盐沼地区潮周期内有机碳的动力输移与通量研究——以崇明东滩为例

摘要

湿地生态系统碳循环在全球碳循环中起着重要的作用，并对全球气候变化有着巨大的影响。长江口潮滩面向开阔海域，受潮汐作用、波浪作用等特殊水动力因子影响深刻，且淤涨迅速，这些独特的条件使得长江口潮滩盐沼地区中有机碳的浓度、通量等特征有别于世界其它河口盐沼湿地。因此，盐沼地区有机碳的动力输移与通量研究在湿地生态系统碳循环中起着关键性作用，也是全球碳循环研究在海岸带比较薄弱的一环。正确认识盐沼地区和特殊动力条件(潮汐、波浪)下有机碳的浓度和通量变化，对于揭示目前尚不清楚的海岸带碳循环研究在全球碳循环中的重要性有着重要的意义。 以长江口崇明东滩的高潮滩盐沼为主要研究区域，研究盐沼地区有机碳短期内的动力输移与通量变化。揭示潮周期内有机碳的浓度变化，计算潮周期内有机碳通量的结果，并分析影响有机碳短期变化的因子，以期揭示潮滩湿地碳的排放通量变化，得出主要结论如下： 1.夏季(7、8月)草滩平均有机碳浓度为18.2mgg-1，光滩平均有机碳浓度为10.8mgg-1。潮周期内草滩有机碳浓度是光滩的1.7倍，夏季(7、8月)草滩有机碳浓度约为春季的1.5倍。沉积物有机碳浓度变化总体趋势较为平稳，平均有机碳浓度为1.6mgg-1。沉积物有机碳浓度呈现草滩内部>草滩边缘>光滩的变化趋势。 2.潮周期内春夏两季草滩和光滩地区悬浮物有机碳浓度变化大致分为两种：涨潮初期、落潮中后期分别出现峰值，有机碳浓度变化较大；全潮只在落潮的中后期出现一次峰值，有机碳浓度呈现出涨潮初期逐渐上升，落潮中后期出现震荡的趋势。 3.盐沼地区有机碳总通量值变化范围在1676g/m～15114g/m之间，有机碳净通量多为正值，该测点的有机碳通量呈现稳定向岸输移积累。光滩地区(测点BF)有机碳总通量值变化范围在1787g/m～50391g/m之间，有机碳向岸和离岸输移交替变化频繁，但光滩测点有机碳总体以累积为主。两测点的有机碳输移率fPOCx的过程线形状均如同正弦曲线，均表现为涨潮初期向岸输移、涨落潮后期离岸输移的变化规律，且向岸有机碳输移率均明显大于离岸的。 4.平静天气条件下潮汐作用的大小控制着盐沼和光滩有机碳输移水平和输移量。平静天气条件下最大水深(hmax)与各断面有机碳总通量(FPOCx)之间有显著正相关的幂函数关系，各潮次有机碳总通量与最大水深的三次方呈显著正相关，相关系数为0.94。所测潮次最大水深与潮次平均流速之间有显著线性正相关，相关系数为0.74。实测潮次的有机碳浓度与最大水深之间也存在显著线性正相关，相关系数为0.61。 5.通过机制分解法得出盐沼测点所实测的三个潮次中，平流输移对有机碳输移的贡献率在45％～81％之间；潮泵输移作用对有机碳输移的贡献率在18％～54％之间。光滩测点所实测的四个潮次中，平流输移对有机碳输移的贡献率在22％～61％之间；潮泵输移作用对有机碳输移的贡献率在38％～77％之间。平流输移(T1+T2)和潮泵输移(T3+T4+T5)是对长江口有机碳输移影响最大的动力因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义

1.2国内外研究现状及分析

1.2.1湿地中有机质的来源

1.2.2有机碳在河口间的循环

1.2.3环境效应

1.2.4当前研究的不足

1.3研究内容与技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

第二章研究区域和研究方法

2.1研究区域概况

2.1.1研究区域范围

2.1.2长江口自然环境特征

2.2研究方法

2.2.1实验仪器设置

2.2.2野外实测过程

2.2.3样品室内实验

第三章盐沼地区有机碳浓度的短期变化特征

3.1悬浮泥沙有机碳浓度的变化特征

3.1.1潮周期内有机碳浓度的空间分布

3.1.2大小潮周期内有机碳浓度的变化

3.2表层沉积物有机碳浓度的变化特征

3.3有机碳浓度短期变化的影响因子分析

3.4本章小结

第四章盐沼地区有机碳通量估算

4.1有机碳通量计算方法

4.2有机碳通量计算结果

4.2.1大小潮周期内近底层有机碳通量的变化特征

4.2.2大小潮周期内横向有机碳通量的变化特征

4.2.3大小潮周期内有机碳通量的变化特征

4.3有机碳通量分解

4.3.1机制分解法潮周期有机碳通量计算结果

4.3.2有机碳各运输项的相对贡献率

4.4有机碳通量短期变化影响因子分析

4.5本章小结

第五章结论和展望

5.1主要结论

5.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果