system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与讨论 3.1. 含水量、干容重和孔隙度 两个沉积柱芯(SAF-1和BAF-1)的含水量变化范围是20%~40%。这两个剖面含水量与以前报道的数据一致，光滩区沉积物含水量平均30%，互花米草区沉积物含水量平均约40% [ 19 ] 。二者的深度变化特征相似，最大值出现在亚表层(10 cm左右层次)，随着深度往下逐渐减小，底层含水量最低(图2)。两个含水量深度剖面都表现出峰谷波动韵律，反映出海平面变化和潮汐涨落对沿海沉积过程的影响。SAF-1的干容重变化幅度为0.75~1.45 g∙cm −3 ，BAF-1的干容重变化范围是1.07~1.52 g∙cm −3 。前者沿着深度往下表现出明显的增加趋势(图2)。在20 cm以下层次，两个剖面的干容重变化态势相似，但是对于表层样品，SAF-1干容重明显低于BAF-1，这主要是因为在互花米草滩(SAF-1)，植物残体对沉积物累积贡献大。根据干容重计算得到的沉积物孔隙度表现出与干容重相反的变化趋势，上层比下层孔隙度大，沉积物比较松软(图2)。计算的沉积物的孔隙度小于前人的经验范围(0.74~0.85) [ 20 ] 。 3.2. 210 Pb和 137 Cs放射性定年 两个沉积柱芯(SAF-1和BAF-1)的 210 Pb放射性测试结果如图3所示。过剩 210 Pb放射性比活度随着深度降低而逐渐减小，表现出典型的对数递减模式，在柱芯底部达到平衡。通过恒定放射性通量模式(CRS)，计算出两个剖面的沉积年龄，并建立深度-年代框架(图3)。SAF-1剖面沉积历史约为150年，BAF-1剖面沉积历史约为125年。两个柱芯的 137 Cs比活度都非常低，对于SAF-1，最大 137 Cs比活度出现在20 cm处，只有1.22 Bq∙kg −1 ；对于BAF-1，最大 137 Cs比活度出现在46 cm处，只有1.72 Bq∙kg −1 ，绝大部分层次样品都没有检测到 137 Cs。在这两个细砂和泥砂混合的滨海沉积剖面中， 137 Cs记录都没有很好的保存下来，因此不能利用 137 Cs作为时标矫正 210 Pb年代。依据 210 Pb年代，计算出SAF-1的平均沉积速率为1.28 cm∙a −1 ，BAF-1的平均沉积速率为0.93 cm∙a −1 。两个剖面的平均沉积通量平均为0.55 g∙cm −2 ∙a −1 ，变化范围是0.24~0.84 g∙cm −2 ∙a −1 。距离我们研究区15 km的新洋港湿地，沉积速率约为1.2 cm∙a −1 [ 21 ] ，距离我们研究区75 km的王港湿地，沉积速率约为3.0 cm∙a −1 [ 22 ] 。射阳港湿地的沉积速率与新洋港较为一致，略小于王港湿地。 3.3. 总碳、总氮和碳氮比(C/N) 沉积柱芯SAF-1总碳含量平均为28.2 g∙kg −1 ，最大为37.9 g∙kg −1 ；BAF-1剖面总碳含量平均为20.8 g∙kg −1 ，最大为32.2 g∙kg −1 。SAF-1总氮的平均含量为0.7 g∙kg −1 ，最大为1.4 g∙kg −1 ；BAF-1剖面总氮平均为0.3 g∙kg −1 ，最大为0.6 g∙kg −1 。两个剖面的总碳和总氮随着深度的变化特征趋于一致，总体是沿着深度往下逐渐减小(图4)。最大值分别出现在亚表层12 cm (SAF-1)和表层6 cm (BAF-1)处。计算的碳氮比(C/N)随着深度下降具有逐渐增加的趋势，但是分别在57 cm (SAF-1)和36 cm (BAF-1)处表现出骤减的波动变化。 已有研究认为江苏北部潮滩湿地沉积物中有机碳含量低于1%，总氮含量低于0.1% [ 19 ] 。我们测的是沉积物总碳和总氮含量，显然，总碳含量是高于前人的有机碳数据，总氮含量较为一致。在泉州湾海岸湿地，王爱军等[ 23 ] 对多根柱芯利用元素分析仪进行了沉积物中总碳，总有机碳和总氮含量测试，认为无机碳主要集中在粗颗粒组分中，含量较低(小于0.2%)。因此，我们的结果也可以指代沉积物中总有机碳含量变化。将其作为有机碳指标，与世界其它地区潮摊湿地沉积物的有机碳和总氮含量是可比较的。在美国马萨诸塞州潮滩湿地，有机碳含量变化范围是2%~5%，总氮是0.2%~0.4% [ 24 ] 。在香港维多利亚湾潮滩湿地，有机碳含量变化范围是2%~3%，总氮是0.09%~0.11% [ 25 ] 。 图2. 沉积物含水量、干容重和孔隙度随深度的变化特征 图3. 过剩 210 Pb放射性比活度随质量深度的变化以及深度-年代框架 图4. 总碳、总氮和碳氮比随深度的变化特征 3.4. RERCA和RERNA 近150年来，碳累积速率(RERCA)和氮累积速率(RERNA)随着时间不断增加(图5)，展现出极强的固碳潜力。两个沉积柱芯(SAF-1和BAF-1)的平均RERCA分别是165 gC∙m −2 ∙a −1 和116 gC∙m −2 ∙a −1 ，这与报 图5. 近现代碳累积速率(RERCA)和近现代氮累积速率(RERNA)随时间变化趋势以及二者之间的相关关系 图6. 全球湿地近现代碳累积通量比较(kg C∙m − 2 )。数据来源：(1) 中国盐城滨海湿地，本研究；(2) 中国东北三江平原湿地[ 11 ] ；(3) 中国东北山地泥炭地[ 12 ] ；(4) 印度尼西亚低地泥炭地[ 29 ] ；(5) 西西伯利亚泥炭地[ 30 ] ；(6) 德国东北MWP泥炭地[ 31 ] ；(7) 爱尔兰森林泥炭地[ 32 ] ；(8) 马恩岛山地泥炭地[ 33 ] ；(9) 苏格兰泥炭地[ 34 ] ；(10) 加拿大东部泥炭地[ 35 ] ；(11) 美国北部高地湖区湿地[ 36 ] ；(12) 美国俄亥俄州湿地[ 37 ] ；(13) 哥斯达黎加热带湿地[ 37 ] ；(14) 厄瓜多尔山地泥炭地[ 38 ] ；(15) 南非修复湿地[ 39 ] ；(16) 东非赤道湿地[ 40 ] ；(17) 澳大利亚东南滨海湿地[ 41 ] 道的全球盐沼湿地和红树林湿地碳堆积速率(220 gC∙m −2 ∙a −1 ) [ 16 ] [ 26 ] 是一致的。射阳港平均RERNA分别是3.99 gN∙m −2 ∙a −1 和1.68 gN∙m −2 ∙a −1 。通过线性回归分析可以发现，RERCA和RERNA之间具有显著的相关关系(R 2 = 0.704， n = 48)。在南美Patagonia湿地，采用与我们同样的方法估算出该湿地RERCA变化范围为8.5~87.1 gC∙m −2 ∙a −1 ，RERNA变化范围为0.15~2.37 gN∙m −2 ∙a −1 ，RERCA与RERNA之间具有显著的相关关系[ 27 ] 。这与我们的研究结果是一致的。这主要是因为氮作为生态系统中一种主要的限制性营养元素，在沉积物有机质输入和分解过程中扮演着重要角色。有研究报道盐城互花米草滩涂有机碳年增加速率为104 gC∙m −2 ∙a −1 [ 28 ] ，我们的RERCA与其吻合较好；在同一研究中，他们报道了光滩总氮年增加速率为1 gN∙m −2 ∙a −1 [ 28 ] ，互花米草滩总氮年增加速率为8 gN∙m −2 ∙a −1 [ 28 ] ，我们的RERNA在光滩区域(1.68 gN∙m −2 ∙a −1 )略大，在互花米草滩地(3.99 gN∙m −2 ∙a −1 )则是略小，仍都保持在同一数量级上。 根据RERCA和RERNA，我们进一步估算出盐城湿地过去150年累积的碳、氮通量，即17.4~24.8 kgC∙m −2 和0.25~0.59 kgN∙m −2 。近年来在全球各地开展了很多不同类型湿地碳累积研究工作，涌现出的大量累积通量数据可供比较，以最终形成全球碳累积速率制图(图6)。从图上可以清晰看到，不同地区不同类型的湿地，其近现代碳累积通量存在显著差异。这主要是受到植被类型、气候因子(包括温度，降水)以及人类干扰的影响。因此，研究RERCA和RERNA的时间变化和空间差异，将有助于进一步探究湿地生态系统对气候变化和人类活动影响的反馈机制。