漳江河口—红树林系统溶解有机质动力学过程及其生物可利用性探究

发布时间：2020-06-06 23:07

【摘要】：红树林生态系统是三大蓝碳生态系统之一,由于其具有较高的生态系统且储碳能力强,因此近年来红树林的碳循环过程研究逐渐成为蓝碳及海洋碳循环研究的热点领域。红树林溶解有机物(DOM)的横向传输过程是连接潮间带湿地与河口、近海两大生态系统碳循环的纽带,是海-陆界面碳循环过程的关键环节。近几十年来人类活动对红树林DOM系统产生了极其显著的影响,大大改变了红树林DOM组成结构和源汇格局,但是目前关于此类的研究及报告还十分稀少。本文以受人类活动影响明显的漳江河口-红树林系统为研究体系,利用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱以及元素含量分析作为技术方法,对以下三部分内容进行研究。(1)分析漳江河口和红树林潮沟内DOM组成的独特性、源汇过程以及季节性变化,(2)红树林潮沟内DOM对潮汐、人为活动的响应过程,(3)研究漳江河口和红树林潮沟内DOM的生物可利用性及其刺激因子,评估其对海洋碳循环的影响。本研究主要结论如下所示:(1)在漳江河口,DOM主要来源为漳江径流、生物生产及周边滩涂。红树林潮沟内DOM主要来源于红树林释放。漳江河口以及潮沟内DOM的季节性变化特征表现为丰水期较高,枯水期较低,漳江河口的生物生产力是控制河口 DOM变化的主要原因,降水也是引起河口大分子有色溶解有机质(CDOM)丰度提高的重要因素。降水、凋落物以及壤中流强度的变化是潮沟内DOM季节性变化的控制因子。(2)漳江口红树林潮沟内DOM的含量及性质变化存在明显的潮周期变化特征,与涨潮过程相比较,退潮过程中溶解有机碳(DOC)浓度、CDOM丰度较高,同时具有高分子量、高芳香度以及高腐殖化程度等特点。壤中流、闸门污水、虾塘水以及外海海水是调控漳江口红树林潮沟内DOM的主要因素;基于不同来源DOM性质的显著差异,荧光组分C1(250,330/416 nm)与C3(240/424nm)比值可作为识别漳江口红树林潮沟内退潮阶段闸门污水的信号。(3)漳江河口 DOM生物可利用比例(BDOC%)平均为12.3%,受漳江径流因素影响,空间分布表现出上游低盐度最高(33.0%),高盐度海端(13.6%)居中,中盐度最低(1.3%)的“V”型特点。28 d培养实验后,短波类腐殖质C3组分丰度基本不变(1.4%),表明该组分基本不参与微生物的新陈代谢过程;CDOM(a350)、长波类腐殖质C1组分、C2组分(250,385/476 nm)丰度在培养28d后分别增加了 20.6%、22.8%、15.7%;需要特别注意的是,培养结束后类色氨酸C4组分(240,280/344 nm)丰度也有近27.5%的增加,表明生物对与腐殖酸结构结合的类蛋白质组分降解能力有限,甚至是该组分的贡献者。整个生物培养实验过程中,DOM平均分子量增加(S275-295降低),表明微生物新陈代谢过程会将小分子DOM转化大分子DOM,荧光组分结构变化量随盐度升高而增加,表明海源微生物对陆源DOM改造能力强于陆源微生物。(4)潮沟内DOM的BDOC%平均值约为11.5%,高潮及低潮时高,高潮时BDOC的增加可能与海水DOM生物可利用性及生物物种改变有关,低潮时DOM生物可利用性较强表明壤中流所携带的DOM也能被生物吸收利用;培养实验后,潮沟内CDOM丰度增加了 12.4%,表明生物在新陈代谢过程中对CDOM物质的贡献。C1、C2、C3和C4荧光组分丰度也表现为净生产,分别增加了 13.3%、7.3%、2.2%和12.1%。此外在潮沟内还发现了来源于污水或者凋落物的活泼DOM,这类DOM会增加生物对潮沟内惰性DOM的消耗。大多数现场海水培养之后DOM平均分子量增加,但荧光组分结构基本不变(5%)。
【图文】：

示意图,碳循环,红树林,过程

草床并称为三大蓝碳生态系统。由于红树植物的固碳能力以及红树林沉积物中碳逡逑的埋藏效率较高，单位面积红树林生态系的储碳能力远远高于另外两大蓝碳系统逡逑以及其他典型的热带植物生态系统（如图１．１），红树林的碳循环过程因而成为近逡逑年来蓝碳及海洋碳循环研宄的热点领域。逡逑ＵＯＯｉ逦逡逑■■邋Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ逡逑ｆ邋１，０００邋－逦Ｂｅｌｏｗ邋ｇｒｏｕｎｄ逡逑Ｓｏｉｌ逡逑§逡逑■ｇ邋８００邋－逡逑ｔｎ逡逑Ｃ逡逑0邋６００邋－逡逑Ｓ逡逑！邋４００邋－逦ｕ－一逡逑Ｓ＇逡逑0＞逡逑１ｂ邋２００邋－逡逑＞逡逑＜逡逑ｏ＇逦逡逑Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ逦Ｔｒｏｐｉｃａｌ逦Ｍａｎｇｒｏｖｅ邋Ｔｒｏｐｉｃａｌ邋ｈｕｍｉｄ邋Ｔｒｏｐｉｃａｌ邋ｐｅａｔ逡逑ｔｉｄａｌ邋ｍａｒｓｈ邋ｓｅａｇｒａｓｓ邋ｂｅｄ逦ｆｏｒｅｓｔ逦ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ邋ｓｗａｍｐ邋ｆｏｒｅｓｔ逡逑ｆｏｒｅｓｔ逡逑Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ逡逑图ｌ．ｉ红树林与亚热带盐沼泽、热带海草床、热带湿润常绿林、热带泥炭沼泽林逡逑碳储量对比（引自Ａｌｏｎｇｉ，２０丨４ａ）逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｏｆ邋ｍａｎｇｒｏｖｅ邋ａｎｄ逡逑ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ邋ｓａｌｔ邋ｍａｒｓｈ，邋ｔｒｏｐｉｃａｌ邋ｓｅａｇｒａｓｓ邋ｂｅｄ，邋ｔｒｏｐｉｃａｌ邋ｈｕｍｉｄ邋ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ邋ｆｏｒｅｓｔ逡逑ａｎｄ邋ｔｒｏｐｉｃａｌ邋ｐｅａｔ邋ｓｗａｍｐ邋ｆｏｒｅｓｔ邋（ｆｒｏｍ邋Ａｌｏｎｇｉ

趋势图,混合行为,河口,趋势

子导致ＤＯＭ含量增加，去除则表征ＤＯＭ的消耗。在红树林邻近的河口区域，逡逑经常可以看到在中盐度地区ＤＯＭ存在不保守混合的行为，以Ｃａｗｌｅｙ等（２０１４）逡逑的研究为例（如图１．３），邋Ｓｈａｒｋ河及Ｈａｒｎｅｙ河是佛罗里达大沼泽地中两条最主要逡逑的河流，Ｔａｒｐｏｎ湾是Ｓｈａｒｋ河口以及Ｈａｍｅｙ河口的“淡水”端元（盐度为２），逡逑红树林分布在Ｓｈａｒｋ及Ｈａｒｎｅｙ河口的周围；在盐度１０？２０的范围内能观测到ＤＯＭ逡逑呈现添加的现象；类似的添加现象也出现在印度Ｈｏｏｇｈｌｙ河口（如图１．４），，理论逡逑上Ｓ１３ＤＯＣ值在Ｈｏｏｇｈｌｙ河口区域与盐度应该呈类似指数型关系，在淡水端元逡逑（－２５．０％。）以及海水端元（－２１．６％。）之间变化，但是在实际测量中，红树林所逡逑在站位５１３ＤＯＣ值为－２４．４％。，与红树植物的Ｓ１３Ｃ值相近，表明这是由于红树林逡逑ＤＯＭ邋的添加引起（Ｒａｙｅｔａｌ．，２０１７）。逡逑Ｍａｒｃｈ邋＊＊邋Ｄｒｙ邋ｓｅａｓｏｎ邋Ｎｏｖｅｍｂｅｒ邋－邋Ｗｅｔ邋ｓｅａｓｏｎ逡逑２０邋逦逡逑１８邋？逦ａ逦ｂ逡逑Ｏ邋１４逦Ａ逦；邋ｒ邋＾逡逑Ｋ邋］ｌ邋ｍ邋Ｔａｒｐｏｎ逦Ａ逦Ａ逡逑ａ邋８邋□邋Ｓｈａｒｋ邋Ｒ．逦么邋Ａ逡逑0邋ｅ邋厶邋Ｈａｒｎｅｙ邋Ｒ．逡逑４邋ｏ邋Ｇｕｌｆ逡逑２逡逑０逦５逦１０邋１５邋２０邋２５邋３０逦０逦５逦１０邋１５邋２０邋２５邋３０邋３５逡逑Ｓａｌｉｎｉｔｙ逦Ｓａｌｉｎｉｔｙ逡逑图邋１．３邋ＤＯＭ在邋Ｓｈａｒｋ邋及邋Ｈａｒｎｅｙ邋河口的混合行为（引自邋Ｃａｗｌｅｙ邋ｅｔａｌ．
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P734

【参考文献】