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。     

茅尾海红树林表层沉积物重金属含量分布特征及评价

对2012 年11 月采集到的茅尾海红树林自然保护区沉积物的20 个样点进行了重金属含量及分布特征分析, 并利用地累积指数法和Hakanson 潜在生态危害指数法对该区域重金属污染进行评价。研究结果显示: 红树林表层沉积物重金属含量为: Zn>Cr>Cu>Pb>As>Ni>Cd>Hg, 各重金属含量分别为59.85±14.40 mg⋅kg–1(Zn)、30.02±5.79 mg⋅kg–1(Cr)、24.81±19.19 mg⋅kg–1(Cu)、18.31±3.85 mg⋅kg–1(Pb)、11.56±4.28 mg⋅kg–1(As)、9.24±3.77 mg⋅kg–1(Ni)、0.34±0.26 mg⋅kg–1(Cd)、99.85±37.25 μg⋅kg–1(Hg)。Hakanson 潜在生态风险评价表明茅尾海红树林表层沉积物中重金属的潜在生态危害程度为中等, 而且, 地累积指数法评价结果表明截止目前该红树林未受到Zn、Cr、Ni、Pb 金属元素的污染。     

湛江高桥红树林表层沉积物的粒度空间分布特征

红树林湿地是滨海湿地的一个重要类型,也是重要的沉积库.沉积物是红树林定居与生长的基质,记载着红树林湿地的环境历史,可用于物源分析和沉积过程反演,对于红树林湿地的生态恢复和保护具有重要意义.2011年7月,以湛江国家级红树林自然保护区高桥片区红树林湿地为研究区,沿着水动力梯度进行取样,并基于沉积物粒度分析其表层沉积特征,通过地统计学方法生成预测表面,并结合有机质含量和群落结构进行相关性分析.结果表明:研究区沉积物是以粘、粉粒为主的混合沉积类型,砂粒、粘粒和粉粒平均含量分别为(27.8±15.4)%、(40.3±15.4)%和(32.1±11.4)%;表层沉积特征呈现明显的空间梯度,随着与陆地距离增加,从高潮位到低潮位方向上,沉积物砂粒含量增加,粘粒含量降低.表层沉积的有机质与粉粒含量呈正相关,而与砂粒呈负相关,且在水动力条件弱的高潮位区域,有机质含量高.表层沉积特征在不同群落生境间存在差异,沉积特征与不同红树林群落结构存在一定程度的相关性,反映了水动力条件与红树林之间的复杂关系.     

深圳湾红树林湿地柱状沉积物氮的形态分布

采用逐级分离提取的方法对深圳福田红树林秋茄湿地的柱状沉积物中氮的形态与垂直分布特征进行了研究。结果表明, 秋茄湿地柱状沉积物中总氮含量较高, 平均值达1247.28 (mg·kg^–1); 有机氮平均含量为785.85 (mg·kg^-1), 占比63%强。柱状沉积物中总可转化态氮的平均含量为444.00 (mg·kg^–1), 其中强氧化剂可浸取态氮是可转化态氮的主要赋存形态, 平均占可转化态氮的61%强; 而离子交换态氮和弱酸可浸取态氮的含量较低, 不及总可转化态氮的1%。在空间分布上, 0-60 cm 层多数形态的氮含量随样品深度的增加而缓慢下降; 但60 cm 层之后, 氮含量下降明显。     

红树林恢复对海岸湿地土壤影响的初步研究

初步研究了不同林龄的再植红树林对海岸湿地土壤理化性质的影响。结果表明,红树林恢复对深层土壤(20～25cm)的影响强于表层(0～5cm);与光滩相比,红树林恢复对表层土壤的氧化还原性无显著影响,但导致20～25cm土层氧化性增强;再植红树林对土壤营养盐有明显吸收作用,其中NH₄⁺-N含量显著高于NO₂^--N和NO₃^--N,为主要吸收营养盐,PO₄^3--P含量虽与IN相当,但红树林对P的吸收并不明显;随着红树林恢复时间的延长(林龄增加),20-25cm土层的pH值显著下降,红树林酸化作用增强;各样地表层土壤SO₄^2-含量无显著差别,但恢复林地深层土壤明显高于光滩。     

南黄海表层沉积物中氮的潜在生态学功能

首次探讨了南黄海表层沉积物中不同形态可转化氮与该海域浮游植物、浮游动物的丰度、生物量以及初级生产力的关系 ,研究了沉积物中可转化氮在海洋生物生长、繁衍中的潜在生态学功能。结果表明 ,不同粒度的沉积物中各形态氮的生态学功能有较大差异 ,一般细粒度沉积物中可转化各形态氮与浮游植物、底栖生物有较密切的关系 ,而中、粗颗粒沉积物中的可转化氮主要与浮游动物有关 ;在南黄海不同粒度的表层沉积物的 4项可转化氮中 ,强氧化剂可浸取态氮 (SOEF- N )、强碱可浸取态氮(SAEF- N)与浮游植物的生长繁殖、提升海域的生产力有密切关系 ;两种无机形式的氮 (NH4 - N和 NO3- N)和叶绿素 a、浮游植物细胞总量以及初级生产力具有正相关关系 ,说明表层沉积物中的可转化态 NH4 - N和 NO3- N对于促进浮游植物的生长以及提高初级生产力具有非常重要的作用 ,是浮游植物可以直接吸收利用的氮的两种主要形式 ,其中 NO3- N的作用要稍大一些 ,且粒度越细 ,影响越大 ;NH4 - N和 NO3- N对于促进浮游动物以及底栖动物生长繁殖的作用则不明显 ,因其不能直接被它们吸收利用 ,而与通过食物链的传输等一系列中间环节有关 ;且在南黄海表层沉积物中 ,氮无论以什么形态存在 ,只有转化为无机形式的 NH 4后 ,其生态学功能才易被显     

红树林湿地恢复技术的研究进展

本文从红树林育苗造林技术、次生林改造技术和红树植物引种试种与种源选择的研究等方面试述红树林湿地恢复技术的研究进展,并针对我国的目前现状,提出今后亟待加强研究的如下几个方面:加强红树植物引种扩种,恢复植被,提高红树林生态工程质量的原理研究;监测外来引进种对我国红树林湿地的生态影响;研究半红树植物在沿海防护林体系工程建设中的作用;加强红树植物对潮汐水位适应能力的研究;开展红树人工林生态恢复过程中的综合定位观测等。     

福建秋茄红树林碳氢氮素的动态研究

本文主要探讨了福建九龙江口２０ａ生人工秋茄红树群落Ｃ、Ｈ、Ｎ素的含量、贮备及年动态。结果表明：（１）秋茄植物体不同组分Ｃ、Ｈ、Ｎ素含量有一定差异,含量范围分别为：Ｃ４３．８１％─５１．２２％、Ｈ４．５０％─５．６８％、Ｎ０．２３％─１．８０％,组分间差异程度顺序为Ｃ＜Ｈ＜Ｎ。原子数率为Ｃ（１）Ｈ（１．１１─１．４８）Ｎ（０．００４─０．０３４）。（２）群落Ｃ、Ｈ、Ｎ素现存总库量分别为７４５７．５３ｇ／ｍ￣２、８３７．４８ｇ／ｍ￣２和７３．６１ｇ／ｍ￣２,其中地上部分别占５９．３１％、５８．４０％和５９．５４％,地下部分别占４０．６９％、４１．６０％和４０．４６％。（３）群落年净固定Ｃ素、结合Ｈ素和吸收Ｎ素分别为１１１３．４１ｇ／ｍ￣２、１２４．３７ｇ／ｍ￣２和１６．８３ｇ／ｍ￣２,其中用于群落自身增长而存留的分别为６８４．８８ｇ／ｍ￣２、７７．１５ｇ／ｍ￣２和６．６５ｇ／ｍ￣２,经凋落物年输出的分别为４２８．５３ｇ／ｍ￣２、４７．２２ｇ／ｍ￣２和１０．１８ｇ／ｍ￣２。（４）群落年能量净固定量为４３５４４ｋＪ／ｍ￣２,年Ｏ＿２净释放量为２９６９ｇ／ｍ￣２。     

海堤对广西沿海红树林的数量,群落特征和恢复的影响

广西大陆海岸线的 63%为海堤 ,海堤数量达 498个 .海堤建立毁灭了原生红树林 ,现余 5654hm2 ,其中约 85%为堤前红树林 .海堤阻截了红树林滩涂的自然海岸地貌 ,结果是红海榄和木榄已很少 ,榄李濒危 ,角果木已消失 ,海漆和陆岸种类只能沿海堤坡面生长 ,而先锋红树植物白骨壤和桐花树成为现有红树林的优势种 .堤前红树林的恢复受到海堤维护时强烈的人为干扰 .堤前滩涂相对于平均海平面的高程较低 ,不是红树林繁盛的理想滩涂 .红树林人工造林的成活率和次生林恢复的速率在很大程度上取决于生境的沉积率 .     

海堤对广西沿海红树林的数量、群落特征和恢复的影响

广西大陆海岸线的63%为海堤,海堤数量达498个.海堤建立毁灭了原生红树林,现余5654hm²,其中约85%为堤前红树林.海堤阻截了红树林滩涂的自然海岸地貌,结果是红海榄和木榄已很少,榄李濒危,角果木已消失,海漆和陆岸种类只能沿海堤坡面生长,而先锋红树植物白骨壤和桐花树成为现有红树林的优势种.堤前红树林的恢复受到海堤维护时强烈的人为干扰.堤前滩涂相对于平均海平面的高程较低,不是红树林繁盛的理想滩涂.红树林人工造林的成活率和次生林恢复的速率在很大程度上取决于生境的沉积率.     

Transport of sediment in mangrove swamps

The transport of suspended sediment in mangrove swamps is controlled by three dominant processes. First, the transport processes in the estuaries and coastal waters draining the swamp, including flocculation, tidal pumping, baroclinic circulation, trapping of the smallest particles in the turbidity maximum zone, and the effect of the mangrove tidal prism. Second, the mechanical and chemical reactions in mangrove waters destroying flocs of cohesive sediment in suspension. Third, biological processes have a dominant influence on the ultimate fate of clay particles in mangroves.     

Biodegradation of nonylphenol in mangrove sediment

This study investigated the biodegradation of nonylphenol (NP) in mangrove sediments collected at five sites along the Tanshui River in northern Taiwan. NP biodegradation rate constants (k₁) and half-lives (t_1/2) ranged from 0.039 to 0.139 day⁻¹ and 5.0 to 17.8 days, respectively. The biodegradation of NP was enhanced by the addition of yeast extract, hydrogen peroxide, brij 35, sodium chloride, or cellulose. However, NP biodegradation was inhibited by the addition of humic acid, heavy metals, or phthalic acid esters (PAEs). Of the microorganism strains isolated from the mangrove sediment, we found that strains A9, A10 and A13 (all identified as Bacillus sp.) expressed the best biodegrading ability. NP biodegradation rate constants (k₁) and half-lives (t_1/2) by the three strains ranged from 0.291 to 0.630 day⁻¹ and 1.1 to 2.4 days, respectively. The highest NP biodegradation rate was found in the sediment with the inoculation containing strains A9, A10 and A13, whereas the sediment without any inoculation had the lowest biodegradation rate.     

Dependence of phenanthrene dissipation in mangrove sediment on the distance to root surface of Kandelia obovata L

We explored the relationship between the distance from roots and rhizosphere-mediated phenanthrene (PHE) dissipation in planted mangrove sediment. A compartmentalized device (rhizobox) was used that separated root surface and four consecutive rhizosphere layers that extended 0-2, 2-4, 4-6, and >6 mm away from the root surface. Kandelia obovata L. Druce seedlings were grown for 4 months in sediment spiked with 10 mgkg(-1) PHE. PHE dissipation, microbial community structure and enzymatic activities at millimeter scale in the vicinity of plant roots were analyzed. Results indicated significant differences in PHE dissipation through the various layers in the planted rhizobox. PHE dissipation exhibited the most rapid loss in the 0-2 mm near-rhizosphere layer, the lowest in far-rhizosphere (>6 mm) layer. Microbial community structure as indicated by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) profiles showed that special bacterial species and larger bacterial numbers were observed in near-rhizosphere layers. Depending on the distance to root surface, near-rhizosphere bacterial species and enzymatic activities were more abundant than root compartment and far-rhizosphere, resulting in rapid dissipation of PHE.     

红树林湿地恢复研究进展

红树林是生长在热带、亚热带隐蔽潮间带的独特植物群落,在过去几十年内因人口压力和经济发展而遭到严重破坏,质量下降,面积萎缩.近年来,尽管世界各地采取了一系列措施进行红树林的恢复,然而由于缺乏造林技术资料、造林成活率低下、经营管理粗放,加上人为干扰和自然灾害的影响,红树林面积增长缓慢;造林成活率低依然是制约红树林湿地恢复的主要因素.总结了近年来国内外红树林湿地恢复四个方面的研究成果,即(1)宜林地选择,包括温度、底质、水文的环境条件研究;(2)树种选择与引种,包括乡土树种的选用和外来树种的引种状况;(3)栽培技术的应用,包括造林栽培技术与育苗技术,造林成本的比较;(4)植后管护及监测,包括幼林巡护、病虫害防治、生态监测,结合野外调查的结果,综述了红树林恢复的一些基本原理与应用实例.根据我国红树林湿地恢复的现状,提出今后红树林恢复研究的重点为:开展"退塘还林"工程,监测红树林湿地生态系统生物多样性的恢复,深入探讨红树林的化感作用,营造红树林混交林,实现红树林的生态恢复.     

红树林生态系统微生物驱动的氮素循环过程研究进展

微生物驱动的氮循环过程在红树林生态系统物质循环、净化外来污染物、维持生态系统平衡等方面起重要作用。相较于其他自然生态系统,因红树林处于沿海陆地交界地带,其氮循环过程及其相关微生物的种类丰富,受交错复杂的环境因素影响与调控。本文梳理了红树林土壤性质及特性,综述了红树林生态系统中由微生物驱动的固氮、氮素矿化、硝化、厌氧氨氧化、反硝化、异化硝酸盐还原为铵等主要的氮循环过程,并讨论了氮循环与其他循环的耦合过程。最后讨论pH、盐度、季节、螃蟹活动、红树林树种等环境因素对氮循环过程及其相关微生物丰度、多样性的影响。本综述以期为红树林湿地生态系统的保护和修复提供理论参考。     

硫酸盐对淡水养殖池塘表层底泥微生物的影响

硫酸盐引起的生态学效应已得到了越来越多的关注,但目前关于硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响还知之甚少。【目的】探究不同浓度硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响规律及可能的机制。【方法】本研究利用采集自养殖池塘的底泥和表层水构建了试验系统,研究了加入约0 mg/L （对照组）、30 mg/L （T1处理组）、150 mg/L （T2处理组）、500 mg/L （T3处理组） Na₂SO₄后表层底泥微生物的丰度、多样性、组成和共生网络的变化规律,并分析了环境影响因素。【结果】孵育第30天前,各实验组底泥微生物变化不大;但到第50天时,T2和T3处理组微生物丰度和多样性相比对照组均明显下降。相比其他实验组,T1处理组酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）,T3处理组变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteriota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）。与对照组相比,T1处理组增加了较多差异类群（62种）,而T3处理组差异类群大量减少（45种）。共生网络图分析显示硫酸盐浓度的增加引起了底泥微生物网络复杂性的增加,说明微生物群落可能通过自身的调节来响应硫酸盐引起的环境改变。冗余分析（redundant analysis,RDA）和相关性分析揭示底泥总有机碳、总氮和氧化还原电位是影响底泥微生物的主要环境因素,提示底泥微生物可能受到硫酸盐和有机质作用的影响。【结论】较长时间的高浓度硫酸盐会对池塘底泥微生物群落造成重要影响,微生物群落自身的转变和硫酸盐引起的有机质分解改变可能是造成微生物群落变化的关键因素。     

The bacterial diversity in a Brazilian non-disturbed mangrove sediment

The bacterial diversity present in sediments of a well-preserved mangrove in Ilha do Cardoso, located in the extreme south of São Paulo State coastline, Brazil, was assessed using culture-independent molecular approaches (denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and analysis of 166 sequences from a clone library). The data revealed a bacterial community dominated by Alphaproteobacteria (40.36% of clones), Gammaproteobacteria (19.28% of clones) and Acidobacteria (27.71% of clones), while minor components of the assemblage were affiliated to Betaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria and Bacteroidetes. The clustering and redundancy analysis (RDA) based on DGGE were used to determine factors that modulate the diversity of bacterial communities in mangroves, such as depth, seasonal fluctuations, and locations over a transect area from the sea to the land. Profiles of specific DGGE gels showed that both dominant (‘universal’ Bacteria and Alphaproteobacteria) and low-density bacterial communities (Betaproteobacteria and Actinobacteria) are responsive to shifts in environmental factors. The location within the mangrove was determinant for all fractions of the community studied, whereas season was significant for Bacteria, Alphaproteobacteria, and Betaproteobacteria and sample depth determined the diversity of Alphaproteobacteria and Actinobacteria.     

Ecological engineering for successful management and restoration of mangrove forests

Great potential exists to reverse the loss of mangrove forests worldwide through the application of basic principles of ecological restoration using ecological engineering approaches, including careful cost evaluations prior to design and construction. Previous documented attempts to restore mangroves, where successful, have largely concentrated on creation of plantations of mangroves consisting of just a few species, and targeted for harvesting as wood products, or temporarily used to collect eroded soil and raise intertidal areas to usable terrestrial agricultural uses. I document here the importance of assessing the existing hydrology of natural extant mangrove ecosystems, and applying this knowledge to first protect existing mangroves, and second to achieve successful and cost-effective ecological restoration, if needed. Previous research has documented the general principle that mangrove forests worldwide exist largely in a raised and sloped platform above mean sea level, and inundated at approximately 30%, or less of the time by tidal waters. More frequent flooding causes stress and death of these tree species. Prevention of such damage requires application of the same understanding of mangrove hydrology.