《河口潮滩湿地有机质来源、组成与食物链传递研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
摹囊何篦太，2008届博士学位论文摘要摘要河口是联系陆、海两个生态系统的主要通道，在物理、化学和生物过程的耦合作用下，大量的陆源相、海源相和自生相有机质在河口区累积；同时，河口又是地球表面圈层物质循环最为活跃的区域之一，有机质的生物地球化学循环对维持河口生态系统高生产力和高生物量具有极其重要的生态意义。因此，有关河口生态系统中有机质来源、归宿及其迁移转化过程的研究一直是河口复杂环境条件下物质循环研究中的热点问题。本研究选择世界超大型的多泥沙河口之一的长江口，通过实地资料采集与室内分析相结合的方法，联合环境地球化学分析测试与同位素示踪等技术手段，研究了长江口潮滩湿地有机质来源、生物化学组成及在底栖食物链中的传递过程。对南岸边滩冬、夏两季各介质有机质的稳定碳同位素分布特征的调查显示，悬浮颗粒有机质稳定碳同位素2月和8月分别为．25．8％旷．23．4‰和．25．1％旷．22．9％o，沉积有机质的稳定碳同位素分别在．25．O％o～20．4‰和．24．7％旷．19．5‰，从淡水区到咸水区逐渐变重，显示出受到海源和河源不同程度的混合作用。利用碳同位素追溯有机质来源，发现局部岸段的支流河水、污水对当地滨岸潮滩有机质都有一定的改造作用，特别是对悬浮颗粒有机质；沉积有机质主要来自悬浮颗粒物的沉降，底栖微藻和湿地植物对沉积有机质的贡献不大，其作用在冬季比夏季明显。利用碳同位素对崇明东滩不同生境有机质的来源进行定量研究，发现高、中潮滩来源于植物的有机质部分在4％~27％，冬春季较高。说明有机质的输入受长江径流量和泥沙含量的绝对控制，在枯季植物地下部分输入对有机质的贡献才较显著。长江口悬浮颗粒有机质的碳同位素值表现出明显的季节变化特征，2月较8月偏负，表现出冬季陆源输入偏重而夏季海源输入偏重的现象，这主要是受径流量枯洪季变化和浮游生物生长季节变化两种因素的叠加作用。研究了易变有机质(碳水化合物、蛋白质和脂类)的累积规律，发现其累积存在明显的粒径效应，主要赋存于细颗粒沉积物中，16um是有机质覆存粒径的临界点。尽管如此，三种易变有机质由于本身的特性在沉积物中表现出不同的赋存方式：碳水化合物是良好的粘合剂，使得颗粒物结合在一起，自身也更易保存下来；蛋白质主要与微生物活动有关，沉积物颗粒大小通过生物因素间接影响它的转化；脂类的累积则与沉积物颗粒的作用关系不显著。底栖藻类是潮滩沉积有机质中蛋白质来源的重要组成部分，但不是沉积物中碳水化合物的主要来源，褐色素与易变有机质有着相似的累积规律，微生物在异养过程中对易变有机质和色素有着相似的利用程度。 ●囊师篦太，2008届博士学位论文摘要南岸边滩和崇明东滩在沉积环境上有一定的差异，导致有机质生物化学组成累积特征的不同。在南岸边滩，碳水化合物的累积主要受水动力条件的控制，累积于细颗粒物上；环境中的生物作用对蛋白质的累积有巨大的作用；底栖藻类则是脂类的主要来源。而在崇明东滩，易变有机质的累积受水动力条件的绝对控制，不同地貌类型和生境对涨落潮有很大的作用，并影响表层生物生长，最终形成有机质生物化学组分分布的生境异质性。长江口潮滩表层沉积物有机质中生物高聚碳占总有机碳的比例在14．8~29．6％之间，有机质质量中等，空间差异较大，季节差异不显著。高含量有机质与难利用部分的增长是相关的，BPC／TOC、PRT-N／TN及PRl№HO比值都说明，尽管有大量有机碎屑在河口沉积，但这些碎屑物质却是低营养性的，难以被底栖消费者利用。利用有机质生物化学组分可评价滨岸地区的富营养化水平，基于有机质生物化学组成和色素的多维尺度分析将研究区划分为三种营养水平，不同区域的碳水化合物含量具有显著差异性，是划分营养水平的良好指标。营养水平最低的区域为崇明东滩低潮滩，其碳水化合物浓度<1000嵋g～；营养水平居中的是芦潮、朝阳和奉新，其碳水化合物浓度在1000～2000“gg一；营养水平较高的是南岸边滩其他区域及崇明东滩高、中潮滩，其碳水化合物浓度>2000“gg．1。底栖动物对能量流动起着重要的调节作用，利用稳定同位素对崇明东滩大型底栖动物食源和营养位进行示踪。大型底栖动物的613C值为．14．7‰—．23．6％o，表现出显著的食物来源差异。崇明东滩底栖生态系统以碎屑食物链为主，湿地优势植物的活植物体不是大型底栖动物的主要食物来源，沉积有机质是大部分底栖消费者的食物基础。底栖动物的氮同位素能较好地反映其食性和营养位，计算出崇明东滩的大型底栖动物营养位在2．0~3．7，为一级消费者和二级消费者。关键词：长江口；潮滩；有机质；生物化学组成；易变有机质；来源；营养水平；营养位；稳定同位素；Ⅱ 摹．1睇笼太，2008届博士学位论文Abs仃actABSTRACT．E趵u暑Ⅱyis廿le仃ansitioDmzoI圮be铆eenlarld砒ldocean．Being赶rectedbyphysical，chemical趾1dbiologicalprocesses，alargequ觚tit)rofo玛疵cmatteroriginated丘．omlan也oce锄and10calplaCehasaCcumulatedin也eestu痂eaIldcoastalareaS．MoreoVer，tlleestua血1etidalnatis011eofimport姐tregionswheretllebiogeochemicalcyclingisVe巧洫tensewinlinmeecosystemsonnlee枷l’ssud犯e．Thebiogeochemicalcyclillgofo玛a11icma：tterllastlleiInportamecolo酉calsi班ficancet0suS蛐g11igerproductiVity锄dbiomaussi11nleestu血1etid2Llecosystem．Therefore，tostudytheorig协，f．atea11d仃ansportprocessesofo玛amcmatteri11Ⅱleconlplexecosyst锄haSrecentlybecomeoneof也eheadlinescientificproblemsiIlt11efieldsofphysicalgeo铲印tly趾de如腧rinea11dcoaStalenVironmentmgeochemis乜孓Ⅲs咖dychosedoneoftllelargestn曲idestl_la—esi11恤World_1‰gtzeEstu乏ID，．T量啪u曲i11situ证fonnationcollectiona11dlaboratoryaIlalysis，吐lesources，biochemicalcompositionandfoodcha逾仃ansferprocessesofo玛aIlicmatteriIlt11eYrangtzee如lariIletidalecosys|temwerestudiedusingbiogeochemicala11ds诎leisotopictecllllology．Basedon也e虹blec孤_bonisotopesill血eorgaIlicconstinlems行ommesouthemballkofY-趾gtzeEstuary．Itwasf-ou芏]【dtllattlleratiosofstablec砒onisotopeinthesuspendedorgallicmatter(SPOM)、Ⅳererespectively-25．8‰～一23．4‰a11d一25．1‰一-22．9％oinFebr阻巧andAu舒lst，wKle廿leValuesofc缸bonisotopeinsurf．acesedilllentswere一25．0‰～-20．4％o锄d-24．7‰~-19．5‰respectiVely．1kspati2LlchaIlgeofcarbonisotopesdisplayedthe仃endofmorepositiveinsaltwater也anin丘eshwater盯e邪，suggesting吐1e耐xn鹏ofmarineandriverineorg；allicmatter．Thedatasuggestedt11att11einputofsewageandtributa：叮watercontributedcercainde铲eetot11eorgallicma：tterofesn翰riDetidalecosystem，espetiallytoSPOM．Sedimentar)rorgallicmatterorig饥ated盘om恤depositionofsuSpendedparticles．Bomm盯shmacrophytesandbenthjclIlicroalgaescontributedlittletosedimenta巧org；痂cmatt％andnleire丘．ectwasmorenotablein、胡ntermaninsummer．Theo唱锄icma：ttersourCesofsurf犯esedimemswereev2duatedatdif王．erent鼬胁shlEaStChon舯mgtidalnat．The胍tionoforg砌cmatteroriginated舶mmacrophytes舳ged矗∞m4％to27％，11igherill、)l，interandspr证g，wKchshowedmatm 幸束师拿毛天謦2008届博士学位论文Abg乜actt11einputoforg；micmatter、^，嬲conn．01ledbydischargesoft11eY撕gtze砒Ver．111eu11dergroulldpartofmarshplantscontributedmoret0o玛撕cmatteriIlnle10wdischa玛eseasollS．Duet0meseaSonalchallgeofwaterdischarge觚dmarinephytopl幽nb100IIling，terrigenousinputsexceededma血einputsi11础rauldmereverseresultshavebeenfoundiIlsl】nlm既Thespatialandtemporaldistributionoflabileorga工licm毗er(carbohydra：te，prote．m锄dlipid)sho、vedt11att11ey、wremailllypresentiIlfhleparticles，especially也esizelesst11a1116pm．Ho、ⅣeVer，ⅡlethI．eelabileorga血cmatterdisplayeddi疵relltaccumulatingmDde：c时bohydrates、Ⅳeregoodborldw11ichime铲atedp积icles戤ldnlereforereservedmemselVesmoreeasily；protemswereconCemed晰t11bacteria’sactivities趾dⅡms伊血sizei11directlyiIl】fluenced廿1eir仃aIlsfomationt11】：ou班biologicalf-actors；lipids、阳renotconcemed印parently谢t11sedinlent伊ainsize．Benthjcalgaewere趾inlportantsourceofproteills．Pllaeopi霉nents趾dt11e1a_bileorgallicmatterhadtlles面缸lar、WLyt0acculnLllate，aIldmebauctedautilizedPhaeopi毋nents抽t11es锄edegrceaslabileorganicmatterdid．Duet0medi舵rentenV拍衄entatEaStChon蛐ingtidalnatandso砒emb砌【0fYallgtzeEs呻，也edi嘶butionofbioche耐calcompositiondi腩redsi面ficantly．Atsou：t11emba芏】Il【，廿1eaccumulationofcarbohydrateswascomrolledbyhydrodyn枷cconditionaIldcarbohydratesgamIeredi11firlegrains；concen仃ationofproteinswasi11nuencedbyorg越smsinⅡlesediment；lipidsm2Iilllyori酉natedf如mbenthjcalgae．AtEaStChongmingtidalfl吐戗：屺accumul撕0noflabileorgaIlicmatterwascon仃011edbyhydrodymmiccondition．Thedi圩erenthabitatsa11dphysiognornyiIlfluenced也espeedoftideanddi嘶butionofpl觚ts，讹chresultediIl也espatialVaria．tionoflabileorgallicmatter．Labileorg．狐cmatter，utilizedt0eStimateⅡ圮foodpotentiallyavailableforbentllicconsumerS，accouIltedforomyasmallpercentage(14．8％—29．6％)oftotalorgalliccarboll，w胁mechamcterofIlotablespatialVariation．nw弱foundtllatlligllq啪ti够oforgallicma：cterw鹊lirll(edtotlleiIlcre嬲eofcoll]lplicated仔action．TheratiosofBPC／TOC，PIH-N爪呵趾dPRT／CHOwerelow，w址chsuggestedtllatalthou曲therewaSgreat锄ountoforganicdetritIlsdepositiIlgiIl戗lee鲫峪rilletidalflat，thesematerials、Ⅳereoflownutritionanddi伍cunforben廿：licconS啪erstoutilize．BiocheInicalcoInpositionS、№reuSedt0eValuate也e缸optlics觚sofco删areaS．BasedontllebiochemicalcoII耳)ositions觚dpi蛐ents，theMuhidimentiollalAnalysiscleallyir征catedmatthreegroupsof订a11sectscouldbeidentified：t11efirst、Ⅳ弱Ⅳ 摹柬师笼太，2008届博士学位论文Abs眦tr印resentedbylowtidalnatofEastCho堪乒ningsanmarskwMchdisplayedc拍ohydrateconcen缸而on<1000pgg‘；吐lesecond硫ludedLC，CYalldFX，、Ⅳimthecarbohydrateconce船ation啪ging舶m1ooOpg百1t02000“gg。1；atbird黟oupi11cludedLHKSDKWSK，BLGDHa11dhigll'midi唧tid甜natsofEaStChon舯ingsaltmarsll，谢廿1吐：屺c打bohydra=teconcen僦ion>2000pgg一．Bentmcf．aullacanre叫ate‰eIle理；)，nowintheecosyStem．Stablecafbonand11i仃ogenisotopes、ⅣereuSedt0仃acet11efoodsources锄ld仃ophicpositionofmacrofj叭naatdi舵rentliVinge删riromemofEastChon印血培tidalnat．Themacrofalmashoweda谢derangeof巧13Cbetween．14．7‰a11d23．6‰，Ⅵ枉chsuggeStedsi911ificantdi行．ererlceoffoodsources．Asawhole，sed妇ento玛a11icmatterseemedtoaccoumforheavyproponion嬲tllefoodofmacrof弛a，Whilethedominantmacrophytesofsaltmarsh印pearedt0playanegligible们p11icrole．TheIlitrogenisotopecouldrenecttlle仃opllicpositionofmacrobenthos．nw嬲calculatedt11at仃opllic1eVelofmaCrofIauIlawaSbet、№en2．Oand3．7，andmustllemaucrobenmosofE嬲tChongmingtidalnat、Ⅳereprim出了aIldsecond锄yconsu】：Ilers．KEYWoRDS：Yr锄gtzeEstu习呵；tidalflat；o曙amcmatter；biochemicalconlpositon；labileo增a11icmatter；sources；仃opllicSta帆s；仃opMcposition；鲥bleisotopeV 摹囊．币筢太，2008届博士学位论文图名目录图卜1技术路线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8图2一l研究区域及采样站位分布示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17图2—2研究区上覆水盐度空间变化特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22图2—3研究区上覆水Do和水温时空变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23图2—4研究区上覆水水温与D0之间的相关关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23图2—5研究区上覆水pH时空变化⋯⋯⋯⋯．．：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24图2—6南岸边滩沉积物粒径特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25图2—7崇明东滩沉积物粒径特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26图3—1崇明采样断面示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．30图3—2南岸边滩悬浮颗粒有机质含量时空分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图3—3南岸边滩悬浮颗粒有机质c／N比值时空分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33图3—4南岸边滩表层沉积有机质时空分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．34图3—5南岸边滩表层沉积有机质C／N比值时空分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35图3-6南岸边滩悬浮颗粒有机质稳定碳同位素时空分布⋯⋯⋯⋯⋯．。35图3—7南岸边滩表层沉积有机质稳定碳同位素时空分布⋯⋯⋯⋯⋯．．36图3_8南岸边滩2月各介质有机质的稳定碳同位素沿程分布⋯⋯⋯⋯．．37图3_9南岸边滩2月各介质有机质的C／N比值沿程分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯39图3—10南岸边滩8月各介质中有机质的稳定碳同位素沿程分布⋯⋯⋯．．39图3—11南岸边滩8月各介质有机质的C／N比值沿程分布⋯⋯⋯⋯⋯．．40图3_12崇明东滩表层沉积物有机碳、氮时空变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l图3—13崇明东滩不同生境沉积物粒径组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42图3—14崇明东滩柱样沉积物有机碳、氮和C／N比值垂直剖面分布⋯⋯⋯43图3—15崇明东滩沉积有机质C／N比时空分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44图3一16崇明东滩表层沉积有机质稳定碳同位素组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45图3—17崇明东滩表层沉积有机质稳定氮同位素组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯．47图3一18崇明东滩沉积有机质稳定碳、氮同位素及C／N比值相关性分析⋯．．48图3—19崇明东滩沉积有机质来源的稳定同位素示踪⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49 摹囊姊笼史謦2008届博士学位论文图名目录图3—20长江流域及邻近海区悬浮颗粒有机质碳同位素比较⋯⋯⋯⋯．．53图3—21长江河口与世界其他滨岸地区有机质碳同位素比较⋯⋯⋯⋯．．54图4—1南岸边滩表层沉积有机质碳、氮元素组成时空分布⋯⋯⋯．⋯．．61图4_2南岸边滩表层沉积有机质生物化学组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63图4—3崇明东滩表层有机质生物化学组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．64图4．4崇明东滩柱样沉积物易变有机质垂直剖面分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯66图4—5表层沉积物有机质与各粒径颗粒物含量相关性分析⋯⋯⋯⋯⋯68图4—6表层沉积物褐色素与各粒径颗粒物含量相关性分析⋯⋯⋯⋯⋯70图4-7南岸边滩碳水化合物与<16Ilm颗粒含量分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．71图4—8南岸边滩蛋白质与褐色素含量分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71图4_9南岸边滩脂类与叶绿素a含量分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．72图4—10崇明东滩易变有机质与各粒径颗粒含量的相关性分析⋯⋯⋯⋯73图4—11崇明东滩不同生境易变有机质浓度变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．74图4_12崇明东滩易变有机质与叶绿素a含量的相关性分析⋯⋯⋯⋯⋯74图4-13南岸边滩生物高聚碳(BPC)占有机碳(T0c)的比率⋯．⋯⋯．．77图4—14崇明东滩沉积有机质BPC／TOC的时空变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．78图4-15生物高聚碳与有机碳的相关性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯78图4_16南岸边滩表层沉积物中色素含量时空变化⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．82图4一17崇明东滩表层沉积物中色素含量时空变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82图4_18多维尺度分析概念空间图(基于有机质、生物化学组成、色素)．．88图4—19多维尺度分析概念空间图(基于生物化学组成和叶绿素a)⋯⋯．88图5—1崇明东滩高潮滩底栖动物及其食源的碳、氮同位素⋯⋯⋯⋯⋯97图5—2崇明东滩中潮滩底栖动物及其食源的碳、氮同位素⋯⋯⋯⋯⋯98图5_3崇明东滩低潮滩底栖动物及其食源的碳、氮同位素⋯⋯⋯⋯⋯99 摹囊‘币花太謦2008届博士学位论文表名目录表2—1研究区近岸水体盐度的季节变化(‰)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．22表3—1南岸边滩采样情况表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31表3—2崇明东滩沉积物采样情况表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31表3—3南岸边滩污水和支流中悬浮颗粒有机质含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．33表3—4南岸边滩底栖微藻对有机碳的贡献率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．38表3—5崇明东滩不同有机质来源贡献率(％)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49表4—1南岸边滩各生物化学组成占生物高聚碳的比例⋯⋯⋯⋯⋯⋯63表4—2崇明东滩各生物化学组成占生物高聚碳的比例⋯⋯⋯⋯⋯⋯65表4—3有机质生物化学组成与沉积物理化参数相关性分析⋯⋯⋯⋯⋯66表4_4世晃各研究区有机质生物化学组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．76表4-5生物高聚碳与化学组分相关性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．79表4—6沉积有机质中蛋白质占总氮的比例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．80表4—7蛋白质与碳水化合物比率⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．81表4—8长江口潮滩表层沉积物色素含量与其他地区的比较⋯⋯⋯⋯⋯83表4—9叶绿素a与褐色素浓度比值时空变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯84表4—10南岸边滩底栖生物量占生物高聚碳的比例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯85表4—11崇明东滩底栖生物量占生物高聚碳的比例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯86表5—1崇明东滩不同生境各有机质源的碳、氮同位素值(‰)⋯⋯⋯⋯．96表5-2崇明东滩底栖动物碳、氮同位素及营养位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．96 学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：盒垫日期：趟：笸：：!学位论文授权使用声明本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名：余庭⋯名：刻效日期：趔P参!塑 ●囊邱露天，2008届博士学位论文第一章绪论1绪论1．1问题的提出与研究意义河口地区是海陆相互作用的重要地带，是一个多功能的复杂生态系统(Wenler，1999；删tesidesandIsmagilov，1999；GoldeIlfeldandKadano妇Ej1999)，具有独特的生态价值和资源潜力，其特殊的服务功能是其他任何人工的乃至自然生态系统所无法替代的。同时，由于受海陆作用的交互影响，河口地区各种物理、化学、生物因素变化剧烈，是一个典型的环境脆弱带和敏感区(Ce刑all，1990)。尤其随着人口的不断增长和经济的飞速发展，大量的人为污染物输入到河口地区(Balls，1994；Sangcreta1．，1999；How矾leta1．，2002；Tayloreta1．，2003)，给河口潮滩环境质量造成不同程度的威胁，对河口复杂环境的初级生产力、生物多样性以及生态系统功能等产生深刻的负面效应(Ⅵtouseketa1．，1997；Gull玎arssoneta1．，2000；BeIllletteta1．，2000；Dalsgarrd，2003)，因而关于河口地区生态系统和环境状况的研究越来越受到重视和关注。河口作为联系陆、海两个生态系统的主要通道，在物理、化学和生物过程的耦合作用下，具有明显的“过滤器”效应，引起大量的陆源相(含人为有机质)、海源相和自生相有机质在河口潮滩累积；同时，河口又是地球表面圈层物质循环最为活跃的区域之一，有机质的生物地球化学循环对维持河口生态系统高生产力和高生物量具有及其重要的生态意义。因此，有关河口生态系统中有机质来源、归宿及其迁移转化过程的研究一直是河口复杂环境条件下物质循环研究中的热点问题。长江口是世界超大型的多泥沙河口之一，位于亚热带季风气候区，是受潮汐、径流双重控制影响的典型河口，其特有的河口过程和特殊的地理位置在国际河口与海岸研究领域中占有重要地位。长江入海径流每年携带大量泥沙堆积于河口及其滨岸地区，河口滩地以每年数十甚至上百米的淤涨速率不断向海推进，形成了一个庞大的有机质蓄积库，成为底栖动物和迁徙鸟类栖息、觅食、越冬的重要场所。因此，研究长江口潮滩湿地有机质的来源、组成及生物效用，对了解有机质的生物地球化学循环和建立能量、污染物流动模型有重要的生态意义和现实意义。 幸柬郇梵大学2008届博士学位论文第一章绪论1．2国内外研究进展1．2．1河口潮滩湿地生态系统有机质来源辨析河口湿地中有机质的来源分内源和外源输入两种，内源输入主要是湿地高等植物的根茎叶、浮游植物、底栖生物的初级和次级生产输入，外源输入主要指通过外界水源补给过程，不仅包括潮汐和河流，还有直接的家庭、工业排污及降雨径流等携带进来的颗粒态和溶解态的有机质(ThomtonandMcM姐us，1994；MiddelburgandNieu、Ⅳenhuize，l998；AJl(hws，1998)。各种来源物质混合后堆积于滨岸湿地系统，在物理、化学和生物因素的作用下会发生一系列地球化学变化，这更增加了对有机质最初来源分析的难度。从目前的研究看，对河口潮滩湿地有机质来源辨析的方法主要有三种：元素比、稳定同位素及生物标志物。这些方法的基本要求是：(1)各来源物质有不同的特征值；(2)有足够数量的示踪物来描述所有来源；(3)有机质降解和处理对底物特征值有很少、相似或可预言的影响(Middelbu玛andHeman，2007)。一般而言，在河口自然环境系统内，不同来源的有机质中，其化学组成成分会存在显著差异。最常用的有机物质元素比是C／N，如浮游植物的C／N比值在乱10．1，细菌的C／N比值在2．乱5(Ci丘leIlteseta1．，1996；MiddelburgandHemaIl，2007)，而高等植物的C／N比值要高得多，软组织值在10~100，木质组织高达100～1000(Ⅵ吼舭luro，2000)。污水的C／N比值大约在12．5(Thonlton孤dMcMaIl_us，1994：Andrewseta1．，1998)，石油为79左右(Andre、髑eta1．，1998)。除了C／N比值外，较常用的元素还有P和H。海洋浮游植物的C／P比值平均为106，陆地植物的软组织和木质组织中则分别在300~1300和>1300(Yamamllr0，2000)。G船bam等(2001)在研究苏格兰东部Fonh河口底泥有机质来源时用了C／H，其值在3～6，河口下游高于上游，显示出下游海洋有机质的较大影响。稳定同位素是最常用的指示河口有机质潜在来源的指标。生物在吸收营养物质的过程中，由于代谢方式的差异，同位素会产生分馏，因而不同的生物会有不同的同位素组成特征。最常用的稳定同位素是碳和氮，高等C3植物的万13C值在．35~-25‰，艿15N值在叫‰，C3浮游植物的613C值平均约为．20‰，C。植物的613C值在．18~-10‰(DaiandSun，2007；Kuwaeetal，2007)。文献中报道的污水万乃C值范围很大，在．28～14‰(触wsetal，1998)。河流藻类及其碎屑的万13C值通常较负，在．30~．40‰(MiddelburgandHeman，2007)。Savoye等(2003)研究了欧洲西部富硝酸盐和氨盐的Seine海湾生态系统中控制春季颗粒有机质(POM)占乃C和J15N的机制，发现春季POM中自生相浮游植物占主要地位，显示出PoN的615N变化是由于河流和海洋的硝酸盐混合及N同位素在硝酸盐被2 摹囊‘币箱太，2008届博士学位论文第一章绪论浮游植物利用时发生了N的分馏而产生的；POC的613C在春季是由指示初级生产和浮游植物降解的POC浓度和C：N比率控制。生物标志物是指地质体中具有一些结构特征的有机化合物，它们是生物体中有机化合物的基本分子骨架，在沉积成岩作用过程中具有良好的稳定性和对原始生物母质特征的继承性，因而成为识别有机质物源的指纹标志物(周俊丽，2005)。生物标志物最初应用于对古沉积环境和沉积矿产的研究，近年来，逐步被应用到河口滨岸地区有机质输入源的研究中。与稳定同位素方法相比，生物标志物能够提供有机质来源和转化的更细致和特征的信息。脂肪酸是一类使用较多的生物标志物，主要存在于动物的脂肪、植物树脂和藻类中。通常，长链饱和脂肪酸(>C20)被认为起源于陆源维管束植物，短链的同族体(C12．C18)被认为起源于水生有机体，多不饱和脂肪酸的存在则作为藻类细胞的指示，支链脂肪酸来源于细菌(S11ieta1，2001)。此外，常用的生物标志化合物还有氨基酸、正构烷烃、甾醇、木质素等(VolkmaIl，1986；Sugaia11dHellrichs，1992；W撕gaIldLee，1993；VolkmaIleta1，1998；‰getal，2003)。由于河口潮滩湿地有机质来源的多样性，在进行有机质溯源时，研究者一般都采用两种或两种以上指示物，这样能提高区别有机质的分辨率。Middelb蝣等(1998)依据稳定碳、氮同位素含量及C／N比值的差异对荷兰Schelde河口滨岸沉积和悬浮物中有机质的输入来源进行辨析，发现，陆源有机质(6乃C≈．26‰，占15N≈3．5‰，C／N≈21)是沉积库的重要来源，悬浮物则由海相(J13C≈．18‰，615N≈9‰，C／N≈8)、河流相(J13C≈．30‰，61N≈9‰，C／N≈7．5)及河口相(613C≈．29‰，615N≈15‰，C／N≈8)三种底物组成。Go皿eea等(2004)利用碳同位素和C／N元素比研究墨西哥YucataIlPeninsula三个泻湖近160年有机质的来源，结果显示，红树林、海草和浮游植物这三个来源都对有机碳的埋藏有贡献，浮游植物和红树林是泻湖岸沉积物有机质的主要来源，海草则是湖中沉积物的主要来源。J心等(2001)利用生物标志物(正构烷烃、脂肪酸、类异戊二烯)、C／N比值和613C比较了美国Florida两个河口(H锄ey和1’aylor)有机质来源和转化的差异，结果显示，H锄ey河口的有机质来自陆源、自生相有机质及河口中下游海洋浮游植物、海草的混合，而Taylor河口则没有明显的来源混合。国内对于河口地区有机质来源的研究开展较早的有T觚等(1991)、施光春(1993)，主要是利用稳定碳同位素和C／N比值。近年来，有关河口及海岸地区有机质来源变化的研究成为热点(张经，1997；高建华等，2005；胡建芳等，2005；张凌，2006；陈庆强等，2007；葛晨东等，2007)。生物标志物除用于古沉积环境研究外，也逐渐被利用在河口地区有机质溯源中(周俊丽，2005)。笔者所在课题组利用稳定同位素对长江口南岸边滩悬浮颗粒有机质和沉积物有机质的来 ●囊邱花太謦2008届博士学位论文第一章绪论源进行了较系统的研究(刘敏等，2004；余婕等，2008)。1．2．2潮滩沉积有机质生物化学组成研究在潮间带泥滩中，大型底栖动物大部分由沉积食者组成，这些沉积食者从沉积有机质中获取各种营养(Rossi，2002)，因此，表层沉积物有机质的数量和质量对于决定消费者可利用的潜在物质多少非常重要，进而影响到底栖生物群落的结构和底栖新陈代谢过程(FabiaIloetal，1995)。但是用来度量沉积食者潜在食物数量的有机质营养指标却还存在争议。传统研究中，一般将总有机碳量作为指示沉积物生物可利用性的指标(Chesteretal，1983；KellyandNixon，1984；Ish撤跚，a，1989；Wbston，1990)，但有研究显示，总有机碳含量会过高估算能被生物体利用的营养物质含量(Calow，1975；Ne、ⅣeUaIldField，1983)，特别是由马弗炉灼伤法获得的数据(Fabialloeta1；1995)。因此，一些研究者尝试利用新的指标来说明沉积有机质能供给底栖消费者的营养数量和有机质的质量。海洋环境中的有机质可分为易变的(1abile)和难熔的(re丘actory)化合物两部分(Fabialloetal，1995；Danovaroeta1，1999)。难熔物质，包括腐质酸、棕黄酸和复杂碳水化合物，降解较慢，一般会被埋藏，不能在短期内得到利用(I沁billsonet2Ll，1982；Buscajleta1，1990)；而单糖、脂肪酸、蛋白质和核酸可被迅速矿化，可用来评估有机质的生物有效I生(F戤坞z，1991；Danovar0eta1．，1993；Dallovaroeta1．，2001)。这些易变的有机质生物化学组成——碳水化合物、脂类、蛋白质就被研究者用来研究海洋沉积物的营养水平。Fabiano等(1995)调查了Marc01li海湾(地中海西北部)水深10m区域表层沙质沉积物三年的有机质组成和底栖微藻生物量，数据显示，底栖消费者可利用的易变有机质只占总有机碳的一小部分(平均少于10％)；易变有机质含量在春季最高，冬季最低；元素和生物化学组成分析显示出有机质含量与其可利用性存在负相关性，高质量有机质的小部分被大量的难熔物质代替。Dallovaro(1999)等研究了爱琴海春季和夏季15个站点(深度95．2270m)沉积物有机质的生物化学组成、垂直剖面分布和微生物含量，发现沉积物叶绿素a、碳水化合物和蛋白质浓度都有区域和季节变化，沉积有机质含量与深度相关性不大，说明这个地区沉积的有机质质量取决于系统生产力；蛋白质含量与微生物生物量的比值是一个常量70嵋蛋白质／斗gC，说明微生物对各个区域的影响相近，与该区域的营养状况无关。Vez砌li和Fabian0(2006)利用沉积物中的色素含量(叶绿素a和褐色素)、易变有机质(蛋白质、碳水化合物和脂类)、微生物密度和分划细胞的周期，来评价意大利和阿尔巴尼亚间亚得里亚海南部大陆架沿海区域沉积物的营养4 摹柬‘币箱太，2008届博士学位论文第一章绪论状况。结果发现，意大利沿海浅层沉积物(O．50m)主要呈富营养状态，主要是受到强烈的人为干扰；海港区域，生物高聚碳浓度和蛋白质／碳水化合物比值(平均>1)最高，可划为超营养状态；阿尔巴尼亚和意大利深层沉积区(>50m)为中营养化，生物高聚碳浓度和蛋白质臌水化合物比值(平均<1)较低。此外，有研究者将这些指标应用于海岸和河口区域，并对易变有机质的累积规律进行探讨。Incera等(2003)研究了西班牙西北海岸几个暴露程度不同的海滩沉积物有机质生物化学组成的时空变化。结果显示，淹水区(sheltered)的生物化学组分浓度远高于暴露区(exposed)，淹水海滩的弱水动力条件有利于沉积有机质的堆积，沉积有机质的生物化学组成有明显的季节和潮位变化，斜度较小的海滩生物化学组分的含量较高。研究者进一步将有机质生物化学组成与底栖生物群落联系起来，探讨有机质的生物可利用性(bioavailabl毋)对底栖生态系统动力学特性的影响。Ibssi等(2001)分析了1996年夏季到1997年秋季地中海泥滩中大型底栖动物群落、有机质营养值(脂类、蛋白质和碳水化合物含量)及叶绿素a的含量，发现沉积食物资源的有效性对调节沉积食者动力学非常重要，氮化合物(如蛋白质)的有效性能调节温暖季节种群的生长。还有学者将有机质进行水解处理，认为对酶水解敏感的有机质才能代表底栖异养新陈代谢作用可利用的潜在有机质(Dell’Annoeta1，2000)。Geo唱e(1964)尝试用酶如脂酶、蛋白酶和葡萄糖酶处理沉积物，从而得出沉积物中能被多足类动物Cf"f向删细胞砒zc“肠幻利用的有机质分数。DaIlovaro等(2001)调查了大西洋东北部深海沉积物有机质的数量、质量和生物效用的空间和时间变化，发现总蛋白质、总碳水化合物和总脂的浓度很高，但水解部分仅占总库的10％左右。1．2．3河口潮滩湿地底栖食物网的稳定同位素示踪河口是地球表面最具生产力的生态系统之一，是连接陆地和海洋生态系统的通道，具有调节能量和物质流动的特殊物理、生物和化学特性(Mul妇1sctal，2002)。潮滩是地球表层生态系统内底栖生物最为丰富的区域之一，底栖生物在营养盐生物地球循环过程中扮演着极其重要的角色。因此，了解物种间的营养关系是研究物质和能量在生态系统中流动过程的基础，对于生物资源的管理和生态系统的保护有重大的意义。研究消费者食性的传统方法是消化道内含物法，通过生物在被捕前所摄食物即消化道内未被消化的食物来确定生物的食性。它的优点是较直观，缺点是测量的只是被捕前所摄食物，不能代表生物长期的食性，另一方面它不能区分所摄食5 ●柬‘币翁太謦2008届博士学位论文第一幸绪论物消化吸收的难易程度，而且往往偏向于较难消化的食物(MeMlleandCo姐011y，2003)。近年来，研究者越来越多地利用稳定同位素法来确定消费者与其食物源之间的关系(Ditteletal，1997；ⅦlderZandeneta1，2001；Moensetal，2002；Adin缸1dRiem，2003；Camic±m1eta1；2004；MelvilleaIldComlolly，2005)。同位素法是根据消费者稳定同位素比值与其食物相应同位素比值相近的原则来判断此生物的食物来源，进而确定食物贡献，所取样品是生物体的一部分或全部，能反映生物长期生命活动的结果(Bouillonetal，2002；蔡德陵等，2002；李忠义，2005)。目前，研究海洋生态系统食物网主要应用了J13c／12c、J1≈W14N、护4S尸2S三种同位素。消费者的碳同位素比值与其食物较接近，所以碳同位素常用来确定消费者的食物来源(meraand砒chard，1996；PatersonalldW11itfield，1997；Hemschel，1998；Sauriaua11dKang，2000；Mull(inseta1，2002；Can：Ilichaeleta1；2004)；而消费者的氮同位素比值会随营养级的升高而富集，故用来确定食物网的结构和营养级(v￡mderZalldenandR盘sHmssen，2001；Hobsonetal，2002；Bodeetal，2003；Persicetal，2004)；硫同位素在消费者和食物来源中的值非常接近，因而常用作碳氮同位素的辅助工具(Peterson，1999)。同时应用多种同位素，如碳与氮、氮与硫，或其三者组合，能更准确地判断食物来源(Couch，1989；LoneragaIleta1，1997；Frallce，1998；MonCrei行aIldSulliv趾，2001；Rjeraetal，2002；AdiIl觚dmem，2003；MelVilleandCom01ly，2003；B酣oet扎2005；Doietal，2005)，也可确定不同食物对消费者的贡献比例(Sa嘶auand炳lg，2000；Scbwambometa1，2002；kmgeta1，2003；MelvilleandCoImDlly，2003)。砒era和HubaS(2003)利用碳、氮同位素研究了法国R0scofrAber海湾潮间带三种不同生境中线虫的食物来源，d13C和615N数据显示，陆源输入、米草碎屑以及海洋颗粒有机质都不是研究区线虫的主要食物来源，滞留的大型藻类对线虫的食物有巨大的贡献。研究者发现，由于河口地区有机质输入受到潮汐、陆源径流和本土有机物的多种作用，底栖动物的食物来源存在明显的时间和空间变化(Sa证肌andKallg，2000；Mull(insetal，2002；Ca姗ichaeletal，2004；Doi，2005)。在多种食物源共存时，会有选择性地优先取食某类食物(＆eraa11d黜chard，1996；AdiIl趴d耻era，2003)。这些结果说明，在评价大型底栖动物调节河口物质流中作用的时候，必须考虑种的摄食习性和区域性。除了直接的野外采样分析碳、氮同位素进行判断之外，现场和实验室示踪试验也是研究食物来源的一个方法，许多研究者将两者结合，能够进一步确定或分辨相似食物来源(Ditteletal，1997：Kl瑚taetal，200l；Moenset越，2002；Canllalla11dF巧，2002；PagealldL嬲仃a，2003；Kallayaetal，2005)。Henn趾等(2000)6 年囊郇篦太零2008届博士学位论文第一章绪论联系3种方法确定底栖微型植物生产作为潮间带大型底栖动物食物的相对重要性：(1)碳、氮同位素自然丰度；(2)现场重碳酸盐示踪；(3)水槽双标记实验，浮游和底栖藻分别用1N和13C标记。根据实验结果，他们确定了底栖微藻对不同潮间带大型底栖动物食物作用的程度。综合目前的研究成果，国外利用碳、氮稳定同位素研究潮间带消费者食物来源的方法已经比较成熟，而国内起步较晚。蔡德陵等(2001)通过对崂山湾潮间带采集的底栖生物碳稳定同位素组成的分析，发现水体中的POM是底栖动物的重要食物来源，但底泥中有机质和底栖硅藻也是许多底栖动物食物来源的相当重要的组成部分。万神等(2005)利用稳定碳、氮同位素比值构建了渤海湾食物网主要生物种的营养层次。其中，碳同位素值在水生生物体内没有稳定的富集现象，梭鱼的生活习性(洄游经济鱼种)和食性可能导致其613C值明显高于其他鱼种；氮同位素随营养层次升高有明显富集趋势，富集因子为3．8‰。他们还利用6”N建立了稳定同位素比值与营养层次的关系模型。笔者利用碳、氮同位素研究了崇明东滩大型底栖动物的食物来源，并计算其营养位(余婕等，2008)1．3论文研究思路与创新点1．3．1研究思路与方法本文“河口潮滩湿地有机质来源、组成与食物链传递研究"是在国家自然科学基金项目“长江口滨岸潮滩复杂环境条件下物质循环研究”、“长江口潮滩温室气体CH4和N20排放与影响机制”以及2007年华东师范大学优秀博士研究生培养基金项目的资助下，在占有大量第一手资料的基础上撰写完成的。与海洋、湖泊和其他湿地生态系统相比，河口型滨岸潮滩是一个典型的沉积物．水．气一生周期性交互作用界面，它具有径流、波浪和潮流等水动力作用交互、物质交换频繁、物理化学要素变化梯度大、生物种类丰富多样等独特的环境特征。基于上述潮滩系统独特的环境特征，以世界超大型河口——长江河口潮滩湿地作为典型的研究地区，运用同位素沉积化学、生物地球化学、环境化学及河口生态学等多学科综合研究方法，联合环境地球化学分析测试与同位素示踪等技术手段，采用资料收集与实地考察相结合、宏观区域调查与微观定点观测相结合、野外采样与室内实验分析相结合的研究方法，深入研究了潮滩湿地系统内沉积物有机质的环境地球化学过程。论文研究思路如下：首先是对总有机质(bulkorgamcm毗er)整体分布情况的调查，然后利用稳定同位素组成对有机质来源进行定性和定量的分析；其次是7 幸柬‘币笼太謦2008届博士学位论文第一章绪论对有机质的组成，特别是能被沉积食者利用的部分(生物高聚碳，包括碳水化合物、脂类和蛋白质)进行调查，了解其时空分异和累积规律，然后利用生物化学组成分析沉积物的营养水平；最后从底栖动物食物来源的角度，利用稳定同位素示踪的方法认识有机质在食物链中的传递过程。这样，我们的研究就形成了一条从有机质来源、组成到利用的系统思路。技术路线图见下。研究资料收集上前期工作研究计划制订土样品采集与分析I上1L土、r南崇南皇B皇擎不尔研究区域岸明岸明边东边东滩lIlIlI枯四时不洪空同分生季异境lf研究内容上总有机质生物化学组成食源营养位上1L，．。上。来源累积规律食物链传递图1．1技术路线图Fig．1-lSketchmapoftechno．com苫e1．3．2论文创新点河口潮滩湿地是陆海交互作用的典型地带，具有水动力作用强烈、泥沙输移和物质交换频繁、多物质多界面相互作用复杂、理化要素梯度变化大、生物多样8 摹囊师篦太謦2008届博士学位论文第一章绪论性丰富等特点，并且受人类高强度活动的干扰和改造，是全球变化区域响应最为敏感的地带。本研究选择高强度作用下的城市化河口潮滩作为典型研究区域，在认识河口潮滩湿地有机质累积迁移特征的基础上，在研究思路、研究技术手段等方面进行了探索，对一些关键问题研究取得了新的认识，主要表现在以下方面：(1)利用稳定碳同位素追溯南岸边滩9个站位沉积有机质和悬浮颗粒有机质的来源，并对比枯洪季的差异。研究发现局部岸段的支流河水、污水对当地滨岸潮滩有机质都有一定的改造作用，特别是对悬浮颗粒有机质；沉积有机质主要来自悬浮颗粒物的沉降，底栖微藻和湿地植物对沉积有机质的贡献不大，其作用在枯季比洪季明显。(2)定量计算了崇明东滩不同生境沉积有机质来源。数据显示，高、中潮滩来源于植物的有机质部分在4％~27％，冬春季较高。表明沉积有机质绝大部分来自悬浮颗粒物的沉降，其输入受长江径流量和泥沙含量的控制，植物对有机质的贡献在枯季才较显著，且主要是地下部分的输入。(3)首次调查了长江口潮滩沉积有机质生物化学组成(CHO、PRT、LIP)，并研究其累积规律。研究发现有机质生物化学组分的累积存在明显的粒径效应，主要赋存于细颗粒沉积物中，以16¨m粒径为临界点。揭示了生物化学组分与沉积物颗粒相互作用的机制：碳水化合物是良好的粘合剂，使得颗粒物结合在一起，自身也更易保存下来；蛋白质主要与微生物活动有关，沉积物颗粒大小通过生物因素间接影响它的转化；脂类的累积则与沉积物颗粒的作用关系不显著。(4)从有机质积累的角度进一步认识潮滩富营养化水平，首次利用有机质生物化学组成划分长江口潮滩的营养水平。数据显示不同区域的碳水化合物含量具有显著差异性，是划分营养水平的良好指标。多维尺度分析表明研究区营养水平有三个等级，营养水平最低的区域为崇明东滩低潮滩，其碳水化合物浓度<1000“gg～；营养水平居中的是芦潮、朝阳和奉新，其碳水化合物浓度在1000～2000pgg。1之间；营养水平较高的是浏河口、石洞口、吴淞口、白龙港、东海农场及崇明东滩高、中潮滩，其碳水化合物浓度>2000“gg～。(5)系统调查了崇明东滩不同生境大型底栖动物及其潜在食物来源的碳、氮稳定同位素，研究有机质在底栖食物链中的传递过程。碳同位素示踪表明崇明东滩底栖生态系统以碎屑食物链为主，湿地优势植物的活植物体不是大型底栖动物的主要食物来源，沉积有机质是大部分底栖消费者的食物基础。利用氮同位素的富集效应计算出崇明东滩的大型底栖动物营养位在2．0～3．7，为一级消费者和二级消费者。9 幸柬．币笼太，2008届博士学位论文第一章绪论参考文献AdmR．aIldmemP．，2003．Pref．eremalfbodsourceutilizationamongS臼．趾dedmaCroalg∞by而，打搬s批，．(Ampmpod，叫itrid∞)：as协bleisotopesstudyillnlenonllemcoaStofBritt砒1y(France)．Estllarjne，Coast2LlandShelfScience，56：91-98．AndrewsJ．E．，GreenawayA．M．andDenllisP．F．，1998．C0mbiIledcarbonisotopeandC／Nratios酗indicatorS0fsourceaIldf．ate0fo曙allicma札criIlap00rlynushed，饥}picmestLla巧：HuntsBay，Kill2stonHarbo峨Jamajca．EstI】arjne，Co嘲l锄dShelfScience46：743-756．Be衄ettA．．Bi锄clliT．S．锄dMeallsJ．C．，2000．Thee彘ctsofPAHcont锄i11ation锄d野匠ngontheaburldanceandcompositionofmicrophytobenthosillsaltmarshsediInents(P硒sFourchoIl'LA，USA)：II．Theuseofplantpi乎nen：ts弱biom破ers．Estuarine，CoaStalandShelfScience．50：425-439．BallsP．W：，1994．N1l埘entmputstoe殉lafies自Dm11ineSco钍ishe觚tcoastriverS：influenceofe蚰larineprocessoniIlputsiIltotheNorthsea．Estuarine，CoaStaJandShelfScience，39：329—352．BodeA．，CarreraP．，LeIlsS．，2003．11lepela百cfoodwebiIl廿leupwellmgecosystemofGaliciaQrWSpain)durillgsp血培：naturalab吼d锄ceof鼬lecarbonandn冶ogenisotopes．ICESJoumalofMarineScience．60：11—22．B0tt0，F．，Valiel砧I．，Iribanle，o．，2005．mlpactofbullrowil唱crabsonCa11dNsources，conn．0l，锄d们nsfomatioIlsi11sediInen_ts锄dfoodwebsofSWAtlanticestu撕es．M撕neEc0109yProg陀ssSeries，293：155—164．BouillonS．，R锄anA．V．，DalibyP．，ctal，2002．Ca北10naIldlli打ogensta_bleisotope均tiosofsubtidalbeIltllicinvercebratesm锄e蚰Jarineman掣o、，eecosystem(An(IhraPradesk111dia)．EstIlarine。Co雒talandShelfScience，54：901—903．BuscailR．，PocHi】[垮onR，D孤肋嬲R．，eta1，1990．Flu)【esaIldbudgetoforgaIlicmatteriIlthebentIlicboundarykWeroverthenonllweStemMedite玎ane锄m嘿i11．Com砥{删ShclfResearcll．10：1089-l122．CalowE1975．ThefeediIlgStrategiesof锕。舶shwatergaSteropods彳刀垆b伽衙池and用锄D而妇c伽幻砌fLiIm．mlnlona哟iIlte姗sofirlgestion眦esandadsorptionemciencies．oecolo西a，20：33-49。CarmanK．R．，F珂B．，2002．Small．s锄pleme吐lods矗w6¨C锄d61’NaIlalysisofthedietsofmarshmeiofaunalspeciesusiIlgna：tIl栩I．abuIldance趾1d仃acer-additionisotopetec量111iques．MarineEcolo斟Pro甜essS耐es，240：85-92．C锄ich∞lR。H．，Ru把ckiD。，An球mB．，2004．PositionOfhorSeshoec伯bsiIleStuariIlefood、)lrebs：N觚dC蚰lbleisotopicstudyofforagingr锄ges锄ddietcomposition．JounlalofExpe血nentalMa血eBiolo斟觚dEcolo踽299：231—253．CerwallH．，1990．Biolo西cale彘ctsofeu打0pllicationi11t量圯BalticSea，panicul盯lytheco私talzone．Ambio。19：109-112．chesterA．J．，Fe罾塔0nR．L．锄d111aycrGW．，1983．E州r0衄ental鲥ie鹏锄dbenⅡlicmacromverteb飓tedis仃ibutionsinashallowno“hC孤oliIlaestuaⅨBulle衄ofM。椭eScience33：282．295．C讹entesL．A．，Coffir峪R．B．，Slolr：弧oL．，eta1．，1996．Isotopicandelementalv习Iriatior塔ofcarbon锄d砷的geni11amallgroveEstulaⅨEsn瑚证e，C0aStal锄dShelfScience，43，781．800．Coucll'C．A．。1989．C盯bon锄dIli仃ogenStablei∞topesofmeiobemhos缸dtheirfoodresources．Esnlarine．CoaS．tal强dShelfscience，28：433441．10 摹．1铞篦太号2008届博士学位论文第一章绪论Dajj．，SullM．Y，2007．O塔|nicm枨ersources锄d协eiru∞bybacteriaiIlnlesedinlentSofⅡ圮A1ta|nahaestua巧d血nghi曲趾dlowdisclla]唱eperiods．O曙勘【licGeocheIIlis缸y，38：l—15．Dalsg勰rdT．，2003．Benthic砸maDrproductionandnutrientcyclillginsediInentS砌lbennlicmicroalg北锄d衄塔ient∽c啪ulationofmacroalg∞．Limn0109y锄doceaIl0掣印hM48：2138-2150．Dell’AnnoA．，Fabian0M．，MeiM．L．，etal’2000．En巧maticallyhyd∞lisedproteiIlandc锄．bo}lyd】?a：tep001siIldeep．seasediInems：Estinlatesof也epotentialbioavailable觚tionaIldme廿10dologicalconsidemtion．Ma血eEcolo影ProgressSeries196：15—23．DaIlovaroRFabialloM'DellaCroceN．，eta1．1993．Labileo唱amcma吮r锄dⅡlicrobialbiomaSsesmde印一seasedimentS(E嬲temMedite删1eaIlSea)．De印-SeaR．esearcll'40，953—965．Darlovar0R．，M．aI玎锄eD．，CroceN．D．，eta1，1999．BioctlemicalcompositionofsediInerltaDro曙捌cmatteraIldbacte打a1distributionintheAegeanSea：仃opmcstateaIldpelagic-bentmccoupling．Jo啪al0fSeaR-esearch，42：117-129．D觚ovaroR．，Dell’AnnoA．，FabiaIloM．，2001．Bioavailabil埘ofo唱amcma仕eriIltllesediInentsofmePorcupilleAbyssalPl她nomleastemAtl觚tic．MariI坞EcologyPr0舻ssSeries220：25．32．DinelA．I．，Epif撕oC．E．，Ci舭rltesL．A．，etal，1997．Carbonandnmgensources矗泔sMmppostlaⅣ勰fedn删dietS丘oma缸．opicalman铲ovesyStem．Es岫e，Co删锄dShelfScience45：629．637．DoiH．，Mats啪嬲aM．，1’oyaT．，etal，2005．Spatialshi矗siIlfoodsourcesformacrozoobenthosiIl锄estl埘血eecosyStem：carbonand11i臼ogenst{lbleisotI)pe锄alyses．Es蛐e，Co嬲talandShelfScience64：316．322．FabiaIloM．，DanoVar0R锄dFr嬲che位iS．，1995．Atllree-yeartiIlleseriesofelemental舭dbiochemicalcompositionof0玛撕cm甜eriIlsubtidalsandysedimentsof廿leLi母lrianSea(nomlwestemMedite删ne砌．Cont洫entalShelfResearcll，15：1453-1469．FichezR．，1991．Compositionandfateofo珞micmaterinsubmari堇1ecayesediments：inlplicatio璐for吐峙biogeochemicalcycleofo娼aniccarbon．OceaIlologicaAc饥14(4)：369-377．F啪ceR．，1998．EstilIlatingtlle笛silIlilatiOnofmang阳vedetrin娼byfiddlercrabsillLaguI】丑J0yuda'Puerto剐co，uSiI玛dualstableisotopes．Jo啪m0fn．0picalecolog弘14：413—425．Geo玛eJB．1964．o曙anjcmatteravajlablet0吐lepolycl职瞳eCi玎ifonniatentaculata(Mo岬)，liViIlgiIl觚砷erstitialmud．LilllIlolog)raJldOce锄。鲫印hy'9(3)，453-455．GolderlfeldN．，Ka(1甜10丘L．P．，1999．Influenceofbioturbation0ndeni打ificationactiVityiIlMedite舢leanco嬲talsediments：觚iIlsituexperimem印proach．MarineEcologyProgressSeries．163：99一107．GonneeaM．E．，Pa皿mA．，He仃era_SilVeiraJ．A．，2004．nacingo玛anicmattersources锄dc砒xmburiali11mallgr0VesedilnentSovermepast160yearS．Estuarine，Co硒talaIldShelfScience61：211．227．臼a量l锄M．C．，EavesM．A．，F锄lerJ．G，etal，2001．Astudyofc砷onandni仃ogenstableisotope触ldelementalratios嬲potentialindicatorsofs0U∽ea11df．ate0f0曙aIlicmatterillsedimentsofⅡ坞FomlE殉】aⅨScotlalld．Estuar：irle，CoaStalandShelfScience52：375—380．咖narssonJ．，BjorkM．，GilekM．，eta1．，2000．E虢ctsofeu们p11ication0ncont锄iIl锄tcyclmgiIlm撕nebemllicsystems．Ambio，29：25l-257．Hen_tSchelB．T．，1998．In仃{璐pecificVariatiomiIldeltaC一13i芏ldicate011togeneticdietchlgesiIldeposit·feedingpolychaetes．Ecology；79(4)：1357—1370．He衄a巩P．M．J．，Middlebu唱，J．J．andWiddo、vS，J．，2000．Stableisotopes’雒仃opmc扛acers： 年|l郇笼太学2008届博士学位论文第一章绪论combimngfieldsampling锄dm枷pula：tiVeldbellillgoff．00dresourcesf．0rm∞robenthos．MarineEc0109yProgressS酣es，204：79—92．HobsonK．A．，FiskA．，K锄ovs埘N．，etm，2002．Astableisotope(6¨C，J”N)modelfortheNor吐1W乱erf100dweb：inlplicatio璐f．0reV2Lluating廿ophod)删cs锄dt11enowofene唧锄dcon伽nmants．D∞p-SeaResearchⅡ，49：513l·5150．H0war吐l＆W，SharpleyA．锄dWalkerD．，2002．Sourcesofnutriempollutiontocoa砌】watI粥i11廿leUrlitedStates：hIlplicatiollsfor∞llieVillgco弱talwaterqlml时goals．Estuaries，25：656．676．111ceraM．，CMdanesS．P．，L邪仃aM．etal，2003．Temporal肌dspatialV撕abil蚵ofsediIlle舭町。玛粕icma戗eri11sandybeaches0n廿lenomlwestcoastoftheIberiaIlPeniIlsula．Estu乏血e，CoaStalalldShelfScience，58：55-61．1sh墩awaK．，1989．R．elationShipbet、Ⅳeenbottomcharacteristics趾dben_111ico塔置11ismsiIlmeshallowwaterofoppaBay，Miyagi．MarhleBiolo阱102：265—273．Ja髓R．，MeadR．，HemandezM．E．etal，2001．ori西n觚d们nsponof∞diIlle眈ID，o垮lIlicmaneriIlt、vosubtropicale鲫嘶es：acomparatiVe，biom酞er．b∞ed咖dy．orgaIlicGeochemisn孤32：507—526．Kana豫Q，Nob巩E．，TonT．，etal，2005．E毹ctSofdi位rentfeedinghabitSofⅡ1reebivalvespecies0nsed妇emchmt硪sticsalldbennlicdiatomabuIldallce．Mari鹏EcologyProjFessSeries．299：67·78．Kang，C．K．，Ⅺm，J．B．，Lee，K．S．，2003．Tropllicinlport锄ceofben吐licmicroalgaetomacrozoobenthosiIlcoaStalbaysyst锄siIlK0rea：dlIals讪leCandNisotopeanalyses．MarineEcOl0影Pm_gressSefies，259：79-92．KellyJ．R锄dNiX0nS．W．，1984．ExperhnentalSmdiesof恤e疵ctoforgallicdepositiononmemetabolismofaco嬲talm疵bonomcomm删够MameEcologyProgressSeriesl7：157-169．K豫峨K．，Min锄i，H．K舢clli，E．，2001．S劬leisotope觚alysisoffoodsourcesforsaltmarshsnails．MarilleEcOlog)，ProgressSeries，223：167—177．Kuw∞M．，Y锄aguclliH．，1’sugekiN．K．，2007．Spatialdis仃ibutionoforgallic龃dsulf叶geochemicalpar锄etersofo)【ict0a110)【icsurfIacesediInentsinBeppuBayinsouttlwestJ印锄．Esn】a一玎e，CoastalandShelfScience，72：348-358．LoneragaIl'N．R．，Bun珥S．E．锄dKellaway，D．M．，1997．Arem锄铲ovesandseagr豁sessourc懿ofo唱aIlicc砷0nforpenaeidp均w陷illa由ropicalAⅨ灯alianestua巧?Amultiplestable-isotopestudy．MarineBiolog)，130：289—300．MelvilleA．J．锄dConnollyR．M．，2003．Spatiala11alysisofstableisot0I圮da舾t0dete衄硫pmla巧sourcesofnutrition矗”fiSh．Oecolog试136：499-507．Middelbu唱J．J．锄dNieuweIllluizeJ．，1998．Carbon孤dnmogenstableisot叩esinsuspendedmatter锄dsed妇IIts丘．omtheScheldeE蚰墙ⅨMarineChenlis缸y'60：217-225．Middelbu唱J．J．锄dHem锄P．M．J．，2007．O曙aIlicm舭rprocessingiIltidalestu耐es．MarineChemis仃y，106：127—147．MoeIlsT．，Lu如％C．，Middlebu曙J．J．，etal，2002．TmciIlgo唱锄jcmanersourcesofe蚰埘面e们alnat∞mat()desw曲stablecarbonisotopes．MarimEcolo醪Prog舱ssSeries234：127-137．MoIlcrei仃C．A．舡ldSullivanM．J．，2001-T】∞ptlici111ponaIlceofepiph舛calg∞insuMropicalse凹嘟sbeds：evidence丘ommuhiplestal)leis砷)pe锄alySes．M撕neEcolo盱nogressSeries，215：93—106．MulkiIlsL．M．，JeliIlsl【iD．E．，K缸agatzidesJ．D．，etal，2002．CarboniSotopecomposition0f12 ●柬．币花太，2008届博士学位论文第一章绪论mysidsata僦。re矧al-m痂eecotone，ClayoquotSoulld’BritiShCol啪b远Canad乱ESnlarjne。CoastalandShelfSci髓ce，54：669．675．Ne、jlreUI乙C．andFieldJ．Q．1983．11舱comributionofbacteriaandde仃it啪t0cafbonandIli仃DgenflowiIlabent量licco衄unjty．MarineBiologicalLetterS4：23—36．PageH．M．andL舔缸．aM．，2003．Dietof硫emdalbivalvesin仕怆彤adeArosa(NWSpaill)：evidence矗∞mstableC锄dNisotope觚alysis．Ma血eBiology'143：519．532．PaterSonA．W：锄dWhitfieldA．K．，1997．AstablecarbonisotopeStlldyoftllefood．、№billaf．res}1wal[er-deprivedSou也A衔c觚estI壕ry’、釉particularemphasis0n也eichtllyofa_una．Estl】arim，Co鹪tal锄dShelfScience，45(6)：705．7l5．PersicA．，RDcheH．andR刁吼adeF．，2004．姚blecarbon觚dlli仃ogenisoto口eq岫mitative舭tural弱sessmemofdom协觚tspecies丘．0m也eVacc盯6sLa900n仃opllicweb(C舡∞旺gueBiosphereReserye，F啪ce)．Estua—ne，CoaStal孤dShelfScience，60：261．272．PeterS0nB．J．，l999。Sta_bleisotopes舔仃acerSofo礓aIlicma：tteri11put觚d仃anSferiIlbentmcfood、Ⅳeb：Areview．ActaOecologic钆20(4)：479—487．砌eraP．a11d砌chardE，l996．IsotopicdetemmationoffoodsourcesofCraSsomagigaSalonga仃opllic簪adientiIlthee殉】arineBayofMarennes-016ron．E殉】a—ne，Co嬲tal锄dShelfScience．42：347—360．黜emP．，StalL．J．andNieuwenhuizeJ．，2002．J”Cvers憾J1’Nofco．occurriIlgmoUuscswitmnacomm砌够dominatedbyCrsssos仃eagigausandCrepidulafonlicate(oosterschelde，TheNemerlands)．M撕neEcolo科Pro掣essSeries，240：29l-295．砌e耽P．aIldHub鹊，C．，2003．TropIlicecolo科ofnematodes丘．omVariouSmicrohabitatsof恤Rosco行AberBay(F棚1ce)：inlportanceof姗ldedmacroalg∞evidenced也rough6¨candJ1N．M撕neEcolo科ProgressSeries，260：15l～159．R0biIlsonJ．D．，ManllK．H．锄dNovitsbJ．A．，1982．Conversationofmeparticulate觚tionofseaweedd挑t0bacteri“biom嬲s．Limolo盱andoceanography，27：1072-1079．RossiF．，ComoS．，ConiS．，etaL2001．Se弱onalV矾a：tionofaD印osit．FeederAssembla擘reandSediIIle旅町。唱allicMa牡eri11aBracl【ishB弱i11Mudnat(WestemMediterraneaIl，Italy)．Em】arine，Co弱tal锄dShelfScience。53：181．191．RDssiF．，2002．D)r11amicsofmepolychacesDesdemoIlaomate舡ldPeriIlereiscuttrifera锄d仕屺ir始sourcesoffoodillaMedite册ne锄mudnat．MarineEcolo烈23(4)：285．296．S锄gerD．M．，HollA．F．髓dScottGI．，1999．Tidalcreek锄dsanmarshsedimentsi11soutllCaI‘olinacoastalestuaries：I．Distributionof臼?acenletals．Enviro咖entalCont{lminationandT0)【icology，37：445_457．SaVoyeN，AmiI-0tA，1塘uerP，eta1．Dynamicsofparticulateo唱aIlicma：tter615Nand613Cduringsp血gph”oplaI]妞onbloomsmamacrotidalecosystem①ayofseiIle，France)．MarineEcolo斟ProgressSeries，2003，255：27-41．SauriauP．G觚dKangC．K．，2000．S诅bleisotopeevidenceofbenmicmicroalg∞-b私edgrowdlandsecoIldaryproductioniIl也esuspensionfeederCerastodermaedllle(Mollusc如BiⅥdvia)i11也eMarennes．oleronBay．Hydrobiologia’440：317．329．Schw锄bomR．，Ek肌W：锄d、，0ssM．，2002．Howimpommtaremangroves蠲acarbonsourcef．0rdec印0dcnlStaceanlarv卵illan．opicalest∞巧?MarineEcolo科Pr0毋essSeries，229：195-205．SlliW．，SunM．Y锄dMolinaM．，2001．V矾abil畸illmedis仃ibutionoflipidbiomarkersalldt11eirn101ecularisotopiccompositioninAltamallaes乱塌rinesediments：hnplicationsf．0rtllerelativeconlnbmionoforg砌cm舭er丘omv撕oussources．I'嚷anjcGeochemisty'32：453-467．13 ●．毫‘iF翁太，2008届博士学位论文第一章绪论SugaiS．F．锄【dHenricllsS．M．，1992．Ratesof眦in0acid邯Itakeandmillarali羽tioniIlResurreactionBay(Al嬲ka)sediIIlentS．M耐neEcologyProg∞ssSeries，88：129-141．1'舭．FC．，CaiD．L．andEdmondJ．M．，1991．C砒'0nisotopegeochenlis仃yofmeCt啪gji锄gEs臼laⅣEstlla血e。Coastal锄dShelfScience，32：395—403．1'aylorS．，WayJ．，Scr2u咖onM．I．，2003．Pl锄holliccarboncycliIlg锄d廿锄sportiIlsurf．acewate娼of恤ehiglllyurb趾izedHudson鼬VerestllaⅨLi珊∞logyandocean0鲈aphy'48：1779-1795．n10mtonS．F．锄dMcManllsJ．，l994．Application0forg；硼[1iccarbon锄d11i仃．ogenstalbleis砷叩esandC／Nratiosassou】∞eiIldicatorSofo娼anicma：tterprovenaIlceinestllarillesystem：Evidence丘．0mt11e1'ayEstllaⅨScotland．Esnl乏Irine，Coasta】锄dShelfScience，38：219—233．ⅦlderZ锄denM．J．andR丑SmussenJ．B．，2001．vaIriationm615Nand613C仃0pMc‰tionation：ImplicatioIlSforaquaticfoodwebsnldies．Li舳olog)r锄docean0铲aphy'46(8)：2061-2066．vezzulliL．andFabi觚oM．，2006．SediInentbiochemical锄dmicrobialvariabl骼f．0r也eeValuationof仃0pMcs切nlsalongtl圮Itali她a11dAlballi觚contillentalshelves．Jounlalof1kMarineBiolo酉calAssociationoftheUIlitedKiIlgdom，86(1)：27-37．ⅥtousekP．M．，MooneyH．A．，Lubchenc0H．A．，eta1．，1997．Humandomillation0feaml’secOSystem．Science，25：494-499．volkm肌J．K．，1986．Areviewofsterolm破ersform撕m锄dterrigeno啪org{蛐cmatter．o曙micGeochemis缸y，9：83-99．voll【In肌J．K．，Ban伽eS．M．，Bl砌【b啪SI．，etal，1998．MicroalgalbiomarkerS：are、，iewofrecentresearchdeVelopmentS．o玛amcGeochemis臼X29：1163-1179．WangX．C．觚dLeeC．，1993．Adsorpti∞anddeso印tionofaliphatic锄ines，锄in0acidsandace诅tebyclaymiIlerals锄dma血esediments．M撕neChemig”y，44(1—2)：1—3．W抽gX．C．，ChenR．F．andBenyA．，2003．Sources舭dpreserva廿onofo唱a11icm甜eriIlPl啪Isl锄dsaltmarShsediIIlents@n，USA)：10ng—chailln．alkanesandsta．blecarbonisotopecompositions．EstI】arine，CoastalandShelfScience，58：917—928．WemerB．T-，1999．Complex时i11nan胍llandfompanerns．Science，284：102-104．WeStonDP，1990．Quamitativee磁u11inationofmacrobemlliccommuni够changesalong∞o曙疵cenrichmem伊adiem．Ma血eEcologyPr0伊essSeries，6l：233-244．WhitesidesGM．锄dIsmagiloVR．F．，1999．ComplexnyinCheⅡli娜Science，284：89—92．Yr锄锄ur0M．，2000．Chemical仃acersofsedimento唱amcmatterorigiIlsi11t、)l，oco嘲llagooIls．JoumalofM撕neSystems，26：127-134．蔡德陵，洪旭光，毛兴华等，2001．崂山湾潮间带食物网结构的碳稳定同位素初步研究．海洋学报，21(4)：41-47．蔡德陵，张淑芳，张经，2002．稳定碳、氮同位素在生态系统研究中的应用．青岛海洋大学学报，32(2)：287-295．陈庆强，周菊珍，孟翊等，2007．长江口盐沼土壤有机质更新特征的滩面趋势．地理学报，62(1)：72—80．高建华，杨桂山，欧维新，2005．苏北潮滩湿地不同生态带有机质来源辨析与定量估算．环境科学，26(6)：51．56．葛晨东，王颖，Peder∞nT．F．等，2007．海南岛万泉河口沉积物有机碳、氮同位素的特征及其环境意义．第四季研究，27(5)：845-852．胡建芳，彭平安，麦碧娴等，2005．珠江口不同沉积有机质的来源及相对含量．热带海洋学报，24(1)：15—20．李忠义，金显仕，庄志猛等，2005．稳定同位素技术在水域生态系统研究中的应用．生态学14 幸囊．吊笼天，2008届博士学住论文第一章绪论报，25(11)：3052．3060．刘敏，侯立军，许世远等，2004．长江口潮滩有机质来源的C、N稳定同位素示踪．地理学报，59(6)：918-926．施光春．长江口悬浮颗粒物有机碳的稳定同位素．海洋通报，1993，12(1)：49～52．万稀，胡建英，安立会等，2005．利用稳定氮和碳同位素分析渤海湾食物网主要生物种的营养层次．科学通报50(7)：708．712．余婕，刘敏，侯立军等，2008．崇明东滩大型底栖动物食源的稳定同位素示踪．自然资源学报，23(2)：319．326．余婕，刘敏，侯立军等，2008．长江口潮滩有机质稳定碳同位素时空分布与来源分析．地理研究，27(5)．张凌，2006．珠江口及近海沉积有机质分布、来源及其早期成岩作用研究．中国科学院广州地球化学研究所博士学位论文．周俊丽。2005．长江口湿地生态系统中有机质的生物地球化学过程研究．华东师范大学博士学位论文．15 ●柬何覃毛太，2008届博士学位论文第二章研究区域概况2研究区域概况长江口是长江的入海口，根据安徽省大通站多年资料统计，长江入海径流每年输沙量近5亿吨，其中近一半的泥沙沉积在长江河口及其邻近海域，为长江河口滨岸潮滩的发育提供了丰富的物质基础。长江河口滨岸潮滩发育辽阔，主要分布在长江河口南北两岸、杭州湾北岸，及崇明岛、长兴岛、横沙岛和九段沙等岛屿和阴沙周边。本文研究区域主要包括长江河口南岸和杭州湾北岸潮滩以及崇明岛东部潮滩，在行政区划上分别隶属于江苏省的常熟市、太仓市以及上海的宝山区、浦东新区、南汇区、奉新区、金山区和崇明区(图2．1)。2．1自然地理概况2．1．1长江口自然环境特征研究区属亚热带季风气候区，气候温和湿润，四季分明。年平均气温约为16℃，多年平均最高水温为28℃(8月)，多年平均最低水温为6．7℃(2月)(沈焕庭等，2001)。降雨量充沛，多年平均降雨量为1144I衄，年际降水量变化较大；降水主要集中在4~9月份，夏季热带气旋及其伴随的暴雨和风暴潮时有侵袭(许世远，1997)。长江口和杭州湾是两个毗邻的大型河口和河口湾。其中，长江口呈喇叭型向东西方向延伸，长江口外沿连线(苏北嘴至南汇嘴)长88km，徐六泾至外沿连线长90km。长江河口径流量充沛，大通水文站(距河口640km)多年平均流量为29500m3／s，年内分配极不均匀，具有明显的季节性变化。从各月平均流量的多年平均值来看，最大月平均流量出现在7月份，为48600m3／s，最小月平均径流量出现在1月份，为10400m3／s。5月至10月为洪季，11月至次年4月为枯季，洪季径流量占全年的71．1％(陈吉余，1988)。同时长江口作为世界超大型的多泥沙混浊河口，其滨岸带是我国淤泥质潮滩的主要分布区之一。长江每年携带入河口区的悬沙总量的多年平均值为4．7亿t，相应的悬沙通量为14．91t／s，最大和最小的年平均入河口区悬沙通量分别为21．4t／s(1964年)和10．8讹(1972年)；长江入河口区悬沙通量的年内分配极不均匀，从多年平均值来看，最大月平均悬沙通量为39．80以(7月份)，最小月平均悬沙通量为1．14t／s(1月份)，洪水季节输沙量可占全年的87．45％，枯水季节仅占全年的12．55％(沈焕庭等，2000)。杭州湾是一强潮河口湾，具有潮强、流急、沙量高等特点，其中主要的入湾16 ∞=o；00一∞目Idi口l￡目h口暑noeMu!}o=∞Ll{■一^gk匝塌{格隶牟苦棼联爿舛蔓翟辜：匝·《岳喾潮／◆■《8j?对毒a／，，．影(饕时革珂d稿车*i精“帮掣廿+章《∞8H●q#}■斗 摹囊铞花大，2008届博士学位论文第二章研究区域概况河流钱塘江平均年径流量和输沙量分别为3．73×108m3和6．59×10、，仅为长江口入海水沙量的4．2％和1．4％(陈吉余等，2001；Sua11dW趾g．，1989)。丰富的泥沙供给使本区滩地淤涨迅速，并以每年数十甚至上百米的淤涨速率不断向海推进。潮滩沉积物一般以细颗粒为主，其沉积类型多为粘土质粉砂与粉砂，其次是砂质粉砂、粉砂质砂及细砂。由于水动力条件的差异，滩地自然地貌和沉积分带性明显，自陆向海依次发育高、中、低潮滩。沉积物含泥量从高潮滩向低潮滩呈递减趋势，粒度从高潮滩向低潮滩逐渐增大，分选性愈好。通常，高潮滩沉积物以黑色．青灰色粉砂质粘土和粘土质粉砂为主，滩面上芦苇和海三棱蔗草发育茂盛，呈连绵片状分布；中潮滩沉积物由青灰色的粘土质粉砂和粉砂组成，滩地植被以斑状分布的海三棱蔗草为主；低潮滩沉积物最粗，多为粉砂和细砂质粉砂，局部为细砂，滩面上无植被发育。但由于受围垦等人类活动的影响，在长江口南岸和杭州湾北岸等许多岸段已无高潮滩出露(刘敏等，2007)。九十年代以来，随着浦东的开发开放，上海带动长江河口周边地区的经济步入高速发展的轨道，潮滩作为一个重要的资源宝库，其开发利用也出现了一种超常规发展的态势。目前，长江口南岸许多岸段都被用于港口、机场、排污口、垃圾填埋场及工业园区的开发建设，使原有岸段大幅度萎缩，长江口南北岸的许多岸段实际上已无高、中潮滩出露。仅在朝阳农场至芦潮港之间尚保留着一段不足30km的自然滩地。在杭州湾北岸，虽然除了芦潮港口和金山石化工业园区占用部分岸段外，大部分岸段尚未完全开发利用，但其间各种类型的小工业区星罗棋布，正在以前所未有的速度蚕食因受自然侵蚀作用本已非常狭窄的自然滩地。从冲淤变化来看，在长江口南岸，浏河口至朝阳农场基本上为微冲微淤的稳定岸段，朝阳农场至芦潮港口为快速淤涨岸段，滩面平坦宽广，高、中、低潮滩发育完整；在杭州湾北岸，芦潮港口至漕泾为冲淤交替岸段，滩面狭窄，高潮滩缺失，漕泾至金丝娘桥为微冲微淤的稳定岸段(施玉麒等，2003)；而长江口冲积岛岸滩冲淤变化较为复杂，一般来说，崇明岛东滩为“淤进型”岸段，北岸属“稳定型”或“准稳定型”岸段，南岸属“蚀退型”岸段(杨世伦等，1999)。2．1．2潮滩主要生物类型长江口植被群落的演替，与潮滩的形成、发展过程密切相关。发育完整的滩地，随高程的演变，形成了原生裸地_海三菱蔗草、蔗草群落_海三菱蔗草和芦苇混生带群落_芦苇群落的植被基本演替模式。但由于不同岸带潮滩湿地的性质、面积、淤涨速度及人工影响，所以不同岸带植物群落类型和分布有所差异。(1)盐渍带18 摹囊郇花太号2008届博士学位论文第二章研究区域概况该带在中潮滩下层和低潮，平均带宽800m左右，形成以青灰色粗砂为主的盐渍地。该带受海水淹没时间长，因此一般不存在高等植物，只是在海三棱蔗草外出现较多的硅藻，平均生物量低，约3．29耐。底栖动物以软体动物为主，有河蚬、焦河蓝蛤、泥螺等，此带代表了滩涂演替的初级阶段。(2)海三棱蔗草、蔗草带海三棱蔗草(＆卸淞m刃幻“P胞，．)是一种多年生莎草科植物，是我国的特有种，广泛分布于奉贤、南汇、崇明、长兴岛和横沙、九段沙等地，是潮滩上的先锋群落，一般分布在高潮滩的下层和中潮滩的中上层，宽度一般在200．300m之间，该带受潮水淹没时间较长。海三棱蔗草具有耐盐、耐厌氧环境的优点，生长速度快、植株粗壮、易于固定，因而植株生长茂密，成块状分布，形成宽约为100～150m的内带，株高30～50cm，盖度约80％，生物量约2．4饥IIll2。海三棱蔗草具有消浪、护滩、促淤等功能，可显著降低滩涂受海浪的侵蚀。在此带出现以蟹类和软体动物为主的底栖动物生物量高峰，优势种类主要是天津厚蟹、谭氏泥蟹、中华绒鳌蟹(幼体)、缢蛏等。此带代表了滩涂演替的较高阶段。蔗草分布面积较海三棱蔗草少，主要分布于浦东、奉贤、南汇、崇明、长兴岛和横沙、九段沙等地，也是生长于芦苇群落的外侧，高度在40．70cm。(3)芦苇群落芦苇(砌，．昭聊f船∞聊聊“，z括)广泛分布于奉贤、川沙、南汇、崇明、长兴岛和横沙、九段沙等地，总面积约有5330雠(施玉麒等，2003)，是长江口潮滩分布最广数量最多的一种禾本植物，对盐度和通气性的要求较海三棱蔗草高，一般只能在高潮滩的中上层生长，平均宽度约为150m。该带潮水淹没时间短，较高的地方仅在大潮汛时才能被淹没，故通常土层干燥，生物群落渐向陆生转化。优势芦苇群落高度一般为2~3m，茎粗1～1．3cm，盖度在80％以上，平均生物量达11．252．4t／11m2。芦苇具有消浪、促淤、造纸、培肥等功能。生长良好的芦苇群落是多种生物的栖息场所，同时为多种软体动物、甲壳动物及其它种类，特别是为许多滩涂鸟类提供了优良的栖息地和丰富的饵料资源。此带底栖动物种类较少，以甲壳动物为主，如天津厚蟹、无齿相手蟹等，显示了向陆生群落演变的趋势，与滩涂群落的演替相应。2．1．3采样断面概况在分析了大量背景资料、多次实地考察和在以往研究成果的基础上，根据长江口南、北岸潮滩的自然特征、各岸段的排污状况和盐度梯度，本研究选择了具有代表性的10个采样断面(图2．1)。19 ●囊．吊笔太謦2008届博士学位论文第二章研究区域概况(1)浏河口(LHK)采样点位于浏河与长江的交汇处，北纬31。31．05l7，东经121。17．9187，滩地出露宽度极小，滩面上蔗草和芦苇呈带状分布，夏季时覆盖整个中高潮滩，芦苇高达三米。浏河内停有大批船舶，航运繁忙。(2)石洞口(SDK)采样点位于石洞口城市污水处理厂，西区排污口附近，北纬31028．5957，东经121。23．9657。该处滩地滩面极窄，沉积物呈深褐色，没有植被发育，但有蟹类活动痕迹。排出的污水呈黑色，有臭味，江水水色较污水浅，污水与江水有明显的颜色边界。(3)吴淞口(WSK)采样点位于北纬31023．6067，东经121。30．5447，在黄浦江入长江的北侧边滩。滩地较窄，宽约100米，有一条明显的潮沟发育。潮沟北侧长满植物，南侧则呈斑块状，裸露的滩地上可见绿色藻类。滩地北面是港口，停泊有大量船只。(4)白龙港(BLG)采样地位于北纬31。14．539’，东经121。45．4247，该断面滩地高、中潮滩均已被围垦，但由于是淤涨型岸段，低潮滩的淤积速度较大，滩地向海延伸约2～3km。滩面上部有斑块状海三棱蔗草生长。(5)朝阳农场(CY)采样点位于南汇边滩上，北纬31。06．7877，东经121051．6777，淤涨较快，高、中潮滩已被围垦，堤内种植作物，堤外为光滩。(6)东海农场(DH)采样点位于北纬30。58．949’，东经121。56．8727，这里属于快速淤涨岸段，由于围垦，己无高中潮滩，堤内有斑块状蔗草，堤外为光滩，滩面宽广。采样点向北约500m地势稍高处生长有一片芦苇，宽度在400m左右，群落中植株密集，生长发育良好，平均高2．3m，根系发达。支流大治河水在此注入长江，河水浑浊，有绿色植物漂浮于水面。(7)芦潮港(LC)采样点位于北纬30。51．553’，东经12l。50．9687，是上海的出海门户，建有车客渡和散货轮码头。随着近几年的围垦，滨岸滩地已经越来越窄，高、中潮滩已不存在，低潮滩宽约200~300m，存在季节性的冲刷和淤涨。(8)奉新海边度假区(FX)采样点位于北纬30。49．5417，东经121。30．9247，从上世纪80年代开始，岸段全面采取了保滩护岸工程，侵蚀量总体上较小，低潮滩宽广。靠近围堤处生 ●囊师花太夸2008届博士学位论文第二章研究区域概况长有互花米草，呈块状分布。采样地附近有旅游业开发，东侧有支流金汇港的河水注入。(9)金山(JS)采样点位于北纬30。44．4117，东经121。22．1347，由于围垦，也只有光滩。(10)崇明东滩自然保护区(CM)崇明岛滩地面积共有293km2，主要分布在岛屿东面的“淤迸型”岸段和北面的“稳定型”或“准稳定型”岸段。东滩是长江口地区最大的一块湿地，是长江口径流中泥沙在崇明岛的主要沉降区域，其冲淤状况受长江口复杂水动力作用的影响，沉积物以粘砂和细砂质粉砂为主，粘土较为少见。东滩由东面的东旺沙和东南面的团结沙组成，滩地宽达11km，平均高潮位以上的滩坡0．2‰，平均高潮位以下的滩坡为O．6‰，滩地淤涨迅速，平均每年淤进330m(杨世伦等，1999)。本项研究采样断面位于崇明东滩东旺沙的前哨农场，高潮滩上芦苇生长茂密，普遍具有植株小、茎细的特点，平均高度在2米以上，间或有斑块状互花米草分布。中潮滩广泛分布着莎草科植物海三棱蔗草，群落外观整齐，一望无际，可延伸到低潮滩的上线。植株平均高30—40cm，地下茎一般深15—20cm，在地下茎上生有椭圆形球茎。低潮滩为光滩，宽度可延伸几公里。2．2滨岸水环境因子时空分布特征长江口潮滩一方面受咸淡水交互、暴露和淹没交替(干湿交替)、泥沙冲淤交替等作用影响，各种物理化学参数具有显著的动态变化特征，另一方面受城市污水直接排放和陆地径流的影响，造成局部岸段水体环境质量恶化。依据近年来野外现场监测数据(2000年~2006年)，对研究区滨岸水体环境因子的时空分布特征进行简要阐述。2．2．1盐度在南岸边滩，水体盐度变化特征为：淡水区——浏河口至白龙港，年平均盐度为O．3％o；咸淡水过渡区——朝阳至东海农场，年平均盐度为4．8％o；杭州湾北岸咸水区——芦潮港至金山，年平均盐度为11．3％o。崇明东滩受长江径流作用较大，盐度很低，为O．8‰。(图2．2)21 年囊郇露天謦2008届博士学位论文第二章研究区域概况1512名9浆、．一，∽630LHKSDKWSKBLGCYDHLCFXJSCM图2．2研究区上覆水盐度空问变化特征Fig．2-2SaUnitiesofoVerl妒ngwatersinthestudyarea从表2．1可以看出，研究区夏秋季盐度较低，冬春季盐度较高，盐度较高的地区表现得更为明显，显示出研究区受到长江入海径流量季节变化的显著影响。表2-l研究区近岸水体盐度的季节变化(‰)’IIab．2-1Thetemporalchangeofsalinityinthetidalwatersofthestudyarea(，‘·)2．2．2溶解氧和温度图2．3显示的是上覆水体水温与溶解氧(DO)的季节性空间分布，可以看出上覆水体的水温地区差异不明显，但季节变化差异明显，表现为春季为16．0℃，夏季为29．O℃，秋季为13．5℃，冬季为9．2℃；DO在春夏季的地区差异较明显，冬秋季的地区差异不明显。各采样点DO的最低值出现在夏季，而秋冬季节含量 摹囊．币笼太謦2008届博士学位论文第二章研究区域概况较高，春季年均值为7．25mg／L，夏季年均值为4．68mg／L，秋季年均值为8．54mg／L，冬季年均值为7．73mg／L。图2．4显示出长江口滨岸水体上覆水水温与DO存在显著相关，相关系数，．=．0．76(∥O．0001)，这说明水温是控制上覆水中DO含量的一个重要因素。此外，在排污较严重的岸段，例如SDK，Do含量极低，这表明污水能显著降低水体溶解氧的含量。LHKSDKWSKBLGCYDHLCFXCM图2．3研究区上覆水Do和水温时空变化Fig．2·31’emporaI-spatiaIVariationofDoandtemperatureinoVerlyingwate姻ofthestudyarea图2．4研究区上覆水水温与Do之间的相关关系Fig．2·4Cor鹏lationbetweenwatertemperatu槽andDoiⅡ仉rel‘Iyingwatersofthestudya糟a23：2￡j9630记抖怕80一]，西E—oQ—pi 晕柬师铯太謦2008届博士学位论文第二章研究区域概况2．2．3酸碱度天然水体的酸碱度(pH)状况将控制着水体中的多种化学反应。在咸淡水交汇的河口区，水体的pH分布状况将受到多种复合因素的影响，特别是沿岸排污较严重的河口，水体pH的变化范围较大(张恩仁等，2003)。图2—5为长江口滨岸上覆水中pH的时空变化。在河口纵向上，淡水区pH值相对较低；从时间上看，夏季各点的pH值最低。8．48．28．0基7．87．67．47．2LHKSDKWSKBLGCYDHLCFXCM图2-5研究区上覆水pH时空变化Fig．2-5’I．emporaI-spatiaIVariationofpHiⅡoVerbringw丑tersofthestudyarea2．3沉积物粒度组成利用2002年4月、11月、2003年2月、2005年10月、2006年2月和8月在南岸边滩中潮滩以及2006年12月和2007年4、7、10月在崇明东滩不同生境采集的表层沉积物对沉积物的粒度进行了分析测定。图2．6是南岸边滩沉积物粒径空间分布，沉积物一般为细颗粒，主要以粉砂(粒径为“3“m)为主，潮滩沉积物的平均粒径和中值粒径都是从淡水区到咸水区增大。水动力条件首先会影响沉积物粒度分布，在水动力较强的地方沉积物较粗，反之在水动力条件较弱的地方沉积物较细。尽管沉积物粒度分布还有物质来源、输移能力和输移路线的影响(肖晨曦和李志忠，2006)，但现有的研究发现，落潮动力条件是决定长江口表层沉积物中值粒径的大小的主要动力因素(刘红等，2007)，海洋动力(风浪和潮流)是泥沙再悬浮的主导因素(陈沈良，2004)。从河口上游到下游地区，潮滩受到的潮汐作用越来越强烈，涨落潮时细颗粒发生 ●l*≈^，2009*博±学n论t￡二{研￡E域概Z再悬浮作用，随着潮水的运动向海运移．在潮间带保留下的颗粒就相对较粗。在南岸边滩．潮滩沉积物主要来源于长江径流携带的泥沙的沉降．但沉积物粒径并没有从河口上游到下游逐渐减小趋势，因此南岸边滩沉积物的粒径更多是对沉积区潮汐动力作用的反映，而不是由有机质源的距离远近决定。XV爿妊：-___晨l_：、胃1l?产《!__'il_I_UⅨSDKwSKBLGCYDHLCFX_c【w(4u㈣口sI岍6⋯)一sand(Ⅻ3um)，M⋯Medl∞图2—6南岸边濉沉积物牲释特征Fig2—6Charact⋯fsedl⋯tgr8msi⋯tsOu¨lbank祟明东滩滩面宽广，涨潮流从低潮滩向高潮滩传递时动力逐渐减弱，粗颗粒物质很少能到达高潮滩，同时出于植物的阻挡作用，落潮时潮水也不易把细颗粒物质带走，因而崇明东滩高、中潮滩颗粒物粒度分布相似，而低潮滩颗粒物明显粗大(图2—7)。∞帅∞加如0 幸柬郇花太，2008届博士学位论文第二章研究区域概况^X、_，嘲缸求血黝pi#，《雕矿i铲二==二乡鋈HML口Chy(<4IIm)区Z刁Silt(4“3IIm)囹S蛐d(>63pm)一v—Mean一△一Medi锄图2．7崇明东滩沉积物粒径特征Fig．2-7Gminsi二瞻chamcterofsedimentatEastChongmingtidalnat2．4长江口滨岸带排污状况和环境质量，-、昌矗、一，聪粲长江三角洲地区是我国经济最发达的区域之一，随着经济的飞速发展和人口数量的急剧膨胀，上海市工农业废水和生活污水量日趋增加。仅上海市区每天产生的工业废水和生活污水就高达600多万t，其中经过初步处理后再排放的仅有5％，而其余95％的废污水均通过现有的西区、南区和浦东竹园排污口以及黄浦江直接排入长江口。西区排污口位于长江口南岸石洞口附近，建于1971年，总管输送能力70万讹。南区排污口位于长江口南岸白龙港附近，建于1970年，总管输送能力55万们，排放的污水以生活污水为主。以前，西区、南区两个排污口均采用沿岸直排入海的方式处理污水，不利于污染物的稀释和扩散，因而在排污口下游沿岸水域形成了两条长约数千米的黑水带，对滨岸生态环境影响很大。近一两年，南区白龙港排污口逐渐过渡为深水排放，其周围的滩地生态环境质量有一定的好转。浦东竹园排污口是上海市区污水合流治理工程的重点项目之一，已建成的一期工程总管输送能力140万们。由于该排污口采用了深水扩散排放的形式，因此对潮滩环境的影响较小。黄浦江是上海市的主要河流，也是本市最大的纳污河道，市区每天约有400多万吨的工业废水和生活污水通过黄浦江进入长江口及其支流，对潮滩生态环境产生一定的负面影响。在杭州湾北岸金山石化总厂也有一个排污口，废水排放量约为40万抛，全部经过二级生化处理，对潮滩生态环境的影响较小(陈振楼等，2000)。此外，沿岸工厂的污水直排、加∞如柏如加m0∞印∞加0 年囊铞笼太，2008届博士学位论文第二章研究区域概况垃圾填埋厂的淋滤污水、船舶码头的污水排放和大气污染物的干湿沉降等也会危害河口潮滩生态环境。国家环保总局于2005年对长江口及毗邻海域环境状况进行的调查显示，2005年长江口及毗邻海域的入海污染物总量为：高锰酸盐指数218万吨，总氮142万吨，总磷8．8万吨。其中，通过河流入海的污染物占总入海量的绝大部分，其高锰酸盐指数、总氮、总磷量是总入海量的94％、92％和89％。长江口及毗邻海域入海污染物来自长江入境、长江流域江苏段、浙江省6地市、上海市和海域污染源。其中，长江入境物质是入海量的主要来源，其高锰酸盐指数、总氮、总磷通量是总入海量的66．5％、70％和65％，江苏、浙江及上海三地对高锰酸盐指数、总氮、总磷入海量总的“贡献”率为32．9％、26．6％和28．4％。调查区海域水质普遍受到无机氮和活性磷酸盐的影响，超标严重，最大超标倍数分别为11．1倍和3．1倍，超标率分别达84．9％和85．7％。长江口沿岸海域，由于城市生活污水的集中排放，粪大肠菌群超标较为普遍。整个海域受有机污染影响明显，细菌总数含量普遍较高。2006年上海市海洋环境质量公报和中国海洋环境质量公报显示，上海近岸海域未达到清洁海域水质标准的面积约11780平方公里，比2005年增加2290平方公里。受长江上游来水量减少等因素影响，长江口严重污染海域面积有所减小，主要污染物为活性磷酸盐、无机氮和石油类。近岸沉积物质量良好，综合潜在生态风险低。长江口海域大气气溶胶中总悬浮颗粒物浓度及其沉降通量呈轻微下降趋势，重金属铜、铅、镉的浓度及其沉降通量均呈上升趋势，其中铅和镉的浓度及其沉降通量呈明显上升趋势。连续三年的监测结果表明，长江口生态系统健康状况总体处于恢复状态，生态系统健康指数有所增加。水体富营养化范围有所缩减，活性磷酸盐和无机氮劣四类海水水质的海域面积与上年同期相比减少了20％左右。监控区内围填海监管得到加强，2005~2006年全年滩涂围垦4．13平方公里，围垦速率降低了89．9％。长江冲淡水区域生物群落结构基本保持稳定，但水体富营养化仍然严重；部分生物体内铜、锌、砷、镉和铅含量偏高。长江口生物群落结构状况总体上仍然较差，长江口门以内区域生物群落结构趋于简单，鱼卵、仔鱼种类少，密度低。陆源排污、长江来水量和滩涂围垦等是威胁长江口生态系统健康的主要因素。参考文献SuJ．L．andWmgK．S．，1989．Char酒iang础Verp1啪e锄dsuSpendedsedirllent仃ansportiIlHangzhouBay．ContmemalShelfR-esearcll，9：93-111．陈吉余主编，1988．上海市海岸带和海涂资源综合调查报告，上海科学技术出版社．27 |I囊郇笼太謦2008届博士学位论文第二章研究区域概况陈吉余，陈沈良，丁平兴等，2001．长江口南汇咀近岸水域泥沙输移途径．长江流域资源与环境，10(2)：166-172．陈沈良，张国安，杨世伦等，2004．长江口水域悬沙浓度时空变化与泥沙再悬浮．地理学报，59(2)：260-266．陈振楼，许世远，柳林等，2000．上海滨岸潮滩沉积物重金属元素的空间分布与累积．地理学报，55(6)：641-651．国家海洋局．2006年中国海洋环境公报．2007年1月刘红，何青，孟翊等，2007．长江口表层沉积物分布特征及动力响应．地理学报，62(1)：81—92．刘敏，许世远，侯立军著，2007．长江口潮滩沉积物．水界面营养盐环境生物地球化学过程．北京：科学出版社．上海市海洋局，2007．2006年上海市海洋环境质量公报．沈焕庭，张超，茅志昌，2000．长江入河口区水沙通量变化规律．海洋与湖沼，31(3)：288-294．沈焕庭等，2001．长江河口物质通量．北京：海洋出版社：30．31．施玉麒，王寒梅，李金柱，2003．上海市海岸带资源现状与未来趋势．上海地质，l：8．16．肖晨曦和李志忠，2006．粒度分析及其在沉积学中应用研究．新疆师范大学学报(自然科学版)，25(3)：118-123．许世远，1997．长江三角洲地区风波潮沉积研究．北京：科学出版社．杨世伦，姚炎明，贺松林，1999．长江口冲积岛岸滩剖面形态和冲淤规律．海洋与湖沼，30(6)：764-769．张仁恩，高磊，张经，2003．长江口主要阳离子随盐度变化的研究．水科学进展，14(4)：442．446． ●柬郾笔太謦2008届博士学位论文第三章有机质舍量时空分异与来源辨析3有机质时空分异与来源辨析3．1引言河口潮滩湿地是一个开放的复杂巨系统，不断与外界进行物质交换，大量的自然或人为营养物质可通过河流、地下水渗流、大气沉降和与外海水体交换等途径输入到滨岸水体中(Jickells，1998；How2Imlet2Ll，2002)。河口有机质的生物地球化学循环是河口生态系统的关键组成部分，可为主导河口生态系统的碎屑食物链提供物质保证(G0metal，2003)。因此，有关潮滩生源要素的输入与溯源研究已成为河口复杂环境条件下物质循环研究中的热点问题。一般而言，在河口自然环境系统内，不同来源有机质中，其化学组成成分和稳定同位素组成特征会存在显著差异(Peterson，1999；Cloemeta1．，2002)。基于此，诸多学者通过利用有机质化学组成成分和稳定同位素地球化学特征来推断河口生态系统中有机质的来源(HedgesandParker，1976；Thomtona11dMcManus，1994；Andre、郴eta1．，1998；Middelbu玛a11dNieuweIllmize，1998；GordenaIldGom，2003；Usuieta1．，2006；Kuwaeeta1．，2007)。然而，在河口环境系统内，因受多种生物地球化学过程的影响，有机质元素和稳定同位素组成可能会发生不同程度的改造，因此，在利用其进行有机质溯源分析时，一定要谨慎。长江口陆海交互作用十分强烈，河流和海流携带大量的有机质在河口区汇聚，形成了一个庞大的有机质蓄积库，此外，高等植物的根茎叶、浮游植物、底栖生物的初级和次级生产等内源物质的输入，使得河口潮滩湿地的有机质来源呈现出复杂性。对长江口有机质来源的研究开展得较早的是‰等(1991)和施光春(1993)：T趾等分析了长江口颗粒有机碳的来源及其对东海沉积有机碳的贡献程度，并比较了夏季(6月)和冬季(11月)的差异；施光春研究了长江口及其邻近海区冬夏两季(1月和7月)悬浮颗粒有机碳的稳定同位素，并分析其可能来源。高建华等(2005)利用碳、氮同位素和碳、氮元素比研究了苏北潮滩湿地不同生态带有机质来源，周俊丽(2004)则重点研究了崇明东滩湿地生态系统中有机质的来源。刘敏等(2004)在研究长江河口南岸潮滩12个典型站位表层沉积物有机质时发现，有机质中的稳定碳、氮同位素组成不仅受陆源和海源有机质输入量之间消长变化的影响，还受到一系列生物地球化学过程、人为有机质输入和沉积物粒度、叶绿素等因素的改造作用。由于长江口潮滩湿地复杂的自然地理状况，受到较多人为因素的干扰，因此有必要对其有机质来源进行更细致的研究。本文在前人研究的基础上，利用稳定同位素和化学组成成分对长江口潮滩环境介质中有机质的时空分布特征及其来源进行系统的研究。 摹囊郇霸天，2008届博士学位论文第三章有机质含量时空分异与来源辨析3．2样品采集与实验分析3．2．1样品采集根据潮滩自然环境特征和受人文活动影响的差异性和典型性，沿长江口滨岸带选择浏河口(LHK)、石洞口(SDK)、吴淞口(WSK)、白龙港(BLG)、朝阳农场(CY)、东海农场(DH)、芦潮港(LC)、奉新(FX)、金山(JS)和崇明(CM)10个采样站位(图2．1)。其中，于2006年2月和8月落潮时在前9个采样站位中潮滩部位选取三个平行采样点，并用聚乙烯塑料铲和聚乙烯塑料袋采集表层O～1cm沉积物样品；沿崇明东滩中线大潮沟在高、中、低潮滩分别设置采样断面(图3．1)，于2006年12月和2007年4、7、10月在不同生境采集表层o~1cm沉积物，2007年4月在不同生境采集沉积物柱样(深度30cm)，有植物生长处为根际柱样，崇明东滩淤积较快，因而柱样以5cm间隔现场分层。将平行采样点处的沉积物混合均匀，作为该采样站位的表层沉积物样品。同时根据采样站位的环境特征，采集优势湿地植物、污水和支流河水。涨潮后平潮期用聚乙烯桶采集上覆水，同时测定水质参数。采样情况见表3．1和表3．2。样品采集后尽快运回实验室处理。辩l。27’∞”图3_1崇明采样断面示意图Fig．3-1LocationofsampUngsit鹤atEastChongmingtidalnat 摹囊饰花太謦2008届博士学位论文第三章有机质含量时空分异与来源辨析表3-l南岸边滩采样情况表’Ihb．3-1SanIplingnotesatsouthbank表3．2崇明东滩沉积物采样情况表1'ab．3-2SampIingnotesatEastChongmingtidalnat3．2．2样品前处理将2L左右上覆水抽滤到GF／C玻璃纤维滤膜(孔径1．2“m)上收集悬浮颗粒物；植物地上部分和地下部分分开，用蒸馏水冲洗干净。所有样品于60℃烘干，研磨后过100目尼龙网筛，过筛后的沉积物置于聚乙烯塑料袋中密封保存，以备实验分析所用。沉积物和悬浮颗粒物样品为去除无机碳，先用1mo儿HCl浸泡24h，然后用蒸馏水淋洗至水呈中性，再于60℃烘干备用。3．2．3实验分析与测试方法有机碳(OC)和有机氮(ON)的测定：将一部分烘干样品在E1enle北lr公司VrairoELⅢ型元素分析仪上测定有机质含量。其中，沉积物和悬浮颗粒物样品用盐酸处理过的小样，先测得颗粒有机碳(POC)和有机氮(PN)含量，再通过干／酸比将POC和PN换算为总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量。稳定同位素测定：将干燥和研磨好的样品在菲尼根质谱公司的DELllAplusAdva11_tage稳定同位素质谱仪上测定，其中，沉积物和悬浮颗粒物样品用上述酸化后的小样。稳定同位素丰度按以下公式计算得出：∥’C=[(R榭／R糊一1】×1000其中，R为13C／12C相对比率，R柳|为国际标准物质PDB的碳同位素比值，R糊3l ●^*t^，20。8*博+学位砖‘第=幸有机月台t"i分异自采**析是测试获得的样品碳同位素比值。实验分析结果的相对陧差在±01‰。沉积物叶绿素a的测定：称取2z左右湿沉积物放入10mI离心管中．加入8m190％丙酮溶液，滴加1％碱式碳酸镁悬浊液l一2滴，避光振荡均匀后置于冰箱冷减室巾24h，然后经4000r／min离心15m血，将上清液定容至10m1后用分光光度法测定。同时测定湿样的含水率，计算沉积物叶绿素a的浓度(LorenZen，1967；金相灿，1990：刘巧梅．2004)。3．3南岸边滩有机质时空分布特征与来源分析3．3．1有机碳、氮分布特征图3．2是南岸边滩冬、夏两季悬浮颗粒物中有机碳、氨含量。2月颗粒有机碳值在l55—2207mgL。之问，sDK最高，wsK最低；8月在233～1358mg一之间，Lc最高，DH最低。不同采样站位的值有显著差异，LHK、sDK、cY和Js较高：两个季节的差异也较明显，除sDK和DH外，所有站点颗粒有机碳的浓度均是8月高于2月。2月和8月有机氮的含量分别为020～327mg|1、o32—184mgg。，最高分别在sDK和Lc，wsK、DH分别是两个季节最低值出现的站点。PN的空间和季节变化趋势都与POc非常相似，显示出两种有机质的来源一致。j二_|Il_[I『l口_．J|!I厂-．广-一厂-厂_J一厂ILHKSDKwSKBLGCYDHLCFXJS图3．2南岸边滩悬浮颗粒有机质肯量时空分布F19-3—2Thete“Poral一5patiaIdbtributi⋯rSPOMat蚰uthbank2●32i0n ●囊何花太，2008届博士学位论文第三章有机质含量时空分异与来源辨析由于上游降水量增大，长江径流的洪季一般在4~9月。据2006年长江泥沙公报，大通水文站8月长江的径流量约是2月的3倍，输沙量约为5倍。这巨大的差异使得8月长江口水中悬浮颗粒物含量远高于枯季的2月，因此滨岸地区上覆水中颗粒有机碳和有机氮的含量有明显的季节变化。表3．3是支流和污水中悬浮颗粒有机质的含量，悬浮颗粒物(SPM)、颗粒有机碳、有机氮的浓度存在明显的季节变化，8月高于2月，它们对滨岸带上覆水应有一定的影响。表3-3南岸边滩污水和支流中悬浮颗粒有机质含量7I．ab．3-3ThedistributionofSPoMinsewageandtributarywatersatsouthbank南岸边滩各个站位上覆水中悬浮颗粒有机质的C／N比值见图3．3。2月C／N比值在7．9～11．1之间，8月在8．2～10．7之间，最高值都在LHK，最低值则分别在SDK和DH。C／N比值的地区差异明显，自淡水区域向咸水区域逐渐减少，季节差异不显著。冬UL胍SDKWSKBLGCYDHLCF)(JS图3-3南岸边滩悬浮颗粒有机质C／N比值时空分布Fig．3—3ThetemporaI-spatialdistributionofC／NI翟tioinSPoMatsOuthbank33挖nm987 ●^目E^■2008目博±学位*i第三幸有机质含量H空分异自采^胂析图3．4是南岸边滩0C积物中有机碳、氨的含量分布。2月TOc浓度在19扣10．23m2B‘1之问，最岛在sDK，最低在cY，相对较高的还有DH和Js：8月在。舟8～1492mg一之间．最高仍在sDK．最低在Fx，其他地区差异不明显。两个季节空间上都没有一定的变化规律，也没有季节变化特征，只是在cY、DH、Fx和Js两个季节TOc的浓度差别较大。TN的分布与TOc相似，2月和8月分别在o22～l28‘ngg～、017～l71mg一之间-最高值分别出现于Js和sDK，最低在cY和Fx。U圳五¨删．吐础．L既SDKWSKBLGCYD}{LCFXJS圈3．4南岸边摊表层沉秘有机质时空分布F‘g3-4ThetemporaI{pa岫】dlstributI⋯rseⅢme口18叫or吕anJ⋯恤ratsoulhhank沉积物有机质的c小比值见图3—5。2月和8月c尉比值分别在83～126和6～ll8之间，地区分布具有自淡水区域向成水区域逐渐减少的趋势。从季节变化看，除wsK外，2月各站点沉积物的c麒比值都要高于8月。c，N比值能在定程度上反映有机质的来源，说明季节变动对有机质的沉积和埋藏有一定的影响。l●0一一b∞￡一譬vr一一b∞三舌 摹囊何铯太，2008届博士学位论文第三章有机质含量时空分异与来源辨析冬oLHKSDKWSKBLGCYDHLCFXJS图3．5南岸边滩表层沉积有机质C／N比值时空分布Fig．3-5Thetemporal-spatialdistributionofC／NratioinsurI．acesedimentsatsouthbank3．3．2稳定碳同位素分布特征上覆水中悬浮颗粒有机质的稳定碳同位素沿程分布和季节变化见图3．6。2月同位素值的波动范围较大，最低值出现于SDK，为．25．8‰，最高值在CY，为．23．4％o；8月碳同位素值波动范围较小，最高出现在DH和LC，为．22．9‰，最低值在LHK，为．25．1‰。地区分布具有自淡水区域向咸水区域逐渐变重的趋势，季节差异十分明显，8月较2月大，这些613C的差异反映出有机质来源的季节性变化特征。Un，’_c，oLHKSDKWSKBLGCYDHLCFXJS图3．6南岸边滩悬浮颗粒有机质稳定碳同位素时空分布Fig．3—6Thetemporal·spatialdistnbutionofcarbonisotopeiⅡSPoMatsouthbank¨屹m864 ●囊邱箍天，2008届博士学位论文第三章有机质含量时空分异与来源辨析图3．7是表层沉积有机质稳定碳同位素的沿程分布。2月和8月613C分别为．25．0～．20．4‰、．24．7～19．5‰，地区分布也具有自淡水区域向咸水区域逐渐变重的趋势，与刘敏等(2004)的研究结果相似。沉积有机质稳定碳同位素的季节性变化并不明显，LHK、WSK、CY和LC两个季度的613C值相同或非常接近。U皿
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