常兆山 高硫型浅成低温
地质实习报告北京doc
地质实习报告北京篇一：京西地质实习报告第一章序言为了配合大一年级《普通地质学》的学习，加深理解课堂所学知识，训练野外地质工作的能力，我们在老师的带领下进行了此次京西地区基础地质认识实习。
本次实习从6月29日开始，为期两周，其中前9天为野外地质路线观察，其余时间进行报告的编写。
本次实习，我们通过对地质现象的观察，来分析地理历史及地质作用的过程，并简要分析他们的形成环境。
除此之外，我们还掌握了岩石、地层和构造的野外基本辨别方法，并且认识了几种常见的造岩矿物和岩石。
本次实习还锻炼了我们野外地质工作的基本技能，包括对典型地质现象进行观察记录和分析，以及使用罗盘和采集标本。
此外，更考验了我们的体力、耐力和意志力。
本次实习共安排了9条路线，具体的时间安排和实习的主要内容如下：Ⅰ、XX-6-29 星期日路线一——虎峪太古界长城系下部地质路线观察1）太古界岩性组合特征观察2）中元古界常州沟组、串岭沟组、团山子组岩性组合及分界特征观察3）太古界及中元古界不整合接触特征观察4）正断层、走滑断层特征观察Ⅱ、XX-6-30 星期一路线二——北京延庆燕山天池国家地质公园东线地质路线观察1）碳酸盐岩划分与喀斯特地貌观察2）石英砂岩成分、结构、构造观察3）六道河背斜构造特征观察与描述4）节理类型划分与鉴别5）中上远古界海相沉积构造特征与观察6）排字岭单斜构造特征观察Ⅲ、XX-7-1 星期二路线三——延庆燕山天池地质公园西线地质观察1）侏罗纪碎屑岩岩石类型、沉积构造观察2）侏罗纪火山喷出岩岩石类型、结构构造观察3）燕山晚期侵入岩岩石类型、产状特征观察4）正断层野外鉴别标志及产状要素观察Ⅳ、XX-7-2 星期三路线四——下苇甸寒武奥陶系地质观察路线1）寒武纪上中下统岩性组合特征、分界标志与沉积环境分析2）下奥陶统岩性组合特征观察及与上寒武统分界标志描述3）生物礁、叠层石、缝合线、鲕粒等沉积现象的特征描述与成因分析4）岩床、岩墙产状特征观察与测量5）小型正断层识别6）现代山间河流沉积特征观察与成因分析Ⅴ、XX-7-3 星期四路线五——下苇甸-野溪构造地层观察路线1）褶皱构造主要类型2）褶皱要素测量与描述3）逆断层同沉积断层、走滑断层识别4）张节理特征及成因分析Ⅵ、XX-7-4 星期五路线六——灰峪奥陶系-三叠系地层岩性地质观察1）中奥陶统马家沟组与中石炭统本溪组平行不整合接触关系观察2）岩床岩墙侵入特征及岩性观察3）中石炭统内部岩性组合旋回特征及特殊岩性段的观察与划分4）二叠系岩性组合特征观察Ⅶ、XX-7-5 星期六路线七——房山区太平山奥陶石炭二叠系地质构造观察路线1）164背斜组成特征及产状要素测量2）中奥陶统马家沟组与中石炭统接触关系分析3）石炭系、二叠系不同组段间的划分标志4）太平山向斜要素特征分析Ⅷ、XX-7-6 星期日路线八——沙峪口水库侵入岩体特征观察1）燕山期侵入岩岩石类型、结构构造特征观察2）侵入岩粗细相带接触关系观察3）中元古界雾迷山组岩性组合及构造特征观察4）侵入岩与围岩接触特征观察Ⅸ、XX-7-7 星期一路线九——蟒山地质观察路线1）侏罗系火山碎屑岩岩性特征观察与描述2）寒武系灰岩岩性观察及产状测量3）侏罗系与寒武系的逆冲断层接触关系观察4）花岗细晶岩岩床岩墙特征观察5）不同岩性差异风化现象观察及成因分析第二章地层与沉积一、太古界（Ar）1.地层分布：京西地区太古界出露非常局限，仅在延庆千家店、昌平德胜口等地零星分布。
浅成低温热液金矿类型特征及成因
浅成低温热液金矿类型特征及成因作者：王东辉来源：《硅谷》2014年第13期摘要在我国金矿资源体系中，浅成低温热液金矿是重要来源，同国外同类型金矿比较，不管是资源量、数量方面，均具有较大差距。
而我国地质构造背景，有利于形成浅成低温热液金矿。
文章主要分析浅成低温热液金矿类型特征，探讨其形成原因。
关键词浅成低温；热液金矿；类型特征；成因中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0179-011 浅成低温热液金矿的类型与特征根据相关文献显示，全球的浅成低温热液金矿分布地区为：古亚洲矿区、喜马拉雅矿区、环太平洋矿区。
在1970年～1980年间，矿床学家按照矿石类型、元素、矿物与机理因素，明确划分了浅成低温热液金矿类型：高硫型、低硫型与碱性岩型，对于金矿床划分，主要采取这种划分方法。
一般而言，低硫化型主要为网脉状、脉型结构，而交代状、侵染状较少，且呈角砾状、胶状或条带状，在矿石中，主要包含石英、阴金矿、黄铁矿等，以金银、铅锌为主，该矿床主要为大气降水流体，含有碳、硫等成分，酸碱饱和度为中性。
而高硫型主要为脉状矿石、侵染状矿石，呈现脉状、角砾状与交代状围岩结构构造，含有重晶石、黄铁矿与铜矿，以金银、铜砷元素为主，该矿床主要为岩浆水流体，具有较高的酸度。
按照成矿深度、矿物组合与围岩蚀变划分为小类型，虽然存在机理差异，却按照连续系列成矿。
所以，对于规模较大金矿床，发现的小规模矿床的类型有几种。
2 浅成低温热液的金矿床成矿条件1）地球力学背景。
在板块俯冲带的岛弧、大陆弧的拉账动力学背景下，处于部分特定环境下，在海面上极可能形成该类型金矿床。
所以，该类型金矿床和挤压地球动力学背景的拉张环境相关。
2）构造条件。
该金矿床主要处于火山环境产生，金矿床和破火山口之间构造关系较为密切，少数矿床未含有火山岩出露。
区域性断裂控制这矿床产出位置。
处于多种情况下，在破火山口环状断裂、区域性深大锻炼之间的交汇部位是控矿部位，但深大断裂中不产生金矿床。
一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液
[收稿日期]20221215[基金项目]国家重点研发计划项目 超深水无固相环保型高密度测试液研究 (2022Y F C 2806503-4)㊂ [第一作者]岳前升(1973),男,博士,教授,现主要从事油气田应用化学方面的研究工作,y u e q i a n s h e n g@163.c o m ㊂岳前升,吴文平,董子标,等.一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液[J ].长江大学学报(自然科学版),2024,21(1):86-91.Y U E QS ,WU W P ,D O N GZB ,e t a l .An o v e l s o l i d -f r e eh i g h -d e n s i t yp o t a s s i u m -b a s e d p h o s p h a t e p a c k e r f l u i d [J ].J o u r n a l o fY a n g t z e U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n ),2024,21(1):86-91.一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液岳前升1,吴文平1,董子标1,魏安超2,肖波21.长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州4340232.中海油海南能源有限公司,海南海口570311[摘要]高温高密度封隔液是高温高压井完井关键技术之一,目前密度超过1.60g /c m3无固相盐水封隔液只有溴盐㊁锌盐或者甲酸铯溶液,溴盐毒性大,锌盐高温腐蚀性难以控制,而甲酸铯价格昂贵,难以满足高温高压井完井技术要求,开发针对高温高压井的新型无固相高密度清洁盐水封隔液势在必行㊂以磷酸三钾T K P 为主剂并添加其他处理剂优化而成可溶性盐S W 4,研发了一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液,测试了其密度调节能力㊁水溶液的流变性和流变模式㊁金属腐蚀性㊁高温稳定性㊁生物毒性等性能㊂结果表明,S W 4封隔液常温条件下最大密度可达1.90g /c m 3;随密度增大,其水溶液黏度上升,其流变模式为牛顿流体;密度1.85g /c m3的封隔液在150ħ㊁7d 条件下对A 3钢㊁N 80钢㊁T N 110C r 13S 和T N 110C r 13M 钢的腐蚀速率均小于0.076mm /a,N 80钢在1.80g /c m 3S W 4封隔液中的腐蚀性明显低于同等条件下的溴化钠㊁溴化钙和溴化锌,与甲酸铯相当;在同等加量条件下,S W 4能够提供更多的K +,具有更优异的防膨性;高温稳定性强,能够满足高温高压井完井工况需求;生物毒性低,具有环境可接受性,可以满足作为无固相高密度封隔液加重剂的技术要求㊂[关键词]钾基磷酸盐;高密度封隔液;无固相封隔液;腐蚀;高温高压井[中图分类号]T E 257[文献标志码]A [文章编号]16731409(2024)01008606An o v e l s o l i d -f r e e h i g h -d e n s i t yp o t a s s i u m -b a s e d p h o s ph a t e p a c k e r f l u i d Y U E Q i a n s h e n g 1,WU W e n p i n g 1,DO N GZ i b i a o 1,W E IA n c h a o 2,X I A OB o 21.C o l l e g e o fC h e m i s t r y &E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ,Y a n g t z eU n i v e r s i t y ,J i n gz h o u434023,H u b e i 2.C N O O C H a i n a nE n e r g y Co .,L t d .,H a i k o u570311,H a i n a n A b s t r a c t :H i g h t e m p e r a t u r e a n d h i g h d e n s i t y s e a l i n g f l u i d i s o n e o f t h e k e y t e c h n o l o g i e s f o r h i g h t e m p e r a t u r e a n d h i gh p r e s s u r ew e l l c o m p l e t i o n .A t p r e s e n t ,t h e r e a r eo n l y br o m i n e s a l t ,z i n c s a l t o r c e s i u mf o r m a t e s o l u t i o n i nt h e s o l i d -f r e e b r i n e s e a l i n g f l u i dw i t h a d e n s i t y o fm o r e t h a n 1.60g /c m 3.T h e t o x i c i t y o f b r o m i n e s a l t i s g r e a t ,a n d t h e h i g h t e m pe r a t u r e c o r r o s i o nof z i n c s a l t i s d i f f i c u l t t o c o n t r o l .T h e h igh p ri c e o f c e s i u mf o r m a t e i s d i f f i c u l t t om e e t t h e t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s o f h i g h t e m p e r a t u r e a n dh i g h p r e s s u r ew e l l c o m p l e t i o n .I t i s i m p e r a t i v e t od e v e l o p an e ws o l i d -f r e eh i g hd e n s i t y c l e a n b r i n e s e a l i n g f l u i d f o rh i g ht e m p e r a t u r ea n dh i g h p r e s s u r ew e l l s .A n e w p o t a s s i u m -b a s e d p h o s p h a t es o l i d -f r e eh i g h -d e n s i t yp a c k e r f l u i dw a s d e v e l o p e db y o p t i m i z i n g t h e s o l u b l e s a l t S W 4w i t h t r i p o t a s s i u m p h o s ph a t eT K Pa s t h em a i n a g e n t a n da d d i n g o t h e r t r e a t m e n t a g e n t s .I t s d e n s i t y a d j u s t m e n t a b i l i t y ,r h e o l o g i c a l a n d r h e o l o g i c a lm o d e l o f a qu e o u s s o l u t i o n ,m e t a l c o r r o s i o n ,h i g h t e m p e r a t u r e s t a b i l i t y ,b i o l o g i c a l t o x i c i t y a n d o t h e r p r o pe r t i e sw e r e t e s t e d .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h em a x i m u md e n s i t y of S W 4p a c k e r f l u i d c a n r e a c h 1.90g /c m 3a t r o o mt e m pe r a t u r e .W i t h t h e i n c r e a s e of d e n s i t y ,t h e v i s c o s i t y o f i t sa q u e o u ss o l u t i o n i n c r e a s e s ,a n d i t sr h e o l o gi c a lm o d e l i sN e w t o n i a nf l u i d .T h ec o r r o s i o n r a t e s o fA 3s t e e l ,N 80s t e e l ,T N 110C r 13S a n dT N 110C r 13Ms t e e l i n 1.85g /c m 3S W 4p a c k e r f l u i d a t 150ħf o r 7dw e r e l e s s t h a n0.076mm /a .T h e c o r r o s i o no fN 80s t e e l i n1.80g /c m 3S W 4p a c k e r f l u i dw a s s i g n i f i c a n t l y lo w e r t h a n t h a t o f c a l c i u mb r o m i d e a n d z i n c b r o m i d e u n d e r t h e s a m e c o n d i t i o n s ,w h i c hw a s c o m pa r ab l e t o t h a t o fc e s i u mf o r m a t e .U nde r t h e s a m e d o s a g e ,S W 4c a n p r o v i d em o r eK +a n dh a sb e t t e ra n t i -s w e l l i n gp r o p e r t y .H i g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t y,c a n m e e t t h e n e e d s o f h i g h t e m p e r a t u r e a n dh i g h p r e s s u r ew e l l c o m p l e t i o n c o n d i t i o n s ;l o wb i o l o g i c a l t o x i c i t y an de n v i r o n m e n t a l a c c e p t a b i l i t y .S W 4c a nm e e t t h e t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s a s a s o l i d -f r e eh i g h -d e n s i t yp a c k e rw e i g h t i n g a ge n t .K e yw o r d s :p o t a s s i u m -b a s e d p h o s p h a t e ;h i g hd e n s i t yp a c k e r f l u i d ;s o l i d -f r e e p a c k e r f l u i d ;c o r r o s i o n ;H T H Pw e l l ㊃68㊃长江大学学报(自然科学版) 2024年第21卷第1期J o u r n a l o fY a n g t z eU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n ) 2024,V o l .21N o .1封隔液是指油管和套管环形空间中的液体,作为一种特殊的完井工作液,封隔液对于平衡套管两侧压差防止套变以及提高油气井生产和生命周期至关重要㊂随着我国油气勘探开发向深层㊁超深层以及异常高温高压区进军,对封隔液的技术要求也日益严苛,耐高温㊁高密度㊁低腐蚀㊁安全环保的封隔液是高温高压井完井的关键技术之一,而无固相清洁盐水封隔液由于可彻底消除因固相沉淀造成卡封隔器等优点而广泛应用[1]㊂常用无固相封隔液以卤盐㊁甲酸盐等溶液为主,当密度超过1.60g /c m 3时,目前国内外所采用的加重剂主要是溴盐㊁锌盐㊁甲酸铯或者它们之间的复合盐[2-12],溴盐的毒害性㊁锌盐的强腐蚀性以及甲酸铯的价格昂贵和货源单一性等问题严重制约了其在高温高密度无固相封隔液中的应用[13-14],因此开发针对高温高压井的新型无固相高密度清洁盐水封隔液势在必行㊂1 加重剂选择与密度调节能力目前,能将无固相封隔液密度调节到1.60g /c m 3以上的加重剂除甲酸铯外,多采用溴盐和锌盐(见图1)㊂甲酸铯价格非常昂贵,且全球货源也很单一,几乎全来自加拿大的铯榴石矿,供应链容易被人 卡脖子;溴盐的毒性和锌盐的腐蚀性也限制了其在高温高密度完井液中的应用㊂磷酸盐种类繁多,不同类型磷酸盐溶解度差异很大,而钾基磷酸盐普遍具有较大的溶解度,尤以焦磷酸钾(T K P P )㊁磷酸氢二钾(D K P )㊁磷酸三钾(T K P )和三聚磷酸钾(K T P P )为代表(见图2)㊂ 图1 常用加重材料的密度 图2 不同钾基磷酸盐的密度F i g .1 D e n s i t y o f c o m m o nw e i g h t i n g m a t e r i a l s F i g .2 D e n s i t y o f d i f f e r e n t p o t a s s i u m -b a s e d p h o s ph a t e s 由于钾基磷酸盐来源广泛,价格适中,溶解度大,已成为高密度无固相完井液密度调节剂研究热点[15-17]㊂在钾基磷酸盐中,以T K P 饱和溶液的密度最高,其密度最高可达1.91g /c m 3㊂为此,以T K P 为主剂并辅以其他处理剂配制成无固相高密度封隔液的加重剂(代号S W 4),S W 4加量与封隔液密度㊁体积增量和p H 关系见图3㊂封隔液密度调节范围在1~1.90g /c m 3,S W 4之所以具有很强的密度调节能力,与其水溶液引起的体积增量幅度较小也有关系,同时随其加量增加,溶液碱性增强,较强的碱性对防腐蚀有利㊂2 无固相高密度封隔液性能测试2.1 流变性采用直读式旋转黏度计测试了不同密度封隔液的表观黏度,如图4所示,封隔液的表观黏度随其密度增加而增大,当封隔液密度超过1.78g /c m 3时其表观黏度增加幅度明显上升㊂1.66g /c m 3和1.85g /c m 3这2种密度条件下封隔液剪切应力与剪切速率之间的关系如图5所示,2种密度条件下封隔液的流变曲线表明,其流变模型符合牛顿流体特点,牛顿流体由于动切力为零,流体流动过程中循环压耗小,高密度封隔液虽然其表观黏度较大但仍然具有很好的流动性和易泵性㊂㊃78㊃第21卷第1期岳前升等:一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液图3 S W 4加量与封隔液性能关系F i g .3 R e l a t i o n s h i p b e t w e e nS W 4d o s a ge a n d p a c k e rf l u i d 图4 不同密度封隔液的表观黏度F i g .4 A p p a r e n t v i s c o s i t y of p a c k e r f l u i dw i t h d i f f e r e n t d e n s i t i e s2.2 腐蚀性腐蚀性是高温高压井封隔液的关键性能指标,直接关系到油气井生命周期㊂采用静态挂片法测试了不同材质的钢片在1.85g /c m 3封隔液中的腐蚀速率(见表1)以及N 80钢片在1.80g /c m 3不同种类封隔液中的腐蚀速率(见表2),腐蚀条件为150ħ㊁7d ㊂表1实验结果表明,除L 80-13C r 外,其他4种钢片在S W 4封隔液中的腐蚀速率均小于0.076mm /a;表2实验结果表明,与溴化锌㊁溴化钙封隔液相比,S W 4封隔液在同等条件对N 80钢片的腐蚀速率明显要小得多,与甲酸铯封隔液基本相当㊂镍铁铬合金S A N 28和25铬合金2535这2种井下高温材质钢片在不同密度S W 4封隔液中的腐蚀速率见图6,腐蚀条件为210ħ㊁7d ㊂2种材质钢片在不同密度的S W 4封隔液中(密度从1.5~1.9g /c m 3)的腐蚀速率均小于0.076mm /a ㊂图5 不同密度条件下封隔液的流变曲线F i g .5 R h e o l o gi c a l c u r v e s o f p a c k e r f l u i da t d i f f e r e n t d e n s i t i e s ㊃88㊃长江大学学报(自然科学版)2024年1月表1 不同材质钢片在1.85g /c m3封隔液中的腐蚀速率T a b l e 1 C o r r o s i o n r a t e o f s t e e l s h e e t s i nd i f f e r e n tm a t e r i a l si n1.85g /c m 3pa c k e r f l u i d 材质腐蚀速率/(mm ㊃a-1)A 30.012N 800.010T N 110C r 13S0.029T N 110C r 13M 0.044L 80-13C r5.550表2 N 80钢片在1.80g /c m 3封隔液中的腐蚀速率T a b l e 2 C o r r o s i o n r a t e o fN 80s t e e l i n1.80g /c m3pa c k e r f l u i d 封隔液腐蚀速率/(mm ㊃a-1)甲酸铯0.011溴化钙1.386溴化锌45.123S W 40.014图6 不同密度S W 4封隔液对镍铁铬合金S A N 28和25铬合金2535的腐蚀性F i g .6 C o r r o s i v i t y o f S A N 28a n d 2535s t e e l i nd i f f e r e n t d e n s i t y o f S W 4p a c k e r f l u i d S W 4封隔液之所以对金属具有低腐蚀性,是因为磷酸盐本身是一种沉淀膜型的无机缓蚀剂,因此对多数钢片具有较低的腐蚀性,在除氧和较高p H 情况下,吸氧和析氢腐蚀不会发生㊂因此,这种低腐蚀性使钾基磷酸盐作为无固相高密度封隔液加重剂具有很大的优势㊂2.3 防膨性按照行业标准离心体积法[18]评价了质量分数10%的氯化钾㊁甲酸钾和S W 4封隔液的防膨性,结果见图7㊂由图7可知,在同等加量条件下,S W 4具有更优异的防膨性,这是因为在相同质量分数下,S W 4能够提供更多的K +,因而具有更强的防膨性㊂2.4 高温稳定性高温稳定性也是高温高压井封隔液的一图7 防膨率比较F i g .7 C o m p a r i s o no f a n t i -s w e l l i n g ra t e 项重要性能指标,高温条件下组分不分解㊁性能保持稳定才能发挥封隔液的功能㊂评价了1.80g /c m 3的S W 4封隔液210ħ㊁24h 高温老化前后的表观黏度㊁密度和p H 的变化(见图8)以及210ħ下老化不同时间后的表观黏度(见图9),以此来表征封隔液的高温稳定性㊂S W 4封隔液高温老化24h 后,无异味,液体清亮,高温老化前后封隔液的表观黏度㊁密度和p H 均较稳定;1~14d 长时间高温老化后黏度稳定㊁液体清亮无沉淀现象,说明S W 4封隔液高温稳定性强,能够满足高温高压井工况需求㊂2.5 结晶温度每种无固相清洁盐水有特定的结晶温度,S W 4封隔液本质上也是一种盐溶液,一旦出现结晶现象会引起诸多问题,主要表现为堵塞过滤器和管线,甚至可能造成严重井下安全事故㊂对比评价了几种常见盐溶液结晶温度(见表3),结果表明,S W 4盐溶液结晶温度较低,不但能满足陆上高温高压油气井,而且也可以满足海上深水高温高压油气井的完井作业要求㊂㊃98㊃第21卷第1期岳前升等:一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液图8 S W 4封隔液高温老化前后的性能 图9 S W 4封隔液高温老化不同时间后的表观黏度F i g .8 P r o p e r t i e s o f S W 4p a c k e r f l u i db e f o r e a n d F i g .9 A p p a r e n t v i s c o s i t y of S W 4p a c k e r f l u i da f t e r a f t e r h igh t e m p e r a t u r e a gi n gh i g h t e m p e r a t u r e a g i n g表3 不同种类盐溶液的结晶温度T a b l e3 C r y s t a l l i z a t i o n t e m pe r a t u r e of d i f f e r e n t s a l t s o l u t i o n s 盐溶液密度/(g ㊃c m -3)结晶温度/ħ甲酸钾1.52-20溴化钠1.42-26溴化钙1.65-35S W 41.65-182.6 生物毒性根据相关标准[19-20],对质量分数10%浓度的几种盐溶液采用发光细菌法测试了其半最大效应浓度E C 50,见表4和表5㊂可见,S W 4盐溶液与甲酸钾生物毒性相当,属微毒级别,毒性等级明显低于溴盐,可以满足完井作业时环境保护要求㊂表4 水溶性油田化学剂量生物毒性分级标准T a b l e 4 C l a s s i f i c a t i o n s t a n d a r d f o r c h e m i c a l d o s e a n db i o l o g ic a l t o x i c i t y ofw a t e r -s o l u b l e o i l f i e l d s 生物毒性等级E C 50/(m g ㊃L -1)剧毒<1重毒1~100中毒101~1000微毒1001~20000无毒>20000表5 几种盐溶液的生物毒性测试结果T a b l e 5 B i o l o g i c a l t o x i c i t yt e s t r e s u l t s o f s e v e r a l s a l t s o l u t i o n s盐溶液E C 50/(m g ㊃L -1)等级甲酸钾6400微毒甲酸铯900中毒溴化钙600中毒溴化锌5.5重毒S W 44500微毒3 结论1)钾基磷酸盐作为无固相高密度封隔液密度调节剂具有来源广㊁价格适中和较宽的密度调节能力,以T K P 为主剂开发了一种新型无固相高密度封隔液加重剂S W 4㊂2)钾基磷酸盐S W 4封隔液具有优异的高温稳定性㊁低的金属腐蚀性㊁强的防膨性和较低的结晶温度,作为一种新型无固相高温高密度封隔液应用前景广阔㊂3)S W 4封隔液属牛顿流体,在高密度条件下仍具有较好的流动性和易泵性㊂4)S W 4封隔液生物毒性低,对环境友好,可以满足海洋㊁湖泊等环境敏感地区完井作业环保要求㊂参考文献:[1]向兴金,董星亮,岳江河.完井液手册[M ].北京:石油工业出版社,2002:1-2.X I A N G XJ ,D O N GXL ,Y U EJH .H a n d b o o ko f c o m p l e t i o n f l u i d [M ].B e i j i n g :P e t r o l e u mI n d u s t r y P u b l i s h i n g Ho u s e ,2002:1-2.㊃09㊃长江大学学报(自然科学版)2024年1月[2]陈安,万伟,张慧军.低伤害无固相完井液及其高密度体系配方筛选及性能评价[J ].精细石油化工进展,2009,10(8):19-22.C H E N A ,WA N W ,Z HA N G HJ .F o r m u l a s t u d y a n d p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o no f l o w -i n j u r y s o l i d -f r e e c o m p l e t i o n f l u i da n d i t sh i g h -d e n s i t ys ys t e m [J ].A d v a n c e s i nF i n eP e t r o c h e m i c a l s ,2009,10(8):19-22.[3]史凯娇,徐同台,彭芳芳,等.国外抗高温高密度甲酸铯/钾钻完井液处理剂与配方[J ].油田化学,2010,27(2):227-232.S H IKJ ,X UTT ,P E N GFF ,e t a l .H i g h t e m p e r t u r e r e s i s t a n t a n d h i g h d e n s i t y C e s i u m /P o t a s s i u mf o r m a t e d r i l l i n g /c o m pl e t i o n f l u i d s :a d d i t i v e s c o m p o s i t i o na nd p e r f o r m a n c e p r o p e r t i e s [J ].O i l f i e l dC h e m i s t r y,2010,27(2):227-232.[4]王平全,黄芸.抗高温高密度水基钻井完井液的室内研究[J ].精细与专用化学品,2014,22(4):50-53.WA N GPQ ,HU A N G Y .L a b o r a t o r y s t u d y o f h i g h -d e n s i t y a n dh i g h -t e m p e r a t u r ew a t e r -b a s e d d r i l l i n g a n d c o m pl e t i o n f l u i d s [J ].F i n e a n dS pe c i a l C h e m i c a l s ,2014,22(4):50-53.[5]刘均一,邱正松,黄维安,等.南海东方气田高密度抗高温钻井液完井液室内研究[J ].石油钻探技术,2013,41(4):78-82.L I UJY ,Q I UZS ,HU A N G W A ,e t a l .L a b o r a t o r y r e s e a r c ho nh i g hd e n s i t y a n dh i g h t e m p e r a t u r e d r i l l i n g a n dc o m pl e t i o n f l u i d s f o r D o n g f a n gg a s f i e l d i nS o u t hC h i n aS e a [J ].P e t r o l e u m D r i l l i n g T e c h n o l o g y,2013,41(4):78-82.[6]吴若宁,熊汉桥,岳超先,等.新型高密度清洁复合盐水完井液[J ].钻井液与完井液,2018,35(2):138-142.WU R N ,X I O N G H Q ,Y U ECX ,e t a l .An e wh i g hd 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,A L V A R E SN .C o r r o s i o nk i n e t i c s o f c a r b o n s t e e l s i nh i g hd e n s i t y Z n /C a B r 2w o r k o v e r o r c o m p l e t i o n f l u i d s a t h i g h t e m pe r a t u r e s [C ].C a n a d a :C O R R O S I O N ,2016.[14]D OWN S JD ,F L E M I N G N .P r of i l i ng th e p r o d u c ti o n p e r f o r m a n c e o f f i v eH P H T g a s c o n d e n s a t ew e l l s d r i l l e d a n d c o m p l e t e dw i t hh i g h -d e n s i t y c e s i u mf o r m a t e f l u i d s i n t h e b r e n t g r o u p f o r m a t i o n s o f t h ek v i t e bj ør n f i e l d [C ].S P E199286,2020.[15]J I A H ,HU Y X ,Z H A O SJ ,e ta l .T h e f e a s i b i l i t y f o r p o t a s s i u m -b a s e d p h o s p h a t eb r i n e st os e r v ea sh i g h -d e n s i t y s o l i d -f r e ew e l l -c o m p l e t i o n f l u i d s i nh i g h -t e m p e r a t u r e /h i g h -p r e s s u r e f o r m a t i o n s [J ].S P EJ o u r n a l ,2019,24(5):2033-2046.[16]S A N G K A N B ,B U D I MA N H .N e wh i g hd e n s i t yp h o s p h a t e -b a s e dc o m p l e t i o n f l u i d :a c a s eh i s t o r y o f e x p l o r a t i o nw e l l s :K R E -1,B O P -1,T B R -1a n dK R T -1i n I n d o n e s i a [C ].S P E139169,2010.[17]K A L A T E HN OJM ,K HAM E H C H IE .A n o v e l p a c k e r f l u i df o rc o m p l e t i n g H P /H To i l a n d g a sw e l l s [J ].J o u r n a lo fP e t r o l e u m S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,2021,203:108538.[18]国家能源局.油气田压裂酸化及注水用粘土稳定剂性能评价方法:S Y /T5971 2016[S ].北京:石油工业出版社,2016.N a t i o n a lE n e r g y B u r e a u o f t h e P e o p l e &a p o s ;sR e p u b l i c o f C h i n a .T h e p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o nm e t h o d o f c l a y s t a b i l i z e r f o r f r a c t u r i n g,a c i d i z i n g a n dw a t e r i n j e c t i o n i no i l a n d g a s f i e l d s :S Y /T5971 2016[S ].B e i j i n g :P e t r o l e u mI n d u s t r y P r e s s ,2016.[19]国家能源局.水溶性油田化学剂环境保护技术要求:S Y /T6787 2010[S ].北京:石油工业出版社,2010.N a t i o n a l E n e r g y B u r e a u o f t h e P e o p l e &a p o s ;sR e p u b l i c o f C h i n a .T e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s f o r e n v i r o n m e n t a l pr o t e c t i o n o fw a t e r -s o l u b l e o i l f i e l d c h e m i c a l s :S Y /T6787 2010[S ].B e i j i n g :P e t r o l e u mI n d u s t r y Pr e s s ,2010.[20]国家能源局.水溶性油田化学剂环境保护技术评价方法:S Y /T6788 2020[S ].北京:石油工业出版社,2010.N a t i o n a l E n e r g y B u r e a u o f t h e P e o p l e &a p o s ;sR e p u b l i c o f C h i n a .E v a l u a t i o nm e t h o d f o r e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n t e c h n o l o g y ofw a t e r -s o l u b l e o i l f i e l d c h e m i c a l s :S Y /T6788 2020[S ].B e i j i n g :P e t r o l e u mI n d u s t r y Pr e s s ,2020.[编辑] 帅群㊃19㊃第21卷第1期岳前升等:一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液。
黄渤海一次持续性大雾过程特征和成因分析
造成 ８个航 班被 迫取 消 ， ９个航 班 备 降周 边 机场 ，Ｏ ２
个航 班延 误 ， ０ ０多名 旅 客 出行 受 到 不 同程 度 影 ５０ 响 ； 如 ２１ 又 ０ ０年 ５月 ２ 日 ０ ： ３ 利 比 里 亚 货 轮 ５２， “ Ｅ ｕ ｃｓ” 与香港货 轮“ ｒ ｈ ｅ ｔｒ” Ｓ Ａ Ｓ ｃｅ ｓ轮 Ｂ ｉ ｔ ｎ ａｙ 轮在 ｇ Ｃ 成 山头 以东海域 雾航 中碰撞 ，Ｓ Ａ Ｓ ｃｅｓ 轮船头 “ Ｅ ｕ ｃｓ” 严 重受损 并 进 水 ，Ｂ ｉｈ ｅ ｔｒ ” “ ｒ ｔＣ ｎａｙ 轮遇 险后 沉 没 ， ｇ 所幸 两船 ４ ６名 船 员弃 船 逃 生 后全 部 获 救 。随着 沿 海城 市经 济社会 的快 速发 展 ， 、 、 交 通 将 愈趋 海 陆 空
的观测 记 录 ， 海上 观测 资料 匮乏 ， 人们 对海 上大 范 围 海 雾 生消演 变特征 及其 物理机 制 的研 究还 较少 。随 着 卫 星遥感技 术 的发 展 ， 星 遥感 的 同步 、 速 、 卫 快 大
范 围监 测 优 势 愈 加 突 出 ， 内 开 始 利 用 Ｇ 一 、 国 ＭＳ５ ＮＯ ＡＡ、 ＭＯＤ Ｓ ＭＴＳ Ｔ 等 卫 星 的多 通 道 数 据 进 Ｉ、 Ａ 行海 雾 个 例 的监 测 研 究 ， 取 得 了 比较 理 想 的 效 并 果１ ， 为海雾 研究 提供 了新 的手段 。 ． ８ 也
１ ， 渤 海海 峡和 黄海北 部海 上雾 区依然存 在 ， ）但 形状
几乎 未 变 ， 置 略 向东移 （ 位 图略 ） 。６月 １日下 午 至
较 为均匀 ， 界 比较 清 晰 ； 间则 基 于 ＭＴ ＡＴ １ 边 夜 ｓ 一Ｒ
卫星 的 Ｉ １ Ｉ ４红外 通 道 数据 ， 用 红 外 双 通 道亮 Ｒ 、Ｒ 采 温差 法口 进 行 雾 区检 测 识 别 。这 里 ， 间雾 区对 ， 夜
低温冷害对黑龙江省水稻生长发育的影响及防御措施
。
球 稻
Ｖ １１ ｏ ｏ４ Ｎ． ． ４
低温冷 害对 黑龙江省水稻生长发 育 的影 响及 防御措施
张小 明
（ 北 农 业 大学 农 学 院 ， 龙 江 东 黑 哈尔 滨 １０ ３ ） ５ ０ ０
摘 要 ： 阐述 了黑 龙 江 省 水 稻低 温 冷 害 发 生 的 时 间规 律 和 地 理 分 布 规 律 ， 析 低 温 冷 害 对 黑 龙 江 省 水 稻 生 长 发 育 的 影 响 分
害就 会产 生乳 白米和 曝腰米 。同一稻穗 下 部谷 粒
显拖 后 ， 预计可 能发 生延迟 性低 温冷 害 的稻 田 ， 要 停 止施用 氮肥 ，有条 件 的可叶 面喷施 磷酸 二氢 钾 等促 进水 稻灌 浆成熟 。
３５ 科学 灌水 ．
当前 防御 障碍 型冷 害最有效 的方 法是 在冷 害
施进行 防御 。 ２ 至 ０世纪 ８ ０年代 中期 ， 由于全球变
暖 ， 别是 推广 旱育稀植 技术 以后 ， 温冷 害危 害 特 低 变轻 ， 使人们 放松 了对低 温冷 害 的防御 工作 ， 导致
了近几 年来 低温 冷害 的大发 生 。 为此 ， 各部 门还应
发育受阻 ， 导致生理 障碍甚至植 株死亡 的过程 。水 稻的整个生长发 育期 间都有 可能遭受低 温冷 害 ， 而 低 温冷害对其不 同生 育期的影响则不相 同。
２１ 低 温冷 害对水 稻营 养生长 的影 响 ．
像 以往 一样 重视 水稻低 温冷 害问题 ，积极 防御低
温冷 害的发 生 。
３２ 选 育耐冷 品种 ．
水 稻秧 田期受 到低 温冷 害 ，可 降低其 发 芽率 及 抑制 生长速 度 ， 叶片褪 色 ， 育苗 多易 发生 绵腐 水 病 和烂秧 ；保 温湿 润育 苗和旱 育苗 ，则多 易发 生 立 枯病 和青枯 病 ， 而影 响后 期丰 产群体 的建立 ， 从 严 重 的还会造 成死 苗 ，尤其是 根 系发育 不 良和徒 长 的秧苗 受 害更 甚 ， 成 弱 、 苗 和缺 苗 ， 响适 形 小 影
黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应
第53卷 第11期 2023年11月中国海洋大学学报P E R I O D I C A L O F O C E A N U N I V E R S I T Y O F C H I N A53(11):087~098N o v .,2023黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应❋段晓萌1,2,秦华伟3,马浩阳1,许泽昊1,2,吕浩然1,2,梁生康1,2❋❋(1.中国海洋大学化学化工学院,山东青岛266100;2.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,山东青岛266100;3.山东省海洋资源与环境研究院,山东烟台250299)摘 要: 本文利用2019 2021年在黄河口及莱州湾海域进行的4次陆海同步调查结果,分析了环莱州湾主要入海河口和排污口陆源输入磷的季节变化㊁黄河口及莱州湾海域内不同形态磷及不同碱性磷酸酶活性(A P A )的时空分布特征,探讨了海域内磷受限状况及浮游植物和浮游细菌对低磷胁迫的响应㊂结果表明,磷的陆源输入中黄河贡献最大,小清河次之;总磷(T P )入海通量呈现出夏季>春季>秋季>冬季的季节变化,春㊁夏㊁秋季磷输入以颗粒态磷(P P )为主,冬季以溶解态磷(D P )为主;受农业施肥及河道内浮游生物活动的影响,春季陆源D P 以溶解有机磷(D O P )为主,其他季节以活性磷酸盐(P O 4-P )为主㊂研究海域内T P 浓度及构成不仅受陆源输入的影响,还受浮游生物消亡㊁海上养殖活动和沉积物释放等作用共同调控,T P 浓度呈现出春季>夏季ʈ秋季>冬季的季节变化㊁近岸高远岸低的分布特征,高值区主要位于黄河和小清河河口区域;T P 构成上,春季以D P 为主,夏㊁秋季D P 与P P 相当,冬季以P P 为主;春㊁秋季D P 以D O P 为主,而夏㊁冬季D P 以P O 4-P 为主㊂海域内浮游植物普遍受到P O 4-P 的绝对限制和相对限制,夏季强降雨导致大量磷排放入海,研究海域磷限制情况得到缓解㊂海域内A P A 处于较高水平,秋㊁冬季A P A t o t a l 分别主要由A P A p h y ㊁A P A f r e e 贡献;当水体中D I N ʒP O 4-P 极高㊁P O 4-P 严重缺乏时,A P A p h y ㊁A P A b a c 较高,浮游植物及细菌主要依赖细胞周质及细胞膜上的A P 来水解D O P 以维持新陈代谢㊂P O 4-P 通过诱导-抑制机制对A P 进行调控,A P A 随P O 4-P 的增加而降低,当P O 4-P 低于0.05μm o l ㊃L -1时,浮游植物迅速分泌出大量的碱性磷酸酶来应对低磷胁迫;当高于阈值时,A P A 维持在较低水平㊂关键词: 黄河口;莱州湾;磷;时空分布;碱性磷酸酶活性;低磷胁迫中图法分类号: P 734 文献标志码: A 文章编号: 1672-5174(2023)11-087-12D O I : 10.16441/j.c n k i .h d x b .20220268引用格式: 段晓萌,秦华伟,马浩阳,等.黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应[J ].中国海洋大学学报(自然科学版),2023,53(11):87-98.D u a n X i a o m e n g ,Q i n H u a w e i ,M a H a o y a n g ,e t a l .T e m p o r o s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f p h o s p h o r u s a n d r e s p o n s e o f p h y t o pl a n k -t o n t o l o w p h o s p h o r u s s t r e s s i n t h e Y e l l o w R i v e r e s t u a r y a n d L a i z h o u B a y [J ].P e r i o d i c a l o f O c e a n U n i v e r s i t y of C h i n a ,2023,53(11):87-98.❋ 基金项目:国家重点研究发展计划项目(2018Y F C 1407601);中央高校基本科研业务费专项资金(201962011,202042008)资助S u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l K e y R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t P r o je c t of C h i n a (2018Y F C 1407602);t h e F u n d a m e n t a l R e s e a r c h F u n d s f o r t h e C e n t r a l U n i v e r s i t i e s (201962011,202042008)收稿日期:2022-05-10;修订日期:2022-06-06作者简介:段晓萌(1996 ),女,硕士生㊂E -m a i l :d x m 8338@s t u .o u c .e d u .c n❋❋ 通信作者:E -m a i l :l i a n gs k @o u c .e d u .c n 磷作为重要的生源要素,在海洋浮游植物和浮游细菌新陈代谢的过程中具有关键作用[1-3]㊂根据其存在形态,海水中的磷通常被分为溶解态磷(D i s s o l v e d i n o r ga n i c p h o s p h o r u s ,D P )和颗粒态磷(P a r t i c u l a t e p h o s ph o r u s ,P P )㊂D P 又以溶解无机磷(D i s s o l v e d i n o r g a n i c p h o s p h o r -u s ,D I P )和溶解有机磷(D i s s o l v e d o r g a n i c p h o s ph o r u s ,D O P )两种形式存在㊂D I P 的主要存在形式为正磷酸盐(P O 4-P ),P O 4-P 可以被大多数微生物直接吸收[4]㊂通常认为,当海水中P O 4-P <0.10μm o l ㊃L -1时,浮游生物无法从环境中获取足够的P O 4-P 来维持生长,即受到P O 4-P 的绝对限制;当溶解无机氮(D i s s o l v e d i n o r g a n i c n i t r o g e n ,D I N )与P O 4-P 比值超过16ʒ1时,认为浮游生物生长会受到P O 4-P 的相对限制㊂目前,许多河口区及近海海域的浮游生物生长受到磷的限制[5-11]㊂研究发现大部分D O P 需要通过相关酶类的转化为D I P 后才能被浮游生物利用[6,12],其中,含量占D O P 总量80%~85%的磷酸酯[13-14]可以在碱性磷酸酶(A l k a l i n e p h o s ph a t a s e ,A P )的水解作用下,释放出P O 4-P 被浮游植物及细菌利用㊂A P 作为一种典型的胞外酶,通常存在于水体㊁细胞周质内或细胞膜上[5],碱性磷酸酶活性(A l k a l i n e p h o s p h a t a s e a c t i v i t y,A P A )常被用来衡量海区内浮游生物受磷胁迫的状态Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中国海洋大学学报2023年以及D O P的生物可利用性㊂根据过滤孔径和浮游生物粒径将A P A分为游离态(A P A f r e e,<0.2μm)及结合态,结合态被区分为浮游植物结合态(A P A p h y,> 3μm)和细菌结合态(A P A b a c,0.2~3μm)[15-18]㊂A P A f r e e来源复杂,游离于海水环境中,可在较长时间内保持活性[19-20],而位于细胞膜或细胞周质内的A P A p h y 和A P A b a c与细胞结合紧密[21],三者可以在磷限制条件下促进浮游植物和细菌对D O P的利用,对P的生物地球化学循环均有较大贡献㊂莱州湾作为渤海三大海湾之一,处于黄河三角洲高效生态经济区的核心区域和山东半岛城市群经济圈的腹地,其生态环境对山东省沿海社会经济的高质量发展具有重要支撑作用㊂而黄河口作为连接黄河与莱州湾㊁渤海湾的通道,其营养盐水平和透明度等要素显著影响莱州湾海域的生产力及浮游植物群落[22-23]㊂自1970年代末以来,随着工业化和城市化等人类活动高速增长,氮磷排放量大幅增加,导致莱州湾生态环境质量趋于恶化㊂1980年代初以来,已有众多学者对莱州湾氮㊁磷营养物质浓度及时空分布开展较为系统的研究,并基于P O4-P 浓度及D I NʒP O4-P比值对湾内营养盐限制状况进行了判定[24-26]㊂由于入湾总氮增幅远远高于总磷增幅[27],导致1990年代中期湾内的D I P大部分时段均处于较低水平,磷限制严重[11,28-31]㊂随着营养盐浓度和结构变化,湾内浮游植物群落结构也发生了显著的变化,突出表现在甲藻等磷需求低的物种及嗜氮性藻种明显增加,并在局部海域占据优势地位[22-23,31-32],浮游植物小型化趋势明显,如聚球藻等微微型浮游植物在海湾内被广泛检出[33-35],结果进一步导致了渔业资源衰退㊁生态系统服务功能下降等后果,已对环莱州湾地区高质量发展形成制约㊂目前,对莱州湾磷的赋存形态及时空分布特征缺乏系统了解,而且对海域磷限制背景下D O P的生物可利用性缺乏客观认知,导致对该海域磷的循环尤其对浮游生态系统磷的供给补充机制仍缺乏深入认知㊂因此,本研究通过2019 2021年在莱州湾开展的4次陆海同步调查,分析了黄河口及莱州湾海域不同形态磷的时空分布,以及陆源输入磷的季节变化特征;研究黄河口及莱州湾海域内不同碱性磷酸酶活性的季节变化,解析莱州湾浮游生物对低磷胁迫的响应㊂研究结果可为深化莱州湾磷的生物地球化学循环认知提供帮助㊂1材料与方法1.1调查区域及时间课题组分别于2019年5月10 12日(春季)㊁2019年8月18 21日(夏季)㊁2021年11月2 14日(秋季)和2021年3月22 27日(冬季)进行了4次陆海同步调查㊂其中,2019年8月航次时间处于强台风 利奇马 登陆山东[36]之后;2021年8月下旬至10月黄河中下游经历了历史上罕见的秋汛洪水[37],2021年11月航次处于秋汛之后㊂陆海同步调查站位如图1所示,海域大面站位覆盖了整个莱州湾及黄河口邻近海域;海域整体位于渤海南部,具有显著的大陆性气候持征,潮汐类型属不正规混合半潮,海域内水体交换能力较弱[38-41]㊂陆上监测站位分别布设于黄河㊁广利河㊁小清河等10条河流入海口及莱州湾污水处理厂(莱污处)和龙口市第二污水处理厂(龙二污)2个直排海口,径流量和污染物入海通量之和占到环莱州湾陆源排放总量的95%以上[42]㊂调查时间上,陆上流量监测及样品采集与海域大面站调查准同步进行,海域水文㊁化学和生物生态要素同步测定㊂图1黄河口及莱州湾海域调查站位图F i g.1S a m p l i n g s t a t i o n s o n l a n d-s e a s y n c h r o n o u s i n v e s t i g a t i o nf o r Y e l l o w R i v e r E s t u a r y(Y R E)a n d L a i z h o u B a y(L Z B)1.2样品采集及测定海水样品采集及测定参照‘海洋监测规范“(G B 17378 2007)和‘海洋调查规范“(G B/T12763 2007),水样经过孔径为0.45μm醋酸纤维滤膜过滤后,装入经酸洗的聚乙烯瓶中,与膜样一起冷冻保存(-20ħ),水样用于测定溶解态营养盐(主要包括N H4-N㊁N O3-N㊁N O2-N㊁P O4-P㊁S i O3-S i㊁D N㊁D P),膜样用于测定叶绿素a(C h l a)㊁悬浮颗粒物(S P M)及颗粒态营养盐㊂玻璃滤器预先经过2%~10%的盐酸浸泡24h,然后用超纯水清洗3~6次㊂环莱州湾河流和直排海口的样品按照‘地表水和污水监测技术规范标准(H J-T92002)“采集,并同步监测流量,水样盛于2L高密度聚乙烯塑料桶中冷藏保存(4ħ),6h内运回实验室中进行过滤和分析㊂主要入海口流量采用直读转子流速仪(Z S X-5,中国)测量㊂海水温度和盐度用多参数仪(M a n t a3.0, E u r e k a,美国)测定㊂营养盐通过营养盐自动分析仪(Q u A A t r o A p p l i c a t i o n s,德国)测定;N H4-N㊁N O3-N㊁N O2-N㊁P O4-P㊁S i O3-S i的检出限分别为0.03㊁0.02㊁0.01㊁0.01和0.14μm o l㊃L-1㊂溶解无机氮(D I N)为88Copyright©博看网. All Rights Reserved.11期段晓萌,等:黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应N O3-N㊁N O2-N和N H4-N之和㊂C h l a用90%丙酮萃取后通过荧光法(F-4500,日本岛津)测定,检测限为0.01μg㊃L-1㊂S P M采用差减法测定㊂D N和D P采用碱性过硫酸钾氧化法测定[43]㊂D O N和D O P分别为D N和D I N㊁D P和P O4-P的差值㊂P N㊁P P通过将膜样经碱性过硫酸钾氧化法后测定[44]㊂T N㊁T P分别为D N和P N㊁D P和P P之和㊂A P A样品的采集及测定参照文献[15,45-46]㊂海水样品采集后分别用0.22和3μm孔径的针头式微孔滤膜过滤[47],分级过滤的海水和原位未过滤海水中分别加入荧光底物(4-甲基伞形酮磷酸酯,M U F-P),在原位海水温度下避光反应2h后,带回实验室用荧光光度计(F4700,日本岛津)测定样品的荧光强度(E x=365n m, E m=445n m),每个样品采集3个平行样[48]㊂A P A t o t a l 为总的A P A,以未过滤水样中A P A含量表示;A P A p h y 为浮游植物结合态的A P A,通过未过滤原位水样与3μm孔径膜上的A P A差值计算;A P A b a c表示浮游细菌结合态的A P A,以3μm孔径膜与0.22μm孔径膜上A P A的差值计算;A P A f r e e表示游离态的A P A,以经0.22μm孔径膜过滤的滤液中A P A含量表示㊂1.3数据处理及分析数据分析使用S P S S25.0软件进行;平面分布图使用S u r f e r15.0绘制;柱状图㊁散点图等使用O r i g i n2021绘制㊂2结果与讨论2.1黄河口及莱州湾海域陆源输入磷的季节变化所调查的入海河流和排污中,黄河流量最大[42],对陆源T P入海通量贡献也最大,各季节黄河口T P通量平均占比高达88.7%;小清河沿途受纳大量工业废水和固体废弃物,水质污染严重[49-50],其入海通量仅次于黄河,各季节平均占比为9.7%;广利河㊁虞河㊁白浪河㊁潍河入海通量占比分别为0.6%㊁0.3%㊁0.3%㊁0.2%,对湾内磷贡献相对较少;其余河流及直排污口磷的输入量极低,占比之和不足0.1%㊂陆源输入磷的赋存形态和入海通量均具有显著的季节变化特征㊂受径流量影响,夏季T P入海通量最高,合计达到6.52ˑ106m o l㊃d-1(见图2(b))㊂受高悬浮颗粒物含量影响,河流中P P为T P的主要存在形态[51-52],在T P中占比达到89%,其次为P O4-P,占比为7%,D O P仅占4%(见图2(d))㊂春季T P的入海通量为0.93ˑ106m o l㊃d-1(见图2(b)),磷的形态仍以P P为主,占比为66%,其次为D O P,占比为29%,远高于P O4-P,这可能是由于春季农业施用的有机肥较多,导致各入海口D P均以D O P为主;也可能是由于春季温度适宜,河道内浮游植物生长后聚集,大量的P O4-P在生物作用下被转化为D O P(见图2(c))㊂秋季径流量高于春季,而T P入海通量低于春季,为0.39ˑ106m o l㊃d-1 (见图2(b)),这主要是因为调查前环莱州湾经历了历时长且雨量大的降水过程[37],大量的磷已被冲刷入海;秋季仅针对黄河口进行了T P构成的调查,P赋存形态与夏季相似,以P P为主,占T P的83%,P O4-P㊁D O P 分别占15㊁2%(见图2(e))㊂冬季径流量较小,T P入海通量最低,仅为0.17ˑ106m o l㊃d-1(见图2(f));水体中磷赋存形态明显受到悬沙量的影响[53],明显区别于其他三个季节,P P占比降至17.9%,T P以D P为主,占比达81.7%,D P中以P O4-P为主(见图2(f))㊂图2黄河口及环莱州湾主要入海口(包括黄河㊁广利河㊁小清河㊁弥河㊁白浪河㊁虞河㊁潍河㊁胶莱河㊁莱州市污水处理厂㊁界河和龙口市污水处理厂的入海口)的流量(a)㊁T P入海通量(b)及不同形态P在T P中占比的季节变化((c)春季;(d)夏季;(e)秋季;(f)冬季㊂)F i g.2S e a s o n a l v a r i a t i o n o f r u n o f f(a),T P f l u x(b)a n d t h e p r o p o r t i o n s o f d i f f e r e n t f o r m s i n T P a t m a i n e n t r a n c e s o ft h e Y e l l o w R i v e r a n d L a i z h o u B a y((c)S p r i n g;(d)S u m m e r;(e)A u t u m n;(f)W i n t e r.)T h o s e e n t r c m r e s a r e l o c t e d i n Y e l l o w R i v e r,G u a n g l i R i v e r,X i a o q i n g R i v e r,M i R i v e r,B a i l i a n g R i v e r,Y U R i v e r,W e i R i v e r,J I a o l a i R i v e r,t h e s e w a g e p l a n t L a i z h o u R i v e r,J i e R i v e r,a n d t h e s e w a g e p l a n t i n L o n g k o u98Copyright©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年2.2黄河口及莱州湾海域中不同形态磷的时空分布及影响因素春季,莱州湾水体中T P 呈现近岸高㊁远岸低 的分布趋势,平均值为(1.35ʃ0.26)μm o ㊃L -1(见表1),最高值和最低值分别出现在潍河口和湾口东部海域(见图3q)㊂T P 中,P P 呈斑块状分布(见图3m ),整体浓度较低,平均值为(0.25ʃ0.09)μm o l ㊃L -1,在T P 中的平均占比为24%(见图4(b))湾内,这是由于春季径流量较小,河流运输的P P 主要积累于河口处[53]㊂D P 与T P 的分布趋势基本一致(见图3i ),平均值为(1.01ʃ1.05)μm o l ㊃L -1,在T P 中的平均占比为77%(见图4(b ))㊂D P 中,P O 4-P 呈现湾西南部高于其他区域的分布特征(见图3a ),小清河口附近有一明显高值区,与刘义豪等[26]的研究结果一致㊂D O P 也基本呈现近岸高远岸低分布特征(见图3e ),平均值为(0.91ʃ0.75)μm o l ㊃L -1,在T P 中的平均占比高达70%,是D P 的主要成分㊂P O 4-P ㊁D O P 均与盐度呈显著负相关(r =-0.846,P <0.01;r =-0.765,P <0.01),这表明D P 组成和分布明显受到陆源输入的显著影响[23,28,54-55]㊂浮游生物的生命活动也是D O P 的重要来源,春季温度适宜浮游植物生长,C h l a 却处于较低水平(见表1),这表明调查可能处于浮游植物消亡期,在此期间水体中大量P O 4-P 被大量消耗㊁D O P 被释放[56],图3 黄河口及莱州湾海水中不同形态磷的时空分布(a d ㊁e h ㊁i l ㊁m p ㊁q t :春㊁夏㊁秋㊁冬季P O 4-P ㊁D O P ㊁D P ㊁P P ㊁T P 的平面分布㊂)F i g .3 T e m p o r o s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f d i f f e r e n t p h o s p h o r u s i n s u r f a c e w a t e r s o f t h e Y e l l o w R i v e r a n d L a i z h o u B a yi n d i f f e r e n t s e a s o n s (a d ,e h ,i l ,m p :H o r i z o n t a l d i s t r i b u t i o n s o f P O 4-P ,D O P ,D P ,P P a n d T P i n i n s p r i n g ,s u m m e r ,a u t u m n a n d w i n t e r .)09Copyright ©博看网. All Rights Reserved.11期段晓萌,等:黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应导致D O P 为D P 主要成分,P O 4-P 绝对受限面积高达81.5%,除湾西南部沿岸外大部分区域处于磷绝对限制㊂夏季T P 平均值为(0.97ʃ1.42)μm o l ㊃L -1(见表1),P P ㊁D P 平均值分别为(0.46ʃ0.60)μm o l ㊃L -1㊁(0.51ʃ0.93)μm o l ㊃L -1(见表1),两者水平相当,且分布趋势均与T P 的一致㊂湾东部养殖区附近D P 和P P 浓度也较高(见图3r),这表明海水养殖也是影响湾内磷浓度及分布的重要因素,海水养殖不仅会直接增加海域内的磷负荷[57-58],也会通过下行调控作用影响浮游植物对磷的积累和消耗㊂D P 以P O 4-P 为主,P O 4-P 的平均值为(0.39ʃ0.96)μm o ㊃L -1(见表1),P O 4-P 在小清河口有一梯度较大的高浓度水舌,这主要是由于 利奇马 台风导致沿岸形成以风浪为主的海浪[36],海浪的作用下沿岸沉积物再悬浮作用增强,暴雨行洪导致小清河内大量的污染物和底泥被冲刷入海,使得大量P O 4-P 被释放于水体中[59],P O 4-P 绝对受限面积显著减少㊁D I NʒP O 4-P 明显降低,湾内的磷限制得到缓解;D O P 仅为(0.12ʃ0.06)μm o l ㊃L -1(见表1),远低于P O 4-P ,无明显的空间分布特征(见图3f )㊂秋季T P 平均值为(0.64ʃ0.42)μm o l ㊃L -1(见表1),在小清河口附近存在高值区(见图3s )㊂T P 构成与夏季相似,D P 与P P 水平相当,平均值分别为(0.31ʃ0.31)㊁(0.33ʃ0.17)μm o l ㊃L -1(见表1),均在小清河口存在高浓度水舌(见图3k ㊁o )㊂D O P 平均值为(0.26ʃ0.20)μm o l ㊃L -1(见表1),平面分布特征与D P 一致(见图3g );P O 4-P 平均值仅为(0.09ʃ0.16)μm o l ㊃L -1(见表1),远低于D O P ,湾内P O 4-P 仅在小清河口附近浓度较高(见图3c ),浮游植物在高浓度营养盐的刺激下迅速生长后将P O 4-P 转化为P P 后又以D O P 的形式释放于水体中,进而导致海域内D P 以D O P 为主㊂此外,秋汛期间,黄河水体流速快㊁泥沙含量高[59-60],大量的无机氮被汇入湾内,导致P O 4-P 迅速被吸收利用,湾内D I N ʒP O 4-P 高达R e d f i e l d 比值的69倍,P O 4-P 绝对限制面积高达87.45%,这表明调水期间输入大量高氮㊁低磷的淡水,加重了莱州湾海域的磷限制和营养盐失衡的程度[61]㊂冬季T P 的平均值为(0.49ʃ0.34)μm o l ㊃L -1(见表1),在黄河口附近的浓度较高(见图3t );T P 以P P为主(见图4(b )),P P 平均值为(0.33ʃ0.26)μm o l ㊃L -1(见表1),在黄河口处存在高值(见图3p );P O 4-P ㊁D O P ㊁D P 均处于较低水平,平均浓度分别为(0.09ʃ0.10)㊁(0.07ʃ0.05)㊁(0.16ʃ0.11)μm o l ㊃L -1(见表2;图3d ㊁h ㊁l)㊂磷的形态㊁浓度及分布受浮游植物生长调控,P P 与C h l a 间呈显著正相关(r =-0.915,P <0.01),表明浮游植物吸收P O 4-P 转化为P P ㊂由于受陆源输入㊁浮游生物生消过程㊁沉积物悬浮释放等多重因素的影响,调查海域内磷形态和分布具有显著差异性㊂降雨等自然因素㊁农业施肥及调流调沙等人类活动的共同作用,环莱州湾各条河流的磷负荷及赋存形态有明显的季节差异[53,62]㊂丰水期河流的入莱州湾通量在全年中占绝对优势[63],磷在河口区的吸附解吸及生物的吸收转化等过程导致陆源输入T P的季节变化与海域内的并不一致㊂海域内T P 基本呈现出春季>夏ʈ秋季>冬季的特征(见图4(a))㊂2.3黄河口及莱州湾海域内浮游生物的低磷胁迫响应A P A 是衡量海水生态系统对D O P 利用的重要指标,磷限制条件下,浮游植物及浮游细菌通过合成㊁分泌出大量的A P 利用D O P 来应对低磷胁迫[64-66]㊂调查海域水体中均检测到了A P A ,这表明调查期间莱州湾海域浮游植物及细菌的生长㊁繁殖在很大程度上受到了磷的胁迫作用㊂图4 黄河口及莱州湾海水中T P 浓度(a )及构成(b)的季节变化F i g .4 S e a s o n a l v a r i a t i o n o f c o n c e n t r a t i o n (a )a n d c o m po s i t i o n (b )o f t o t a l p h o s p h o r u s i n s u r f a c e w a t e r s o f t h e Y e l l o w R i v e r a n d L a i z h o u B a y19Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年表1 不同季节黄河口及莱州湾水文参数及各项营养盐要素T a b l e 1 H y d r o l o g i b a l pa r a m e t e r s a n d n u t r i e n t e l e m e n t s i n d i f f e r e n t s e a s o n s i n Y R E a n d L Z B 参数P a r a m e t e r统计值S t a t i s t i c 春季S p r i n g夏季S u m m e r秋季A u t u m n冬季W i n t e rT /ħ平均值①16.80ʃ2.3126.18ʃ1.1612.88ʃ3.636.74ʃ1.79范围②12.23~22.9323.56~27.885.45~17.013.84~12.10S平均值①27.43ʃ4.9126.12ʃ7.1722.72ʃ3.6727.64ʃ4.55范围②0.01~31.340.94~32.6911.15~29.484.24~31.25C h l a /(μg ㊃L -1)平均值①1.20ʃ0.986.82ʃ6.075.56ʃ6.196.30ʃ5.92范围②N .D .~4.130.95~22.100.18~27.490.37~24.94S P M /(m g ㊃L -1)平均值①41.60ʃ47.43 61.83ʃ177.8113.78ʃ14.6324.05ʃ10.30范围②15.94~254.068.50~10620.28~67.8011.55~52.13D I N /(μm o l ㊃L -1)平均值①38.88ʃ23.9145.06ʃ51.0943.50ʃ41.0328.16ʃ68.97范围②12.31~129.431.02~208.8111.48~140.212.45~440.94D O N /(μm o l ㊃L -1)平均值①123.08ʃ131.4445.23ʃ118.9025.22ʃ26.649.68ʃ4.26范围②1.03~747.931.03~747.934.58~142.622.93~27.04D N /(μm o l ㊃L -1)平均值①152.67ʃ148.6078.38ʃ128.4267.29ʃ46.8838.51ʃ72.42范围②40.07~877.3613.69~877.3619.85~282.839.00~467.99P N /(μm o l ㊃L -1)平均值①3.59ʃ1.5057.93ʃ52.196.44ʃ3.033.86ʃ1.75范围②0.73~8.140.73~237.391.79~14.402.07~12.40T N /(μm o l ㊃L -1)平均值①159.05ʃ152.70137.91ʃ136.7073.74ʃ47.4342.37ʃ73.89范围②42.01~877.3620.70~877.3623.32~290.6912.10~480.39P O 4-P /(μm o l ㊃L -1)平均值①0.19ʃ0.400.39ʃ0.960.09ʃ0.160.09ʃ0.10范围②0.02~1.810.02~4.950.01~0.860.02~0.51D O P /(μm o l ㊃L -1)平均值①0.91ʃ0.750.12ʃ0.060.26ʃ0.200.07ʃ0.05范围②0.45~3.950.02~0.22 0.07~1.20 N .D .~0.26D P /(μm o l ㊃L -1)平均值①1.01ʃ1.050.51ʃ0.93 0.31ʃ0.310.16ʃ0.11范围②0.15~5.760.05~4.950.11~2.060.06~0.62P P /(μm o l ㊃L -1)平均值①0.25ʃ0.090.46ʃ0.600.33ʃ0.170.33ʃ0.26范围②0.06~0.460.07~3.420.08~0.840.15~1.73T P /(μm o l ㊃L -1)平均值①1.35ʃ0.260.97ʃ1.420.64ʃ0.420.49ʃ0.34范围②0.62~1.450.18~6.300.30~2.820.23~2.35D I N ʒP O 4-P 平均值①711.47ʃ423.11452.88ʃ500.211083.64ʃ1043.69363.69ʃ308.48范围②71.51~1547.0517.61~2632.45116.35~5348.0216.56~1248.97P N ʒP P平均值①14.34ʃ6.66284.24ʃ277.1320.12ʃ4.1512.37ʃ1.80范围②N .D .~45.77 3.05~1056.5810.33~29.037.16~15.09A P A p h y/(n m o l ㊃L -1㊃h -1)平均值① 715.10ʃ1592.604.63ʃ9.43范围② 3.75~7568.500.05~58.67A P A b a c/(n m o l ㊃L -1㊃h -1)平均值① 55.04ʃ286.231.50ʃ1.73范围② N .D .~1786.25N .D .~7.00 A P A f r e e/(n m o l ㊃L -1㊃h -1)平均值① 25.72ʃ61.199.16ʃ4.10 范围② 0.25~327.000.02~16.33A P A t o t a l /(n m o l㊃L -1㊃h -1)平均值① 795.86ʃ1749.8715.28ʃ11.74范围②5.25~8091.500.07~75.50注:表中 N .D . 表示未检出, 表示未采集㊂ N .D . i n t h e t a b l e m e a n s n o t c h e c k e d o u t ,a n d m e a n s n o t c o l l e c t e d .①M e a n V a l u e ;②R a n ge .29Copyright ©博看网. All Rights Reserved.11期段晓萌,等:黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应秋季,A P A t o t a l 基本呈现出湾南部近岸高㊁远岸低的特征(见图5d ),A P A p h y 与AP A f r e e 的平面分布特征与A P A t o t a l 相似(见图5a ㊁c ),A P A b a c 则在湾东部养殖区附近存在一高值(见图5b )㊂A P A t o t a l 平均含量(795.86ʃ1749.87)n m o l㊃L -1㊃h -1(见表1),其中,A P A p h y 贡献最大,在AP A t o t a l 中的平均占比为85%,其次为A P A b a c ,平均占比为12%,A P A f r e e 占比最小,仅为3%㊂这表明,秋季莱州湾在较长时间内处于严重受限状态[67],浮游植物及细菌合成㊁分泌出的A P 会大量聚集在细胞周围,快速利用D O P [16]㊂冬季A P A t o t a l 分布与秋季类似,在白浪河㊁弥河口有一高值,但黄河口附近较低(见图5h );A P A p h y 在弥河口㊁白浪河口存在一小范围高值区(见图5e );A P A f r e e则在黄河口出现低值区(见图5g );A P A b a c 整体处于较低水平(见图5f )㊂A P A t o t a l 均值为(15.28ʃ11.74)n m o l ㊃L -1㊃h -1(见表1),仅为秋季的1/50(见图6(a )),与长江口[68]㊁黄海[47]等海域A P A 处于同等水平,这可能是由于冬季D I N ʒP O 4-P 比值低㊁磷受限程度轻,A P 被大量表达;另外秋季温度远高于冬季,有利于A P 的表达,进一步导致秋季A P A 远高于冬季㊂A P A t o t a l 中,A P A f r e e 在A P A t o t a l 中占比最高,均值为62%,A P A p h y次之,占比均值为27%(见图6(b )),这表明,磷受限程度相对较轻时,浮游植物及细菌对细胞周质内和细胞膜上A P 的依赖程度会明显降低㊂此外,浮游生物种类是影响A P 表达的直接因素[69-71],秋㊁冬季节A P A t o t a l及构成的差异也可能是由浮游生物种类不同所致㊂(a d :秋季,e h :冬季㊂a d :A u t u m n ,e h :W i n t e r .)图5 黄河口及莱州湾海域中不同类型A P A 的季节变化F i g .5 S e a s o n a l v a r i a t i o n o f d i f f e r e n t s i z e f r a c t i o n s o f a l k a l i n e p h o s p h a t a s e a c t i v i t y (A P A )i n s u r f a c e w a t e r o f t h e Y e l l o w R i v e r a n d L a i z h o uB a y图6 黄河口及莱州湾海域中A P A t o t a l (a )及其构成(b )的变化F i g .6 S e a s o n a l v a r i a t i o n o f A P A t o t a l (a )a n d i t s c o m p o s i t i o n (b )o f t h e Y e l l o w R i v e r a n d L a i z h o u B a y 研究表明,海洋浮游生态系统中A P 的分泌显著受水体中P O 4-P 含量的影响,P O 4-P 主要通过 诱导 抑制 机制调节A P 的活性,即P O 4-P 缺乏状态下浮游生物会诱导产生大量碱性磷酸酶,在很大程度上接触并水解D O P ;当P O 4-P 浓度较高时酶的活性受到抑制[72-75]㊂对于黄河口及莱州湾海域(见图7),当P O 4-P 39Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年低于阈值0.05μm o l ㊃L -1时,不同类型的A P A 均显著增加,表明低磷环境下浮游植物和细菌会产生大量A P 来利用D O P 以维持自身的新陈代谢;当P O 4-P 高于阈值时,浮游生物对磷的需求基本得到满足,A P A 维持在较低水平,A P 的分泌受到抑制㊂本文的P O 4-P 阈值与大西洋和太平洋等海域的(0.030μm o l㊃L -1)较为接近[73];然而,马来西亚半岛沿海水域和河口区P O 4-P 的阈值则高达0.9μm o l ㊃L -1[74],表明不同海域调控A P A 的P O 4-P 有较大差异㊂这可能是由于不同海域浮游生态系统以及温度㊁营养盐等环境因子的差异所致,具体原因还需要进一步深入研究㊂黄河口及莱州湾海域中P O 4-P 阈值明显低于P O 4-P 绝对受限阈值(0.1μm o l ㊃L -1),表明A P A 作为衡量磷限制的指标更为灵敏[11]㊂图7 黄河口及莱州湾海域中碱性磷酸酶活性与P O 4-P 之间的关系F i g .7 T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n d i f f e r e n t A P A P O 4-P i n s u r f a c e w a t e r o f t h e Y e l l o w R i v e r a n d L a i z h o u B a y3 结论(1)黄河口对T P 总通量的贡献最大,小清河次之;受径流量影响,入海口T P 通量呈现出夏季>春季>秋季>冬季的季节变化;春㊁夏㊁秋季入海T P 均以P P 为主,春季D P 以D O P 为主,夏㊁秋季以P O 4-P 为主;冬季T P 以D P 为主,D P 以P O 4-P 为主㊂(2)海域内T P 浓度及构成受陆源输入和浮游生物活动共同调控,呈现出春季>夏季ʈ秋季>冬季的季节变化㊁近岸高远岸低的分布特征,高值区基本位于黄河口及小清河口㊂T P 中,春季以D P 为主,夏㊁秋季P P 与D P 相当,冬季以P P 为主;D P 中,春㊁秋季以D O P 为主,夏㊁冬季以P O 4-P 为主㊂海域内浮游植物普遍受到P O 4-P 的绝对限制和相对限制,夏季 利奇马 台风带来的强降雨及风浪使海域内磷限制得到缓解;黄河秋汛可能向湾内汇入大量的氮,加快了P O 4-P 的消耗,磷限制程度被加重㊂(3)海域内A P A 处于较高水平,秋季A P A t o t a l 主要由A P A p h y 贡献,冬季A P A t o t a l 主要由A P A f r e e 贡献;当水体中D I N ʒP O 4-P 极高㊁P O 4-P 严重缺乏时,A P A p h y ㊁A P A b a c 较高,浮游植物及细菌主要依赖细胞周质及细胞膜上的A P 来水解D O P 以维持新陈代谢㊂(4)P O 4-P 通过诱导-抑制机制对A P 进行调控,A P A 随P O 4-P 的增加而降低,当P O 4-P 低于0.05μm o l ㊃L -1时,浮游植物迅速分泌出大量的碱性磷酸酶来应对低磷胁迫;当高于阈值时,A P A 维持在较低水平;湾内浮游植物为适应磷限制环境可能已降低了对磷的需求㊂参考文献:[1] B j ör k m a n K M ,K a r l D M.B i o a v a i l a b i l i t y o f d i s s o l v e d o r ga n i c p h o s p h o r u s i n t h e e u ph o t i c z o n e a t s t a t i o n A L O H A ,N o r t h P a c i f i c S u b t r o p i c a l G y r e [J ].L i m n o l o g y a n d O c e a n o g r a p h y,2003,48(3):1049-1057.[2] D y h r m a n S T ,R u t t e n b e r g K C .P r e s e n c e a n d r e gu l a t i o n o f a l k a -l i n e p h o s p h a t a s e a c t i v i t y i n e u k a r y o t i c p h y t o pl a n k t o n f r o m t h e c o a s t a l o c e a n :I m p l i c a t i o n s f o r d i s s o l v e d o r g a n i c p h o s p h o r u s r e m i -n e r a l i z a t i o n [J ].L i m n o l o g y a n d O c e a n o g r a p h y,2006,51(3):1381-1390.[3] D y h r m a n S ,A m m e r m a n J ,V a n M o o y B.M i c r o b e s a n d t h e m a r i n e p h o s p h o r u s c y c l e [J ].O c e a n o g r a p h y (W a s h i n gt o n ,D .C .),2007,20(2):110-116.[4] C u r r i e D J ,K a l f f J .T h e r e l a t i v e i m p o r t a n c e o f b a c t e r i o pl a n k t o n a n d p h y t o p l a n k t o n i n p h o s p h o r u s u p t a k e i n f r e s h w a t e r [J ].L i m -n o l o g y a n d O c e a n o g r a p h y,1984,29(2):311-321.[5] C h r ós t R J .E n v i r o n m e n t a l C o n t r o l o f S y n t h e s i s a n d A c t i v i t y of A q u a t i c M i c r o b i a l E c t o e n z y m e s [M ].N e w Y o r k :S p r i ng e r -V e r l a g,1991:29-54.[6] C o n t e r J B ,W e t z e l R G .U p t a k e o f d i s s o l v e d i n o r g a n i c a n d o r ga n i c p h o s p h o r u s c o m p o u n d sb y p h y t o p l a n k t o n a n d b ac t e r i o pl a n k t o n [J ].L i m n o l o g y a n d O c e a n o g r a p h y,1992,37(2):232-243.[7] C o t n e r J B ,A m m e r m a n J W ,P e e l e E R ,e t a l .P h o s ph o r u s l i m i t e d b a c t e r i o p l a n k t o n g r o w t h i n t h e S a r g a s s o S e a [J ].A q u a t i c M i c r o b i a l E c o l o g y,1997,13:141-149.[8] L o m a s M W ,B u r k e A L ,L o m a s D A ,e t a l .S a r ga s s o S e a p h o s -p h o r u sb i o g e oc h e m i s t r y :A n i m p o r t a n t r o l e f o rd i s s o l ve d o r ga n i c p h o s p h o r u s (D O P )[J ].B i o ge o s c i e n c e s ,2010,7:695-670.[9] L o m a s M W ,B o n a c h e l a J A ,L e v i n S A ,e t a l .I m pa c t o f o c e a n p h y t o p l a n k t o n d i v e r s i t y o n p h o s p h a t e u p t a k e [J ].P r o c e e d i n gs o f t h e N a t i o n a l A c a d e m y o f S c i e n c e s ,2014,111(49):17540-17545.[10] M a l f a t t i F ,T u r k V ,T i n t a T ,e t a l .M i c r o b i a l m e c h a n i s m s c o u -p l i n g c a r b o n a n d p h o s p h o r u s c y c l e s i n p h o s ph o r u s -l i m i t e d n o r t h -e r n A d r i a t i c S e a [J ].S c i e n c e o f T h e T o t a l E n v i r o n m e n t ,2014,470-471:1173-1183.[11] X i n M ,W a n g B ,X i e L ,e t a l .L o n g -t e r m c h a n ge s i n n u t r i e n t r e -g i m e s a n d t h e i r e c o l o gi c a l e f f e c t s i n t h e B o h a i S e a ,C h i n a [J ].M a -r i n e P o l l u t i o n B u l l e t i n ,2019,146:562-573.[12] B j o r k m a n .B i o a v a i l a b i l i t y o f i n o r g a n i c a n d o r g a n i c p h o s ph o r u s c o m p o u n d s t o n a t u r a l a s s e m b l a g e s o f m i c r o o r ga n i s m s i n H a w a i i a n 49Copyright ©博看网. All Rights Reserved.11期段晓萌,等:黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应c o a s t a l w a t e r s[J].M a r i n e E c o l o g y P r o g r e s s S e r i e s,1994,111:265-273.[13] Y o u n g C L,I n g a l l E D.M a r i n e d i s s o l v e d o r g a n i c p h o s p h o r u sc o m p o s i t i o n:I n s i g h t s f r o m s a m p l e s r e c o v e r ed u s i n g c o m b i ne de l e c t r o d i a l y s i s/r e v e r s e o s m o s i s[J].A q u a t i c G e o c h e m i s t r y,2010,16(4):563-574.[14] P a y t a n A,M c l a u g h l i n K.T h e o c e a n i c p h o s p h o r u s c y c l e[J].C h e m i c a l R e v i e w s,2007,107(2):563-576.[15] H o p p e.P h o s p h a t a s e a c t i v i t y i n t h e s e a[J].H y d r o b i o l o g i a,2003,493:187-200.[16] H u a n g B,O u L,W a n g X,e t a l.A l k a l i n e p h o s p h a t a s e a c t i v i t y o fp h y t o p l a n k t o n i n E a s t C h i n a S e a c o a s t a l w a t e r s w i t h f r e q u e n th a r m f u l a l g a l b l o o m o c c u r r e n c e s[J].A q u a t i c M i c r o b i a l E c o l o g y,2007,49:195-206.[17] N a u s c h M.A l k a l i n e p h o s p h a t a s e a c t i v i t i e s a n d t h e r e l a t i o n s h i p t oi n o r g a n i c p h o s p h a t e i n t h e P o m e r a n i a n B i g h t(s o u t h e r n B a l t i c S e a)[J].A q u a t i c M i c r o b i a l E c o l o g y,1998,16:87-94. 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2012.59Copyright©博看网. 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34份菊芋种质资源农艺性状及块茎品质综合评价
㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(１１):６５~７２ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.１１.０１０收稿日期:２０２２－１２－０２基金项目:国家重点研发计划项目 重要耐盐碱作物规模化种植丰产增效技术集成与示范 (２０１９ＹＦＤ１００２７０３)ꎻ山东省 渤海粮仓 科技示范工程升级版 适盐经济作物筛选繁育及轻简化栽培与加工技术集成研究与示范 (２０１９ＢＨＬＣ００２)ꎻ山东省技术创新引导计划 黄河三角洲主要经济作物提质增效技术集成研究与示范 (２０２０ＳＴＳ００２)作者简介:王璐(１９８５ )ꎬ女ꎬ山东济南人ꎬ博士ꎬ助理研究员ꎬ主要从事盐碱地综合利用技术研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｗａｎｇｌｕ＠ｓｈａｎｄｏｎｇ.ｃｎ通信作者:贾曦(１９７４ )ꎬ男ꎬ山东鄄城人ꎬ硕士ꎬ研究员ꎬ主要从事盐碱地综合利用技术研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｊｉａｘｉ１０２２＠ｓｉｎａ.ｃｏｍ３４份菊芋种质资源农艺性状及块茎品质综合评价王璐１ꎬ２ꎬ３ꎬ刘芳芳１ꎬ３ꎬ郭洪海１ꎬ３ꎬ胡鑫慧１ꎬ３ꎬ刘振林１ꎬ３ꎬ贾曦１ꎬ２ꎬ３(１.山东省农业科学院ꎬ山东济南㊀２５０１００ꎻ２.山东省农业科学院黄河三角洲现代农业研究院ꎬ山东东营㊀２５７０９１ꎻ３.农业农村部盐碱地生物资源与评价利用重点实验室ꎬ山东东营㊀２５７０９１)㊀㊀摘要:为充实菊芋种质资源库ꎬ并为菊芋专用新品种选育及盐碱地发展菊芋产业提供依据ꎬ本试验选用３４份菊芋种质ꎬ对其植株性状及块茎产量和品质性状进行差异性分析ꎬ并利用主成分分析法进行综合评价ꎮ结果表明ꎬ不同菊芋种质的植株性状㊁块茎产量和品质性状均存在明显差异ꎬ其中主茎分枝数和产量的变异系数较高ꎬ分别达到６０.４９％和５８.５５％ꎻ单株块茎数㊁茎数㊁淀粉含量的变异系数也较大ꎬ在３３.３４％~４４.１０％之间ꎻ其余性状的变异系数均在３０％以下ꎮ从中初步筛选出高产(>３０ｔ/ｈｍ２)种质Ｓ９㊁Ｓ１２㊁Ｓ１５㊁Ｓ１６㊁Ｓ１７㊁Ｓ２４㊁Ｓ３３㊁Ｓ３４㊁Ｓ３５ꎬ高蛋白种质Ｓ１１㊁Ｓ１３㊁Ｓ２３㊁Ｓ３５ꎬ高可溶性糖种质Ｓ６㊁Ｓ２３㊁Ｓ２４ꎬ高纤维种质Ｓ３㊁Ｓ１２㊁Ｓ２６㊁Ｓ３０㊁Ｓ３４ꎬ高淀粉种质Ｓ１㊁Ｓ６㊁Ｓ２５㊁Ｓ３３ꎮ基于９个农艺性状(植株性状和产量性状)对３４份菊芋种质进行主成分分析ꎬ提取到３个主成分ꎬ可以反映全部信息的７４.００％ꎻ经综合评价ꎬ筛选出６份适宜在山东省东营市盐碱地种植的种质ꎬ分别为Ｘ２０２０－２㊁ＨＺ㊁ＴＪ㊁Ｌ２－１㊁Ｘ２０２０－１㊁Ｎ２０１９－４ꎬ其中ꎬＨＺ的主茎高度和节高最低ꎬ次茎和主茎均较粗ꎬ产量显著高于其他种质ꎬ达到８５.７５ｔ/ｈｍ２ꎮ本研究结果可为选育高产优质和专用功能菊芋品种提供优良种质资源ꎮ关键词:菊芋ꎻ种质资源ꎻ植株性状ꎻ产量ꎻ品质ꎻ主成分分析ꎻ综合评价中图分类号:Ｓ６３２.９㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)１１－００６５－０８ＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎＡｇｒｏｎｏｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｓａｎｄＴｕｂｅｒＱｕａｌｉｔｙｏｆ３４ＨｅｌｉａｎｔｈｕｓｔｕｂｅｒｏｓｕｓＧｅｒｍｐｌａｓｍＲｅｓｏｕｒｃｅｓＷａｎｇＬｕ１ꎬ２ꎬ３ꎬＬｉｕＦａｎｇｆａｎｇ１ꎬ３ꎬＧｕｏＨｏｎｇｈａｉ１ꎬ３ꎬＨｕＸｉｎｈｕｉ１ꎬ３ꎬＬｉｕＺｈｅｎｌｉｎ１ꎬ３ꎬＪｉａＸｉ１ꎬ２ꎬ３(１.ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＪｉｎａｎ２５０１００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｏｄｅｒｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｉｎＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＤｅｌｔａꎬＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＤｏｎｇｙｉｎｇ２５７０９１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＥｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＳａｌｉｎｅ￣ＡｌｋａｌｉＬａｎｄꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓꎬＤｏｎｇｙｉｎｇ２５７０９１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｒｉｃｈｔｈｅｇｅｒｍｐｌａｓｍｂａｎｋｏｆＨｅｌｉａｎｔｈｕｓｔｕｂｅｒｏｓｕｓＬ.ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅａｂａｓｉｓｆｏｒｂｒｅｅｄｉｎｇｎｅｗｓｐｅｃｉａｌｖａｒｉｅｔｉｅｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇＨ.ｔｕｂｅｒｏｓｕｓｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｓａｌｉｎｅ￣ａｌｋａｌｉｌａｎｄꎬｉｎｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔꎬｔｈｉｒｔｙｆｏｕｒＨ.ｔｕｂｅｒｏｓｕｓｇｅｒｍｐｌａｓｍｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｐｌａｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｓꎬｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄａｎｄｑｕａｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｓꎬａｎｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｐｌａｎｔｔｒａｉｔｓꎬｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄａｎｄｑｕａｌｉｔｙｔｒａｉｔｓａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｒｍｐｌａｓｍｓꎬａｎｄｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｓｔｅｍｂｒａｎｃｈｉｎｇｎｕｍｂｅｒａｎｄｙｉｅｌｄｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒꎬｒｅａｃｈｉｎｇ６０.４９％ａｎｄ５８.５５％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｕｂｅｒｎｕｍｂｅｒꎬｓｔｅｍｎｕｍｂｅｒａｎｄｓｔａｒｃｈｃｏｎ￣ｔｅｎｔｐｅｒｐｌａｎｔｗｅｒｅａｌｓｏｌａｒｇｅｒꎬａｎｄｔｈｅｉｒｖａｌｕｅｓｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ３３.３４％ｔｏ４４.１０％ꎻｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｔｈｅｒｔｒａｉｔｓｗａｓｂｅｌｏｗ３０％.Ｔｈｅｈｉｇｈ￣ｙｉｅｌｄ(>３０ｔ/ｈｍ２)ｇｅｒｍｐｌａｓｍｓａｓＳ９ꎬＳ１２ꎬＳ１５ꎬＳ１６ꎬＳ１７ꎬＳ２４ꎬＳ３３ꎬＳ３４ａｎｄＳ３５ꎬｔｈｅｈｉｇｈ￣ｐｒｏｔｅｉｎｇｅｒｍｐｌａｓｍｓａｓＳ１１ꎬＳ１３ꎬＳ２３ａｎｄＳ３５ꎬｔｈｅｈｉｇｈ￣ｓｏｌｕｂｌｅｓｕｇａｒｇｅｒｍ￣ｐｌａｓｍｓａｓＳ６ꎬＳ２３ａｎｄＳ２４ꎬｔｈｅｈｉｇｈ￣ｆｉｂｅｒｇｅｒｍｐｌａｓｍｓａｓＳ３ꎬＳ１２ꎬＳ２６ꎬＳ３０ａｎｄＳ３４ꎬａｎｄｔｈｅｈｉｇｈ￣ｓｔａｒｃｈｇｅｒｍｐｌａｓｍｓａｓＳ１ꎬＳ６ꎬＳ２５ａｎｄＳ３３ｗｅｒｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙｓｃｒｅｅｎｅｄｏｕｔ.Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅ３４Ｈ.ｔｕｂｅｒｏｓｕｓｇｅｒｍｐｌａｓｍｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂａｓｅｄｏｎ９ａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓ(ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｌａｎｔｔｒａｉｔｓａｎｄｙｉｅｌｄｔｒａｉｔｓ)ꎬａｎｄ３ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｒｅｆｌｅｃｔ７４.００％ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ.ＡｆｔｅｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎꎬｓｉｘｇｅｒｍｐｌａｓｍｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｐｌａｎｔｉｎｇｉｎｓａｌｉｎｅｓｏｉｌｏｆＤｏｎｇｙｉｎｇＣｉｔｙꎬＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄꎬｎａｍｅｌｙＸ２０２０￣２ꎬＨＺꎬＴＪꎬＬ２￣１ꎬＸ２０２０￣１ａｎｄＮ２０１９￣４.ＡｍｏｎｇｔｈｅｍꎬｔｈｅｍａｉｎｓｔｅｍｈｅｉｇｈｔａｎｄｎｏｄｅｈｅｉｇｈｔｏｆＨＺｗｅｒｅｔｈｅｌｏｗｅｓｔꎬｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｔｅｍａｎｄｍａｉｎｓｔｅｍｗｅｒｅｔｈｉｃｋｅｒꎬａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｔｈｅｒｇｅｒｍｐｌａｓｍｅｓꎬｒｅａｃｈｉｎｇ８５.７５ｔ/ｈｍ２.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｇｅｒｍｐｌａｓｍｒｅ￣ｓｏｕｒｃｅｓｆｏｒｂｒｅｅｄｉｎｇｈｉｇｈ￣ｙｉｅｌｄꎬｇｏｏｄｑｕａｌｉｔｙａｎｄｓｐｅｃｉａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＨ.ｔｕｂｅｒｏｓｕｓｖａｒｉｅｔｉｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＨｅｌｉａｎｔｈｕｓｔｕｂｅｒｏｓｕｓＬ.ꎻＧｅｒｍｐｌａｓｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎻＰｌａｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｓꎻＹｉｅｌｄꎻＱｕａｌｉｔｙꎻＰｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓꎻＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ㊀㊀菊芋(ＨｅｌｉａｎｔｈｕｓｔｕｂｅｒｏｓｕｓＬ.)是菊科向日葵属一种多年生宿根性草本植物ꎬ原产于北美洲ꎬ１８世纪末自欧洲传入我国后被广泛种植[１]ꎬ在生态治理[２]㊁食品配料[３]㊁生物质能源[４]等方面都有广泛应用ꎮ菊芋具有很强的抗逆性ꎬ耐旱㊁耐盐㊁耐低温㊁抗风沙ꎬ适应性广且繁殖能力强ꎬ产量高ꎬ利用方式多样ꎬ是环境友好型植物[１ꎬ５]ꎮ研究表明ꎬ菊芋可以在中度盐碱程度的松花江退化草地上正常生长ꎬ并获得一定的生态效益ꎬ经过进一步选育后ꎬ还可以在重度盐碱地上生长并完成生活史[６]ꎮ菊芋种植不但可使盐碱地向着农用耕地转变[７]ꎬ还具有生态修复的作用[８]ꎬ成为生态治理的有效途径之一[９－１０]ꎮ菊芋块茎中富含果聚糖ꎬ利用菊粉酶可进一步开发出低聚果糖和超高果糖浆等多种产品[１１]ꎬ目前ꎬ菊粉已成为继淀粉㊁小麦精粉之后的又一重要食品及配料ꎬ被４０多个国家批准为食品配料和营养增补剂ꎬ用低聚果糖㊁超高果糖浆替代蔗糖成为必然趋势[１２]ꎮ另菊芋地上部生物量大ꎬ茎叶可用作饲料ꎬ既可在生长旺季割取地上茎叶用作青饲料ꎬ也可在秋季粉碎后用作干饲料[１３]ꎮ杨梅[１４]㊁袁文杰[１５]等提出利用菊芋块茎生产燃料乙醇ꎬ制作生物乙醇取代化石燃料ꎮ菊芋叶浸提液对根结线虫病害有较好的防治效果ꎬ可以作为防治番茄根结线虫病害的植物源制剂[１６]ꎮ大力开发菊芋的工业化应用技术对加快菊芋生物资源的开发利用具有重要意义[１７]ꎮ了解种质资源的特性可为其高效利用奠定基础ꎮ目前对我国菊芋种质资源的研究多集中于地下部块茎的品质性状[１３ꎬ１８]ꎮ本研究以３４份菊芋种质为试验材料ꎬ通过测定菊芋生长期地上部的植株性状㊁地下部块茎的产量和品质指标ꎬ采用主成分分析法进行综合评价ꎬ以期为今后菊芋种质资源的收集㊁评价㊁分类㊁鉴定㊁良种选育等提供科学依据ꎬ为菊芋的全面利用及产业发展提供理论支撑[１９]ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料及试验地概况共选用３５份菊芋种质参加试验ꎬ其编号㊁名称及块茎皮色和形状见表１ꎮ其中青芋３号(Ｓ２２)因不耐涝而死亡ꎬ最终仅对３４份种质进行分析评价ꎮ于２０２１年１０月收获菊芋块茎ꎬ带回实验室清洗㊁晾干表面水分ꎬ置－４ħ冰箱备用ꎮ３４份菊芋种质的块茎表型见图１ꎮ试验地位于山东省农业科学院东营基地北试验区ꎬ土壤质地为重壤ꎬ春季耕层土壤含盐量３.２ｇ/ｋｇꎬ有机质含量１０.２ｇ/ｋｇ㊁碱解氮２３.４ｍｇ/ｋｇ㊁速效磷１１.７ｍｇ/ｋｇ㊁速效钾２８１.２ｍｇ/ｋｇꎮ１.２㊀试验设计试验材料于２０２１年４月１５日种植ꎬ采用随机区组设计ꎬ每个种质１个小区ꎬ重复３次ꎮ小区面积５０.４ｍ２ꎬ行距８０ｃｍꎬ株距３５ｃｍꎬ播种深度７~１０ｃｍꎮ种植前旋耕ꎬ耕深２５ｃｍ左右ꎻ按有效Ｎ１４５ｋｇ/ｈｍ２㊁Ｐ２Ｏ５１３６ｋｇ/ｈｍ２㊁Ｋ２Ｏ５６ｋｇ/ｈｍ２基施尿６６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀㊀㊀表１㊀供试３５份菊芋种质外观性状种质编号种质名称块茎皮色块茎形状Ｓ１Ｎ２０１９－１白色球状Ｓ２Ｎ２０１９－２白色球状Ｓ３Ｎ２０１９－３白色球状Ｓ４Ｎ２０１９－４白色球状Ｓ５Ｌ－１白色球状Ｓ６Ｌ－２白色瘤状Ｓ７Ｈ２０１９－１白色瘤状Ｓ８Ｌ２０１９－１白色瘤状Ｓ９ＴＪ白色球状Ｓ１０ＴＷ白色瘤状Ｓ１１Ｄ２０１９－１白色棒状Ｓ１２Ｋ２０２０－１白色瘤状Ｓ１３Ｃ２０２０－１紫色纺锤状Ｓ１４Ｙ２０２０－１白色球状Ｓ１５Ｋ２０２０－２白色瘤状Ｓ１６Ｘ２０２０－１白色瘤状Ｓ１７Ｘ２０２０－２白色瘤状Ｓ１８Ｘ２０２０－３白色瘤状Ｓ１９Ｘ２０２０－４白色瘤状Ｓ２０青芋１号紫色纺锤状Ｓ２１青芋２号白色棒状Ｓ２２青芋３号白色不耐涝而死亡Ｓ２３青芋４号白色纺锤状Ｓ２４Ｌ２－１白色瘤状Ｓ２５Ｌ２－２白色球状Ｓ２６Ｌ２－３白色瘤状Ｓ２７Ｌ２－４白色瘤状Ｓ２８南菊３号白色球状Ｓ２９南菊６号白色瘤状Ｓ３０南菊８号白色纺锤状Ｓ３１南菊１０号紫色纺锤状Ｓ３２南菊１３号白色球状Ｓ３３南菊１号白色瘤状Ｓ３４ＨＺ紫色纺锤状Ｓ３５ＬＺ白色瘤状素㊁过磷酸钙㊁氯化钾ꎮ１.３㊀调查性状及方法植株性状:１１月份成熟期ꎬ参照«植物新品种特异性㊁一致性和稳定性测试指南菊芋»(ＮＹ/Ｔ２５０３ ２０１３)的方法[２０]ꎬ每个小区取１５株ꎬ计数菊芋的茎数㊁主茎分枝数ꎬ并测量主茎高度㊁主茎粗度㊁次茎高度㊁次茎粗度㊁节高ꎮ产量性状:成熟期收获后统计每个小区的单株块茎数㊁单株块茎重㊁块茎总重ꎮ块茎品质:采用紫外分光光度法测定菊芋块茎可溶性糖㊁纤维素㊁淀粉㊁蛋白质含量ꎮ１.４㊀数据处理与统计分析采用ＷＰＳＥｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ软件进行数据主成分分析㊁相关性分析㊁方差分析等ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀３４份菊芋种质农艺性状统计分析由表２可见ꎬ３４份菊芋种质的９个农艺性状中变异系数最大的是主茎分枝数ꎬ达６０.４９％ꎬ主茎分枝数变幅为３.００~５２.３３个ꎻ其次为产量ꎬ变异系数为５８.５５％ꎬ变幅为７.３０~８５.７５ｔ/ｈｍ２ꎻ单株块茎数的变异系数也较大ꎬ为４４.１０％ꎬ变幅为６.３３~７９.３３个ꎻ主茎粗度的变异系数最小ꎬ为７.１３％ꎬ变幅为１５.１３~２０.９１ｍｍꎻ其余性状的变异系数在１３.７６~３３.３４％之间ꎮ３４份种质中ꎬ产量高于３０.００ｔ/ｈｍ２的有Ｓ９㊁Ｓ１２㊁Ｓ１５㊁Ｓ１６㊁Ｓ１７㊁Ｓ２４㊁Ｓ３３㊁Ｓ３４㊁Ｓ３５ꎮ２.２㊀３４份菊芋种质块茎品质差异分析表３表明ꎬ３４份菊芋种质块茎中蛋白质含量最高的是Ｓ２３ꎬ其次是Ｓ１３ꎬ分别为１５.１２㊁１４.６０ｍｇ/ｇꎬ含量较低的是Ｓ１７㊁Ｓ１８ꎬ分别为７.２５㊁７.１４ｍｇ/ｇꎻ其中ꎬ５２.９％种质的块茎蛋白质含量集中在１０.００~１３.００ｍｇ/ｇꎬ３２.４％的种质集中在８.００~１０.００ｍｇ/ｇꎮ块茎可溶性糖含量以Ｓ６㊁Ｓ２４㊁Ｓ２３的较高ꎬ分别为２１４.００㊁２１２.５２㊁２０１.０２ｍｇ/ｇꎻＳ９的含量最低ꎬ为１０５.４７ｍｇ/ｇꎻ５２.９％的种质块茎可溶性糖含量集中在１４０.００~１７０.００ｍｇ/ｇꎮ块茎淀粉含量变幅为１.１５~６.１８ｍｇ/ｇꎬ其中ꎬ超过５.００ｍｇ/ｇ的种质有７份ꎬ包括Ｓ６㊁Ｓ３３㊁Ｓ１㊁Ｓ２５㊁Ｓ１２㊁Ｓ８㊁Ｓ３ꎬ以Ｓ６的最高ꎻＳ２７㊁Ｓ３４㊁Ｓ３５的块茎淀粉含量较低ꎬ为１.１５~１.７１ｍｇ/ｇꎻ有５０.０％的种质块茎淀粉含量集中在３.００~５.００ｍｇ/ｇꎮ种质Ｓ３的块茎纤维素含量最高ꎬ达到７１.８３ｍｇ/ｇꎬ其次是Ｓ１２ꎬ为６３.５９ｍｇ/ｇꎻ含量最低的是Ｓ９ꎬ为１５.６２ｍｇ/ｇꎻ其中ꎬ６７.６％的种质块茎纤维素含量集中在３０~５０ｍｇ/ｇꎮ４个指标中ꎬ变异系数最大的是块茎淀粉含量ꎬ为３３.４９％ꎬ其次是纤维素含量(２９.５５％)ꎬ蛋白质含量和可溶性糖含量的变异系数相当ꎬ分别为１８.４５％和１７.６４％ꎮ说明３４份种质的块茎淀粉和纤维素含量差异较大ꎮ７６㊀第１１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀王璐ꎬ等:３４份菊芋种质资源农艺性状及块茎品质综合评价图１㊀３４份菊芋种质的块茎表型㊀㊀表２㊀３４份菊芋种质的农艺性状统计结果种质编号茎数/个主茎分枝数/个主茎高度/ｃｍ主茎粗度/ｍｍ次茎高度/ｃｍ次茎粗度/ｍｍ节高/ｃｍ单株块茎数/个产量/(ｔ/ｈｍ２)Ｓ１２.６７７.６７２７２.２６１９.００１５８.５７１０.３８１０.９１４９.３３２０.７８Ｓ２２.６７１８.００２００.８０１８.７３１１９.０８９.２１９.５９４７.３３１９.０６Ｓ３２.３３１５.３３２５７.２５１７.８７１５７.５８１１.６６１０.２２６１.６７１９.３７Ｓ４４.００１１.００２８５.０９１８.４７２３５.４６１３.５６１３.５６５５.３３１９.８５Ｓ５３.００１８.００２８７.７０１９.６５１９３.０５１１.８５１１.１１４２.００２７.３１Ｓ６３.６７１２.００２１６.６８１９.２１１７８.３８１２.８７９.９５６８.６７２６.９３Ｓ７２.００２５.３３２０５.４１１９.７１１７３.４６１４.２２６.１３４３.００１８.４６Ｓ８２.３３１８.００１９０.７３１９.３９１４８.１８１１.９６８.９８２９.６７８.８９Ｓ９３.００２６.００２５１.２７２０.９１１８４.２７１３.０１１０.８４６６.３３３７.６４Ｓ１０２.６７１５.００２３６.１８１８.８８１３６.６５１５.７６１１.３８４０.００１９.５３Ｓ１１３.００１２.００２９３.５０１９.４７１３９.４９９.００１０.４２１０.３３１３.６６Ｓ１２４.３３８.００２４３.４４１７.４１１９６.８０１２.８０１０.５４６６.６７３０.３３Ｓ１３２.６７１４.００２７９.０２１９.４８１５３.８６８.８０１１.８０７９.３３２２.２３Ｓ１４２.６７４.３３２９３.９３１６.７６１４５.５２７.１３１１.８６６.３３８.２６Ｓ１５４.３３１８.３３２３３.５７１８.９０２２１.３１１５.６２９.５２２９.６７３３.６７Ｓ１６４.００１４.３３２５３.１６１９.００２２９.４０１５.１１１２.００５０.００３０.８１８６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀㊀㊀表２(续)种质编号茎数/个主茎分枝数/个主茎高度/ｃｍ主茎粗度/ｍｍ次茎高度/ｃｍ次茎粗度/ｍｍ节高/ｃｍ单株块茎数/个产量/(ｔ/ｈｍ２)Ｓ１７６.００３２.３３２６２.７４１９.０４２７５.０９１４.０１１１.４５４６.００３３.６７Ｓ１８４.６０１０.００２６７.５０１８.３６２１９.００１３.５９１１.７３３０.００２６.５２Ｓ１９６.３３７.００２１７.９４１５.１３１７１.７３１１.１１１１.５３２８.３３１７.６３Ｓ２０１.９８１５.１３２７６.３８１９.８８１２０.３０７.１８１３.７３５４.３３２３.１８Ｓ２１２.００１２.６７２４２.１０１７.４７１４３.６７８.６６１１.３０１５.３３１１.４３Ｓ２３２.６７１９.００２３７.９７１６.７３１３８.７６８.４９１１.８５２９.３３８.２６Ｓ２４５.６７３.００２６５.３６１７.９０２６４.５３１３.５０１２.８２３６.００４１.２９Ｓ２５４.００１０.６７２３８.０６１８.６３２００.９４１４.１９１１.７６６７.００２６.９７Ｓ２６３.００１８.３３２５２.７４２０.１９１４９.３５１３.９５１２.６６５１.６７２８.７４Ｓ２７４.００２１.００２０７.２９１８.３４１８６.６４１４.３８１１.３１５２.００１１.４３Ｓ２８３.６８１０.３３２２７.７６１８.３２１７９.７１１２.４５１０.７４３５.３３２１.６０Ｓ２９３.６８１９.００２６４.４６１７.１０２１８.８４１２.７７１２.３８７８.６７２６.５２Ｓ３０２.００３.３３２２７.１８１６.８０１２５.８２８.０９９.５８４０.３３７.３０Ｓ３１２.００４.３３２６１.７１１６.１６１４０.５８６.１４９.８７１４.３３１４.９３Ｓ３２４.００５２.３３２２６.１１１７.１２１６０.１３１３.４０９.９６１０.３３１９.５３Ｓ３３３.１０３１.６３１５３.３３１６.７５１２０.００１１.８３３.９７３９.６７３７.００Ｓ３４４.３３１６.５０１７９.２７２０.３６１７３.９７１８.５２５.０７５２.００８５.７５Ｓ３５４.００２３.４７２３０.４７１８.１５２１５.６７１７.４６８.３３４７.６７４２.２４平均值３.４２１６.１０２４２.３０１８.３９１７５.７６１２.１４１０.５５４３.３５２４.８９标准差１.１４９.７４３３.３３１.３１４０.９３２.９９２.１４１９.１２１４.５７变异系数/％３３.３４６０.４９１３.７６７.１３２３.２９２４.６３２０.２８４４.１０５８.５５㊀㊀表３㊀３４份菊芋种质的块茎品质分析种质编号蛋白质含量/(ｍｇ/ｇ)可溶性糖含量/(ｍｇ/ｇ)淀粉含量/(ｍｇ/ｇ)纤维素含量/(ｍｇ/ｇ)Ｓ１８.７４１５６.８７５.５７３５.４８Ｓ２８.１３１６３.７６４.１２４６.４７Ｓ３１１.３１１７８.６２５.１７７１.８３Ｓ４１１.４８１５６.３７４.４４３１.８８Ｓ５９.８７１３０.３９３.１０４６.８９Ｓ６１０.６０２１４.００６.１８３３.２９Ｓ７８.５１１２０.６０２.８０４３.３０Ｓ８１０.８４１３７.５８５.２５３４.２２Ｓ９９.０６１０５.４７４.０３１５.６２Ｓ１０１０.８４１６６.５３２.８１４３.４９Ｓ１１１２.６０１３０.６９２.４７２３.８５Ｓ１２１１.０６１６２.８５５.３１６３.５９Ｓ１３１４.６０１４２.９６３.２４４０.１３Ｓ１４１０.０９１１９.３８３.７５２５.９７Ｓ１５９.５８１５２.２３３.４０４３.９３Ｓ１６１１.５２１４３.３９２.８７４２.０３Ｓ１７７.２５１６２.２４２.６４２８.７２Ｓ１８７.１４１５６.１３４.４６３４.６４Ｓ１９９.３３１５３.４９２.４２２９.０６Ｓ２０１０.７３１２３.５０３.７９４０.１３Ｓ２１８.０８１４７.５９４.９４３４.２２Ｓ２３１５.１２２０１.０２４.３９４７.３２Ｓ２４８.３４２１２.５２４.８０４８.３６Ｓ２５１１.７１１８９.９７５.５６３２.３１Ｓ２６７.８３１６６.８３３.６４５８.５２㊀㊀表３(续)种质编号蛋白质含量/(ｍｇ/ｇ)可溶性糖含量/(ｍｇ/ｇ)淀粉含量/(ｍｇ/ｇ)纤维素含量/(ｍｇ/ｇ)Ｓ２７８.４１１８８.２４１.６２３３.９５Ｓ２８１２.２３１４３.３９３.０５４２.８８Ｓ２９１０.７１１４２.８３２.３８３４.８５Ｓ３０１１.４３１１７.７０４.２９５１.３３Ｓ３１１１.５５１７３.７０４.５１２０.０６Ｓ３２１０.３３１５３.２７４.５６３３.４３Ｓ３３１１.３８１４７.５９５.６７４５.６３Ｓ３４９.４０１１０.６７１.１５５０.９１Ｓ３５１２.９０１４１.０９１.７１４３.５１平均值１０.３７１５３.３４３.８３３９.７６标准差１.９１２７.０５１.２８１１.７５变异系数/％１８.４５１７.６４３３.４９２９.５５２.３㊀３４份菊芋种质资源农艺性状的综合评价运用主成分分析法从９个农艺性状中筛选出能更充分反映菊芋种质生长发育和产量的主导因素ꎬ并对３４份种质进行综合评价ꎮ首先对数据进行标准化处理[２１－２３]ꎬ然后进行相关性分析ꎬ并对其进行Ｂａｒｔｌｅｔｔ球形检验ꎬ发现Ｓｉｇ.＝０.００<０.０５ꎬ说明性状间存在显著相关性ꎬ可用于主成分分析[２４]ꎮ２.３.１㊀３４份菊芋种质资源农艺性状相关性分析㊀相关性分析结果(表４)显示ꎬ茎数与主茎粗度９６㊀第１１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀王璐ꎬ等:３４份菊芋种质资源农艺性状及块茎品质综合评价显著负相关ꎬ与次茎高度㊁次茎粗度极显著正相关ꎻ主茎分枝数与主茎高度㊁节高极显著负相关ꎬ与主茎粗度㊁次茎粗度极显著正相关ꎻ主茎高度与次茎高度㊁节高极显著正相关ꎻ主茎粗度与次茎粗度极显著正相关ꎻ次茎高度分别与次茎粗度㊁节高呈极显著㊁显著正相关ꎻ单株块茎数分别于主茎分枝数㊁主茎粗度㊁次茎高度㊁次茎粗度显著正相关ꎻ产量分别与茎数㊁主茎分枝数㊁主茎粗度㊁次茎高度㊁次茎粗度㊁节高㊁单株块茎数极显著正相关ꎬ与主茎高度显著负相关ꎮ㊀㊀表４㊀３４份菊芋种质农艺性状间的相关系数指标茎数主茎分枝数主茎高度主茎粗度次茎高度次茎粗度节高单株块茎数产量茎数１.０００主茎分枝数０.２４０１.０００主茎高度－０.０９６－０.３１７∗∗１.０００主茎粗度－０.１９５∗０.２９７∗∗０.１６１１.０００次茎高度０.５５２∗∗０.０４００.２６６∗∗０.１３８１.０００次茎粗度０.３５９∗∗０.２５８∗∗－０.１１５０.３１０∗∗０.５５３∗∗１.０００节高０.０２５－０.３３４∗∗０.７０４∗∗０.０３４０.２１９∗－０.０８６１.０００单株块茎数０.０６００.２２３∗－０.０３１０.２４１∗０.２１４∗０.２４７∗０.０５９１.０００产量０.３６１∗∗０.２３９∗∗－０.２０７∗０.２６０∗∗０.３３６∗∗０.５０３∗∗０.３２７∗∗０.３２５∗∗１.０００㊀㊀注:∗表示显著相关(Ｐ<０.０５)ꎬ∗∗表示极显著相关(Ｐ<０.０１)ꎮ２.３.２㊀３４份菊芋种质农艺性状主成分分析㊀由表５可知ꎬ前３个主成分的特征值分别为３.０５㊁２.２０和１.４１ꎬ均大于１.００ꎬ累积贡献率为７４.００％ꎬ表明这３个主成分基本代表了９个性状７４.００％的信息量ꎬ可用于对３４份种质进行综合评价ꎮ３个主成分中ꎬ第一主成分主要解释次茎粗度㊁产量㊁次茎高度㊁茎数ꎬ主要反映菊芋种质的产量和株型信息ꎻ第二主成分主要解释节高㊁主茎高度㊁次茎高度ꎬ主要反映菊芋种质的株高信息ꎻ第三主成分主要解释主茎粗度㊁单株块茎数ꎬ主要反映菊芋种质的主茎粗和块茎数ꎮ㊀㊀表５㊀主成分分析结果变量主成分１主成分２主成分３茎数０.６２０.４３－０.５７主茎分枝数０.３９－０.４４－０.０４主茎高度－０.３６０.７９０.２０主茎粗度０.４１０.０４０.７９次茎高度０.６４０.６４－０.２４次茎粗度０.９１０.０１－０.０４节高－０.３３０.８５０.０９单株块茎数０.４３０.２２０.５９产量０.８３－０.０７０.１０特征值３.０５２.２０１.４１贡献率/％３３.８９２４.４４１５.６７累计贡献率/％３３.８９５８.３３７４.００２.３.３㊀３４份菊芋种质农艺性状综合评价㊀根据特征向量进行主成分得分计算ꎬ再根据每个主成分的特征值占所提取主成分总特征值的权重ꎬ构建出不同菊芋种质的综合评价模型[２１ꎬ２４]:Ｆ＝(３.０５Ｆ１＋２.２０Ｆ２＋１.４１Ｆ３)/６.６６２ꎮ结果(表６)显㊀㊀表６㊀不同菊芋种质农艺性状的主成分得分和综合得分种质编号Ｆ１Ｆ２Ｆ３综合得分排位Ｓ１－０.６００.３５０.８９０.０３１８Ｓ２－０.５４－１.１６０.５２－０.５２２５Ｓ３－０.４０－０.１００.６７－０.０７２１Ｓ４０.１９１.７１０.０９０.６７６Ｓ５－０.０１０.６１０.８１０.３７１１Ｓ６０.５１－０.１００.６９０.３５１３Ｓ７０.４３－１.６２０.７０－０.１９２３Ｓ８－０.３６－１.２９０.２８－０.５４２６Ｓ９０.８１０.０６１.７６０.７６３Ｓ１０－０.０８－０.３００.５１－０.０３２０Ｓ１１－１.１４０.１５０.２５－０.４２２４Ｓ１２０.４００.５８－０.２７０.３２１５Ｓ１３－０.４７０.５９１.８２０.３６１２Ｓ１４－１.９４０.５１－０.８５－０.９０３１Ｓ１５０.９８０.０７－０.６５０.３３１４Ｓ１６０.７７０.９３０.０７０.６７５Ｓ１７１.５０１.２１－０.９００.９０１Ｓ１８０.２８１.０５－０.７４０.３２１６Ｓ１９－０.２６０.４７－２.８０－０.５６２７Ｓ２０－１.１３０.４０１.８９０.０２１９Ｓ２１－１.４０－０.４０－０.３７－０.８５３０Ｓ２３－１.２８－０.３２－０.６３－０.８３２９０７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀㊀㊀表６(续)种质编号Ｆ１Ｆ２Ｆ３综合得分排位Ｓ２４０.８３１.８７－１.２６０.７３４Ｓ２５０.５６０.６９０.３３０.５５７Ｓ２６０.１８０.２５１.３１０.４４１０Ｓ２７０.３４－０.０９－０.３２０.０６１７Ｓ２８－０.０６０.０３－０.３７－０.１０２２Ｓ２９０.３６１.０３０.０９０.５２８Ｓ３０－１.４９－０.６８－０.１４－０.９４３２Ｓ３１－１.８５－０.３３－０.８２－１.１３３４Ｓ３２０.２４－１.２１－１.６４－０.６４２８Ｓ３３０.５１－２.９９－０.９９－０.９６３３Ｓ３４２.７１－１.６１０.５４０.８３２Ｓ３５１.４３－０.３１－０.４７０.４５９示ꎬ在第一主成分中ꎬＳ１７㊁Ｓ３４㊁Ｓ３５得分较高ꎬ表明这３份种质在产量和株型方面表现优异ꎻ在第二主成分中ꎬＳ４㊁Ｓ１７㊁Ｓ１８㊁Ｓ２４㊁Ｓ２９得分较高ꎬ表明这５份种质在株高方面表现优异ꎻ在第三主成分中ꎬＳ９㊁Ｓ１３㊁Ｓ２０㊁Ｓ２６得分较高ꎬ表明这４份种质在主茎粗度和单株块茎数方面表现优异ꎮ经计算综合得分ꎬ排名前六位的种质为Ｓ１７㊁Ｓ３４㊁Ｓ９㊁Ｓ２４㊁Ｓ１６㊁Ｓ４ꎬ说明这６份种质综合表现较好ꎮ进一步对经综合评价筛选出的６份菊芋种质的农艺性状进行多重比较ꎬ结果(表７)显示ꎬＳ３４的主茎高度和节高极显著低于其他种质ꎬ次茎和主茎均较粗ꎬ产量则极显著高于其他种质ꎬ达到８５.７５ｔ/ｈｍ２(表２)ꎮ其余５份种质的主茎高度㊁次茎和主茎粗度㊁节高差异较小ꎬ除Ｓ４产量仅１９.８５ｔ/ｈｍ２外ꎬ产量都在３０.８１~４１.２９ｔ/ｈｍ２范围内ꎮ㊀㊀表７㊀综合排名前六位的菊芋种质农艺性状的方差分析综合排名种质编号主茎高度/ｃｍ次茎粗度/ｍｍ主茎粗度/ｍｍ节高/ｃｍ产量/(ｔ/ｈｍ２)１Ｓ１７２６２.７４ʃ２１.３５ａ１４.０１ʃ２.８６ａｂ１９.０４ʃ１.２５ａ１１.４５ʃ０.９５ａ３３.６７ʃ０.５５ｄ２Ｓ３４１７９.２７ʃ１５.８０ｂ１８.５２ʃ１.４４ａ２０.３６ʃ０.４０ａ５.０７ʃ０.１２ｂ８５.７５ʃ１.１５ａ３Ｓ９２５１.２７ʃ４４.６１ａ１３.０１ʃ３.４５ｂ２０.９１ʃ２.３１ａ１０.８４ʃ１.７９ａ３７.６４ʃ０.３５ｃ４Ｓ２４２６５.３６ʃ４８.５１ａ１３.４９ʃ３.６４ａｂ１７.９１ʃ２.３６ａ１２.８２ʃ１.４０ａ４１.２９ʃ１.４０ｂ５Ｓ１６２５３.１６ʃ３３.５０ａ１５.１１ʃ１.７３ａｂ１９.００ʃ０.３２ａ１２.００ʃ２.０３ａ３０.８１ʃ０.６０ｅ６Ｓ４２８５.０９ʃ１８.３３ａ１３.５６ʃ２.０７ａｂ１８.４７ʃ１.６７ａ１１.１１ʃ０.９７ａ１９.８５ʃ１.００ｆ㊀㊀注:同列数据后不同小写字母表示种质间差异极显著(Ｐ<０.０１)ꎮ３㊀讨论与结论为进一步丰富菊芋种质资源库ꎬ本研究选用３４份菊芋种质ꎬ在山东省东营市盐碱地种植ꎬ对其植株性状及块茎产量性状和品质指标进行差异性分析ꎮ结果表明ꎬ主茎分枝数和产量的变异系数较高ꎬ分别达到６０.４９％和５８.５５％ꎻ单株块茎数㊁茎数㊁淀粉含量的变异系数也较大ꎬ分别为４４.１０％㊁３３.３４％㊁３３.４９％ꎻ主茎粗度的变异系数最小ꎬ仅７.１３％ꎻ其余指标的变异系数在１３.７６％~２９.５５％之间ꎮ其中ꎬ有９份种质的产量高于３０ｔ/ｈｍ２ꎬ分别为Ｓ９㊁Ｓ１２㊁Ｓ１５㊁Ｓ１６㊁Ｓ１７㊁Ｓ２４㊁Ｓ３３㊁Ｓ３４㊁Ｓ３５ꎻ根据«中国食物成分表»对薯芋类作物品质指标的界定[２５]ꎬ筛选出Ｓ２３㊁Ｓ１３㊁Ｓ３５㊁Ｓ１１为高蛋白种质ꎬＳ６㊁Ｓ２４㊁Ｓ２３为高可溶性糖种质ꎬＳ３㊁Ｓ１２㊁Ｓ２６㊁Ｓ３０㊁Ｓ３４为高纤维种质ꎬＳ６㊁Ｓ３３㊁Ｓ１㊁Ｓ２５为高淀粉种质ꎮ这可为盐碱地菊芋栽培提供多种可选择种质ꎬ并为其新品种选育及功能性食品开发利用提供参考ꎮ主成分分析法是现代育种常用的一种辅助手段ꎬ已在多种作物上应用[２６－２９]ꎮ本研究基于菊芋的９个农艺性状提取出３个主成分ꎬ累计贡献率达到７４.００％ꎬ表明其能反映全部性状的绝大部分信息ꎮ其中ꎬ第一主成分主要反映产量和株型信息ꎬ第二主成分主要反映株高信息ꎬ第三主成分主要反映主茎粗度和单株块茎数ꎮ进一步利用３个主成分构建综合评价模型ꎬ对３４份菊芋种质进行综合评价ꎬ综合得分前六位的种质分别为Ｓ１７(Ｘ２０２０－２)㊁Ｓ３４(ＨＺ)㊁Ｓ９(ＴＪ)㊁Ｓ２４(Ｌ２－１)㊁Ｓ１６(Ｘ２０２０－１)㊁Ｓ４(Ｎ２０１９－４)ꎮ通过对综合评价得分较高的６份种质进行多重比较ꎬ发现Ｓ３４的主茎高度和节高显著低于其他种质ꎬ而次茎和主茎均较粗ꎬ产量显著高于其他种质ꎬ达到８５.７５ｔ/ｈｍ２ꎮ可能是因为降低菊芋主茎高度和节高ꎬ增加茎粗ꎬ可以避免开花期和块茎膨大期地上植株倒伏[３０]ꎬ从而显著提高菊芋块茎１７㊀第１１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀王璐ꎬ等:３４份菊芋种质资源农艺性状及块茎品质综合评价产量ꎮ另外发现ꎬ这６份种质中ꎬ除Ｓ２４的块茎可溶性糖含量㊁Ｓ３４的纤维含量较高外ꎬ各菊芋种质的块茎品质表现并不突出ꎮ因此ꎬ亟需选育出植株性状优异㊁块茎产量和品质高的菊芋品种ꎬ解决菊芋生产中高产优质品种短缺的问题ꎬ进一步推进菊芋精深加工产业的发展ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀王彦靖ꎬ刘鹏ꎬ高海ꎬ等.吉林省能源植物菊芋的综合利用现状及前景展望[Ｊ].安徽农业科学ꎬ２０１７ꎬ４５(２１):７５－７６. [２]㊀鹿天阁ꎬ周景玉ꎬ马义ꎬ等.优良的防沙治沙植物:菊芋[Ｊ].辽宁林业科技ꎬ２００７ꎬ１０(２):５８－５９.[３]㊀陈雄ꎬ王金华.菊芋酸乳饮料的研制[Ｊ].食品研究与开发ꎬ２００６ꎬ２７(９):８８－９０.[４]㊀马家津ꎬ吕跃钢.以菊芋为原料利用固定化酶和细胞两步法发酵生产乙醇[Ｊ].北京工商大学学报(自然科学版)ꎬ２００４ꎬ２２(６):８－１０.[５]㊀闫秀峰ꎬ李一蒙ꎬ王洋.改良松嫩盐碱草地的优良植物 菊芋[Ｊ].黑龙江大学自然科学学报ꎬ２００８ꎬ２５(６):８１２－８１６.[６]㊀董洁ꎬ董秋丽ꎬ夏方山ꎬ等.不同盐碱度对菊芋光合特性的影响[Ｊ].中国草地学报ꎬ２０１２ꎬ３４(４):４２－４７. [７]㊀李帅ꎬ杨敏ꎬ曹穗翔ꎬ等.菊芋对滨海盐碱地的生态修复效果与机制[Ｊ].南京农业大学学报ꎬ２０２１ꎬ４４(６):１１０７－１１１６.[８]㊀柳金库ꎬ王云跃.水土保持优良植物菊芋在生态修复领域的研究进展[Ｊ].水土保持应用技术ꎬ２０１８(６):２１－２５. [９]㊀张宇ꎬ门果桃ꎬ邓忠泉ꎬ等.菊芋种质资源与育种研究进展[Ｊ].内蒙古农业科技ꎬ２０１５ꎬ４３(１):１０７－１０９.[１０]晏国生.让 生态王子 菊芋更快造福人民[Ｊ].紫光阁ꎬ２０１６(１):５３.[１１]黄相国ꎬ葛菊梅ꎬ沈裕虎ꎬ等.青海高原菊芋(Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓｔｕ￣ｂｅｒｏｓｕｓＬ.)开发研究述评[Ｊ].西北农业学报ꎬ２００４ꎬ１３(２):３５－３８.[１２]ＭｃＬａｕｒｉｎＷＪꎬＳｏｍｄａＺＣꎬＫａｙｓＳＪꎬｅｔａｌ.Ｊｅｒｕｓａｌｅｍａｒｔｉ￣ｃｈｏｋｅｇｒｏｗｔｈꎬｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬａｎｄｆｉｅｌｄｓｔｏｒａｇｅ.Ｉ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｓ￣ｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｐｌａｎｔｐａｒｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｒｙｍａｔｔｅｒａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄａｌｌｏｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎꎬ１９９９ꎬ２２(８):１３０３－１３１３.[１３]顾绘ꎬ陈美丽ꎬ魏唐祺.基于主成分分析和聚类分析的南通地区芋种质资源品质性状研究[Ｊ].上海农业学报ꎬ２０２０ꎬ３６(４):３１－３６.[１４]杨梅ꎬ袁文杰ꎬ凤丽华.菊芋生料联合生物加工发酵生产燃料乙醇[Ｊ].安徽农业科学ꎬ２０１２ꎬ４０(９):５４３８－５４４１. [１５]袁文杰ꎬ任剑刚ꎬ赵心清ꎬ等.一步法发酵菊芋生产乙醇[Ｊ].生物工程学报ꎬ２００８ꎬ２４(１１):１９３１－１９３６.[１６]任晶ꎬ杨柳ꎬ程丽ꎬ等.菊芋植株不同部位浸提液对番茄生长及根结线虫的影响[Ｊ].中国蔬菜ꎬ２０２１(１１):５３－６０. [１７]周立坤ꎬ葛庆峰ꎬ滕厚开.能源植物菊芋制备生物基化合物研究进展[Ｊ].化工进展ꎬ２０２０ꎬ３９(７):２６１２－２６２３. [１８]赵孟良ꎬ刘明池ꎬ钟启文ꎬ等.不同来源菊芋种质资源品质性状多样性分析[Ｊ].西北农林科技大学学报(自然科学版)ꎬ２０１８ꎬ４６(２):１０４－１１２.[１９]赵孟良ꎬ钟启文ꎬ刘明池ꎬ等.二十二份引进菊芋种质资源的叶片性状分析[Ｊ].浙江农业学报ꎬ２０１７ꎬ２９(７):１１５１－１１５７.[２０]青海省农林科学院ꎬ农业部科技发展中心.植物新品种特异性㊁一致性和稳定性测试指南菊芋:ＮＹ/Ｔ２５０３ ２０１３[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２０１４.[２１]李铁山ꎬ林德成ꎬ孙立ꎬ等.冷害与棉花的生长发育[Ｊ].石河子科技ꎬ２００３(３):３－４.[２２]徐建伟ꎬ张晨ꎬ曾晓燕ꎬ等.近十年新疆北疆主栽棉花种子低温萌发能力差异评价[Ｊ].新疆农业科学ꎬ２０１７ꎬ５４(９):１５６９－１５７８.[２３]赵黎ꎬ李文博ꎬ吾米提 居马泰ꎬ等.气候变化对新疆棉花种植布局与生长发育的影响[Ｊ].新疆农垦科技ꎬ２０１８ꎬ４１(７):７－１０.[２４]张玲ꎬ杨明凤ꎬ季芬.低温胁迫对棉种出苗的影响[Ｃ]//第３３届中国气象学会年会Ｓ１４提升气象科技创新能力ꎬ保障农业丰产增效论文集.２０１６:７５３－７５５.[２５]杨月欣.中国食物成分表[Ｍ].北京:北京大学医学出版社ꎬ２００４.[２６]吕春雨ꎬ廖芳丽ꎬ陈宏伟ꎬ等.４１份非洲地区和我国湖北蚕豆种质资源产量性状的鉴定与评价[Ｊ].南方农业学报ꎬ２０１８ꎬ４９(１２):２３５６－２３６３.[２７]田闵玉ꎬ任延靖ꎬ蔡晓锋ꎬ等.１４份引进菠菜品种(系)在西宁地区温室的适应性[Ｊ].分子植物育种ꎬ２０２１ꎬ１９(１):２７５－２８４.[２８]周旭梅ꎬ高旭东ꎬ高洪敏.高密度条件下２７份欧洲玉米种质改良系主要数量性状遗传相关和主成分分析[Ｊ].种子ꎬ２０１８ꎬ３７(３):４９－５４.[２９]张桂英ꎬ张喜文ꎬ申瑞玲ꎬ等.山西小米与小麦混合粉流变学特性的分析[Ｊ].粮油食品科技ꎬ２０１８ꎬ２６(３):２－１５. [３０]李晓丹.不同菊芋品种生育量及营养成分的比较[Ｄ].长春:东北师范大学ꎬ２０１４.２７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀。
天然氢气规模生成的成因类型与成藏特点
天然氢气规模生成的成因类型与成藏特点目录一、内容综述 (3)1. 天然氢气的重要性 (5)2. 研究意义 (5)3. 研究内容与方法 (6)二、天然氢气的来源与类型 (7)1. 天然氢气的来源 (9)1.1 地球内部 (10)1.2 地表物质 (11)1.3 生物转化 (12)2. 天然氢气的类型 (13)2.1 氢气同位素 (14)2.2 氢气种类 (15)三、天然氢气规模生成的成因类型 (17)1. 构造运动成因 (18)1.1 地壳运动与油气运移 (19)1.2 断裂带与氢气运移 (21)2. 化学还原成因 (22)2.1 硫化物还原 (22)2.2 碳酸盐还原 (24)3. 生物成因 (25)3.1 生物作用与氢气产生 (26)3.2 微生物代谢产物 (28)4. 地热成因 (29)4.1 地热异常与氢气生成 (30)4.2 地热喷流与氢气运移 (30)四、天然氢气规模生成的成藏特点 (31)1. 储层条件 (33)1.1 储层岩性 (34)1.2 储层孔隙度与渗透率 (35)1.3 储层压力 (36)2. 氢气运移特征 (37)2.1 运移通道 (38)2.2 运移动力 (40)2.3 运移方向 (41)3. 氢气聚集与分布 (42)3.1 氢气富集区 (43)3.2 氢气分布规律 (45)3.3 氢气聚集程度 (46)4. 氢气成藏模式 (47)4.1 构造热成因模式 (48)4.2 热液流体成因模式 (49)4.3 生物化学成因模式 (50)五、结论与展望 (52)一、内容综述氢气作为一种高能、清洁的能源，在全球能源结构转型和应对环境问题方面具有重要意义。
天然氢气的规模生成通常是指在自然界中通过物理、化学及生物过程释放氢气的过程，这些过程不仅为氢气的自然分布提供了基础，同时也决定了其成藏特点。
本文将从成因类型和成藏特点两个方面对天然氢气的规模生成进行综述。
地热成因：地热活动是氢气生成的重要途径之一。
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AA alteration 高级泥化蚀变
Alunite 明矾石
Al > Fe Fe > Al
Alunite supergroup, include 3 groups, > 40 minerals 明矾石超族包括三个矿物 族，４０多种矿物
Alunite group 明矾石族矿物
Silicic alteration 高硅蚀变
Typically vuggy (“vuggy quartz”), if the protolith has phenocrysts or clasts 经常是多孔状的，如果原岩有斑 晶或角砾
Matrix also changed; fine quartz now 基质 也已改变为极细粒石英
Kandite Group Kaolinite Dickite Halloysite Nacrite Pyrophyllite Diaspore Topaz Zunyite Dumortierite Corundum Andalusite Cordierite 高岭石 迪开石 埃洛石 珍珠陶土 叶腊石 水铝石 黄玉 氯黄晶 蓝线石 刚玉 红柱石 堇青石 Al2Si2O5(OH)4 Al2Si2O5(OH)4 Al2Si2O5(OH)4 Al2Si2O5(OH)4 Al2Si4O10(OH)2 AlO(OH) Al2SiO4(F,OH)2 Al13Si5O20(OH,F)18Cl Al6.5-7BO3(SiO4)3(O,OH)3 Al2O3 Al2SiO5 Mg2Al4Si5O18
很高 Covellite 铜蓝 Digenite 蓝辉铜矿 高
Enargite 硫砷铜矿
Cerro Yanacocha open pit, Peru
What is a HS deposit? – diagnostic features 鉴定性特征
Alteration assemblage + ore mineral assemblage 蚀变矿物组合 和 矿石矿物组合 Alteration 蚀变: à Silicic (vuggy quartz/residual quartz) – pyrite 高硅蚀变（多孔状石英/残留石英） – 黄铁矿 à Advanced argillic (AA) alteration: hypogene quartz – alunite – pyrite 高级泥化蚀变（AA)：深成石英 – 明矾石组合 – 黄铁矿 Ore minerals: Enargite – luzonite, hypogene covellite 矿石矿物：硫砷铜矿 – 四方硫砷铜矿，深成铜蓝
Different people use these terms in different ways – read their definitions 注意同样的术语常被不同的人用来表达不同的意思 – 看具体的定义
Hedenquist et al., 2000; Seedorf et al., 2005
Quartz – alunite 石英 – 明矾石
Open space filling 充填 开放空间 Alunite 明矾石
Vug-filling 充填孔洞
Alunite 明矾石
Alunite 明矾石
Advanced argillic alteration – various textures and mineralogy 高级泥化蚀变的结构特征
APS: aluminium phosphate sulphate 铝磷硫酸盐
Hedenquist et al., 2000; Seedorf et al., 2005
Characteristics – Alteration 蚀变特征
Intermediate argillic: pyrite + (illite，illite/smecitite or smectite) ± chlorite 中级泥化：黄铁矿 + (伊利石、伊利石/蒙脱石混层矿物或蒙脱石) ± 绿泥石 Argillic: kaolinite 泥化：高岭石 Propylitic: chlorite ± epidote ± actinolite ± albite ± calcite ± pyrite 青磐岩化：绿泥石 ± 绿帘石 ± 阳起石 ± 钠长石 ± 方解石 ± 黄铁矿
Alunite
Breccia 角砾状
Patchy – wormy (Gusano) 斑杂状－蠕虫状
AA alteration – textures 高级泥化蚀变的结构特征
Alunite 明矾石 Massive silicic 致密硅质
Vein 脉状
Plumosealunite vein 羽状明矾石脉 Quartzalunite 石英 - 明矾石
- Definition 定义 - Characteristics 特征 - Alteration: mineralogy and textures 蚀变：矿物和结构 - Lithocap 蚀变岩帽 - Mineralization: mineralogy and textures 矿化: 矿物和结构 - Genesis - Exploration 成因 勘探
Vein 脉状
Alteration – Geometry 蚀变体的几何形态
Vertical 垂直体 Sub-horizontal 近水平状
Summiteville, USA
Vertical; Faultcontrolled
Quartz latite porphyry 石英安粗斑岩
Silicic – AA alteration 高硅高级泥化蚀变带
Pierina
Summitville
Summitville
Arribas et al., 2000
Silicic alteration 高硅蚀变
Not always ‘vuggy’ – depends on the protolith 不总是多孔状的 – 取决于原岩
Protolith = basalt 原岩是玄武岩
低硫 中硫 高硫 Arribas et al. (2000)
Why explore for HS deposits? 重要性
- Significant Au-Cu resources - Some Pb-Zn under right geological conditions - Potential for linked, deeper porphyry deposits - 金－铜资源量大 - 合适的地质条件下可有铅锌 - 深部可能有斑岩型矿床
Zhaoshan.chang@.au
2 November 2011, Beijing, China
Photo Courtesy of Danilo Marcos, Gold Fields
Holiday and Cooke (2007)
High-sulfidation (HS) epithermal deposits 高硫化浅成低温热液矿床
High-sulfidation (HS) epithermal deposits 高硫化浅成低温热液矿床
Zhaoshan Chang Noel White Jeff Hedenquist Dave Cooke
10 X 2 km2 lithocap, Shuteen, Mongolia 蒙古Shuteen蚀变岩帽， 10 X 2 km2
Not practical: 不实用 à Ores: small volume, hard to find 矿体体 积小，难寻找 à Not helpful to exploration 对勘探 没有帮助
Einaudi, Hedenquist and Inan, 2003 Einaudi, Hedenquist and Inan, 2003 Sulfidation states 硫化态 Sulfidation states 硫化态
Alunite 明矾石
Quartz 石英
Intergrowth of quartz and alunite 石英和明矾石交生
Advanced argillic alteration – various textures and mineralogy 高级泥化蚀变的结构特征
Wormy 蠕虫状
Alunite, pyrophyllite, diaspore, topaz 明矾石，叶 腊石，水铝石， 黄玉
只有硅和铝
Only Si and Al
SWIR spectral instruments 短波红外光谱仪器
PIMA
PNIRS
南京所生产
TerraSpec
Advanced argillic alteration – various textures 高级泥化蚀变的结构特征
Original texture preserved 保留原 岩结构
Andesite安山岩
by Arribas, 1995
500m
Lithocap 蚀变岩帽
Silicic – AA alteration 高硅 -高级泥化蚀变带
Lepanto, Philippines 菲律宾Lepanto矿
Einaudi, Hedenquist and Inan, 2003 Sulfidation states 硫化态
很高 Covellite 铜蓝 Digenite 蓝辉铜矿 高
Enargite 硫砷铜矿
Cerro Yanacocha open pit, Peru
What is a HS deposit? 定义
Tantahuatay, Peru
Epithermal gold deposits: production + reserves 浅成热液矿床的吨位－品位