近150年来广西英罗湾红树林演化：埋藏叶片碎屑记录

摘要

红树林位于热带和亚热带海岸的潮间带，是全球碳循环中重要的生态系统，是当地海岸带的保护区。在气候变化，特别是海平面上升和人类活动的双重影响下，世界各地的红树林面临退化，利用有效的指标重建红树林的历史发展被认为是设计可预测模型的必要战略。红树花粉已被广泛用作红树林发展的指标，而作为红树林的初级产物，以亚化石形式埋藏在沉积物中的叶片碎屑的含量理论上对于红树林的发育具有与红树花粉相同的指示功能。在这项研究中，选取广西英罗湾的两根柱状沉积物(YLW02 和 YLW03)，挑出沉积物中的叶片碎屑并进行称重,在进行了红树花粉浓度与叶片碎屑的平行实验以及统计相关性分析后，它们的重量百分比被用来作为指示红树林发展的指标。结果清楚地表明，从红树林内部（YLW03）采集的柱状沉积物中的叶片碎屑含量垂直分布仅与当地红树林物种（R. stylosa）的垂直分布呈显着正相关（r=0.56，P=0.05），而海湾潮沟主岔道（YLW02）附近柱状沉积物的叶片碎屑含量垂直分布与红树林花粉总浓度呈正相关，且相关系数更高（r=0.85，P=0.01）。这说明潮沟岔道是整个红树林聚集而不是生产的地方。两个柱状沉积物的叶片碎屑含量变化表明，在1940-1950年间，由于温度的急剧上升和降雨的增多，导致海水盐度的急剧下降，引起了红树林显著退化。除此之外，英罗湾在过去150年间，整体呈现温度上升和降雨量减少的趋势，致使海水盐度不断增加，因此英罗湾地区的红树林在过去150年内总体上日益繁荣。 稳定同位素方法为研究湿地红树林树高的判别及其与养分的动态关系提供了一种手段。在本次研究中，我们首次呈现了中国西南部广西潮间带的四种先锋红树植物（桐花树、秋茄、红海榄、木榄）高度与其对应叶片的δ13C值协同变化的模式，并讨论分析了这个同位素模式与叶片氮浓度的羧化效率相关性。在以前对桐花树的研究中，严格按照树高梯度采集桐花树叶片，并进行新鲜叶片δ13C值的测定。结果表明，随着树高的降低，叶片δ13C值呈现平行升高。此外，四个先锋树种叶片平均δ13C值与对应的树高平均值也存在相同的变化趋势。四种红树植物的平均叶片δ13C值的升高与四种红树植物的平均叶片氮浓度升高相一致。而且，对四种先锋植物中的任一树种而言，叶片的δ13C值会随着该树种叶片的氮浓度的升高而升高。这些相关性说明了叶片氮浓度的羧化效率可能是中国南部广西潮间带的先锋红树高度与其叶片δ13C值协同变化模式的主要原因。测定广西英罗湾两根柱状沉积物中叶片碎屑亚化石δ13C值，根据红树高度与其叶片δ13C值协同变化模式以及各种属红树树叶δ13C值的范围，重建了英罗湾在过去150年间红树高度变化过程以及群落的发展演替。

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