互花米草生物量变化对盐沼沉积物有机碳组分和来源的影响:以王港河口潮滩为例

2012~2013年在江苏王港典型互花米草盐沼湿地采集了4根柱状样和48个表层样,通过对比光滩和互花米草滩沉积物中总有机碳(TOC)、活性有机碳(LC)和顽固性有机碳(RC)含量,结合互花米草生物量季节变化,探讨了互花米草生物量对沉积物中有机碳组分的影响。结果表明,互花米草滩表层沉积物中LC含量及其中互花米草来源比例,均与互花米草地表枯落物量密切相关,但存在两个月的"相位差",这与枯落物有机碳快速分解时间一致,说明枯落物通过提高沉积物中LC的含量,提高了TOC含量并改变了TOC组分。互花米草地下生物量主要分布在0~20 cm深度内,该深度范围内互花米草滩各形态碳含量较高,LC和RC含量分别达到了光滩的4.03倍和1.70倍;同时,TOC中LC所占比重在0~20 cm深度内较高,也表现出先下降后不变的趋势;另外,不同深度各形态有机碳含量均与地下生物量之间存在较好的正相关关系,说明地下生物量是影响沉积物各形态碳含量的重要因素,且对LC的影响大于RC。     

长江河口盐沼湿地酸挥发性硫化物的时空分布特征及影响因素

以长江河口典型潮间带(崇明东滩湿地)不同地貌单元植被根际柱样沉积物(0~33 cm)为研究对象,探讨了长江河口潮间带表层沉积环境中酸挥发性硫化物(AVS)的时空间变化特征及其与环境因子的关系.结果表明,不同植被根际沉积物中 AVS 含量存在显著季节变化,表现为:互花米草大于海三棱藨草和芦苇.各采样点根际沉积物中 AVS 含量垂向变化为:高潮滩芦苇,随深度的增加而降低;中潮滩互花米草与海三棱藨草,随深度的增加先增大后减小,且在地面下约20 cm 处显著增大. Pearson 相关分析表明,沉积物中 AVS含量与<16μm 的颗粒物、有机碳含量及含水率之间不存在简单的正相关关系.根际沉积物中 AVS 含量的时空变化可能受潮汐、植被生长等因素的综合影响,其时空变化特征反映了长江河口潮滩复杂多变的氧化还原条件.与芦苇和海三棱藨草相比,入侵物种互花米草对沉积物中硫酸盐异化还原有显著影响,其可能改变了潮滩湿地生态系统原有的氧化-还原生物地球化学循环过程     

长江口北支潮滩不同沉积微相有机地球化学元素分布*

利用在长江口崇明岛北支北四滧港（SY）、北堡港（BBG）以及新卫村（XW）潮滩获取的表层沉积物,测试总有机碳（TOC）、总氮（TN）及总硫（TS）含量,分析有机地球化学元素在潮滩微相的分布规律及影响因素,试图建立TOC/TN、TS/TOC等潮滩微相识别指标。研究结果显示,影响长江口潮滩TN、TS微相分布的重要因素为有机质含量及类型。在淤涨型潮滩,TOC/TN在高潮滩一般大于10,在中潮滩明显降至10以下;中潮滩植被带TS/TOC最高,平均值达0.063,其次为高潮滩互花米草带和中潮滩光滩（分别为0.055和0.054）,高潮滩芦苇带最低;TS-TOC一元线性回归斜率在高潮滩芦苇带呈现为显著低值,自高潮滩米草带向光滩,逐渐增大。在侵蚀型潮滩,TOC/TN从高潮滩到低潮滩均大于10,而且中、低潮滩的比值大于高潮滩,潮下带骤降至小于10;TS/TOC自陆向海逐渐增大,TS-TOC一元回归斜率高潮滩最低,中潮滩最高。另外,侵蚀型潮滩各微相的TS-TOC一元线性回归斜率均明显低于淤涨型潮滩。上述研究结果表明,长江口沉积物的TOC/TN和TS/TOC及TS-TOC一元线性回归斜率与潮滩沉积微相之间存在一定的关系,具有应用于全新世钻孔识别潮滩沉积物微相的潜力。     

长江口盐沼土壤有机质分布与矿化的空间差异

在长江口崇明东滩两类植被(互花米草、土著植被)区域分别选择一条纵向剖面,在高潮滩、中潮滩及光滩取得柱状样,利用颗粒有机碳(POC)含量、碳稳定同位素组成、土壤C/N比与颗粒组成等资料,研究盐沼有机质的分布与矿化特征。结果表明,两个纵向剖面的相同高程部位柱样之间,颗粒有机碳δ13C与POC含量的深度特征均存在显著差异;两个柱样的δ13C与POC含量的平均值均相差较大。互花米草对高潮滩柱样有机质的含量与组成均产生了明显影响,对中潮滩柱样有机质组成已有一定影响;土著植被对高潮滩柱样有机质组成的影响显著。盐沼植被对土壤有机质的分布与矿化均产生了明显影响。高潮滩柱样矿化阶段不同的有机质组分混杂,中潮滩柱样有机质的组成相对简单,矿化程度较弱。柱样粘粒含量与含水量在垂向上变化频繁,盐沼原始沉积层序对柱样的物质分布特征具有本底制约。不同高程部位柱样之间,有机质的深度分布特征以及矿化程度差异显著,盐沼碳动态受到潮滩特征性动力沉积过程的显著影响。     

长江北支口门圆陀角附近潮滩沉积物粒度记录及其对环境变化的响应

江苏圆陀角位于长江口北支与江苏海岸交汇处,海岸沉积动力环境复杂,潮滩沉积物粒度变化记录了潮滩环境变化的信息.根据2007年4月采集的表层样和钻孔岩芯粒度分析,圆陀角附近Yyb断面表层沉积物粒度在互花米草滩前缘较粗,大堤前岸滩最粗,光滩和互花米草滩粒度较细.YY孔岩芯沉积物粒度组成以砂质粉砂为主,粒度变化自下向上呈先由粗变细再变粗的特点,表层样和钻孔岩芯粒度变化反映了潮滩沉积物对风暴潮、潮汐海洋动力、大米草和互花米草种植以及大规模围垦的综合响应.173Cs测年结果推算出YY孔岩芯1954年以来、1963年以来、1975年以来和1986年以来的平均沉积速率分别为2.38cm/a,2.23cm/a,2.44cm/a和1.24cm/a.岩芯沉积物的沉积速率总体随潮滩淤积增高而下降,1975～1986年间沉积速率的快速增加,主要与圆陀角附近互花米草的快速淤积有关.     

闽江河口湿地典型植物群落及交错带植硅体碳分布特征研究

湿地既是"碳汇"也是"碳源",研究发现,碳可以被长久稳定地封存在植硅体内,不同植物的植硅体封存碳的能力有明显差异。选取闽江河口鳝鱼滩湿地芦苇群落、短叶茳芏群落、互花米草群落及交错带为研究对象,研究这3种植物植硅体碳(Phytolith-Occluded Carbon,简称PhytOC)含量和储量的空间变化特征和影响因素,探讨PhytOC含量在纯群落和交错带的差异,为研究植物竞争和碳循环过程提供依据。结果表明:受水文条件、植物生长和空间扩展等影响,闽江河口湿地植物PhytOC含量整体表现为近岸区高于近海区,PhytOC储量表现为纯群落高于交错带。PhytOC含量依次表现为芦苇纯群落(4.14 mg/g) > 交错带芦苇(3.67 mg/g) > 与芦苇交错的短叶茳芏(3.08 mg/g) > 互花米草纯群落(2.70 mg/g) > 与互花米草交错的短叶茳芏(1.96 mg/g) > 交错带互花米草(1.86 mg/g) > 短叶茳芏纯群落(1.75 mg/g)。短叶茳芏与芦苇相互扩展中短叶茳芏植物整体及各器官PhytOC含量均升高,而与互花米草相互扩展时短叶茳芏除了根系、茎以外各器官PhytOC含量均下降。3种植物各器官在交错带中PhytOC储量分配比明显不同于纯群落,根系PhytOC储量的分配比上升,提高了根系竞争力。芦苇、短叶茳芏、互花米草通过植硅体封存的碳储量分别占植物碳储量的0.27%、0.15%和0.07%,但植物间的扩展过程影响了植物的PhytOC储量,其中短叶茳芏与互花米草形成的交错带中短叶茳芏下降幅度最高(56.29%),互花米草下降幅度最低(26.15%)。由此可见,植物的空间扩展对植物PhytOC含量、储量以及在不同器官的分配比都有一定的影响,短叶茳芏在与芦苇和互花米草竞争时分别采取不同的PhytOC分配机制。     

基于地面激光扫描的典型海岸带盐沼潮滩地形反演

海岸带潮滩地形具有快速变化的特点;在盐沼植被覆盖的潮滩区域,地面激光扫描仪（terrestrial laser scanning,TLS）获取地形数据受到地表植被的影响。为了研究TLS在盐沼潮滩使用的地形测量精度与盐沼植被种类、盖度的关系,本文以芦苇群落、白茅群落、互花米草群落、海三棱藨草群落4种典型海岸带盐沼植被群落为研究对象,在移动窗口法的基础上辅以聚类分析的植被滤除算法,分别从点云原始数据中恢复地表地形地貌特征。研究结果表明：1）植被盖度越高,TLS反演地形精度越低,两者负相关。2）不同植被的激光穿透能力不同：盖度大于50%时,激光无法穿透原始盖度分别为70%、65%、65%的白茅群落、互花米草群落、海三棱藨草群落,均方根误差（root-mean-square error,RMSE）分别为22.0、22.0、8.6 cm;盖度等于50%时,白茅群落、海三棱藨草群落、芦苇群落和互花米草群落的RMSE分别为16.0、6.6、4.5、5.7 cm;盖度小于50%时,芦苇群落、互花米草群落、海三棱藨草群落地形反演精度小幅度提高,白茅群落地形反演精度提升较为明显。3）在盐沼潮滩地区使用TLS反演地形时,增加TLS架设高度、对同一区域多方位反复扫描可能有助于提高地形反演效果。     

江苏海岸潮滩沉积环境及其可持续利用问题

凭借着独一无二的地质、地貌、海洋、气候、土壤和生态特征，江苏潮滩拥有丰富的自然资源，然而却又受着不利自然条件及不合理人类活动的限制。江苏潮滩沉积表现出4个水平相带：草滩(湿地)沉积带、盐蒿泥滩沉积带、泥一砂混和滩沉积带、粉砂滩沉积带。潮滩是极为脆弱的生态系统，它极容易受到湿地围垦、低效的生产方式、酷取滥采、环境污染等人类扰动的破坏。基于以上认识，提出顺应潮滩自然演变，人类活动与潮滩沉积环境的和谐开发利用及保护模式。     

长江口盐沼滩面发育对有机碳深度分布的制约

通过对长江口崇明东滩高潮滩、中潮滩以及光滩柱状样的有机碳含量与碳稳定同位素组成（δ13C）、粒度组成等的测定，研究盐沼有机碳深度分布特征与形成机制。结果表明，盐沼土壤颗粒有机碳（POC）主要赋存于粒径小于0.016 mm的颗粒中，POC含量对粒径在0.002~0.004 mm区间的颗粒含量变化最敏感，说明盐沼POC主要来自长江径流悬移质，这与有机碳稳定同位素结果一致。土壤POC含量与不同粒径区间颗粒含量相关关系表明，高潮滩与中潮滩柱样的泥沙级配较为接近；光滩柱样POC含量与不同粒径区间颗粒含量相关关系特征与高、中潮滩柱样的基本类似，主要不同表现在粒径大于0.016 mm的粗颗粒，这很可能受控于盐沼不同高程部位动力沉积过程。盐沼植被对高、中潮滩柱样POC的贡献相当可观，个别层段高达55.6%；植被对土壤POC的贡献受到滩面过程的明显制约。滩面动力沉积过程形成盐沼垂向上独特的沙、泥纹层构造，其优良的封堵效能显著影响土壤有机碳的垂向分布。盐沼滩面动力沉积过程是塑造有机碳深度分布特征的关键因素。     

长江口沉积物碳氮元素地球化学特征及有机质来源分析

根据对长江口水下三角洲上部(CJ16)和口门浅滩(CJ19)柱状样的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和有机碳同位素(δ13C)以及长江口表层样TOC的测定,得出其粒度及碳氮元素特征,利用C/N和δ13C分析有机质来源及不同来源的贡献率。研究结果表明:(1)沉积物中有机碳含量在0.19%～1.17%之间,CJ16柱中有机碳含量比CJ19柱略高;总氮含量均比较少,且变化幅度小;C/N比值在5～17间变化;CJ16柱的δ13C值在24.70‰～22.86‰间变化,CJ19柱为24.88‰～22.37‰,且CJ19柱δ13C值在36 cm以上段较下段明显增大,推测可能与南汇边滩互花米草(C4植物)的引种有关;(2)长江口表层沉积物TOC的含量范围为0.17%～1.16%,平均值为0.52%;(3)粒度特征显示长江口主要以粉砂和粘土为主,砂含量较少,粒度与长江口TN、TOC含量有较好的相关性;(4)C/N和δ13C值的特征均显示该区有机质为陆源和海洋混合,利用C/N比值估算出来自陆源的有机碳比例在CJ16柱约为40%,而在CJ19柱中约为60%;根据δ13C值估算出CJ16柱陆源和海源两种有机质来源几乎是各占一半的比例,CJ19柱来自陆源的有机碳占总有机碳的60%,与用C/N比值法测得的结果较一致。上述结果显示长江口的不同空间位置碳氮元素分布特征不同,沉积记录受到粒度、河口区物源的影响,还受到陆源和海源不同有机质来源输入的影响。     

福建罗源湾潮滩沉积过程对人类活动和台风事件的响应

潮滩地区是人类活动和台风事件影响最为显著的地区之一,利用潮滩沉积记录可以提取影响区域重大人类活动和台风事件的历史变化。罗源湾潮滩中上部盐沼和光滩柱状沉积物粒度分析结果显示,罗源湾潮滩沉积物以细颗粒为主,盐沼内部和潮滩中上部光滩柱状沉积物平均粒径分别为5.41~45.00 μm和5.4~68.82 μm,但在不同深度出现多次沉积物变粗的现象;利用210Pb测试计算得到的沉积速率分别为1.96 cm/a和1.23 cm/a;近年来的围填海活动导致潮间带地区沉积速率显著增大,互花米草的引种也进一步导致潮间带上部沉积速率增大。台风的强烈影响使得潮间带沉积出现间断,在沉积间断界面出现沉积物粒度变粗的现象,由此推断了近170年来显著影响罗源湾地区的台风事件沉积层的位置,并由此计算了不同时段的沉积速率。根据柱状沉积物粒度分析结果,不仅可以反演近百年来的对罗源湾产生重要影响的台风事件,也可以反演20世纪50年代以来罗源湾经历的几次较大规模的人类活动。     

崇明东滩沉积物磷的分布特征及环境意义

对崇明东滩采集的表层样和柱状样品,进行样品的总磷(TP)、无机磷(IP)和有机磷(OP)以及有机质含量等的测定,分析了磷的分布变化特征并对其影响因素和环境意义进行了探讨。     

潮间带盐沼植物对海岸沉积动力过程影响的研究进展

根据已有文献归纳出盐沼植物对水动力、悬沙运动、沉积、地貌影响研究已取得的进展，包括：①单位距离盐沼中波能的损失可为相邻光滩的数倍至数十倍；波浪传入互花米草盐沼20~30 m后，波能可全部损失；②盐沼植物可使潮流流速降低一个数量级；当植冠被淹没后，垂向流速剖面在植冠附近出现转折；③当植冠被淹没后，垂向上植冠层内的紊动强度趋于一致且明显低于植冠层以上；互花米草盐沼中的紊动强度可比相邻光滩低1~2个数量级；④盐沼植物通过2种机制影响悬沙的运动：其一是降低水体紊动，从而促进悬沙的沉降并遏制滩面沉积物再悬浮；其二是茎叶对悬沙的直接黏附。这两种机制可使盐沼中的悬沙浓度比相邻光滩低一半以上；⑤植物对细颗粒悬沙的促淤作用导致盐沼中的底床滩面沉积物细化；⑥盐沼中的垂向沉积速率可比光滩高7~8倍；盐沼中波痕和侵蚀坑等微地貌不易发育，滩面平整化；与光滩上频繁发生的冲淤交替相比，盐沼中通常只淤不冲，滩面稳定性较高；⑦植物对上述沉积动力过程的影响程度与植物的高度、密度、盖度等生态参数密切相关，因此，不同的植物种类对沉积动力过程的影响往往存在显著差异。在此基础上，展望了今后该领域研究进一步加强的几个方面。 [HT5H]关〓键〓词：[HT5K] [HT5H]中图分类号:〓〓〓文献标识码：A[HT5SS][HK]     

太湖东部湖湾水生植物生长区底泥氮磷污染特征

为了解太湖东部湖湾(贡湖湾、光福湾、渔洋湾)表层底泥中氮、磷的污染特征及其与水生植物生长的关系,采集了各湖湾滨岸带水生植物生长区的表层底泥,探讨了水生植物的生长与分布对表层底泥中总氮(TN)、总磷(TP)及总有机碳(TOC)等含量的影响,并对表层底泥进行营养评价.结果表明,水生植物生长密集区底泥中TN、TP、TOC的含量均显著低于水生植物零星生长区,说明水生植物的生长对太湖东部湖湾表层底泥中营养盐与有机碳含量具有较为明显的影响;相关性分析显示,表层底泥中TOC与TN含量呈显著相关性(R2=0.832 8),而与TP的相关性则较弱(R2=0.166 5),反映了TOC在湖泊底泥中的沉积可能成为湖泊氮的重要来源,而对磷的影响较小.利用有机指数与有机氮指数两种方法分别对东部各湖湾底泥进行污染评价,贡湖湾、光福湾、渔洋湾底泥有机指数平均值分别为0.142 7、0.228 6与0.208 6,均属较清洁与尚清洁水平,而各湖湾有机氮指数平均值均为Ⅲ与Ⅳ级,说明底泥已遭受了一定程度的氮污染.因此,对水生植物零星生长区表层底泥中氮含量的控制与削减有利于湖泊富营养化的预防与治理.     

潮白河中游沉积物氮磷和有机质分布特征及评价

潮白河是京津冀地区的重要河流。本研究以潮白河中游段为研究区,针对该区段沉积物有机质、氮磷污染程度不明的问题,通过对研究区130个采样点表层沉积物中有机质(OM)、总氮(TN)和总磷(TP)的测定,分析了表层沉积物中有机质和氮磷的分布特征及污染来源,将有机指数和有机氮污染指数评价法相结合开展污染及生态风险评价。结果表明:(1)潮白河中游表层沉积物中OM含量变化范围为0.17%~13.15%,平均含量为5.32%; TN的含量为0.005~1.028 g/kg,平均含量为0.192 g/kg;TP的含量为0.367~4.825 g/kg,平均含量为1.662 g/kg。(2)相关性分析表明,OM与TP、OM与TN均呈弱相关,而TN与TP呈强相关。这是因为TN和TP来源相近,主要来自外源,与OM来源有一定差异。根据TOC/TN特征分析,OM主要受藻类、浮游植物和非纤维束植物等影响。(3)有机指数评价结果显示,潮白河中游段表层沉积物监测点中60%为清洁,33.85%为较清洁,4.62%为尚清洁,1.54%为有机污染。有机污染点主要位于运潮减河入潮白河口和田贾庄排干渠入潮白河口。区域有机氮评价结果以清洁级别为主,整体较好。     

江苏中部潮滩长期演变规律及其受米草生长影响

在江苏盐城川东港南侧潮滩设置了一系列水准桩,使用滩面高程观测仪对滩面高程进行7 a（2012年10月—2018年11月）的逐月现场观测,结合遥感资料获取米草前缘位置变化,探究淤泥质潮滩中长期演变规律及米草生长在潮滩地貌演变中的作用。结果表明:高滩区域地下过程（土体膨胀、压缩等）对滩面变化起控制作用;盐沼区米草生长促进滩面沉积,随米草前缘向海生长,盐沼中部区域年增长率降低,靠近米草前缘区域滩面年淤积量增加,但米草向海推进对光滩区域演变影响小;潮滩剖面自陆向海依次可分为基本稳定带、快速淤积带、基本稳定带、快速冲刷带,潮间带中部坡度逐步增大;滩涂面积保有量在2012—2018年观测时段内逐年降低。     

Inputs,transformations, and transport of nitrogen and phosphorus in Chesapeake Bay and selected tributaries

In this paper we assemble and analyze quantitative annual input-export budgets for total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) for Chesapeake Bay and three of its tributary estuaries (Potomac, Patuxent, and Choptank rivers). The budgets include estimates of TN and TP sources (point, diffuse, and atmospheric), internal losses (burial in sediments, fisheries yields, and denitrification), storages in the water column and sediments, internal cycling rates (zooplankton excretion and net sediment-water flux), and net downstream exchange. Annual terrestrial and atmospheric inputs (average of 1985 and 1986 data) of TN and TP ranged from 4.3 g TN m^?2 yr^?1 to 29.3 g TN m^?2 yr^?1 and 0.32 g TP m^?2 yr^?1 to 2.42 g TP m^?2 yr^?1, respectively. These rates of TN and TP input represent 6-fold to 8-fold and 13-fold to 24-fold increases in loads to these systems since the precolonial period. A recent 11-yr record for the Susquehanna River indicates that annual loads of TN and TP have varied by about 2-fold and 4-fold, respectively. TN inputs increased and TP inputs decreased during the 11-yr period. The relative importance of nutrient sources varied among these estuaries: point sources of nutrients delivered about half the annual TN and TP load to the Patuxent and nearly 60% of TP inputs to the Choptank; diffuse sources contributed 60–70% of the TN and TP inputs to the mainstream Chesapeake and Potomac River. The direct deposition of atmospheric wet-fall to the surface waters of these estuaries represented 12% or less of annual TN and TP loads except in the Choptank River (37% of TN and 20% of TP). We found direct, although damped, relationships between annual rates of nutrient input, water-column and sediment nutrient stocks, and nutrient losses via burial in sediments and denitrification. Our budgets indicate that the annual mass balance of TN and TP is maintained by a net landward exchange of TP and, with one exception (Choptank River), a net seaward transport of TN. The budgets for all systems revealed that inorganic nutrients entering these estuaries from terrestrial and atmospheric sources are rapidly converted to particulate and organic forms. Discrepancies between our budgets and others in the literature were resolved by the inclusion of sediments derived from shoreline erosion. The greatest potential for errors in our budgets can be attributed to the absence of or uncertainties in estimates of atmospheric dry-fall, contributions of nutrients via groundwater, and the sedimentation rates used to calculate nutrient burial rates.     

Seasonal and topographic variations in porewaters of a southeastern USA salt marsh as revealed by voltammetric profilingdagger

We report electrochemical profiles from unvegetated surficial sediments of a Georgia salt marsh. In creek bank sediments, the absence of Sigma H2S or FeSaq and the presence of Fe(III)-organic complexes suggest that Mn and Fe reduction dominates over at least the top ca. 5 cm of the sediment column, consistent with other recent results. In unvegetated flats, accumulation of Sigma H2S indicates that SO42- reduction dominates over the same depth. A summer release of dissolved organic species from the dominant tall form Spartina alterniflora, together with elevated temperatures, appears to result in increased SO42- reduction intensity and hence high summer concentrations of Sigma H2S in flat sediments. However, increased bioturbation and/or bioirrigation seem to prevent this from happening in bank sediments. Studies of biogeochemical processes in salt marshes need to take such spatial and temporal variations into account if we are to develop a good understanding of these highly productive ecosystems. Furthermore, multidimensional analyses are necessary to obtain adequate quantitative pictures of such heterogeneous sediments.