【摘 要】
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红树林因其特殊的生存环境与水热条件,具有极高的生产能力,对全球碳储存潜力有着重要贡献,同时红树林沉积物和水体已被证明是大气中CO2的源并与邻近河口或海湾进行着有机质交
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红树林因其特殊的生存环境与水热条件,具有极高的生产能力,对全球碳储存潜力有着重要贡献,同时红树林沉积物和水体已被证明是大气中CO2的源并与邻近河口或海湾进行着有机质交换。近年来全球气候变化带来的升温和海平面上升及其他变化引起的干扰均威胁着滨海湿地的碳储存能力。本研究选取漳江口红树林沉积物为研究对象,结合固体核磁共振技术(13C CP/MAS NMR),研究原位沉积物有机碳组分及结构垂直分布特征,并对表层沉积物进行室内模拟增温及水淹条件培养实验,从有机碳矿化特征、组分及结构三方面综合分析沉积物有机碳库对增温和水淹的响应。该研究有助于回答红树林的储碳作用及在全球气候变化条件下红树林等滨海湿地土壤有机碳库的源-汇问题,并为管理红树林生态系统提供科学依据。主要研究结论如下:1、红树林沉积物有机碳组分和结构的垂直分布规律为:TOC含量随深度的增加而显著减少,活性组分LOC、POC、MBC、DOC含量垂直分布分布规律均为表层>中层>深层。各层沉积物有机碳结构组成相似,主要以烷氧碳和芳香碳为主,其次为羧基碳和烷基碳。通过对比烷基碳/烷氧碳、疏水碳/亲水碳、脂肪族碳/芳香碳及芳香度发现深层中层沉积物的稳定性高于表层。2、培养过程中,平均矿化速率、累积矿化量呈现规律均为增温>增温水淹>水淹,单库一级动力学方程拟合结果中,潜在矿化量C0与C0/SOC呈现规律均为增温>增温水淹>水淹,表明沉积物有机碳矿化特征规律为增温>增温水淹>水淹,增温使沉积物潜在矿化量增多,有机碳的矿化能力有所增强,水淹则相反。增温条件下DOC、MBC与日均矿化量均呈现正相关,且增温增强了MBC与日均矿量间的相关性。水淹条件下DOC含量与日均矿化量呈较强的负相关,MBC含量与日均矿化量呈较强的正相关。说明水淹使沉积物有机碳淋溶出的DOC含量对有机碳矿化作用的贡献相对较小,有机碳矿化作用的强度与微生物活性密切相关。3、培养90 d后,分析沉积物有机碳库组分变化,结果表明碳库损失呈现规律为增温>增温水淹>水淹,该结果与有机碳矿化特征结果相一致。DOC的损失呈现规律则为增温水淹>水淹>增温。非活性碳库向活性碳库转变呈现规律为水淹>增温水淹条件>增温条件,碳库稳定性受到了一定的影响,且水淹影响大于未水淹。惰性碳库的温度敏感性高于活性碳库。4、培养90 d后,各培养组沉积物有机碳官能团相对比例规律均为:烷氧碳>芳香碳>烷基碳>羧基碳,增温或水淹条件有机碳结构均出现烷基碳明显减少,羧基碳明显增加,通过对比烷基碳/烷氧碳、疏水碳/亲水碳、脂肪族碳/芳香碳的比值及芳香度发现增温水淹条件使沉积物中由团聚体作用引起的有机碳稳定性最弱,其次是增温,然后是水淹。综合来看,在短期的影响下,增温加剧CO2从沉积物中释放,水淹虽抑制了CO2释放,但增温水淹对整体有机碳库稳定性影响更大。
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