黄河口三角洲湿地及邻近海域硅的分布特征与影响因素

摘要

硅元素作为地壳中的第二大组成元素,不仅对地表物质循环产生着深远的影响,而且也对生态系统的稳定起着重要的作用。硅循环的研究已成为陆海相互作用、碳循环以及全球环境变化研究的关键和基础。河口潮滩湿地是地表系统中独特、重要的生态系统,也是陆海相互作用的关键界面,具有显著的环境价值和生态功能。对滨海湿地及近海水体中硅的研究,有助于揭示地表硅循环的基本规律,并可以为区域碳循环及环境变化提供依据。黄河三角洲湿地由黄河携带的泥沙冲於而成,是我国暖温带最完整、最广阔、最年轻的新生湿地生态系统,其水动力作用强、冲淤变化复杂、生物多样性丰富,受到国内外学者的重视。同时,黄河三角洲湿地受黄河泥沙冲积和渤海海水侵蚀的共同影响,其地貌变化、颗粒物运移等也对渤海物质的输入及生态系统产生着重要且深远的影响,因此开展黄河三角洲湿地和渤海硅的研究具有重要的科学意义,可为河口区硅循环及渤海硅来源等方面研究提供科学依据。
　　本文以黄河口湿地沉积物、植物和渤海水体及沉积物为研究对象,分析湿地沉积物中有机碳、有机氮、生物硅、可浸出态硅等含量及分布特征,并结合土壤pH及土壤粒级等相关参数,讨论了影响硅含量分布的因素,同时讨论了渤海水体及沉积物中颗粒有机碳、生物硅等参数的含量、组成及影响因素等。本文得出的主要结论如下:
　　(1)黄河三角洲湿地土壤pH介于7.23~8.54之间,呈现弱碱性;湿地土壤中以粉砂为主,占72.8％,砂和粘土所占比例较小。
　　(2)黄河三角洲湿地表层沉积物中生物硅的含量变化范围为4.81-19.3mg/g,可浸出态硅的变化范围在0.30-0.96μmol/g之间;其中,春季柱状沉积物中生物硅含量高于秋季,介于4.81-24.7mg/g之间,可浸出态的含量低于秋季,介于0.29-1.01μmol/g之间;秋季柱状沉积物中生物硅含量介于1.75-7.64mg/g之间,可浸出态硅的含量介于0.35-1.62μmol/g之间。季节的变化对生态系统中元素的循环有一定的影响。
　　(3)黄河三角洲湿地表层沉积物中有机碳的含量变化范围为1.63-9.03mg/g,其中,春季柱状沉积物中有机碳含量介于1.51-9.03mg/g之间;秋季柱状沉积物中有机碳含量介于0.73-11.9mg/g之间,同样季节因素对有机质含量存在一定的影响。
　　(4)黄河三角洲湿地表层沉积物中有机氮、有机碳、生物硅在芦苇地、植被覆盖率较高的区域中含量偏高;可浸出态硅在盐碱地区域中含量偏高;柱状沉积物中有机氮、有机碳和生物硅具有显著的正相关关系,表明三者具有相似的来源;且土壤中可浸出态硅和生物硅的含量在垂直方向上均受到粘土含量的影响,表现为粘土含量越高,其值也越高。
　　(5)湿地表层植硅体形态以芦苇地最为丰富,包括刺状棒形、突起棒形、扇形、短鞍形、竹节形、三角形、哑铃形等,但随着深度的加深逐渐过渡为以刺状棒形和突起棒形为主,在不同站位和层次均发现了硅藻残骸,这可能是黄河口湿地海陆交互作用的结果。
　　(6)渤海海水中营养盐受到河流、黄海和人为活动的影响,并存在明显的磷限制和硅限制。生物硅分布呈现梯度变化,并与有机物质呈现显著的线性关系;相比与其它研究结果,渤海沉积物中生物硅含量偏高,其组成以硅藻为主,有少量的刺状棒形和突起棒形等陆地高等植物产生的植硅体。可见,陆地颗粒物中植硅体对渤海生物硅的贡献,不过,其表观组成相对较小,这可能与植硅体入海后溶解作用增强有关,值得后续研究。

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第一章 绪论

1.1湿地碳循环

1.2 硅循环研究进展

1.3 实验分析方法研究进展

1.4研究区域

1.5本文的研究内容及目的

1.6研究思路

第二章 研究方法

2.1调查站位布设

2.2 样品采集与保存

2.3 实验仪器及试剂

2.4 样品分析方法

第三章 黄河口三角洲湿地硅、碳的分布特征

3.1湿地土壤的基本理化参数

3.2湿地沉积物中有机质的含量及分布特征

3.3湿地沉积物中生物硅的含量及分布特征

3.4湿地沉积物中可浸出态硅的含量及分布特征

3.5 讨论

第四章 黄河口三角洲湿地中植硅体的形态学特征

4.1 湿地植物中的植硅体的形态特征

4.2 湿地表层土壤中植硅体的形态

4.3湿地柱状沉积物中植硅体的形态

4.4植硅体在柱状沉积物中的形态变化

4.5 渤海表层沉积物中的植硅体和硅藻

第五章 渤海水体、沉积物中硅的含量及影响因素

5.1 渤海水体温度、盐度、pH分布特征

5.2 渤海水体溶解硅的分布特征、硅限制状况及变化趋势

5.3 渤海水体悬浮颗粒物及颗粒物中生物硅、有机碳和有机氮的分布特征