碳氮磷是地球生态系统最为重要的生源要素。自然植被覆盖的滨海湿地,如滨海淡水湿地、盐沼、红树林和海草,总面积约占全球海洋面积的2%,但贡献了全球约50%的海洋或海陆间的有机碳埋藏量,其中红树林地带0.5 m至3 m沉积物的有机碳含量最丰富,这些碳主要来自植物或其他生物的光合作用。通常植被密布的盐沼湿地沉积物的有机碳含量丰富,这些植被区域也成为溶解性有机碳的重要输出地。在潮间带,氮涉及的反应包含硝化、反硝化、少量的厌氧氨氧化和硝氮还原氨氮,反应物质的主要来源为有机氮,其受制于植被的光合作用或根部微生物的固氮作用。潮间带湿地磷通常来自于本地岩石风化或上游河流悬浮颗粒物的搬运沉积,潮间带湿地沉积物和动植物残体中磷的储量最大,远超过生物活体或孔隙水中磷酸盐的含量。不同于碳氮有气态化合物参与元素循环反应,磷几乎无气态产物,从而也导致其在不同类型的潮间带湿地中的含量趋于稳定。目前,对于植被覆盖区潮间带碳氮磷的静态和动态的沉积、迁移、转化的研究较多,而对于我国广布的无植被中低滩涂的研究关注较少。我国潮间带滩涂长期受水沙输入、季风气候等自然因素和建国以来大范围开发等人为扰动的影响。自1940年代以来,我国大陆自然岸线从82%下降至2014年的33%。岸线的人工化造成了潮间带大多数潮上带濒临消失,堤防外围的潮间带植被稀少且单一,碳氮磷的循环过程明显不同于自然演替的植被群落地区。由于多数滩涂湿地的不易到达,对于低潮滩和中潮滩沉积物碳氮磷的研究较少。本研究受科技部科技基础性工作专项“我国典型潮间带沉积物本底及质量调查（2014FY210600）”和国家自然科学基金面上项目“河口湿地植被对甲烷和氧化亚氮产生与排放的影响及其控制机制（41473049）”的支持,通过有效的准备和特定工具的制作,采集到了我国海岸带（从辽河口到广西英罗湾）十二个典型沉积型潮间带区域低潮滩和中潮滩的沉积物样品,对其中生源要素碳氮磷的埋藏进行了调查和分析。通过测定沉积物柱样（100 cm长）210Pb和137Cs的比活度,分析了我国潮间带滩涂的沉积历史和特点,得到了沉积物中碳氮的年均扣留率（sequestration rate）,并由此横向对比全球其他滨海湿地生源要素的沉积状况。此外,本研究通过实验模拟涨落潮的方法,探究了潮间带沉积物碳氮磷营养元素的迁移、转化和释放过程,取得的主要研究结果如下:（1）潮间带碳的埋藏特征可划分为南北两部分,杭州湾慈溪（CX）及其以北的滩涂有机碳表层含量最高值出现在渤海湾西侧的汉沽（HG）样点（9.61±1.23 g C kg-1）,低值区域位于黄河口（DY）和盐城（YC）沿岸（3.37±2.73 g Ckg-1）,最低值为DY样点,为1.92±0.87 g C kg-1,其他北部样点含量为5.1-6.6 g C kg-1。本研究表层有机碳含量的最高值位于九龙江口（JL）,其在干季含量为13.02±4.22 g C kg-1,湿季为12.78±2.08 g C kg-1,两季节样品无显著差别（P>0.05）,而濒临红树林的广西英罗湾（YL）和海南东寨港（DZ）的表层样有机碳含量较低,两者均值在2.32-5.10 g Ckg-1,但这并不表明红树林滩涂的碳埋藏量低,在所有柱样表层至100 cm的埋藏量中,YL和DZ（除DZ02）的埋藏量（188-226 Mg C ha-1）远高于其他样点,其他埋藏量大于100 Mg C ha-1的为JL（116-134 Mg C ha-1）。DY（22-23 Mg C ha-1）和闽江口（FZ）（22-27 Mg C ha-1）是埋藏量最低的样点,后者的低值与闽江口水下三角洲广布的粗砂沉积有关。其他样点的值为50-100 Mg C ha-1。总体上我国北方样点的有机碳埋藏量较低,但北部样点的无机碳含量在HG、DY、YC、崇明东滩（DT）和CX较高,在黄河口几乎一半的含量为无机碳。从粘土矿物蒙皂石与伊利石的比值接近度上,可分析得到渤海湾西侧和南侧,江苏沿岸的高无机碳含量是黄河河流悬浮沉积物输送的结果,DT和CX则来自长江的泥沙沉积。与世界其他潮间带湿地比较,除了 HG和JL,潮间带其他样点的碳密度（均值:0.0087 g cm-3）都小于0.01 g C cm-3,低于全球多数滨海湿地的碳密度。本研究发现通常意义上的蓝碳植被生态系统（红树林、盐沼和海草）在我国大陆沿海范围内的碳埋藏（1m深）只占约20%左右,而潮间带滩涂的碳埋藏占了约80%,后者碳的埋藏总量为78 Tg。（2）潮间带总氮的含量总体较低,以柱样为例,崇明东滩（DY）最低（0.049-0.068 g Nkg-1）,汉沽（HG,0.457-0.762 g N kg-1）和九龙江口（JL,0.455-0.679 gN kg-1）的表层样品较高。总氮低值的原因主要是本采样点皆为光滩,采样地相当一段时间内没有植被或其他藻类等生物聚集的影响,故其低值反映河流悬浮颗粒物或海水中氮素对沉积物的贡献。潮间带磷的含量在稳定的范围之内,不同样点之间差别不大,以柱样为例,均值分布在0.051%至0.064%之间,其中近红树林的东寨港（DZ）和英罗湾（YL）柱样平均值较低,分别为0.025±0.034%和0.022±0.006%。本研究对P的形态进行了分析,发现北部潮间带以黄河和长江泥沙来源的沉积物钙结合态磷含量高,而北部非长江和黄河泥沙来源的辽河口（LH）和青岛胶州湾（QD）的钙磷含量则较低,铁磷的高值点都分布在淤泥质滩涂,如HG、QD、慈溪（CX）和JL。（3）分析测定210Pb和137Cs 比活度后发现,盐城（YC）、闽江口（FZ）、英罗湾（YL）的所有柱样的比活度无规律变化,判断是沉积物受扰动造成的。恒定初始浓度模型（CIC）表明沉积速率最高值出现在渤海湾西侧的汉沽（HG）潮间带（2.07-2.82 cm yr-1）,最低在九龙江口（JL）,其值为 0.84-0.89 cm yr-1,其他样点值在每年1-2 cm之间,其中崇明东滩（DT）为1.41 cm yr-1,胶州湾（QD）为1.28-1.72 cm yr-1。基于恒定通量模型（CF）的结果显示,大多数样点1990-2014年的沉积通量高于1950-1990年,沉积通量最高的为QD,慈溪（CX）,DT 和 HG,为 18-20 kg m-2 yr-1,最低值出现在 JL,其 1950-1990 年沉积量和1990-2014年的差异小,为5-11 kg m-2 yr-1。我国潮间带的沉积率高于世界其他潮间带湿地,尽管我国潮间带湿地有机碳含量较低,但基于沉积率得到的有机碳的年扣留率与北美沿海湿地相当,扣留率最高的为HG,为177-278 g C m-2 yr-1,最低值为黄河口（DY）,为36-46 g C m-2 yr-1。我国潮间带氮的含量低,但氮的沉积通量上接近于全球其他区域（2-6 gN cm-2 yr-1）,去除个别极值点,其值在3-6gNcm-2 yr-1,比有植被覆盖且呈自然岸线的大西洋西岸的9-15 g N cm-2 yr-1 低。（4）我国中低潮滩涂沉积物的呼吸作用释放的CO2,随着模拟潮汐循环次数的增加,呈有规律地阶梯式下降,最终趋于稳定,呼吸率最低为黄河口（DY）,为7.9-10.6 mmol CO2 m-2 d-1（注:d-1以12小时计,排除了滩地淹水时间,下同）,高值位于汉沽（HG）样点（38.8-49.0 mmol CO2 m-2d-1）和九龙江口（JL,35.7-57.5 mmol CO2 m-2 d-1）,其余样点介于两者之间。本研究对提取的遥感影像,以十二个潮间带采样区域为中心进行划分,获得了各自潮间带滩涂的光滩面积,结合测定的沉积物呼吸率,得到了各自区域潮间带光滩的排放总量。本研究分析得到我国潮间带滩涂呼吸产生的CO2总量为7.08× 104-7.23 × 104 Mmol CO2 yr-1,其中以盐城所在的江苏沿岸的排放量最大,为1.168× 104-13 64× 104 Mmol CO2 yr-1。本研究发现两次模拟前后沉积物的有机碳在DY和盐城（YC）大幅下降,而在HG和JL几乎无差异。在水体营养物质输送方面,第一次实验发现溶解性有机碳（DOC）的最高输出为青岛（QD）样点（131.15±27.4 mg kg-1d-1）,最低值为DY样点（65.38±19.82 mgkg-1d-1）,其他样点多在100 mgkg-1d-1左右。第二次模拟期DOC输出总体均值为130 mg kg-1 d-1,高于第一次模拟期（100 mg kg-1 d-1）。（5）模拟发现,潮间带沉积物的无机氮输出以氨氮为主,随潮汐频率的增加,无机氮的输出逐步降低,如在第二次模拟中,氨氮后期输出多数已低于0.5 mg NH4+kg-1 d-1。沉积物的硝氮输出较低,这和其他研究者的结果相似,即沉积物孔隙水中以氨氮为主,涨潮时由于压力差,会将孔隙水中的氨氮带出。潮间带N2O的排放在两次模拟和单次模拟周期内的规律不明显,第一次模拟所有样点通量值为 5.15-17.22 μmol N2O m-2 d-1。第二次全部样点值为 0-13.77 μmolN2O m-2d-1,两次模拟高值点都位于汉沽（HG）和慈溪（CX）。本研究中潮间带磷的排放在两次模拟中平均值范围为0.233-1.437 μmol P kg-1 h-1,HG、青岛（QD）和九龙江口（JL）样点的P释放率较高,与其表层样品Fe-P含量较高有关。因Fe2+/Fe3+在潮滩淹水退水中转化,对P的吸附解吸影响较大。