黄河口盐沼湿地沉积物碳储量调查评估.pdf
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1、 5 6 海洋开发与管理2 0 2 3年 第7期黄河口盐沼湿地沉积物碳储量调查评估何健龙1,马元庆1,魏计房2,刘昕1,王建步3,王晓霞1,赵玉庭1,宋秀凯1(1.山东省海洋资源与环境研究院 烟台 2 6 4 0 0 6;2.国家海洋局北海环境监测中心 青岛 2 6 6 0 3 3;3.自然资源部第一海洋研究所 青岛 2 6 6 0 6 1)收稿日期:2 0 2 2-1 1-1 3;修订日期:2 0 2 3-0 5-2 3基金项目:山东省重点研发计划(重大科技创新工程)“固体废弃物与污染底泥治理技术工程示范及装备研发”(2 0 2 0 C X G C 0 1 1 4 0 4);山东省海洋发展类
2、项目“山东省互花米草调查与治理效果评估”(HHMC 2 0 2 0-2 0 2 2).作者简介:何健龙,助理研究员,研究方向为海洋环境监测与评价通信作者:马元庆,正高级工程师,硕士,研究方向为海洋环境监测与评价摘要:文章依据2 0 2 1年9月黄河口盐沼湿地沉积物调查数据,分析了沉积物粒度、容重、有机碳分布特征,并对黄河口盐沼湿地沉积物碳密度及碳储量进行评估。结果显示,黄河口盐沼湿地沉积物类型以粉砂为主,部分层次为砂质粉砂和黏土质粉砂;4种植被类型中,不同深度的沉积物容重差异性不大,互花米草和盐地碱蓬分布区容重整体大于柽柳和芦苇分布区;互花米草、盐地碱蓬、芦苇和柽柳分布区沉积物中有机碳含量分别
3、为0.1 9 9%、0.2 0 0%、0.1 8 4%和0.1 6 1%,互花米草和盐地碱蓬分布区底质中有机碳含量较芦苇和柽柳分布区偏高,这与互花米草和盐地碱蓬分布区含有更多的黏土组分有关;计算得出,黄河口盐沼湿地沉积物总碳储量为3 3.4 7万t,其中互花米草分布区为1 4.3 1万t,芦苇分布区为1 2.0 5万t,柽柳分布区为5.2 7万t,盐地碱蓬分布区为1.8 4万t。关键词:黄河口盐沼湿地;沉积物;碳储量;评估中图分类号:P 7 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-9 8 5 7(2 0 2 3)0 7-0 0 5 6-0 7I n v e s t i g a t i o n
4、a n dA s s e s s m e n t o fS e d i m e n tC a r b o nS t o r a g ei nS a l tM a r s hW e t l a n do fY e l l o wR i v e rE s t u a r yHEJ i a n l o n g1,MAY u a n q i n g1,WE I J i f a n g2,L I UX i n1,WAN GJ i a n b u3,WAN GX i a o x i a1,Z HAOY u t i n g1,S ONGX i u k a i1(1.S h a n d o n gM a r
5、i n eR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n tR e s e a r c hI n s t i t u t e,Y a n t a i 2 6 4 0 0 6,C h i n a;2.N o r t hC h i n aS e aE n-v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n g C e n t e r,S OA,Q i n g d a o2 6 6 0 3 3,C h i n a;3.F i r s tI n s t i t u t eo f O c e a n o g r a p h y,MN R,Q i
6、n g d a o2 6 6 0 6 1,C h i n a)A b s t r a c t:B a s e do nd a t ao fs e d i m e n ts u r v e y e di ns a l tm a r s hw e t l a n do fY e l l o w R i v e rE s t u a r y,S e p t e m b e r,2 0 2 1,t h ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f s e d i m e n tp a r t i c l e s i z e,b u l
7、 kd e n s i t ya n do r-g a n i c c a r b o nw e r ea n a l y z e d,a n dt h ec a r b o nd e n s i t ya n dc a r b o ns t o r a g e i ns a l tm a r s hw e t l a n do fY e l l o wR i v e rE s t u a r yw e r ee v a l u a t e d.T h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h es e d i m e n t t y p e sw e r em
8、 a i n l ys i l t,a n ds o m e l a y e r sw e r e s a n d ys i l t a n dc l a y e ys i l t.T h e r ew a s l i t t l ed i f f e r e n c e i nt h eb u l kd e n-s i t yo f s e d i m e n t sa td i f f e r e n td e p t h sa m o n gf o u rt y p e sp l a n t i n gc o v e r,a n dt h eb u l kd e n s i t yo f
9、S p a r t i n aa l t e r n i f l o r aw e t l a n d sa n dS u a e d as a l s aw e t l a n d sw e r eg e n e r a l l yg r e a t e rt h a nt h a to f第7期何健龙,等:黄河口盐沼湿地沉积物碳储量调查评估5 7 T a m a r i xc h i n e n s i sw e t l a n d s a n dP h r a g m i t e s a u s t r a l i sw e t l a n d s.T h e c o n t e n t
10、 so f o r g a n i c c a r b o ni ns e d i m e n t so fS p a r t i n aa l t e r n i f l o r a,S u a e d as a l s a,P h r a g m i t e sa u s t r a l i sa n dT a m a r i xc h i n e n s i sa r e a w e r e0.1 9 9%,0.2 0 0%,0.1 8 4%a n d0.1 6 1%r e s p e c t i v e l y;T h ec o n t e n t so fo r g a n i cc
11、 a r b o n i ns e d i m e n to fS p a r t i n aa l t e r n i f l o r aa n dS u a e d as a l s aw e r eh i g h e r t h a nt h a to fP h r a g m i t e sa u s t r a l i sa n dT a m a r i xc h i n e n s i sa r e a,w h i c hw a s r e l a t e d t om o r e c l a yc o m p o n e n t s.I tw a s c a l c u l a
12、t e d t h a t t h e t o t a l c a r b o ns t o r a g eo f s e d i m e n t i ns a l tm a r s hw e t l a n do fY e l l o wR i v e rE s t u a r y w a s3 3 4 7 0 0 t o n s,o f w h i c h t h ec a r b o n s t o r a g ei nt h es e d i m e n t s o fS p a r t i n aa l t e r n i f l o r aa r e aw a s 1 4 31 0
13、 0 t o n s,t h eP h r a g m i t e s a u s t r a l i sa r e aw a s 1 2 05 0 0 t o n s,t h eT a m a-r i xc h i n e n s i sa r e aw a s5 27 0 0t o n s,a n dt h ea r e ao fS u a e d as a l s aw a s1 84 0 0t o n s.K e y w o r d s:S a l tm a r s hw e t l a n do fY e l l o wR i v e rE s t u a r y,S e d i m
14、 e n t,C a r b o ns t o r a g e,A s s e s s m e n t0 引言湿地是水体和陆地之间互相作用形成的独特的生态系统,湿地沉积物是碳素的主要贮存场所1。湿地占地球陆地面积的4%6%2-3,其碳储量却占陆地生态系统碳储量的2 0%2 5%4;我国湿地沉积物碳库约8 0亿1 0 0亿t,占全国陆地土壤总有机碳库的1/1 01/85。由于近年来经济的快速发展,湿地土地利用类型发生了巨大的变化,影响着湿地土壤碳储存和温室气体排放等一系列湿地生态过程6。黄河口湿地位于渤海南部的黄河入海口沿岸地区,是我国暖温带面积最大的湿地生态系统6,具有物理化学及水文条件独特、
15、生境类型及生物多样性丰富的特点7-8,土壤形成时间相对较短,以盐化潮土和滨海盐土为主8-9。近年来,受湿地淡水输入量减少等自然因素和油田大规模开发、农业生产活动加剧等人为因素的影响,黄河口湿地出现不同程度的退化,湿地生态系统结构和功能明显衰退,沉积物碳储功能受到明显影响8。本文对黄河口盐沼湿地不同植被类型下沉积物粒度、容重、有机碳进行研究,并对其碳密度及碳储量进行评估,旨在揭示不同植被群落沉积物有机碳分布特征,为黄河口盐沼湿地碳排放和碳汇功能评估提供数据支持,对黄河口湿地生态系统的保护和利用具有重要的理论意义和实践价值。1 材料方法1.1 调查时间与站位分布调查时间:2 0 2 1年9月。调查
16、站位:根据盐沼植被类型及分布特征,将调查区域划分为4类,分别为互花米草分布区、盐地碱蓬分布区、柽柳分布区和芦苇分布区;站位设置尽可能反映调查区域的整体植被特征,考虑调查站位的可达性和安全性,在各调查区域分别布设3、5、5、6个监测站位,站位信息见表1。表1 调查站位信息T a b l e1 T h e i n f o r m a t i o no f s u r v e y s t a t i o n s调查区域站位纬度(N)经度(E)互花米草分布区DM 3-13 7.7 9 9 4 5 31 1 9.1 5 7 9 9 21 33 7.7 3 5 0 9 21 1 9.2 4 7 5 1 4
17、DM 2-13 7.8 0 0 5 4 41 1 9.1 4 9 5 9 2盐地碱蓬分布区DM 3-23 7.7 9 7 4 1 11 1 9.1 5 7 5 4 7DM 3-33 7.7 9 3 3 4 21 1 9.1 5 6 6 6 493 7.7 9 9 4 5 31 1 9.1 5 7 9 9 21 03 7.7 9 9 4 5 31 1 9.1 5 7 9 9 2DM 2-23 7.7 9 5 4 6 11 1 9.1 4 9 2 1 1柽柳分布区13 7.7 7 2 1 7 51 1 9.1 8 7 1 6 923 7.7 6 9 0 2 21 1 9.1 7 6 4 4 253
18、 7.7 7 4 2 7 81 1 9.1 5 6 6 6 463 7.7 7 0 6 8 31 1 9.1 5 8 5 6 11 43 7.7 1 5 7 5 81 1 9.2 1 9 5 9 2芦苇分布区33 7.7 6 2 1 9 41 1 9.1 5 7 0 8 343 7.7 7 1 6 2 21 1 9.1 5 3 9 5 673 7.7 7 0 8 6 91 1 9.1 2 3 0 1 483 7.7 7 3 7 2 81 1 9.0 9 1 7 5 31 13 7.7 5 6 5 0 01 1 9.1 9 0 3 3 11 23 7.7 6 5 7 4 21 1 9.0 1 0
19、 8 7 51.2 调查项目与分析方法沉积物样品采集、处理、检测均按照 海洋调查规范(G B/T 1 2 7 6 3-2 0 0 7)1 0和 海洋监测规范5 8 海洋开发与管理2 0 2 3年(G B 1 7 3 7 8-2 0 0 7)1 1的要求进行。割取地上植物后,用底泥采样器采集1 0 0c m深度柱状样品,分别在5c m、1 5c m、2 5c m、3 5c m、4 5c m、7 5c m处取样,柱状样方厚度为1 0c m、1 0c m、1 0c m、1 0c m、1 0c m、5 0c m;粒度使用激光粒度仪(L S-9 0 9,珠海欧美克公司)分析,仪器测量范围0.0 220
20、0 0m,分析误差2%,按照尤登-温德华氏等比值粒级标准归类,采用沉积物三角分类法对沉积物分类和命名;容重由沉积物干重除以沉积物原始体积确定,用1 0 0c m3土壤环刀取样,1 0 5烘至恒量,称质量,计算容重。土壤样品室内风干后,经过研磨,过1 0 0目筛后采用重铬酸钾氧化-还原容量法测定有机碳。各类盐沼植被分布和面积通过遥感识别与现场核查方法获取,均按照 海岸带生态系统现状调查与评估技术导则(T/C AO E2 0-2 0 2 0)1 2中相关规定执行。1.3 沉积物碳储量估算方法沉积物碳储量的计算以沉积物总碳密度与面积的乘积来估算,沉积物碳密度为每层沉积物样品的碳密度之和,每层沉积物样
21、品的碳密度为容重、有机碳含量和取样厚度的乘积。本次调查厚度在1 m左右,因此本文对沉积物总碳密度的计算限定在1m的深度范围内。沉积物碳储量、沉积物碳密度的计算方法见公式(1)和公式(2)。T C=C dS(1)C d=ni=1BiTOCiHi(2)式中:T C为一定厚度下沉积物的碳储量(t);C d为一定厚度下沉积物碳密度(t/h m2);Bi为第i层容重(g/c m3);TO Ci为第i层有机碳含量(%);Hi为第i层取样厚度(c m);S为面积(h m2)。2 结果与讨论2.1 沉积物粒度特征黄河口盐沼湿地沉积物类型以粉砂为主,占比8 2.5%,部分层次为砂质粉砂和黏土质粉砂,占比分别为1
22、 5.8%和1.7%。互花米草分布区各站位、各层次沉积物类型均为粉砂;盐地碱蓬分布区除9号和DM 3-3号站位部分层次沉积物类型为砂质粉砂和黏土质粉砂外,其他均为粉砂;柽柳分布区除1号和2号站位部分层次沉积物类型为砂质粉砂外,其他均为粉砂;芦苇分布区沉积物类型除部分站位、部分层次为砂质粉砂外,其他均为粉砂。从物质组成来看,调查区01m的底质主要为粉砂组成的沉积物,粉砂含量基本在7 0%以上。部分区域底质中含砂量较高,最高可达到6 5%,主要分布在黄河河道北岸的芦苇和柽柳分布区。底质中黏土含量较少,大部分区域黏土含量在1 0%以下,黏土组分主要分布在潮间带滩涂的盐地碱蓬和互花米草分布区,位于盐地
23、碱蓬分布区的9号和1 0号站和位于柽柳分布区的1 4号调查站位检测到较高的黏土含量,各层平均含量在1 0%以上,最高达2 3.8%。粒组的垂向分布上,黄河河道两侧的底质中表层沉积物含有更多的粗颗粒物质,随着深度增加,粗颗粒物质含量逐渐降低;而在河道北侧的浅滩区域,底质物质组成的垂向分布则表现出相反的趋势。表2 黄河口盐沼湿地各调查区沉积物粒组含量T a b l e2 G r a i ns i z ec o m p o s i t i o no f s e d i m e n t s i ns a l tm a r s hw e t l a n do fY e l l o wR i v e rE
24、 s t u a r y调查区域深度/c m粒组含量/%砂粉砂黏土互花米草分布区58.7 28 4.8 96.3 91 59.1 08 3.1 17.7 92 57.9 98 1.7 31 0.2 83 53.8 98 6.5 39.5 84 58.1 68 8.3 73.4 77 51 0.0 88 7.1 12.8 1盐地碱蓬分布区53.2 58 4.6 61 2.0 91 52.3 08 3.3 91 4.3 12 52.6 68 3.6 41 3.7 13 54.8 98 2.8 11 2.2 94 51 3.8 37 9.3 46.8 47 51 4.7 47 6.3 58.9 1柽
25、柳分布区51 3.1 48 3.1 13.7 51 51 3.8 48 1.0 35.1 42 51 1.1 78 3.9 44.8 83 51 5.2 38 0.9 73.8 04 59.0 38 8.1 72.8 07 54.5 89 2.6 62.7 6芦苇分布区52 1.9 47 7.0 21.0 41 51 9.5 17 8.9 41.5 62 52 1.1 27 8.0 40.8 33 52 1.9 97 6.5 91.4 24 51 9.4 07 8.3 12.2 97 52 1.0 97 5.4 43.4 7第7期何健龙,等:黄河口盐沼湿地沉积物碳储量调查评估5 9 2.2 沉
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