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海水中的非保守性磷酸盐及P-AOU图


实验室k / 2018-06-28

非保守性磷酸盐

    在图3.19中,把图3.18中的各点,按照照采水深度,划分为七个区间,并进一步用空心符号表示30米以浅的区间,用实心符号表示30米以深的区间。30米这个深度就是该海区附近的大致补偿深度。在比补偿深度更浅的层中,光合的效果超过氧化分解的效果,而在比补偿深度更深的层中,则与此相反。由于合成作用,磷酸盐由海水中失去,而在氧化分解时则被放回到海水中。因此,如果在补偿深度以浅,大致通过磷酸盐浓度最高值,在补偿深度以深通过最低值,画一条直线,可以认为该线就表示对应各氯度值的保守性磷酸盐浓度的近似值。由各点所显示的磷酸盐浓度与直线的偏差,如在补偿深度以浅,则可以认为与光合时被植物摄取的磷酸盐量,即与非保守性磷酸盐量成正比例。如把这种磷酸盐浓度的偏差对深度作图,则得图3.20,可把该图看作光合作用强度的垂直分布。在深度十几米的范围内有峰值。这种倾向还表现在西条(1960)等人用14C所作的基础生产力的观测结果之中。

 

P-AOU图

    用Pc表示保守性磷酸盐的浓度,用P表示磷酸盐浓度的观测值,用Pn表示非保守性磷酸盐的浓度,则

P=Pc+Pn          (3.12)

    对光合与氧化分解时与磷酸盐的变化呈相反方向的氧来说,有下式成立:

O=Os -On          (3.13)

式中:Os为氧的饱和量,是水温和氯度的函数。On是伴随光合或氧化分解而出现的氧的改变量。由于它与磷酸盐的得失正相反,故加负号。由(3.12)和(3.13)式得出其关系式为:

P=Pc+(Pn/On)(Os-O)          (3.14)

保守性磷酸盐的浓度,在其性质上,就水温和氯度都相等的水来说,可以认为是一定的,因此,(3.14)式对这样的水来说,意味着下列事实。
    以磷酸盐的浓度对氧的饱和量与观测值之差(以下按雷德菲尔德,把它叫做氧的表观利用AOU,AOU即为appa-rent oxygen utilization之略)作图,如果不管AOU值如
何,(Pn/On)始终是一定的话,那么点的排列就成一条直线。如不是这样,就不能不考虑,其点的排列将会出现复杂的形状。在这里,所谓(Pn/On)就是氧化分解时放到海水中的磷酸盐与由海水中失去氧量的比,或者为光合时,由海水摄取的磷酸盐与放到海水中的氧量之比。
    就图3.16中的海区,按0和氯度值把水分为14类,图3.21所示即为各类的磷酸盐与AOU的关系(Sugiura,1964,1966,1968)。由图可知,各个水群点的排列大致构成直线,这些直线又大致是互相平行的。这样,点的排列事实上构成直线正表明不管AOU的值如何,(Pn/On)比大致是一定的。这是不能置若罔闻的。关于这一点,打算在后面再谈。

    直线的斜率表明,AOU增加了3毫升/升相应的P就增加1微克原子/升。因为3毫升氧相当于268微克原子,所以该斜率告诉我们,Pn与On的原子比等于1:268。与具有平均组成的海洋浮游生物完全氧化时所期望的原子比1:276极为接近,这是值得注意的。
    P-AOU图并不是什么新东西。但是,远的不谈,就是最近的研究,也由于忽视了按水温和氯度对水进行分类,所以不能把握住图3.21那样单纯的关系。这种直线性,不消说在日本,就是在美国俄勒冈岸外、印度洋、南大洋也都由杉浦确认下来。这种规律性在世界整个海洋大概都是成立的。


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