楊 熙, 余 威, 何 靜, 黃 盛

海南黎安港海草床碳儲(chǔ)量評(píng)估

楊 熙1, 2, 3, 余 威1, 2, 3, 何 靜1, 2, 3, 黃 盛1, 2, 3

(1. 國(guó)家海洋局 南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心, 廣東 廣州 510300; 2. 自然資源部 海洋環(huán)境探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510300; 3. 海南南沙珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站, 廣東 廣州 510300)

本研究對(duì)海南黎安港海草床碳儲(chǔ)量進(jìn)行了評(píng)估, 并對(duì)我國(guó)南海區(qū)近岸現(xiàn)存海草床總碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算。結(jié)果顯示, 黎安港海草床中海草植物碳儲(chǔ)量、100 cm深度沉積物碳儲(chǔ)量和總碳儲(chǔ)量分別為(179.75±102.28) Mg C、(7795.86±2923.75)Mg C和(7975.61±2907.15) Mg C; 南海區(qū)近岸現(xiàn)存海草床總儲(chǔ)碳量約為357 008.86 Mg C。研究發(fā)現(xiàn), 黎安港沉積物有機(jī)碳含量平均值為0.56%±0.25%, 海草植物儲(chǔ)碳密度為(1.60±0.91)Mg C·ha–1, 100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度為(69.61±26.11)Mg C·ha–1, 均明顯低于全球平均值(分別為2.50%、2.52 Mg C·ha–1和139.70 Mg C·ha–1)。黎安港有些裸灘區(qū)域沉積物有機(jī)碳含量和儲(chǔ)碳密度要高于相鄰的海草生長(zhǎng)區(qū), 鑒于海草生長(zhǎng)區(qū)與其周邊一些裸灘區(qū)域存在有機(jī)碳的交換轉(zhuǎn)移, 建議將海草生長(zhǎng)區(qū)周邊的一些裸灘區(qū)沉積物碳儲(chǔ)量也納入海草床總碳儲(chǔ)量。

海草床; 碳儲(chǔ)量; 裸灘; 黎安港; 南海

海草床具有重要的生態(tài)功能, 其能凈化水體、穩(wěn)定底質(zhì)、維持高的海洋生物多樣性, 是海洋動(dòng)物覓食、繁殖和生長(zhǎng)的重要海底棲息地。海草床生態(tài)系統(tǒng)是海岸帶“藍(lán)碳”的重要組成部分, 具有較強(qiáng)的儲(chǔ)碳能力, 研究顯示, 全球海草生長(zhǎng)區(qū)占海洋總面積不到0.2%, 但每年海草床生態(tài)系統(tǒng)封存的碳占全球海洋碳封存總量的10%～15%[1]。近年來(lái)隨著“藍(lán)碳”的關(guān)注度越來(lái)越高, 海岸帶“藍(lán)碳”逐漸受到重視。

雖然國(guó)內(nèi)外已開展了一些海草床生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量調(diào)查評(píng)估研究[2-6], 由于涉及的種類和區(qū)域非常有限, 目前世界上的大多數(shù)海草種類及海草床區(qū)域的儲(chǔ)碳量的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)依然十分匱乏[7], 一些評(píng)估研究中由于缺乏區(qū)域海草種類、以及區(qū)域環(huán)境狀況、沉積物特征等詳細(xì)信息, 其評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性存疑[6]?，F(xiàn)有研究中對(duì)區(qū)域海草床碳儲(chǔ)量的估算大部分都是基于地中海大洋波喜蕩草植物體和沉積物的有機(jī)碳含量進(jìn)行[8-9]。然而大洋波喜蕩草植物體和沉積物的儲(chǔ)碳密度遠(yuǎn)高于其他海草種類[10-12], 這樣會(huì)導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果遠(yuǎn)高于實(shí)際值。我國(guó)有著較大面積的海草床分布, 但由于海草床生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)碳方面研究不足, 相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)極為缺乏, 在全球海草床生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算中我國(guó)海草床碳儲(chǔ)量相關(guān)情況經(jīng)常缺失, 如Fourqurean等[1]對(duì)全球946個(gè)不同的海草床區(qū)域的統(tǒng)計(jì)中未包含我國(guó)的海草床區(qū)域。因此, 亟需加強(qiáng)我國(guó)海草床分布區(qū)碳儲(chǔ)量調(diào)查研究工作。

海南黎安港是我國(guó)熱帶一個(gè)近封閉的潟湖生態(tài)系統(tǒng), 里面分布有較大面積的海草, 主要種類為海菖蒲(), 此外還有較小面積的泰來(lái)草()和圓葉絲粉草()等種類分布。本研究通過(guò)對(duì)黎安港海草床生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量進(jìn)行調(diào)查評(píng)估, 包括海草(包括地上部分和地下部分)碳儲(chǔ)量、附生生物碳儲(chǔ)量和沉積物碳儲(chǔ)量。此外, 還利用國(guó)內(nèi)外已有的一些海草床碳儲(chǔ)量調(diào)查結(jié)果, 結(jié)合南海區(qū)海草種類和面積分布情況, 對(duì)我國(guó)南海區(qū)海草床生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算, 以填補(bǔ)我國(guó)目前海草床碳儲(chǔ)量研究的不足, 為我國(guó)海岸帶“藍(lán)碳”管理提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 站位和樣方布設(shè)

黎安港區(qū)域海草床總面積約為112 ha, 主要由3個(gè)大斑塊組成(圖1), 其中西北部斑塊面積約為25 ha, 正南部斑塊面積約為24 ha, 東南部斑塊面積約為63 ha。調(diào)查站位依據(jù)該區(qū)域海草床分布狀況共布設(shè)22個(gè)調(diào)查站位, 其中4個(gè)站位(A1′、A4′、B1′和B4′)為裸灘對(duì)照站位(圖1)。在每個(gè)海草調(diào)查站位設(shè)置1條平行于岸線方向的50 m長(zhǎng)樣帶, 寬度為3 m左右, 在樣帶中隨機(jī)布設(shè)3個(gè)0.5 m×0.5 m的樣方, 用于海草生物量和附生生物量測(cè)算的樣品采集。本次調(diào)查于2021年8月在海南陵水黎安港進(jìn)行。

圖1 黎安港海草床調(diào)查站位分布示意圖

1.2 樣品的采集和分析

樣方調(diào)查中, 采集樣方內(nèi)的所有海草植株, 沖洗去除海草根系上的沉積物后裝入做好標(biāo)記的樣品袋, 在室內(nèi)使用剪子或刀片將海草植株分離為地上生物量(葉片和葉鞘)、地下生物量(根狀莖和根)兩部分, 使用刀片刮取葉片表面的附生生物; 將地上生物量和地下生物量?jī)刹糠址謩e裝入樣品袋, 將附生生物裝入稱重好的離心管。利用單人手持式土壤取樣鉆機(jī)(SD-1, Australia)在每個(gè)站位采集一個(gè)深度為1 m的沉積物柱樣。對(duì)于采集的每個(gè)沉積物柱狀樣, 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分割裝袋, 其中0～50 cm深度的沉積物, 以10 cm為間距分層, 50～100 cm深度的沉積物分為一層, 共計(jì)6個(gè)樣品。所有樣品均于–20 ℃條件下保存, 并帶至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析處理。

海草生物量樣品于真空冷凍干燥器中干燥至恒重, 記錄干重, 然后用碾磨機(jī)將干燥后的樣品粉碎, 過(guò)100目標(biāo)準(zhǔn)篩, 置于小型密封袋中密封, 放入干燥器中待測(cè)。將沉積物樣品置于干燥箱60 ℃中烘干至恒重, 記錄干重, 用陶瓷質(zhì)研缽將干燥后的樣品粉碎, 過(guò)100目標(biāo)準(zhǔn)篩, 置于密封袋中, 放入干燥器中待測(cè)。海草植物總有機(jī)碳含量分析采用非色散紅外吸收法; 沉積物有機(jī)碳含量分析采用重鉻酸鉀氧化-還原容量法。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

黎安港海草床生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)包括植物碳儲(chǔ)量(包括地上部分生物量、地下部分生物量和附生生物的碳儲(chǔ)量)和沉積物碳儲(chǔ)量?jī)刹糠?。利用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。碳儲(chǔ)量相關(guān)計(jì)算方法如下:

(1) 植物碳儲(chǔ)量

植物碳儲(chǔ)量計(jì)算公式如下:

Cstock=Ca+Cb+Ce, (1)

式中,Cstock為植物碳儲(chǔ)量,Ca為地上部分生物量碳儲(chǔ)量,Cb為地下部分生物量碳儲(chǔ)量,Ce為附生生物的碳儲(chǔ)量, 單位均為兆克碳(Mg C)。

地上部分、地下部分和附生生物的碳儲(chǔ)量計(jì)算公式如下:

(2) 沉積物碳儲(chǔ)量

沉積物碳儲(chǔ)量計(jì)算公式如下:

其中,

(3) 總碳儲(chǔ)量

海草床生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量計(jì)算公式如下:

2 結(jié)果

2.1 黎安港海草植物生物量和有機(jī)碳含量

黎安港區(qū)域發(fā)現(xiàn)有海菖蒲、泰來(lái)草和圓葉絲粉草三種海草, 海菖蒲占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。所有調(diào)查站位中除C2站位未發(fā)現(xiàn)海草, 其他站位均有海草出現(xiàn), 其中海菖蒲在除C2站位之外的其他站位均有發(fā)現(xiàn), 圓葉絲粉草僅在A4站位有發(fā)現(xiàn)、泰來(lái)草僅在A5站位有發(fā)現(xiàn)。由表1可見, 黎安港區(qū)域海草地下生物量明顯高于地上生物量, 海草附生生物量較低。有機(jī)碳含量方面, 該區(qū)域海草地下部分有機(jī)碳含量為32.49%± 1.37%, 明顯高于地上部分(24.43%±2.56%), 附生生物有機(jī)碳含量?jī)H為7.27%±2.18%。

表1 黎安港海草植物生物量和有機(jī)碳含量

對(duì)比各調(diào)查站位海草地上部分有機(jī)碳含量(圖2)、地下部分有機(jī)碳含量(圖3)和附生生物有機(jī)碳含量(圖4)。各站位間海草地上部分有機(jī)碳含量存在一定差異, 位于潟湖開口處的幾個(gè)站位(B5、B6和C3)的海草地上部分有機(jī)碳含量明顯要低于潟湖內(nèi)部的其他站位; 各站位間海草地下部分有機(jī)碳含量差異不明顯; 各站位間附生生物有機(jī)碳含量差異較大, 但無(wú)明顯規(guī)律。

圖2 各調(diào)查站位海草地上部分有機(jī)碳含量

圖3 各調(diào)查站位海草地下部分有機(jī)碳含量

2.2 黎安港沉積物容重和有機(jī)碳含量

黎安港區(qū)域各調(diào)查站位沉積物容重變化范圍為1.18 g·cm–3～1.52 g·cm–3, 總平均值為(1.27±0.18) g·cm–3; 各調(diào)查站位沉積物有機(jī)碳含量變化范圍為0.21%～ 1.17%, 總平均值為0.56%±0.25%。各調(diào)查站位間沉積物容重差異不明顯(圖5a), 而各調(diào)查站位間沉積物有機(jī)碳含量存在較大差異, 其中A1、B1′和B4′站位的沉積物有機(jī)碳含量明顯高于其他站位。C1～C6站位沉積物有機(jī)碳含量分布規(guī)律顯示, 該區(qū)域海草床分布區(qū)域內(nèi)由近岸至遠(yuǎn)岸沉積物有機(jī)碳含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)(圖5b)。不同土層沉積物密度和有機(jī)碳含量情況見表2, 沉積物密度呈現(xiàn)出由淺至深遞增的趨勢(shì); 而沉積物有機(jī)碳含量在各土層間差異不明顯, 其中最高值出現(xiàn)在0～10 cm和30～40 cm土層。

圖4 各調(diào)查站位海草附生生物有機(jī)碳含量

沉積物有機(jī)碳含量垂直分布情況見圖6, 結(jié)果顯示, 大多數(shù)站位的沉積物有機(jī)碳含量在垂直分布上差異較小, 有些呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài), 其中呈現(xiàn)相似規(guī)律的有A1、A3、B1、C3和C4站位, 沉積物有機(jī)碳含量由表至底呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì), 其中最大值基本出現(xiàn)在20～30 cm土層。C5、C6站位沉積物有機(jī)碳含量由表至底呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì), 最低值出現(xiàn)在20～30 cm土層, 最高值出現(xiàn)在表層和30 cm以下土層。裸灘對(duì)照站位沉積物有機(jī)碳含量垂直分布上, A1′站位呈波動(dòng)狀態(tài), 總體差異不大; A4′站位各土層之間差異不明顯; B1′站位呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì), 最高值出現(xiàn)在30～40 cm土層; B4′站位各土層之間差異不明顯。海草生長(zhǎng)站位與裸灘站位對(duì)比可見, A4′斷面處的裸灘沉積物有機(jī)碳含量明顯低于海草生長(zhǎng)區(qū), B1′斷面和B4′斷面處裸灘沉積物有機(jī)碳含量卻明顯高于于海草生長(zhǎng)區(qū)。

圖5 各調(diào)查站位沉積物密度(a)和有機(jī)碳含量(b)

表2 黎安港不同層次沉積物密度和有機(jī)碳含量

圖6 各調(diào)查站位沉積物有機(jī)碳含量的垂直分布圖

2.3 黎安港儲(chǔ)碳密度和碳儲(chǔ)量估算

根據(jù)海草植物生物量和有機(jī)碳含量, 以及柱狀沉積物容重和有機(jī)碳含量, 計(jì)算得出了區(qū)域海草植物儲(chǔ)碳密度、100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度和總儲(chǔ)碳密度, 結(jié)果見表3。區(qū)域總儲(chǔ)碳密度為(71.21± 25.96)Mg C·ha–1, 其中100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度占絕大部分, 為(69.61±26.11)Mg C·ha–1, 占比97.75%。海草植物儲(chǔ)碳密度為(1.60±0.91)Mg C·ha–1, 在總儲(chǔ)碳密度中占比2.25%, 其中海草地下部分儲(chǔ)碳密度最高, 為(1.27±0.78)Mg C·ha–1, 其次為海草地上部分, 為(0.33±0.21)Mg C·ha–1, 而海草附生生物儲(chǔ)碳密度很低。通過(guò)將各站位100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度情況進(jìn)行對(duì)比(其中包括裸灘區(qū)和海草生長(zhǎng)區(qū)的對(duì)比)(圖7), 結(jié)果顯示, 鄰近潟湖開口處的站位(如B4—B6、C1—C3等站位)儲(chǔ)碳密度要低于潟湖靠?jī)?nèi)部區(qū)域的站位(如A1—A6、C4—C6等站位)。海草生長(zhǎng)區(qū)域站位與臨近的裸灘站位對(duì)比顯示, 黎安港西部區(qū)裸灘(A1′和A4′)儲(chǔ)碳密度明顯低于海草生長(zhǎng)區(qū)(A1—A6), 而在黎安港開口處的裸灘(B1′和B4′)儲(chǔ)碳密度明顯高于相鄰的海草生長(zhǎng)區(qū)(B1—B6)。

表3 黎安港海草床儲(chǔ)碳密度和碳儲(chǔ)量

圖7 各調(diào)查站位100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度

根據(jù)儲(chǔ)碳密度計(jì)算結(jié)果, 結(jié)合黎安港區(qū)域海草床面積情況, 可估算出該區(qū)域的碳儲(chǔ)量情況(表3)。結(jié)果顯示, 黎安港海草床分布區(qū)總碳儲(chǔ)量為(7975.61± 2907.15) Mg C, 其中100 cm深度沉積物碳儲(chǔ)量為(7795.86±2923.75)Mg C, 占比97.75%, 海草植物(包括海草地上部分、地下部分和附生生物)碳儲(chǔ)量為(179.75±102.28) Mg C, 占比2.25%。

3 討論

黎安港海草床沉積物有機(jī)碳含量區(qū)域總平均值為0.56%±0.25%, 遠(yuǎn)低于全球海草床沉積物有機(jī)碳含量平均值(2.50%)[1]。在沉積物有機(jī)碳的垂直分布上, 以往研究表明, 沉積物有機(jī)碳含量一般表現(xiàn)為表層含量最高[14], 而本研究中大多數(shù)站位的沉積物有機(jī)碳含量在垂直分布上無(wú)明顯差異, 且有些站位沉積物有機(jī)碳含量最大值出現(xiàn)在20～ 30 cm土層。海草床沉積物有機(jī)碳含量存在很大區(qū)域差異, 如Kennedy等[15]對(duì)全球包含20個(gè)海草種類的219個(gè)海草床區(qū)域沉積物有機(jī)碳含量進(jìn)行分析, 結(jié)果顯示這些區(qū)域沉積物有機(jī)碳含量的變化范圍在0.1%～11.0%之間。海草床沉積物有機(jī)碳含量與多種因素有關(guān), 其中水動(dòng)力情況和底質(zhì)類型是影響沉積物有機(jī)碳含量的重要因素[16], 黎安港雖然是較封閉性潟湖, 但也受較強(qiáng)的潮汐作用影響, 由于黎安港底質(zhì)類型為粗砂, 混有大量珊瑚和貝殼碎屑, 在潮汐等水流的沖刷作用下很容易造成沉積物有機(jī)碳的流失, 而表層沉積物有機(jī)碳的流失則會(huì)更加明顯, 這造成了黎安港海草床沉積物有機(jī)碳含量總體偏低, 以及一些站位沉積物有機(jī)碳含量表現(xiàn)出表層低, 高值出現(xiàn)在20～30 cm土層的現(xiàn)象。沉積物有機(jī)碳含量決定著沉積物碳密度的高低, 黎安港海草床100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度變化范圍為28.94～137.07 Mg C·ha–1, 區(qū)域平均值為69.61 Mg C·ha–1, 遠(yuǎn)低于全球平均值(約為139.70 Mg C·ha–1)[1]。Miyajima 等[17]對(duì)東亞、東南亞區(qū)域海草床沉積物儲(chǔ)碳密度進(jìn)行了調(diào)查, 發(fā)現(xiàn)我國(guó)海草床沉積物儲(chǔ)碳密度的變化范圍為38～120 Mg C·ha–1, 這與本研究結(jié)果較為一致。Lavery等[6]對(duì)澳大利亞海草床沉積物儲(chǔ)碳密度的調(diào)查結(jié)果也遠(yuǎn)低于全球平均值。出現(xiàn)上述情況主要是由于全球統(tǒng)計(jì)結(jié)果中大部分為大洋波喜蕩草海草床的調(diào)查結(jié)果, 而研究顯示, 大洋波喜蕩草含有抑制細(xì)菌生長(zhǎng)物質(zhì), 其凋落物的腐敗過(guò)程非常緩慢, 可達(dá)2000多年以上[18-19], 國(guó)外一些大洋波喜蕩草海草床區(qū)域由于其凋落物的長(zhǎng)期堆積而形成了幾米甚至十幾米沉積物有機(jī)碎屑層, 沉積物有機(jī)碳含量很高, 100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度高達(dá)(372.40±74.50)Mg C·ha–1, 遠(yuǎn)高于其他種類海草床[1], 這也在一定程度上導(dǎo)致全球海草床沉積物儲(chǔ)碳密度被高估。不同種類海草床其沉積物儲(chǔ)碳密度存在差異, 如Lavery等[6]發(fā)現(xiàn)澳大利亞沿岸8種海草沉積物碳儲(chǔ)密度存在顯著差異, 其分析認(rèn)為不同海草的細(xì)胞壁和其它保護(hù)性物質(zhì)的生化組成不同, 以及不同海草的形態(tài)對(duì)懸浮顆粒物的捕獲能力不同造成了這種差異。即使同種類海草床, 在不同地區(qū)其沉積物儲(chǔ)碳密度也會(huì)存在很大差異, 如澳大利亞的Tanzania區(qū)域和肯尼亞的Gazi Bay都生長(zhǎng)有泰來(lái)草和海菖蒲, Tanzania區(qū)域泰來(lái)草和海菖蒲生長(zhǎng)區(qū)100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度分別約為34.09和47.73 Mg C·ha–1, 而Gazi Bay泰來(lái)草和海菖蒲生長(zhǎng)區(qū)100 cm深度沉積物儲(chǔ)碳密度分別約為205和293.75 Mg C·ha–1[4-5], 顯著高于Tanzania區(qū)域。

海草植物體儲(chǔ)碳密度方面, 全球有70多種海草[20], 不同種類海草由于形態(tài)大小、植物組織中有機(jī)碳含量存在顯著差異, 它們?cè)谔疾东@和碳儲(chǔ)存方面存在很大差異[21]。研究顯示, 小型海草如貝克喜鹽草, 其植物體儲(chǔ)碳密度約為0.14 Mg C·ha–1, 卵葉喜鹽草約為0.28 Mg C·ha–1[2]; 中型海草如泰來(lái)草, 其植物體儲(chǔ)碳密度約為0.60 Mg C·ha–1[2]; 而大型海草如大洋波喜蕩草(), 其植物體儲(chǔ)碳密度約為7.92 Mg C·ha–1[1]。黎安港海菖蒲屬于大型海草, 本研究中黎安港區(qū)域海草植物儲(chǔ)碳密度為1.60 Mg C·ha–1雖高于一些小型海草, 但明顯低于大洋波喜蕩草, 這是因?yàn)榇笱蟛ㄏ彩幉菥哂衅渌２菟痪邆涞囊恍┨卣? 其主要分布于地中海沿岸區(qū)域, 生長(zhǎng)密度非常大, 其葉片長(zhǎng)度能超過(guò)1m, 根部能深入地下1 m多深并能長(zhǎng)期存在, 這些特性使其植物體儲(chǔ)碳密度要明顯高于其他海草種類[22]。由于全球統(tǒng)計(jì)結(jié)果中有大部分源自地中海大洋波喜蕩草海草床的調(diào)查結(jié)果, 因此, 本研究中黎安港海草植物儲(chǔ)碳密度也低于全球海草植物體儲(chǔ)碳密度平均值(約為2.52 Mg C·ha–1)[1]。

關(guān)于海草生長(zhǎng)區(qū)與裸灘區(qū)沉積物儲(chǔ)碳密度的差異, 以往研究顯示, 由于海草具有較強(qiáng)的碳捕獲和碳封存能力, 一般海草生長(zhǎng)區(qū)沉積物儲(chǔ)碳密度要明顯高于相鄰的裸灘區(qū), 如Githaiga等[5]對(duì)肯尼亞的Gazi Bay海草床儲(chǔ)碳情況調(diào)查中發(fā)現(xiàn)所有海草生長(zhǎng)區(qū)站位沉積物儲(chǔ)碳密度都顯著高于裸灘對(duì)照站位, 且高出4～6倍。Gullstr?m等[4]在印度洋西部熱帶海草床區(qū)域碳儲(chǔ)量的調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)海草生長(zhǎng)區(qū)沉積物有機(jī)碳含量和儲(chǔ)碳密度都明顯高于裸灘區(qū)域。美國(guó)弗吉尼亞州一項(xiàng)海草床修復(fù)項(xiàng)目顯示, 該區(qū)域海草床修復(fù)9年后, 海草生長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的0～20 cm層的沉積物儲(chǔ)碳密度是裸灘對(duì)照區(qū)的3倍[23]。本研究中在黎安港靠?jī)?nèi)部的裸灘沉積物儲(chǔ)碳密度明顯低于海草生長(zhǎng)區(qū), 這與以往研究結(jié)果較為一致。而本研究還發(fā)現(xiàn)在黎安港開口處的裸灘沉積物儲(chǔ)碳密度卻要顯著高于海草生長(zhǎng)區(qū)。開口處海草生長(zhǎng)區(qū)沉積物儲(chǔ)碳密度較低可能與潮汐等水流因素影響有關(guān), 潮汐等水流沖刷作用會(huì)導(dǎo)致海草生長(zhǎng)區(qū)沉積物中有機(jī)碳的流失。海草床生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng), 海草生長(zhǎng)區(qū)與其周邊一些裸灘區(qū)域具有連通性, 存在有機(jī)碳的轉(zhuǎn)移[21], 海草凋落物可由海浪沖刷堆積至裸灘, 長(zhǎng)期積累導(dǎo)致一些裸灘區(qū)域沉積物碳密度超過(guò)了海草生長(zhǎng)區(qū)。因此, 建議在海草床生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量進(jìn)行評(píng)估時(shí), 除了評(píng)估海草生長(zhǎng)區(qū)的碳儲(chǔ)量外, 也應(yīng)將與海草生長(zhǎng)區(qū)存在連通性的裸灘區(qū)沉積物碳儲(chǔ)量納入進(jìn)來(lái), 否則會(huì)造成區(qū)域海草床生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量被低估。

目前我國(guó)關(guān)于海草床碳儲(chǔ)量的研究?jī)H有一些零星報(bào)道, 如李夢(mèng)[3]2017年夏季對(duì)廣西不同種類海草床沉積物儲(chǔ)碳情況進(jìn)行了調(diào)查研究, 發(fā)現(xiàn)廣西海草床沉積物儲(chǔ)碳密度平均值為48.32 Mg C·ha–1, 估算出廣西海草床生態(tài)系統(tǒng)100 cm深度沉積物總碳儲(chǔ)量約為26 721.62 Mg C。Jiang等[2]對(duì)海南8個(gè)新發(fā)現(xiàn)的海草床區(qū)域(海草床總面積為203.64 ha)的碳儲(chǔ)量進(jìn)行了調(diào)查, 發(fā)現(xiàn)這8個(gè)區(qū)域海草植物體碳儲(chǔ)量為33.50 Mg C, 表層沉積物(5 cm深度)總碳儲(chǔ)量為1 306.45 Mg C。本研究對(duì)海南陵水黎安港海草床生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量進(jìn)行了計(jì)算, 結(jié)果為(7 975.61± 2 907.15)Mg C。通過(guò)收集國(guó)內(nèi)外不同區(qū)域不同種類海草床沉積物儲(chǔ)碳密度的研究結(jié)果, 并結(jié)合自然資源部南海局對(duì)我國(guó)南海區(qū)海草資源面積分布的最新調(diào)查結(jié)果, 對(duì)南海區(qū)近岸現(xiàn)存海草床總碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算(表4), 結(jié)果顯示, 我國(guó)南海區(qū)海草床總儲(chǔ)碳量約為357 008.86 Mg C。Wu 等[24]利用全國(guó)海草床總面積和全球海草床儲(chǔ)碳密度平均值對(duì)我國(guó)海草床生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算, 結(jié)果為330 000～ 1 060 000 Mg C, 本研究估算結(jié)果與該結(jié)果處于同一數(shù)量級(jí)水平, 且本研究在估算中考慮到了南海各海草床分布區(qū)的區(qū)域狀況、海草種類等差異, 結(jié)果更為準(zhǔn)確。

致謝: 向國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心所有參與過(guò)航次樣品采集和分析的工作人員致以衷心的感謝！

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Carbon storage in the seagrass beds of Li’an Bay, Hainan

YANG Xi1, 2, 3*, YU Wei1, 2, 3, HE Jing1, 2, 3, HUANG Sheng1, 2, 3

(1. South China Sea Environmental Monitoring Center, State Oceanic Administration, Guangzhou 510300, China; 2. Key Laboratory of Marine Environmental Survey Technology and Application, Ministry of Natural Resources, Guangzhou 510300, China; 3. Nansha Islands Coral Reef Ecosystem National Observation and Research Station, Hainan, Guangzhou 510300, China)

This study evaluated the organic carbon (Corg) storage in Li’an Bay (Hainan) seagrass beds and estimated the total Corgstorage in the seagrass beds of the South China Sea. The results showed that the seagrass biomass Corgstorage, the top meter sediment Corgstorage, and the total Corgstorage in the Li’an Bay seagrass beds were (179.75±102.28) Mg C, (7, 795.86±2, 923.75) Mg C and (7, 975.61±2, 907.15) Mg C, respectively. The total Corgstorage in the seagrass beds was about 357, 008.86 Mg C. The mean sediment Corgcontent was 0.56%±0.25%, the mean seagrass biomass Corgdensity was 1.60±0.91 Mg C·ha?1, and the mean Corgdensity of the top meter sediment was 69.61±26.11 Mg C·ha?1in Li’an Bay. All of these values were lower than the global averages (2.50%, 2.52 Mg C·ha?1, and 139.70 Mg C·ha?1, respectively). The Corgcontent and Corgdensity of the sediments in some barren tidal flats (unvegetated) were higher than those in vegetated areas of Li’an Bay, as Corgexchange occurred between the vegetated areas and the adjacent barren tidal flat. These results recommend including the sediment Corgstorage of the barren tidal flat in the total Corgstorage of seagrass beds.

seagrass bed; carbon storage; barren tidal flat; Li’an Bay; South China Sea

Jan. 6, 2022

P76

A

1000-3096(2022)11-0116-10

10.11759/hykx20220106005

2022-01-06;

2022-05-28

自然資源部海洋環(huán)境探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2020年度自主設(shè)立課題(MESTA-2020-C006); 廣東省平臺(tái)基地及科技基礎(chǔ)條件建設(shè)項(xiàng)目(2021B1212050025); 中國(guó)海洋發(fā)展基金會(huì)項(xiàng)目(CODF-002- ZX-2021); 2019年省級(jí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展(海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展)海洋六大產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(GDOE[2019]A46); 2022年省級(jí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展(海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展)海洋六大產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(GDNRC[2022]48)

[2020 Annual Project of the Key Laboratory of Marine Environmental Survey Technology and Application, Ministry of Natural Resources, No.MESTA-2020-C006; Science and Technology Plan Projects of Guangdong Province, No. 2021B1212050025; China Ocean Development Foundation, No. CODF-002-ZX-2021; Key Program of Marine Economy Development (Six Marine Industries) Special Foundation of Department of Natural Resources of Guangdong Province, No. GDOE[2019]A46; Key Program of Marine Economy Development (Six Marine Industries) Special Foundation of Department of Natural Resources of Guangdong Province, No. GDNRC[2022]48]

楊熙(1989—), 男, 湖北監(jiān)利人, 博士, 工程師, 主要從事海草生態(tài)學(xué)、海洋浮游生物生態(tài)學(xué)研究, E-mail: yang1209xi@163.com

(本文編輯: 康亦兼)