漳江口紅樹(shù)林濕地沉積物有機(jī)質(zhì)來(lái)源追溯.pdf

1、河口濕地是海陸相互作用的重要地帶，是一個(gè)多功能的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，作為陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過(guò)渡地帶，具有獨(dú)特的生態(tài)價(jià)值和資源潛力。由于其與周邊生態(tài)系統(tǒng)間頻繁的物質(zhì)交換，河口濕地生態(tài)系統(tǒng)中生物地球化學(xué)過(guò)程十分復(fù)雜，各種物理、化學(xué)和生物過(guò)程共同控制著有機(jī)質(zhì)在這一地區(qū)中的賦存與轉(zhuǎn)化。同時(shí)作為全球碳循環(huán)研究中的重要內(nèi)容之一，有機(jī)質(zhì)在濕地中的生物地球化學(xué)過(guò)程研究一直備受關(guān)注，然而迄今為止，關(guān)于河口濕地中有機(jī)地球化學(xué)的研究還有待進(jìn)一步的充實(shí)

2、和完善。濱海河口濕地一個(gè)重要組成成分——紅樹(shù)林濕地，其有機(jī)質(zhì)的生物地球化學(xué)研究目前開(kāi)展則更少被涉及。 本文選擇中國(guó)自然分布最北的大面積重要的紅樹(shù)林濕地保護(hù)區(qū)——漳江口紅樹(shù)林濕地作為研究區(qū)域，采集了表層沉積物(林內(nèi)、林外)，柱狀沉積物(分別位于三個(gè)紅樹(shù)純林林內(nèi)林外)、濕地內(nèi)的主要優(yōu)勢(shì)植物樣品，并對(duì)樣品進(jìn)行元素(C，N，S)、穩(wěn)定同位素(δ13C，δ15N)、類(lèi)脂化合物(正構(gòu)烷烴、n-alkane脂肪酸)等全部或部分參數(shù)的測(cè)定：同時(shí)

3、對(duì)采自表層和柱狀沉積物樣品進(jìn)行了粒度分析，通過(guò)對(duì)生物標(biāo)志化合物參數(shù)的判定，對(duì)沉積物樣品中有機(jī)質(zhì)來(lái)源的類(lèi)型進(jìn)行了鑒別。結(jié)合沉積物樣品碳穩(wěn)定同位素測(cè)定，對(duì)柱狀樣中紅樹(shù)源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)進(jìn)行了估算，認(rèn)識(shí)有機(jī)質(zhì)在紅樹(shù)林濕地中的來(lái)源、分布特征、主要控制因素及紅樹(shù)植物對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)。本研究的主要結(jié)論如下： 濕地表層沉積物中總有機(jī)碳(TOC)濃度較低，僅為0.76-1.49％，在各林分中分布無(wú)明顯規(guī)律，但表層沉積物中林內(nèi)波動(dòng)比林外強(qiáng)烈。結(jié)合表

4、層沉積物中低的C/N比值(6-11)，可以初步推測(cè)，表層沉積物中有機(jī)質(zhì)可能主要來(lái)自其他來(lái)源，而濕地植物的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。表層沉積物中C，N，S在沉積物中呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)，即林內(nèi)比林外變化劇烈，這主要是由紅樹(shù)林濕地林內(nèi)復(fù)雜的理化性質(zhì)與沉積環(huán)境造成的。漳江口紅樹(shù)林濕地內(nèi)沉積物中TOC，TN，TS與沉積物粒度間沒(méi)有顯著相關(guān)性，這區(qū)別于世界其他一些河口濕地沉積物中。有機(jī)質(zhì)受由河流攜帶懸浮顆粒主導(dǎo)所致。通過(guò)柱狀樣中C/N比計(jì)算，在秋茄、白骨壤和桐

5、花樹(shù)三個(gè)純林中，3種紅樹(shù)植物對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為：桐花樹(shù)林＞白骨壤林＞秋茄林。在秋茄與白骨壤林內(nèi)沉積物中，紅樹(shù)植物對(duì)有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)率不足50％。 碳同位素(δ13C)測(cè)定結(jié)果顯示，濕地內(nèi)三種主要紅樹(shù)植物秋茄、白骨壤和桐花樹(shù)的葉片碳同位素體現(xiàn)出與典型C3植物相似的值，平均值分別為-29.50‰，-29.87‰，-29.98‰。表層沉積物中δ13C值的分布，林外各樣點(diǎn)為-23.02—-21.61‰，林內(nèi)為-22.86—-25.

6、53‰，這與濕地植物δ13C值相比，均明顯富集輕碳同位素，故而濕地植物有機(jī)質(zhì)可能不是濕地沉積物中有機(jī)質(zhì)的最主要來(lái)源。這與根據(jù)表層沉積物TOC濃度與C/N比值所得結(jié)論一致。表層沉積物中δ15N在林外分布為4.65—7.82‰，在林內(nèi)分布為5.23—6.78‰。通過(guò)對(duì)沉積物中δ15N對(duì)δ13C，δ13C對(duì)C/N，δ15N對(duì)C/N等相關(guān)性分析以及粒度與穩(wěn)定同位素相關(guān)性分析，得出漳江口紅樹(shù)林濕地內(nèi)沉積物中δ13C對(duì)有機(jī)質(zhì)變化響應(yīng)良好，可以用于對(duì)

7、沉積物中物源的分析，而δ15N值受其他沉積物理化性質(zhì)影響，在本研究區(qū)域內(nèi)變化復(fù)雜不適于對(duì)物源判斷。利用柱狀樣中δ13C值，根據(jù)兩端元混合模型估算了三個(gè)純林樣點(diǎn)中紅樹(shù)植物的相對(duì)貢獻(xiàn)。結(jié)果表明秋茄林中貢獻(xiàn)最小，桐花樹(shù)林中最大，與根據(jù)TOC濃度進(jìn)行估算的趨勢(shì)相互吻合。 對(duì)濕地沉積物中生物標(biāo)志物(正構(gòu)烷烴、脂肪酸)的含量分布研究表明，正構(gòu)烷烴在林外主要成單峰分布，林內(nèi)為雙峰分布，高碳數(shù)中有明顯的奇偶分布。脂肪酸中有強(qiáng)烈的偶奇分布，結(jié)合其

8、他參數(shù)判斷沉積物中有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自于海源性和陸源性?xún)煞N有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)，并且呈海源性?xún)?yōu)勢(shì)分布，這種優(yōu)勢(shì)在光灘尤為明顯。植物對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)的影響在林內(nèi)明顯加強(qiáng)，并主要來(lái)自于高等維管喬木植物。由脂肪酸提供的證據(jù)顯示，研究區(qū)域內(nèi)沉積物中細(xì)菌等微生物活動(dòng)顯著，有相當(dāng)?shù)募?xì)菌來(lái)源不飽和脂肪酸存在。在柱狀樣中脂肪酸的降解隨深度變化明顯。通過(guò)對(duì)生物標(biāo)志化合物參數(shù)的判定，對(duì)沉積物樣品中有機(jī)質(zhì)來(lái)源的類(lèi)型進(jìn)行了鑒別。通過(guò)判定的有機(jī)質(zhì)來(lái)源類(lèi)型，利用現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中的海