滨海盐沼湿地有机碳的沉积与埋藏研究进展

滨海盐沼湿地有着较高的碳沉积速率和固碳能力,在缓解全球变暖方面发挥着重要作用,而盐渍土壤是滨海盐沼湿地碳收支研究中最大的有机碳库,研究其碳沉积与埋藏对于理解滨海湿地碳收支有着重要的意义.本文从滨海盐沼湿地土壤有机碳的来源、土壤有机碳库与沉积速率、盐沼湿地有机碳的埋藏机制、全球变化与滨海盐沼湿地碳封存等几方面对滨海盐沼湿地有机碳沉积与埋藏的相关研究进行综述.今后研究应侧重:1)加强对控制滨海盐沼湿地碳储存变异的基本因素的进一步研究;2)对测量滨海盐沼湿地沉积物碳储量和沉积碳埋藏速率的方法进行标准化;3)对潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量进行量化;4)探明全球变暖的影响和生产力的提高是否可以抵消因呼吸增强而造成的有机碳降解速率的升高.确定固碳速率变化驱动因子,理解气候变化和人类活动对碳埋藏的影响机制,有助于提升我国滨海盐沼湿地的固碳能力.     

滨海盐沼湿地有机碳的沉积与埋藏研究进展

滨海盐沼湿地有着较高的碳沉积速率和固碳能力,在缓解全球变暖方面发挥着重要作用,而盐渍土壤是滨海盐沼湿地碳收支研究中最大的有机碳库,研究其碳沉积与埋藏对于理解滨海湿地碳收支有着重要的意义.本文从滨海盐沼湿地土壤有机碳的来源、土壤有机碳库与沉积速率、盐沼湿地有机碳的埋藏机制、全球变化与滨海盐沼湿地碳封存等几方面对滨海盐沼湿地有机碳沉积与埋藏的相关研究进行综述.今后研究应侧重:1)加强对控制滨海盐沼湿地碳储存变异的基本因素的迸一步研究;2)对测量滨海盐沼湿地沉积物碳储量和沉积碳埋藏速率的方法进行标准化;3)对潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量进行量化;4)探明全球变暖的影响和生产力的提高是否可以抵消因呼吸增强而造成的有机碳降解速率的升高.确定固碳速率变化驱动因子,理解气候变化和人类活动对碳埋藏的影响机制,有助于提升我国滨海盐沼湿地的固碳能力.     

红树林湿地有机碳研究进展

红树林湿地是地球上生产力最高的区域之一,尽管红树林的面积相对较少,但其单位面积的固碳能力很强,是重要的"蓝碳"碳库,其有机碳储量及动态对于全球碳平衡有重要影响。本文对红树林湿地有机碳(包括植被生物量碳和沉积物有机碳)的碳储量及计量方法,沉积物中有机碳的组成、来源及溯源方法,以及影响红树林湿地有机碳动态的因素等方面的研究进行了综述,并对其存在的问题和今后的研究趋势进行了分析。基于红树林湿地的固碳潜力和资源快速减少的现状,准确评估红树林碳库及其动态,有助于气候变化框架条约下的滨海湿地碳计量和价值评价,可以揭示红树林生态系统与全球变化的反馈关系,为红树林生态恢复和保护提供依据。     

稳定碳同位素在滨海湿地碳生物地球化学循环中的应用

碳作为滨海湿地中重要的生命元素,其生物地球化学循环过程是滨海湿地研究的核心内容之一.稳定同位素技术越来越多地被应用到滨海湿地碳生物地球化学循环过程的研究中,提高了其研究水平,并推动了其研究的进程.本文从有机物质生产、土壤有机质来源、食物链传递、温室气体排放以及可溶性有机碳输出5个方面,综述了滨海湿地碳生物地球化学循环过程的稳定同位素研究进展.通过植物及土壤δ13C值的测定进行有机质的生产机理研究及外源追溯,通过对比各生物种群的δ13C值分析碳在生态系统中的流动过程,通过湿地排放温室气体及可溶性有机碳δ13C值的测定揭示影响碳输出的环境因子.最后,文章总结了当前研究中存在的问题,并对其研究前景进行了展望.     

中国滨海盐沼湿地碳收支与碳循环过程研究进展

滨海盐沼湿地由于其较高的初级生产力和较缓慢的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的有效蓝色碳汇,近年来引起全球范围内的热切关注.我国滨海盐沼湿地分布较广,国内学者对滨海盐沼湿地碳循环及碳收支研究取得了一定进展,深入研究滨海盐沼湿地碳循环有助于对全球碳循环及全球变化的理解,并为利用滨海湿地进行碳的增汇减排提供科学依据.主要从我国滨海盐沼湿地碳循环主要观测方法、碳收支与碳循环过程及特点、碳库的组成与影响因素、气态碳的输入输出、潮汐作用对其碳收支的影响这5个方面出发,对国内的滨海盐沼湿地碳循环与碳收支的研究进展进行了归纳总结,并对今后的研究方向给出如下建议:(1)加强滨海盐沼湿地土壤碳库在深度上和广度上的研究;(2)标准化滨海盐沼湿地碳储量、碳通量的量化方法和观测技术;(3)在研究尺度上要宏观、微观并重,同时加强长期原位监测湿地碳通量的变化与室内模拟研究;(4)量化在潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量.只有对我国滨海盐沼湿地碳库收支进行更准确的评估和长期的碳库动态变化监测,方可进一步认识我国盐沼湿地对全球气候变化的影响及其反馈作用,这对于预测全球变化及制定湿地碳储备功能的提升策略具有重要的意义.     

艾比湖湿地土壤有机碳及储量空间分布特征

土壤碳储量的研究是全球碳循环研究的热点,土壤碳库的变化对全球气候变暖、维护生态平衡都有着重要的意义。新疆的艾比湖湿地是干旱区典型的盐湖湿地,为探明该湿地有机碳特性及储量,选择艾比湖湿地1m深度的土壤作为研究对象,测试有机碳含量后,对艾比湖湿地土壤有机碳特性进行分析并分层定量测算有机碳储量,结果显示:(1)艾比湖湿地土壤有机碳整体偏低,随土层加深,含量依次递减的规律比较显著。湿地7种不同植被覆盖类型的土壤有机碳含量垂直空间变异性差异明显,其中荒漠河岸林、盐化草甸、小乔木荒漠大多属于强变异,而其它植被覆盖的土壤类型多属于中等变异。(2)艾比湖湿地7种不同植被类型土壤有机碳含量在相同土层的分布特征为:有机碳集中分布在浅表层(0—20 cm),从40 cm以下变幅缓慢,分布较为均匀。不同植被类型土壤有机碳在不同土层的分配比例差异比较明显,但表层(0—20 cm)大多占到30%以上。(3)艾比湖湿地土壤有机碳储量排序依次为小乔木荒漠盐化草甸干涸湖底灌木荒漠盐生灌丛荒漠河岸林寒湿性针叶林。湿地有机碳蓄积总量为7086862.83 kgC。上述研究结果可为新疆干旱区湿地生态系统恢复、保护与科学管理提供科技支撑。     

胶州湾滨海湿地土壤有机碳时空分布及储量

在胶州湾选取芦苇、碱蓬、光滩及大米草4种典型滨海湿地类型,分季节和层次采集土壤样品,测定土壤有机碳含量,分析滨海湿地土壤有机碳的时空分布及储量.结果表明: 垂直方向上,除光滩湿地沿剖面呈先减小后稍有上升的趋势外,其他湿地均随土壤深度的增加而减小;水平方向上,湿地土壤有机碳含量表现为大米草湿地>光滩湿地>碱蓬湿地>芦苇湿地;季节上,湿地土壤有机碳含量表现为春季>夏季>秋季>冬季.土壤有机碳含量与土壤含盐量、含水率、TN及C/N呈正相关,与土壤容重、pH值呈负相关.不同类型湿地土壤剖面有机碳密度表现为光滩湿地>芦苇湿地>碱蓬湿地,湿地类型对土壤有机碳含量和有机碳密度分布的影响存在一定差异.因储碳层厚度及储碳层内有机碳密度的差异,光滩湿地单位面积有机碳储量明显高于碱蓬和芦苇湿地,具有较大的储碳潜能,对研究区滨海湿地起到一定的碳汇作用.     

小叶章湿地土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳的分布特征

利用野外原位观测方法,研究了三江平原不同水分条件下2类小叶章湿地土壤微生物量碳和可溶性有机碳的分布特征,并探讨了其影响因素。结果表明,5—9月小叶章湿草甸湿地表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳和可溶性有机碳平均值分别为769.2和312.3 mg·kg^-1,小叶章沼泽化草甸湿地土壤的相应值为2447.3和404.4 mg·kg^-1,其分别占总有机碳的2.50%和1.03%以及3.53%和0.59%。2类有机碳活性组分均具有明显的季节变化特征,且剖面含量随深度的增加呈递减趋势。有机质的输入、腐殖质含量和水分条件是影响小叶章湿地土壤微生物量碳和可溶性有机碳分布的主要因素。     

海草生态系统的固碳机理及贡献

由海草、红树林、盐沼草等植被组成的滨海和海洋生态系统是地球中高效的碳汇热点,它们所固定的碳被称为"蓝碳".作为全球生态服务功能价值最高的生态系统之一,海草生态系统所固定的碳是蓝碳里的重要组成部分.高生产力、高效过滤及高稳定性造就了海草生态系统巨大的固碳能力,进而对全球碳循环具有深刻影响.然而,人为影响以及全球气候变化使全球海草床加速衰退,成为地球生物圈中退化速度最快的生态系统之一.当前,国内外对海草床等滨海生态系统固碳能力的关注、研究深度与广度仍远远不足,对全球海草固碳的评估仍存在诸多不确定性.为了能更准确地评估全球海草床的碳埋存,一些基础性的科学问题应优先考虑:1)全国和全球海草的准确分布面积;2)不同海草优势种类或不同地域的海草床碳汇能力的差异;3)人为干扰和全球气候变化对海草生态系统碳捕获和碳埋存的影响.     

渤海辽东湾海域表层沉积物有机质特征、来源及环境评价分析

为探究渤海辽东湾海域有机质的分布特征及其输入源,2014年8月于辽东湾采集了沉积物表层样品,并检测了有机质的生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)以及碳、氮同位素。结果表明:辽东湾表层沉积物样品的TOC变化范围为0.23%—1.76%,平均值为0.72%;TN的变化范围为0.02%—0.09%,平均值为0.04%。有机碳同位素值在-23.89‰—-21.82‰,平均值为-22.34‰;氮同位素的值处于5.27‰—9.68‰之间,平均值为7.43‰。粒度对碳、氮同位素值的影响不大,人为因素会对碳、氮同位素的检测结果造成影响。有机污染评价显示辽东湾的西南部及东北部海域受到一定程度的生态污染。依据经典的二元计算模式,辽东湾海源有机质贡献比例范围为51.77%—86.31%,平均值为77.66%。因此辽东湾海域的有机质输入源主要为海源有机质,陆生有机质来源主要是陆生C3植物。研究结果对于渤海陆海统筹的生态保护修复与区域污染防治提供一定的科学依据,为打响渤海攻坚战提供有力的数据参考。     

滨海蓝碳湿地碳汇速率测定方法及中国的研究现状和挑战

滨海盐沼、红树林和海草床蓝碳湿地生态系统具有高效的固碳-储碳能力,准确测定滨海蓝碳湿地生态系统碳汇速率,对于评估滨海湿地碳中和能力、生态恢复新增碳汇规模及碳贸易至关重要。深入思考滨海蓝碳湿地生态系统碳汇定义的内涵,提出狭义碳汇和广义碳汇的概念,介绍沉积物碳累积+植被净初级生产力法以及生态系统碳通量收支法2个目前国际上应用最多的滨海蓝碳湿地碳汇速率测定方法,特别是深入分析作为开放系统的滨海盐沼生态系统和海草床生态系统碳汇速率测定面临的诸多问题与挑战,梳理中国红树林、滨海盐沼和海草床生态系统碳汇速率的测定结果及国家尺度滨海蓝碳湿地生态系统碳汇规模,最后提出中国在滨海蓝碳湿地碳汇速率测定实践中急需加强的基础研究领域,以期为科学地计量中国滨海蓝碳湿地生态系统碳汇速率与碳汇规模提供方法参考和技术支撑。     

2010年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源

于2010年8月对珠江口海域20个站位的颗粒有机碳(POC)进行采样,分析了POC的空间分布特征,讨论了POC与环境因子之间的关系,并利用碳稳定同位素(δ13C)分析了POC的来源及其贡献率。结果显示,研究区域POC的浓度范围98.5—1929.8μg/L,平均浓度541.9μg/L,空间分布总体呈现自北部海域向中部海域逐渐降低,中部海域至南部海域又逐渐升高,底层大于表层的特点。总悬浮颗粒物、叶绿素a、水动力是影响POC空间分布的重要原因。研究区域总悬浮颗粒物δ13C值的变化范围-27.05‰—-21.03‰,平均为-24.57‰,反映出珠江口海域颗粒有机碳为陆源和水生源混合来源,其分布呈现沿盐度梯度自口门内向口门外逐渐递增,底层高于表层的特点。陆源输入和海洋生物生产是影响δ13C值分布的主要原因。运用二元混合模型计算得知,珠江口北部和中部海域POC以陆源有机碳为主,贡献率平均为64%;南部海域POC以水生源有机碳为主,贡献率平均为68%。与20多年前相比,POC的分布特征与来源已经发生了改变,珠江口海域含沙量减少与营养盐含量增加可能是导致POC组成发生变化的主要原因。     

1973-2013年黄河三角洲湿地景观演变驱动力

1973-2013年间,日益加剧的人类活动和愈发严峻的自然环境对黄河三角洲湿地景观形成巨大威胁。人与自然双重影响下黄河三角洲湿地发生了怎样的变化,哪些因素、多大程度上导致了这种变化的发生,科学解答这些问题对于加强黄河三角洲湿地保护具有重要意义。以Landsat卫星1973-2013年40a的9期影像为数据源,利用人工目视解译方法构建研究区景观数据库,在分析研究区景观特征的基础上,通过主客观相结合的方法,构建了能够反映黄河三角洲地区景观湿地化和人工化状态的表面湿地-人工状态指数(SWCSI)。结合黄河入海水沙、区域降水以及地方生产总值(GDP)、水产品产量和原盐产量,分别从区域尺度和像元尺度上,定量分析了过去40年黄河三角洲湿地景观演变的驱动力及其空间差异。研究表明:(1)过去40年来,黄河三角洲自然湿地面积不断萎缩,人工湿地增加,湿地总面积减小,黄河三角洲整体上呈现出人工化或湿地退化趋势,同时也存在明显的空间异质性:滨海地区以人工化和湿地退化趋势为主,黄河入海口地区以湿地化趋势为主,中西部和西南部传统农耕区基本无变化。(2)黄河三角洲湿地景观的人工化或湿地退化趋势是过去40年来黄河水沙减少、人类活动加剧共同作用的结果。区域尺度上,人类社会经济活动对黄河三角洲湿地景观演变起主导作用,黄河径流量和输沙量的作用明显弱于社会经济因素。像元尺度上,驱动因素的空间异质性是导致黄河三角洲湿地景观演变空间异质性的原因。湿地的发展主要归因于自然因素,以黄河水沙作用最为关键;湿地的人工化或退化过程以人类社会经济活动的强制改造为主导,但是否伴随黄河水沙变化的潜在影响,对特定区域而言应是确定的,但仍很难从像元尺度进行量化。     

海洋浮游植物与生物碳汇

系统描述了浮游植物与海洋碳汇相关的几个过程:初级生产、浮游植物沉降、浮游动物粪球打包沉降、经典食物链碳汇、溶解有机碳生产和转化、透明胞外聚合颗粒物(TEP)凝聚网,和CO₂分压升高(海水酸化)影响下浮游植物功能群转变及中国海可能的生物碳汇前景展望。提出海洋初级生产过程和TEP凝聚网过程是中国海生物碳汇的关键过程,而中国海的黄海中部及长江口区域是生物碳汇研究的重点区域,建议将硅藻及其碳汇过程作为今后研究的重点。     

氮输入对滨海盐沼湿地碳循环关键过程的影响及机制

滨海盐沼湿地是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇, 但是近岸海域富营养化导致的大量氮输入对盐沼湿地稳定性和碳汇功能构成严重威胁。潮汐作用下大量氮输入对盐沼湿地植物光合碳输入、植物-土壤碳分配和土壤碳输出等碳循环关键过程产生深刻影响, 进而影响盐沼湿地碳汇功能评估的准确性。该文从植物光合固碳、植物-土壤系统碳分配、土壤有机碳分解、土壤可溶性有机碳释放、盐沼湿地土壤碳库5个方面综述了氮输入对盐沼湿地碳循环关键过程的影响。在此基础上, 针对当前研究的不足, 提出今后的研究中, 需要进一步探究氮输入对盐沼湿地植物光合固碳及碳分配过程的影响、盐沼湿地土壤有机碳分解的微生物机制、盐沼湿地土壤可溶性有机碳产生和横向流动的影响、以及氮类型对盐沼湿地土壤碳库的影响。以期为揭示氮输入对盐沼湿地碳汇形成过程与机制提供基础资料和理论依据, 为评估未来近岸海域水体富营养化影响下滨海盐沼湿地碳库的潜在变化提供新思路。     

重金属污染对珠江口红树林表层沉积物碳含量的影响

湿地沉积物是红树林生态系统中重要的组成部分,其总有机碳储量的变化对红树林生态系统的固碳能力有着重要影响。现有对红树林湿地重金属的研究多集中于污染评价,鲜有涉及重金属含量对沉积物总有机碳（TOC）含量影响的研究。于2018-2019年期间4次前往珠江口典型红树林湿地,采集了0-30 cm表层土壤沉积物的样品,并测定其重金属含量和TOC含量,以探讨重金属含量变化对TOC的影响。结果表明,与广东地区的背景值相比,研究区沉积物重金属含量超标较为严重,重金属来源应是人类活动;沉积物的重金属含量能够显著影响TOC含量（P<0.01,R²=0.39）,间接对红树林湿地的固碳能力、甚至全球变暖产生一定影响;Cd、As、Zn含量高的沉积物环境有利于TOC的积累,Cu、Cr、Ni、Hg含量低的沉积物环境则不利于TOC的积累。沉积物的重金属对TOC的影响的机制是非常复杂的,它们可以通过影响土壤结构、土壤化学组分、土壤内微生物、上部植被群落的生长以及凋落物归还等一系列过程,导致沉积物TOC和固碳能力的变化。     

Processes of organic carbon in mangrove ecosystems

In addition to carbon accumulation in plants, processes of organic carbon in mangrove ecosystems include origins of sediment organic carbon, carbon fluxes between mangroves and their adjacent systems (coastal waters and atmosphere), and cycling processes. Sediment organic carbon originates from suspending solids in coastal waters, mangrove plants and benthic algae. In mangroves with low organic carbon content in sediments, tidal seawater is the main origin of sediment organic carbon, while in mangroves with high sediment organic carbon contents, sediment organic carbon mainly originates from mangrove plants. Due to tidal flush, there is large material exchange between mangrove ecosystems and their adjacent coastal waters. In China, exports of organic carbon in litter falls and dissolved organic carbon from mangroves to their adjacent coastal waters have not been documented. Processes of mangrove litter falls, including production, decomposition, export and animal consumption, determine linkages among organic carbon among mangrove plants, secondary production and coastal ocean. Consumers especially benthic animals may influence organic carbon in mangrove ecosystems, because (1) their consumption rates are high, and their selective feeding on some food sources will change the relative quantities of export, bury and mineralization of organic carbon from different origins; (2) their consumption is much more than assimilation, resulting in the changes in sizes, forms and qualities of non-assimilated organic matters, and then the changes in availability of export, consumption or mineralization of organic carbon. Respiration and sulfate reduction are important mineralization processes of organic carbon in mangrove sediments. Mineralization rates of organic carbon in mangrove sediments are influenced by quantities, activities and particle sizes of organic matters, and other factors such as forest ages, root activities and animal burrowing activities. Researches on processes of mangrove organic carbon should be based on open systems, and ecological processes of organic carbon should be coupled with vegetation restoration.     

Processes of organic carbon in mangrove ecosystems

In addition to carbon accumulation in plants, processes of organic carbon in mangrove ecosystems include origins of sediment organic carbon, carbon fluxes between mangroves and their adjacent systems (coastal waters and atmosphere), and cycling processes. Sediment organic carbon originates from suspending solids in coastal waters, mangrove plants and benthic algae. In mangroves with low organic carbon content in sediments, tidal seawater is the main origin of sediment organic carbon, while in mangroves with high sediment organic carbon contents, sediment organic carbon mainly originates from mangrove plants. Due to tidal flush, there is large material exchange between mangrove ecosystems and their adjacent coastal waters. In China, exports of organic carbon in litter falls and dissolved organic carbon from mangroves to their adjacent coastal waters have not been documented. Processes of mangrove litter falls, including production, decomposition, export and animal consumption, determine linkages among organic carbon among mangrove plants, secondary production and coastal ocean. Consumers especially benthic animals may influence organic carbon in mangrove ecosystems, because (1) their consumption rates are high, and their selective feeding on some food sources will change the relative quantities of export, bury and mineralization of organic carbon from different origins; (2) their consumption is much more than assimilation, resulting in the changes in sizes, forms and qualities of non-assimilated organic matters, and then the changes in availability of export, consumption or mineralization of organic carbon. Respiration and sulfate reduction are important mineralization processes of organic carbon in mangrove sediments. Mineralization rates of organic carbon in mangrove sediments are influenced by quantities, activities and particle sizes of organic matters, and other factors such as forest ages, root activities and animal burrowing activities. Researches on processes of mangrove organic carbon should be based on open systems, and ecological processes of organic carbon should be coupled with vegetation restoration.     

The sediment burial depth and salinity control the early developments of Suaeda salsa in the Yellow River Delta

Sediment deposition is a common phenomenon in the estuary area. Pot control experiments were conducted to evaluate the interaction effects of sediment burial depth and salt stress on the seed germination and early seedling growth of Suaeda salsa (L.) Pall., an pioneer species of tidal wetland near the Yellow River Delta. The results showed that the percentage of seedling emergence, seedling emergence rate, seedling height, branch number, shoot biomass and root biomass were all significantly affected by salt stress and sediment burial depth. While the interaction of salt and burial depth significantly influenced the branch number, leaf biomass, shoot biomass and total plant biomass. Only 5 cm burial depth without salt stress should 6.25 ± 3.61% seedlings emergence. With the increasing of sediment burial depth and salt stress, percentage of seedling emergence, seedling emergence rate and plant height decreased significantly. However, under the salt treatment of 0 and 1%, the branch number increased dramatically with the increasing of sediment burial depth from 0 to 3 cm. The ratio of leaf to total biomass increased with increasing of burial depth, on the contrary, the ratio of root to total biomass decreased. 0–1 cm sediment burial depth was proved the suitable depths for seed germination of S. salsa in the coastal wetland of the Yellow River Delta. Our findings contribute to a better understanding of how to improve the seedling establishment of S. salsa under the dynamic changes of sediment deposition and salinity in the coastal wetland of the Yellow River Delta.     

长江河口典型湿地碳库动态研究方法

湿地生态系统在维持碳平衡和全球气候调节中起着重要作用。长江河口湿地生态系统是国际公认的生态过程敏感区,选择长江河口典型湿地——崇明东滩作为长期碳循环观测和实验模拟的研究对象,针对长江河口湿地生态系统碳库动态研究具体的科学问题,从"土壤-植被-大气"连续体(SPAC)碳流过程监测、涡度相关法碳通量监测、植物生长控制实验(开顶式气候室,OTC)、"湿地碳循环-气候变化"生态过程模型构建、多方数据源校正等方面,总结了全球气候变化条件下长江河口湿地碳库动态的研究方法。旨在了解长江河口湿地生态系统碳库动态特征,探寻湿地碳平衡的主导控制因子,评估中国东部沿海湿地碳库对全球气候变化的响应。进而为提出长江河口湿地碳储备功能的保育策略提供理论依据。