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

1、近岸淺水海域沉積物-水界面物質(zhì)交換迅速，能夠?qū)λw營(yíng)養(yǎng)鹽濃度起到重要的調(diào)節(jié)作用。但近岸沉積物中底棲動(dòng)物豐度高，生物擾動(dòng)作用強(qiáng)烈，因此要準(zhǔn)確定量沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量，就必須了解并評(píng)估生物擾動(dòng)作用的影響。
　　本研究以我國(guó)三個(gè)典型近岸海域?yàn)檎{(diào)查區(qū)域----清瀾港紅樹(shù)林區(qū)（熱帶紅樹(shù)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(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)法，測(cè)定了各海域生物擾動(dòng)條件下的沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量，及優(yōu)勢(shì)底

2、棲動(dòng)物生物擾動(dòng)作用對(duì)沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換的影響，探討了生物擾動(dòng)機(jī)理，評(píng)估了生物擾動(dòng)條件下沉積物對(duì)水層營(yíng)養(yǎng)鹽的調(diào)節(jié)作用。模擬實(shí)驗(yàn)證明，清瀾港紅樹(shù)林中優(yōu)勢(shì)底棲動(dòng)物秀麗長(zhǎng)方蟹（Metaplax elegans）能夠通過(guò)兩種不同的方式改變沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量：1.通過(guò)生物灌溉作用加速沉積物-水界面的分子擴(kuò)散速率。盡管蟹類(lèi)底棲動(dòng)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(kuò)散速

3、率。2.通過(guò)改變沉積物中的生物地化過(guò)程影響沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換。秀麗長(zhǎng)方蟹洞穴內(nèi)的生物地化過(guò)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(guò)程表現(xiàn)為對(duì)上覆水中NO3-、NH4+和SiO32-的截留，而洞穴內(nèi)生物地化過(guò)程則表現(xiàn)為促進(jìn)沉積物釋放NO3-和SiO32-。因此，生物擾動(dòng)并非單純促進(jìn)沉積物與上覆水間的營(yíng)養(yǎng)鹽交換過(guò)程，而是能夠通過(guò)多種方式影響沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換。雖然清瀾港不同群落結(jié)構(gòu)的紅樹(shù)林對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的調(diào)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(shù)林沉積物-水界面間DIN的交換通量達(dá)到-3.84～-1.44mmol/d/m2，遠(yuǎn)高于海岸形紅樹(shù)林（-0.19mmol/d/m2）。三個(gè)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(nèi)變動(dòng)。
　　崇明東灘中潮灘優(yōu)勢(shì)種譚氏泥蟹（Ilyrplax deschampsi）生物擾動(dòng)對(duì)沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的影響存在

5、季節(jié)差異。冬季生物擾動(dòng)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(lèi)型下沉積物-水界面營(yíng)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(yíng)養(yǎng)鹽交換通量推算，整個(gè)長(zhǎng)江口潮灘濕地枯水期對(duì)水層營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收占到長(zhǎng)江入海通量的0.70％（DIN）和3.7％（PO

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

7、養(yǎng)鹽。在生物擾動(dòng)作用下沉積物-水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量?jī)H占菲律賓蛤仔排泄總量的37％（DIN）和34％（PO43-）。對(duì)菲律賓蛤仔參與的生源要素收支計(jì)算表明，在考慮生物擾動(dòng)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(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽形態(tài)完成再生過(guò)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(dòng)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