健康海洋与可持续发展是全球关注的热点问题，如何开展全球变化影响下的近海生态系统健康评估是当前亟待解决的重大问题。选取近海代表性海域，基于关键生物类群长期变化与关键环境因子的驱动作用，揭示近海生态系统的演变趋势与关键影响因素，建立近海生态系统健康评估指标体系是支撑近海生态系统健康评估的重要举措。浮游植物在海洋生态系统中扮演着初级生产者的关键角色，对于维护生物多样性、碳循环以及全球生态平衡具有不可或缺的作用。浮游植物生物量及其群落结构的变化，直接决定着海洋食物链的能量分配和物质循环的效率，从而影响整个海洋生态系统的健康与稳定。基于此，本研究选取受气候变化和人类活动多重影响的典型海湾胶州湾，基于2004至2016年在胶州湾开展的长期系统观测，并采用FlowCAM图像技术，从丰度、体积生物量、碳生物量、个体大小及生物量谱等多个维度，系统研究了胶州湾网采浮游植物群落结构的长期变化规律，并结合环境因素，探讨了其长期变化的主导驱动因素，以期为近海生态系统评估指标的遴选提供依据，为近海生态系统的变化趋势预测提供支撑。主要研究结果如下：

（1）通过对2004至2016年胶州湾环境因子的长期监测与分析，研究揭示了该区域环境参数的年际、季节及空间变化特征。三个典型区域的环境因子存在显著差异，湾北营养盐浓度较高且变化幅度较大。年际变化显示，磷酸盐和硅酸盐含量明显下降（P < 0.05），其它环境因子则呈波动变化，且三个区域整体变化趋势相似。季节分析表明，环境因子的长期变化具有明显的季节模式，其中春季和秋季营养盐含量显著下降（P < 0.05）。

（2）通过应用FlowCAM图像技术分析2004至2016年间胶州湾网采浮游植物群落结构，研究揭示了硅藻占绝对优势，丰度变化决定了网采浮游植物的群落动态。时空变化显示，湾北网采浮游植物丰度显著增加，尤其在冬季，反映出该区域较为充足的富营养条件；相比之下，湾中丰度波动较小，湾外丰度则持续下降，可能与营养输入减少及外海水体交换增强有关。硅藻和甲藻的动态演替表现出区域差异，链状硅藻与甲藻的继替是丰度变化的主要驱动力。在湾北，硅藻海链藻属和角毛藻属的增加支撑了丰度的上升，而甲藻夜光藻属的季节性高峰与冬季丰度增加密切相关。相反，湾中和湾外伪菱形藻属及角毛藻属的减少导致整体丰度下降，显示区域间生态响应的显著差异。网采浮游植物的变化主要受温度、溶解无机磷（DIP）、溶解无机氮（DIN）、盐度及氮磷比（N/P）等环境因子驱动。硅藻丰度变化受N/P影响显著，而甲藻丰度与温度变化密切相关，表明升温条件可能引发群落结构转变。

（3）通过对2004至2016年胶州湾网采浮游植物体积生物量的分析，研究揭示了总体积生物量及硅藻、甲藻的动态变化特征与空间分布规律。整体上，甲藻体积生物量占优势，其变化主导了总体积生物量的动态趋势，总体积生物量在2005年和2009年达到峰值，2008年最低，2011至2015年逐年上升。硅藻体积生物量2004至2008年间下降，2011至2016年显著上升，最高值出现在2014年；甲藻变化与总体积生物量一致，甲藻/硅藻比值在2013年达到异常高值。空间分析表明，网采浮游植物体积生物量区域差异显著，湾北最低但2014和2015年出现高值，湾中2008年最低后逐渐上升，湾外年均值最高，变化与甲藻/硅藻比值一致。季节性分析显示，各区域体积生物量冬季最高、秋季最低，湾北和湾外冬季明显高于其他季节。优势类群分析显示，硅藻在湾北逐年增长，湾中和湾外下降；甲藻在湾中和湾外较高，与总体积生物量变化一致。研究发现，盐度、硝酸盐及溶解无机氮是主要环境因子，硅藻体积生物量与营养盐和温度存在显著负相关关系。

（4）通过分析2004-2016年间胶州湾网采浮游植物碳生物量的长期变化特征，发现碳生物量由硅藻和甲藻共同主导。在区域分布上，湾北硅藻碳生物量占优势且呈上升趋势，主导了湾北总碳生物量；湾中和湾外硅藻与甲藻碳生物量贡献相当，呈波动趋势，共同决定了总碳生物量的变化。从季节来看，湾北碳生物量夏季最高、春季最低，而湾中和湾外则冬季最高、秋季最低。温度、磷酸盐和溶解无机氮是网采浮游植物碳生物量变化的关键环境因子，其中硅藻碳生物量主要受温度和磷酸盐的影响。

（5）基于2004至2016年间胶州湾网采浮游植物个体大小和生物量谱的长期监测数据，本研究探讨了网采浮游植物个体大小和生物量谱的整体趋势、季节性变化、空间差异以及其与环境因子的关系。研究发现整体上，甲藻平均个体大小显著大于硅藻，与网采浮游植物年平均个体大小变化趋势一致。在空间分布上，网采浮游植物个体大小湾北最小、湾外最大，湾北变化波动范围较大，湾外波动较小。季节变化显示，湾北和湾中区域春季个体大小最大，湾外则冬季最大；湾北秋季最小，湾中和湾外夏季最小。优势类群分析表明，硅藻和甲藻的个体大小均为湾外最大、湾北最小。硅酸盐是影响网采浮游植物个体大小的关键环境因子，其中硅藻和甲藻个体大小与营养盐浓度呈负相关，甲藻个体大小的变化还与盐度密切相关。生物量谱分析显示，网采浮游植物生产力总体保持稳定，而群落稳定性先增加后下降，湾北的生产力和群落稳定性变化最为显著。

综上所述，本研究通过对2004至2016年间胶州湾网采浮游植物群落结构及环境因子的深入分析，揭示了胶州湾网采浮游植物群落的变化特征及其与环境因子变化的关系，发现胶州湾温度及氮磷比的持续上升与磷酸盐和硅酸盐含量的下降，显著影响了网采浮游植物的丰度、体积生物量、碳生物量和个体大小等指标，表明温度、盐度、硝酸盐浓度、氮磷比等是影响胶州湾网采浮游植物功能群变化的关键环境因子，为近海生态系统健康评估提供了重要的参考指标，为全球变化影响下的近海生态系统评估、预警和预测，实现基于海洋生态系统的管理提供了科学依据。

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第1章 绪论 1

1.1 浮游植物在海洋生态系统中的地位和功能 1

1.1.1 浮游植物在物质循环和能量流动中的作用 1

1.1.2 浮游植物在环境变化表征中的作用 1

1.2 浮游植物的研究方法和手段 2

1.3 浮游植物群落的长期变化研究现状 3

1.3.1 浮游植物群落结构的长期变化研究 3

1.3.2 影响浮游植物长期变化的因素 7

1.4 胶州湾浮游植物研究现状 9

1.5 本研究的目的及意义 11

第2章 胶州湾环境因子长期变化 13

2.1 材料与方法 13

2.1.1 调查时间与站位 13

2.1.2 营养盐样品分析 14

2.1.3 数据分析 15

2.2 研究结果 15

2.2.1 环境因子在空间上的长期变化 15

2.2.2 环境因子不同季节上的长期变化 19

2.3 讨论 23

2.4 小结 24

第3章 胶州湾网采浮游植物丰度的长期变化 25

3.1 材料与方法 25

3.1.1 研究区域与样品采集 25

3.1.2 样品处理与图像扫描 25

3.1.3 环境数据的获得 27

3.1.4 数据分析 27

3.2 研究结果 27

3.2.1 浮游植物丰度的长期变化 27

3.2.2 不同区域丰度的长期变化 29

3.2.3 不同区域丰度的季节变化 30

3.2.4 主要优势类群的长期变化 32

3.2.5 关键优势类群的长期变化 34

3.2.6 环境因子对浮游植物丰度的影响 36

3.3 讨论 37

3.4 小结 39

第4章 胶州湾网采浮游植物体积生物量的长期变化 41

4.1 材料与方法 41

4.1.1 研究区域与样品采集 41

4.1.2 样品处理与图像扫描 41

4.1.3 体积生物量的获得 41

4.1.4 数据分析 42

4.2 研究结果 42

4.2.1 浮游植物体积生物量的长期变化 42

4.2.2 不同区域体积生物量的长期变化 44

4.2.3 不同区域体积生物量的季节变化 45

4.2.4 主要优势类群的长期变化 47

4.2.5 环境因子对浮游植物体积生物量的影响 48

4.3 讨论 49

4.4 小结 50

第5章 胶州湾网采浮游植物碳生物量的长期变化 51

5.1 材料与方法 51

5.1.1 研究区域与样品采集 51

5.1.2 样品处理与图像扫描 51

5.1.3 环境数据的获得 51

5.1.4 数据处理与分析 51

5.2 研究结果 52

5.2.1 浮游植物碳生物量的长期变化 52

5.2.2 不同区域碳生物量的长期变化 53

5.2.3 不同区域碳生物量的季节变化 57

5.2.4 环境因子对浮游植物碳生物量的影响 58

5.3 讨论 59

5.4 小结 60

第6章 胶州湾网采浮游植物个体大小和生物量谱的长期变化 61

6.1 材料与方法 62

6.1.1 研究区域与样品采集 62

6.1.2 样品处理与图像扫描 62

6.1.3 环境数据的获得 62

6.1.4 数据处理与分析 62

6.2 研究结果 62

6.2.1 浮游植物个体大小的长期变化 62

6.2.2 不同区域个体大小的长期变化 64

6.2.3 不同区域个体大小的季节变化 67

6.2.4 环境因子对浮游植物个体大小的影响 68

6.2.5 生物量谱分析 69

6.3 讨论 74

6.4 小结 75

第7章 结语 77

7.1 主要结论 77

7.2 主要创新点 77

7.3 展望 78

参考文献 79

致&nbsp; 谢 93

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果 95