枸杞岛海藻场沉积有机物的来源研究

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海藻场是陆海交汇地带一个多功能的复杂生态系统,是以大型海藻为支撑的近岸典型生物栖息地之一[1-3],可为多种鱼类和无脊椎动物提供栖息空间,并提供避敌、摄食及产卵场所,是世界上最具生产力的生境之一[4-6]。海藻场与红树林、滨海河口、以及珊瑚礁等生境共同构成近岸海洋生态系统,具有独特的生态价值和资源潜力[7,8]。海藻场和周边生态系统之间频繁的物质交换,是当前全球碳氮循环研究中的重要内容[9,10]。海藻场中的沉积有机物作为初级生产力的非生物能流载体,具有初级生产力功能特征的基本属性,在岛礁水动力引起的输运下,可以实现在该海域的物质能量流动[11]。海藻场的沉积有机物是实现海藻场生态系统服务功能的重要物质基础[12],本研究根据枸杞岛海藻场的分布特征,并考虑周边海域波浪自然动力环境、以及人类活动等可能对沉积有机物的组成与分布等产生影响,在枸杞岛海藻场选取具有代表性区域。围绕大型海藻周年生活史的幼苗&生长(8月年3月)、成熟&茂盛(45月)和衰退&凋亡三个阶段(67月)[13-15],于2014年7月凋亡期、2014年10月生长期和2015年5月茂盛期对海藻场的沉积物等进行样品采集,并对样品进行元素(C,N)、稳定同位素(δ13C,δ15N)等参数测定,同时对沉积物进行了粒度分析。以这些参数为指标,对沉积有机物来源进行辨析,结合沉积物样品中稳定碳同位素,估算大型海藻源对沉积有机物的贡献[16,17]。本文主要研究结论如下:海藻场沉积物中的TOC和TN含量具有时间差异,其都在7月含量最高,变化范围为2.343.75%和0.380.63%,且都是7月>翌年5月>10月。对沉积物进行粒度测定,大于63μm粒级的藻体碎屑百分比也呈现时间差异,在7月藻体碎屑百分比最高,变化范围为15.4231.78%,且10月和翌年5月变化不显著(P>0.05)。本研究的7月、10月和翌年5月沉积有机物的C/N比都小于8,初步判定沉积有机物是海源性来源。造成TOC、TN和粒度的时间差异,是由于大型海藻具有周年生活史特征,在7月大型海藻凋亡产生大量由藻体碎屑组成的沉积有机物。枸杞岛海藻场沉积物中的有机碳氮含量和沉积物粒度分布具有显著相关性,表明沉积物除了来自大型海藻,水体中的悬浮颗粒对沉积物影响显著。通过沉积物的有机C和N以及C/N初步估算不同时间阶段大型海藻对沉积有机物的贡献率为:7月>翌年5月>10月,分别为15.35%、0.87%和3.73%。运用碳氮稳定同位素技术,以C/N、δ13C和δ15N为指标分析了沉积有机物的来源及变化。结果表明:在7月、10月和翌年5月的沉积有机物C/N的变化范围分别是5.866.63、5.976.91和5.376.17,可判定海藻场沉积有机物是典型的海源性来源。在7月水深梯度内沉积有机物的δ13C值差异显著(P<0.05)介于-20.28-17.56‰,而10月和翌年5月都不显著分别介于-22.28-21.69‰和-21.39-20.99‰。沉积有机物的δ13C值存在时间变化特征,而在7月δ13C值存在空间变化特征。根据δ13C、δ15N和C/N之间的关系,表明7月沉积有机物主要来源于浮游植物和大型海藻的混合贡献,而10月和翌年5月沉积有机物主要来源于浮游植物贡献。同时,根据稳定碳同位素质量平衡混合模型计算7月大型海藻对沉积有机物的贡献率,其大型海藻对沉积有机物的贡献率高达66.67%。海藻场大型海藻碎屑在沉积有机物占比受海域动力环境影响显著。
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