广西海岸带近百年来人类活动影响下的沉积环境质量演变及其对红树林生长发育的影响

发布时间：2020-07-22 19:32

【摘要】：本文通过对广西海岸带6根短柱样210Pb测年、粒度特征、常微量元素地球化学特征以及具代表性的2根短柱样的孢粉组合特征和δ~(13)Corg、δ~(15)N、TOC、TN等指标进行综合分析的基础上,重塑了近百年来广西海岸带红树林的生长发育状况及其与人类活动的响应关系。 基于CIC模型对广西海岸带6个柱状样进行210Pb年代和沉积速率计算,Q37、Q24、LM01、C11、O18和F14的平均沉积速率分别为0.63 cm/a、0.25 cm/a、0.61 cm/a、0.70 cm/a、0.44 cm/a和0.67 cm/a;以此计算底部年代分别约为公元1864年、1727年、1846年、1916年、1816年和1888年。并对这六根柱状样的粒度特征(Mz、δ、Sk、KG)进行了综合分析,发现粉砂组分是调查区沉积物的主要组成部分,其次是砂和粘土组分。 为了弥补重金属元素的含量变化受沉积物粒度和常微量元素的控制作用,本次对沉积物中重金属浓度进行了归一化校正,并以此确定了Al作为广西海岸带理想归一化元素的地位。利用深层“清洁样品”中重金属与归一化元素Al间的线性回归构建了广西海岸带沉积物中重金属元素的区域环境背景线。并据此将近百年来广西海岸带沉积物在人类活动影响下的环境质量演变大致分为三个阶段:①在上世纪40年代以前,重金属过剩通量始终保持在一个比较低且接近零的水平上,以自然源输入为主;②从上世纪40年代末到80年代初,随着局部(C11柱)海水养殖业的兴起,如传统含铜消毒剂的使用,仅Cu元素的人为输入大幅提升;③从上世纪80年代开始,随着沿岸工农业的加快发展,海岸带沉积物中重金属过剩通量不断增加(尤其近十年)。 通过典型红树林群落表土孢粉组合特征与植被类型的关系研究,揭示了:①局地孢粉主要受控于红树林主要建群类型,红树花粉的原位沉积表现值极高,另外还受花粉传媒方式、沉积类型和水动力强度有关。可把含量少于10%的红树花粉作为异地携入(非红树林区)来考虑。②孢粉组合的局地分布还与植物特性有关,如垌尾白骨壤花粉含量均与植物的覆盖度、高度及胸径具有很强的相关性。可知,表土孢粉组合特征及其浓度可以作为示踪母体植物的物源和生长发育性状的良好指标,可以在一定程度上重塑历史时期广西海岸带红树林生长发育特征。 通过对英罗湾O18柱和茅尾海Q37柱中孢粉图谱特征研究发现:①底层沉积物中红树孢粉含量相对较高,且红树孢粉含量多接近或略超过10%,表明为红树孢粉的原位沉积。且蕨类孢子等分异度普遍较低,表明当时的水动力强度相对较弱,可能与其滩面上覆的红树植物茂盛有关。②表层沉积物中红树孢粉含量减少趋势明显,均不超过10%;表明红树孢粉多为异地携入,红树林滩涂原地退化趋势明显。Pinus(松属)的增多应与沿海防护林的不断种植有关,Poaceae(禾木科)的增多反映了人类活动对海岸带区域的开垦种植强度增强。同时,红树林滩涂的退化相应导致原位水动力强度增强,致使蕨类孢子等的分异度有所增加。 基于O18和Q37两根短柱状岩芯中δ~(13)Corg、δ~(15)N、TOC、TN等综合分析的基础上,利用δ~(13)Corg C/N三端元混合模型对沉积物中有机碳的来源进行了示踪(海洋浮游藻类、陆源河流输入和红树林源),并对近百年来有机碳的埋藏通量和各端元(尤其是红树林源)的贡献量进行了重建。发现:①δ~(13)Corg的低值与C/N的高值近乎呈现一一对应的关系(均与δ~(15)N间无明显线性关系),且δ~(13)Corg与C/N在垂向上呈现明显的负相关;这与前人在表层沉积物或悬浮体中获得的结论较为一致。这表明δ~(13)Corg与C/N在重塑柱状样中各端元有机质的贡献量时依然具有重要指示意义,尽管有机质不可避免的受到沉积物早期成岩和降解作用的影响。②O18柱中的有机质来源主要为红树林源和海洋浮游藻类,陆源输入的贡献量相对较低,这与该柱附近无大型河流在此入海有关;且红树林源有机质在12 cm~4 cm(1980年~1997年)内减少趋势显著。而Q37柱中的有机质来源在90 cm至50 cm(1864年~1927年)内主要受控于红树林源,之后主要受控于陆源河流输入。造成近期O18柱和Q37柱中红树林源有机质贡献量急剧减少的主要原因可能与原位潮滩的人类活动有关,如人工养殖池(或滩涂养殖)的兴建与红树林争夺其必要的生存空间。 在综合利用O18柱和Q37柱中孢粉和有机碳同位素信息(以及沉积物粒度特征)重塑近百年来红树林生长发育状况的前提下,对红树林生长发育与人类活动的关系进行了探讨,研究发现:①这两根柱中红树孢粉和红树林源有机碳(δ~(13)Corg和C/N)记录的近百年来红树林生长演化的信息相吻合,相互印证了二者用于重塑近期广西红树林生长发育状况的可靠性,为下一步研究全新世自然环境改变(海平面上升、气候旋回)对红树林生长发育的影响关系打下良好的基础。②相比岩芯百余年来的时间跨度而言,广西社会统计资料记录的年限较短,无法满足本次研究较长时间的需求。有鉴于此,柱状岩芯中记录的人类活动信息(重金属过剩通量、松属花粉、禾本科花粉)就成为发展中国家良好的替代指标。并最终揭示了人类活动指示因子、沉积物粒度特征与红树林生长发育状况(红树孢粉和C红树林百分含量)之间的响应关系。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P736.2
【图文】：

图 1-3 广西北部湾近岸海域冬季环流模式志留系和中生界侏罗系的砂岩、粉砂岩、泥岩以及不同期次侵入岩体构成的丘陵层组成的古洪积—冲积平原，地势平坦，略向南倾斜。西部地区主要由下古生界多级基岩剥蚀台地。潮间带表层沉积物中，粗粒砂质沉积物比细粒泥质沉积区分布广泛，而粗粒砂质沉积物中以细砂分布最广，粗砂次之，而细粒泥质沉积物中以泥质砂分布最广，组分细砂分布最为广泛，砂-粉砂-粘土次之。由于广西潮滩属于典型的红树林滩面，从外滩经中滩到内滩，沉积物分别为细砂质、泥砂质和淤泥质。低潮带沉积物中小于 0.01 mm 的物理性粘粒只占13.6%；中潮带沉积物中小于 0.01 mm 的物理性粘粒占 30.7%；高潮带淤泥质沉积物中小于 0.01 mm 的物理性粘粒占 88.9%。岸滩地貌 广西潮间带滩涂总面积约 212 万亩（不包括潮间带河道和大型海汊水域），其中防城港市约 70 万亩，钦州市约 37 万亩、北海市约 105 万亩。其中：沙滩 1323464 亩（62.43%）、砂泥混合滩 248540 亩（11.72%）和泥滩 100789

图 1-4 茅尾海潮间带地貌类型分布图1：堆积的高潮位沙滩；2：侵蚀堆积的高潮位沙滩；3：侵蚀的高潮位沙滩；4：堆积的中潮位沙滩；5：侵蚀堆积的中潮位沙滩；6：平坦的中潮位侵蚀堆积沙滩；7：起伏的中潮位侵蚀堆积沙滩；8：平坦的中潮位侵蚀沙滩，9：起伏的中潮位侵蚀沙滩；10：堆积的低潮位沙滩；11：侵蚀堆积的低潮位沙滩； 12：起伏的低潮位侵蚀堆积沙滩；13：堆积的高潮位泥滩；14：侵蚀堆积的高潮位泥滩；15：堆积的中潮位泥滩；16：堆积的低潮位泥滩；17：堆积的高潮位砂泥混合滩；18：侵蚀堆积的高潮位砂泥混合滩；19：堆积的中潮位砂泥混合滩；20：侵蚀堆积的中潮位砂泥混合滩；21：堆积的低潮位砂泥混合滩；22：侵蚀堆积的低潮位砂泥混合滩；23：茂密的红树林泥滩；24：茂密的红树林砂泥滩；25：茂密的红树林沙滩；26：茂密的红树林碎石滩；27：稀疏的红树林泥滩；28：稀疏的红树林砂泥滩；29：稀疏的红树林沙滩；30：稀疏的红树林碎石滩；31：泥质草滩；32：砂泥质草滩；33：砂质草滩；34：稀疏红树砂泥质草滩；35：砂砾滩；36 岩滩（海蚀平台）；37：碎石滩；38：养殖区；39：潮水沟与潮间带河道、水道；40：海域；41：人工围垦区及海堤。（2）沙田村—英罗港南部海岸是较典型的砂质海岸。高潮带沙滩狭窄。中潮带沙滩宽阔，发育沙波群、沙脊群、纵向沙垄、滩脊—滩槽等微地貌形态。低潮带上部也有沙波发育。本段海岸潮间带动力地貌过程表现为侵蚀—堆积作用交替。其中中潮带沙滩侵蚀—堆积作用强烈，滩面微地貌丰富，地形变化剧烈（图34 35 36 37 38 39 40 41

滩面微地貌丰富，地形变化剧烈（图1-5）。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2223 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3334 35 36 37 38 39 40 41

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