章信息及鏈接：

[1] Yanan Chen, Xianli Song, Liqiang Fan, Kan Chen, Keqiang Li*, Xiulin Wang, 2025. A nutrient–microalgae–Ulva prolifera biological model: Key factors and processes in the control of green tides in the Yellow Sea. Limnology and Oceanography 70, S196–S208. https://doi: 10.1002/lno.70235.

[2] Liqiang Fan, Yanan Chen, Xianli Song, Jing Zhao, Xiaoyong Shi, Keqiang Li*, Xiulin Wang, 2026. The regulatory effect of environmental factors on green tide blooms in the Yellow Sea: A spatio-temporal downscaling numerical reconstruction method, Marine Environmental Research 215, 107689, https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2025.107689.

[3] Xinyu Li, Yingzhe Wang, Liqiang Fan, Jing Zhao, Xiulin Wang, Keqiang Li*, 2026. The impact of Ulva prolifera green tide on the diatom-dinoflagellate taxa in the Southern Yellow Sea, China. Harmful Algae. doi: https://doi.org/10.1016/j.hal.2026.103062.

[4] Xinyu Li, Cui Zeng, Xiurong Han, Liqiang Fan, Jing Zhao, Yingzhe Wang, Xiulin Wang, Keqiang Li*, 2025. The effect of the aging processes of Ulva prolifera-derived dissolved organic nitrogen associated with green tide on the diatoms-dinoflagellates succession in the Southern Yellow Sea, China. Water Research 277, 123370. https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123370.

[5] Xinyu Li, Cui Zeng, Xiurong Han*, Xiulin Wang, Keqiang Li*. 2025. The bioavailability and component characteristics of the aging dissolved organic matter (DOM) from the macroalgae Ulva prolifera in seawater. Marine Environmental Research 204, 106946. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2025.106946.

圖文｜李克強

編輯｜鞏　潔

一審｜鞏　潔

二審｜張榮平

三審｜姚慶禎

• 信息來源：中國海洋大學。

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