我國典型近岸海域沉積物—水界面營養(yǎng)鹽交換通量及生物擾動的影響.pdf

1、近岸淺水海域沉積物-水界面物質交換迅速，能夠對水體營養(yǎng)鹽濃度起到重要的調節(jié)作用。但近岸沉積物中底棲動物豐度高，生物擾動作用強烈，因此要準確定量沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量，就必須了解并評估生物擾動作用的影響。
　　本研究以我國三個典型近岸海域為調查區(qū)域----清瀾港紅樹林區(qū)（熱帶紅樹林潮間帶）、崇明東灘（超大型河口潮灘濕地）和膠州灣（半封閉海灣），采用實驗室培養(yǎng)法，測定了各海域生物擾動條件下的沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量，及優(yōu)勢底

2、棲動物生物擾動作用對沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換的影響，探討了生物擾動機理，評估了生物擾動條件下沉積物對水層營養(yǎng)鹽的調節(jié)作用。模擬實驗證明，清瀾港紅樹林中優(yōu)勢底棲動物秀麗長方蟹（Metaplax elegans）能夠通過兩種不同的方式改變沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量：1.通過生物灌溉作用加速沉積物-水界面的分子擴散速率。盡管蟹類底棲動物洞口面積在沉積物-水界面面積中所占比例小于5％，洞穴的生物灌溉作用卻能夠大大加速沉積物-水界面的分子擴散速

3、率。2.通過改變沉積物中的生物地化過程影響沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換。秀麗長方蟹洞穴內的生物地化過程與表層沉積物相比有很大差異。表層沉積物中生物地化過程表現(xiàn)為對上覆水中NO3-、NH4+和SiO32-的截留，而洞穴內生物地化過程則表現(xiàn)為促進沉積物釋放NO3-和SiO32-。因此，生物擾動并非單純促進沉積物與上覆水間的營養(yǎng)鹽交換過程，而是能夠通過多種方式影響沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換。雖然清瀾港不同群落結構的紅樹林對水體中營養(yǎng)鹽的調節(jié)作用存在

4、差異，但所有站位沉積物均表現(xiàn)為截留水體中的DIN和PO43+。其中，河岸形紅樹林沉積物-水界面間DIN的交換通量達到-3.84～-1.44mmol/d/m2，遠高于海岸形紅樹林（-0.19mmol/d/m2）。三個站位沉積物-水界面間PO43+的交換通量在-0.51～-0.05 mmol/d/m2范圍內變動。
　　崇明東灘中潮灘優(yōu)勢種譚氏泥蟹（Ilyrplax deschampsi）生物擾動對沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量的影響存在

5、季節(jié)差異。冬季生物擾動促使DIN和SiO32-由水層向沉積物方向遷移，而秋季卻減緩了DIN和PO43-由水層向沉積物方向的遷移速率，加速了沉積物中SiO32-的釋放速率。崇明東灘不同植被覆蓋類型下沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量存在較大差異，但總體而言，崇明東灘在冬季和秋季均為DIN和PO43-的匯。依據(jù)崇明東灘沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量推算，整個長江口潮灘濕地枯水期對水層營養(yǎng)鹽的吸收占到長江入海通量的0.70％（DIN）和3.7％（PO

6、43-），豐水期對營養(yǎng)鹽的吸收占到長江入海通量的0.064％（DIN）和2.2％（PO43-）。潮灘濕地對水層SiO32-的影響則很小。長江口潮灘濕地截留PO43-的效力強于DIN和SiO32-，因此潮灘在一定程度上增大了長江口鄰近海域中的N/P和Si/P比。膠州灣優(yōu)勢底棲動物菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum）能夠直接排泄NH4+和PO43-，但其生物擾動改變了沉積物中生物地化過程，部分抵消了排泄過程中釋放的營

7、養(yǎng)鹽。在生物擾動作用下沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量僅占菲律賓蛤仔排泄總量的37％（DIN）和34％（PO43-）。對菲律賓蛤仔參與的生源要素收支計算表明，在考慮生物擾動作用的影響后，養(yǎng)殖菲律賓蛤仔每年從水體濾食的生源要素中僅有19％的氮和17％的磷以無機營養(yǎng)鹽形態(tài)完成再生過程返回到水層中，其余部分以漁獲量、生物難于利用形態(tài)或埋藏的沉積顆粒形態(tài)從水層中清除。菲律賓蛤仔生物擾動條件下沉積物向水層釋放Si:N:P的速率比約為5:18:1，其中