碳循环与硅循环联系密切,在控制全球生物地球化学循环和气候变化中发挥着重要作用,是海洋环境科学领域关注的重点。硅元素对陆地植物的生长有着重要作用,同时影响着海洋的初级生产与浮游植物的种群结构变化,并通过与碳的耦合控制着地表多圈层物质的输送与循环。在陆地生态系统中,除植物生长合成有机碳外,植物组织内植物硅酸体（植硅体）的形成可以圈闭有机碳并较长时间保存;在海洋中硅藻的生长和沉积可以将微粒物质（包括碳）从海洋表面运送到深海,也有助于海洋中碳的固存。因此,生物“泵”中硅“泵”与碳“泵”在碳的源汇过程中发挥着核心的作用,二者对于减缓全球变暖具有重要的意义,是当前环境科学和海洋科学研究的热点内容。近年来,日益增强的人类活动,如筑坝、氮磷化肥的过量使用和城市化进程等深刻改变了碳与硅向海输送的浓度和组成,影响了河流、河口和近海海域硅与碳的生物地球化学过程,并因此改变了生态系统的结构和功能。滨海湿地有着极高的生产力和固碳潜力,在全球碳循环和气候变化中发挥着重要作用。因此,分析入海河流、滨海湿地和近海生态系统中硅和碳循环的关键过程和相互作用关系,有助于进一步认识碳硅循环耦合机制及其在海陆相互作用中的作用;相关研究在人类活动显著增加陆源污染物向海输送的当前尤为重要,可为海洋环境治理提供科学参考。本文以环渤海24条主要入海河流、环渤海两个代表性滨海湿地和渤海海域为研究对象,基于2017年至2021年多个航次的综合调查,通过分析水体和沉积物中碳与硅的时空分布、组成和保存,结合历史资料,重点研究了环渤海河流碳与硅的向海输出,分析了滨海湿地碳与硅的耦合与保存,量化了渤海碳与硅的分布和收支过程及与河流输入变化的响应等。得到以下结论:（1）环渤海入海河流溶解有机碳（DOC）浓度范围在4.88～30.6 mg/L,丰水期高于枯水期的结果,高值集中在海河流系。枯水期与丰水期碳稳定同位素(δ13CDOC)值变化基本一致,δ13CDOC值显示DOC来源主要与河流浮游生物和水生植物有关,其次是陆生植物和污水。与中国东部和世界其他地区的河流相比,环渤海河流DOC浓度和单位流域面积DOC输出通量均处于较高水平。对环渤海河流有色溶解性有机质（CDOM）进行平行因子分析（PARAFAC）得出类蛋白质、陆源腐殖质和未知组分（目前手段难以确定其具体成分）是组成CDOM的三个主要组分;环渤海河流中CDOM以自生来源为主,约40%的CDOM来自溶解性微生物代谢产物,陆源贡献较小。环渤海河流每年大约向渤海输送0.55 Tg（折合为55×10~4t）DOC,其中大约有0.15 Tg（折合为15×10~4t）为较稳定的碳。环渤海河流输碳量主要受径流量控制,单位流域面积DOC输送量较高,在人类活动影响增加的情况下,环渤海河流向海输送可能对渤海的碳循环产生较大影响。（2）2017年枯水期、2019年丰水期和2020年丰水期环渤海河流向海输送的水体溶解硅（DSi）浓度总体在0.86～148μmol/L之间;DSi浓度具有明显的季节变化,丰水期DSi浓度高于枯水期的结果,溶解硅/溶解无机氮（DSi/DIN）摩尔比值与溶解硅/溶解无机磷（DSi/DIP）摩尔比值偏离了Redfield比值（16/1）。环渤海河流间生物硅（BSi）含量变化与悬浮颗粒物（SPM）含量变化趋势较为一致,表明SPM是控制BSi含量的主要因素。2017年枯水期、2019年丰水期和2020年丰水期环渤海河流表层沉积物有机碳（OC）含量在0.001～17.7 mg/g之间,三个时期环渤海河流OC浓度在各河流间的季节变化趋势较为一致,丰水期OC浓度高的河流在其他时期也具有较高的浓度。BSi含量范围在0.39～11.5 mg/g之间,三个时期OC与BSi含量具有显著的相关性（p＜0.05）,表明二者具有一致的来源。以接收城市污水和生活废水为主的海河流系和滦河流系（除滦河外）河流BSi与OC含量较高,与水体较高的初级生成有关;水土流失较重,以侵蚀为主的河流（如黄河和滦河等）OC与BSi含量较其他河流低,表明侵蚀增加的颗粒物稀释了水体BSi与OC含量。环渤海河流活性硅（RSi=BSi+DSi）的入海通量为30.5×10~4t/a,其中BSi通量为20.0×10~4t/a,DSi为10.5×10~4t/a;BSi为入海活性硅的重要组成部分,占1/3。黄河作为RSi的主要贡献者,从长时间序列看,入海DSi通量大大减少,且水体中Si/N比值降低,Si/P比值升高,可能会对渤海的初级生产产生重要影响。与其他河流相比,环渤海河流中BSi占RSi的比例较高。（3）黄河口湿地与辽河口湿地植株碳与硅含量按照根、茎和叶顺序依次升高。黄河口湿地植株OC、总硅（TSi）与植硅体圈闭碳(OCBSi)平均含量分别为369.2 mg/g、8.57 mg/g和0.10 mg/g,辽河口湿地分别为332.1 mg/g、9.51 mg/g和0.25 mg/g,其中,两个湿地中植被数量占优势的芦苇的OC和Si含量均高于其他类型的植株的观测结果。黄河口湿地表层沉积物OC含量平均值为2.58 mg/g,BSi含量为1.67 mg/g。辽河口湿地表层沉积物OC含量平均值为3.72 mg/g,略高于黄河口湿地的结果,BSi平均值为3.54 mg/g,约为黄河口湿地BSi含量的两倍。有植被覆盖区域沉积物的BSi与OC含量高于同一湿地光滩区域的含量,植被对于OC和BSi在湿地沉积物中的保存具有重要意义。黄河口与辽河口湿地沉积物中的OC、BSi与有机磷（Org-P）含量之间有显著的相关性（p＜0.05）,湿地沉积物中碳、磷与硅的来源可能与湿地高等植物的初级生产有关。黄河口与辽河口湿地植被与沉积物中储存着大量的OC与BSi,黄河口湿地地上植被OC、OCBSi与BSi的积累量分别为23.6×10~4t、80.0 t和0.10×10~4t;辽河口湿地则分别为71.0×10~4t、360 t和0.62×10~4t。黄河口湿地稳定层（每10 cm）OC、OCBSi与BSi储量分别为27.5×10~4t、0.99×10~4t和29.9×10~4t;辽河口湿地稳定层（每10 cm）分别为18.3×10~4t、940 t和24.5×10~4t,湿地对于OC与BSi的相对长期封存有着重要意义。（4）渤海海域DSi含量在中国东部海域处于较高水平,渤海春季（2018年4月与2020年3月）水体表层和底层DSi含量分别为11.8μmol/L和11.4μmol/L,夏季（2018年7月）分别为21.8μmol/L和25.9μmol/L,秋季（2018年11月和2020年11月）分别为4.37μmol/L和5.30μmol/L;总体来看,底层水体DSi含量略高于表层的结果,季节性变化趋势为夏季＞春季＞秋季。2018年春季、夏季、秋季和2020年春季、秋季渤海表层沉积物中OC含量范围在0.33～11.6 mg/g之间,平均值为3.15 mg/g,呈现夏季＞春季＞秋季的变化特征。BSi含量范围在1.04～7.64 mg/g之间,平均值为3.46 mg/g。OC与BSi的空间分布较为一致,不存在明显的季节性差异。在沉积物剖面分布上以黄河口为例,BSi含量范围在0.14%～0.66%之间,表层到底层有逐渐降低的趋势,OC含量范围在0.16%～0.72%之间,平均含量为0.44%,BSi、OC、有机氮（ON）和Org-P含量具有显著相关性（p＜0.01）,显示碳、硅和氮有一致的来源,结合C/N比值,上层主要来源于海洋生物,深层来源于陆地高等植物,这主要是黄河改道使得河口沉积规律发生了变化所致。（5）渤海海域碳-硅收支结果表明,河流输入与底界面释放是渤海海域RSi的主要来源,二者占渤海RSi总输入的比例为80%,北黄海输入与河流输入同为渤海OC主要来源,二者占总输入达到90%以上,沉降埋藏为OC与RSi的主要去除途径。从长时间序列看,渤海海域DSi浓度减少了近2/3。渤海水体Si/N比值因此不断下降,存在营养盐结构失衡问题,可能会影响到硅藻的初级生产。环渤海河流碳-硅输送受人类活动影响较大,入海碳与硅的组成和通量发生了较大的变化,必将对河口与近海的浮游植物种群和结构产生影响,进而影响到渤海生态系统环境演变,值得关注。