漳江口紅樹林濕地沉積物有機(jī)質(zhì)來源追溯.pdf

1、河口濕地是海陸相互作用的重要地帶，是一個多功能的復(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)之間的過渡地帶，具有獨(dú)特的生態(tài)價值和資源潛力。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)過程十分復(fù)雜，各種物理、化學(xué)和生物過程共同控制著有機(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。濱海河口濕地一個重要組成成分——紅樹林濕地，其有機(jī)質(zhì)的生物地球化學(xué)研究目前開展則更少被涉及。 本文選擇中國自然分布最北的大面積重要的紅樹林濕地保護(hù)區(qū)——漳江口紅樹林濕地作為研究區(qū)域，采集了表層沉積物(林內(nèi)、林外)，柱狀沉積物(分別位于三個紅樹純林林內(nèi)林外)、濕地內(nèi)的主要優(yōu)勢植物樣品，并對樣品進(jìn)行元素(C，N，S)、穩(wěn)定同位素(δ13C，δ15N)、類脂化合物(正構(gòu)烷烴、n-alkane脂肪酸)等全部或部分參數(shù)的測定：同時

3、對采自表層和柱狀沉積物樣品進(jìn)行了粒度分析，通過對生物標(biāo)志化合物參數(shù)的判定，對沉積物樣品中有機(jī)質(zhì)來源的類型進(jìn)行了鑒別。結(jié)合沉積物樣品碳穩(wěn)定同位素測定，對柱狀樣中紅樹源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)進(jìn)行了估算，認(rèn)識有機(jī)質(zhì)在紅樹林濕地中的來源、分布特征、主要控制因素及紅樹植物對沉積物有機(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％，在各林分中分布無明顯規(guī)律，但表層沉積物中林內(nèi)波動比林外強(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，表層沉積物中有機(jī)質(zhì)可能主要來自其他來源，而濕地植物的貢獻(xiàn)相對較小。表層沉積物中C，N，S在沉積物中呈現(xiàn)相似的變化趨勢，即林內(nèi)比林外變化劇烈，這主要是由紅樹林濕地林內(nèi)復(fù)雜的理化性質(zhì)與沉積環(huán)境造成的。漳江口紅樹林濕地內(nèi)沉積物中TOC，TN，TS與沉積物粒度間沒有顯著相關(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。通過柱狀樣中C/N比計(jì)算，在秋茄、白骨壤和桐

5、花樹三個純林中，3種紅樹植物對沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為：桐花樹林＞白骨壤林＞秋茄林。在秋茄與白骨壤林內(nèi)沉積物中，紅樹植物對有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)率不足50％。 碳同位素(δ13C)測定結(jié)果顯示，濕地內(nèi)三種主要紅樹植物秋茄、白骨壤和桐花樹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‰。通過對沉積物中δ15N對δ13C，δ13C對C/N，δ15N對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，得出漳江口紅樹林濕地內(nèi)沉積物中δ13C對有機(jī)質(zhì)變化響應(yīng)良好，可以用于對

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純林樣點(diǎn)中紅樹植物的相對貢獻(xiàn)。結(jié)果表明秋茄林中貢獻(xiàn)最小，桐花樹林中最大，與根據(jù)TOC濃度進(jìn)行估算的趨勢相互吻合。 對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)主要來自于海源性和陸源性兩種有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)，并且呈海源性優(yōu)勢分布，這種優(yōu)勢在光灘尤為明顯。植物對沉積物有機(jī)質(zhì)的影響在林內(nèi)明顯加強(qiáng)，并主要來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)菌等微生物活動顯著，有相當(dāng)?shù)募?xì)菌來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。通過對生物標(biāo)志化合物參數(shù)的判定，對沉積物樣品中有機(jī)質(zhì)來源的類型進(jìn)行了鑒別。通過判定的有機(jī)質(zhì)來源類型，利用現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中的海