黄河三角洲潮间带沉积速率快,营养物质丰富,单位面积底栖叶绿素a含量达到2.028-10.136 μg/g,但是表层沉积物有机碳含量仅为0.09-0.25%,表明单位质量有机碳的积累量较低。围绕黄河三角洲潮间带沉积物有机碳的生产、降解和埋藏能力及其影响因素,本课题拟采用现场调查和模拟实验相结合的方式,以有机碳/氮及其稳定同位素丰度、脂类化合物及其分子碳稳定同位素丰度、活体/死亡细菌丰度等指标,研究黄河三角洲南部潮间带有机碳生产和埋藏的时空变化特征,估算该地区对有机碳的生产能力、降解能力和埋藏能力,认识其对有机碳的降解能力和埋藏能力与其他地区的差异;研究潮间带沉积环境(粒度、pH、氧化还原电位)对有机碳降解和埋藏规律的影响,建立细菌再生产活动与有机碳和特征化合物埋藏规律的定量关系,阐述细菌在潮间带有机碳循环中的作用,揭示泥滩类潮间带对有机碳的降解和埋藏机制。
Yellow River Delta;Intertidal flat;Organic carbon;Lipid compound;Bacteria
黄河三角洲潮间带是西北太平洋陆海相互作用的关键界面,不仅有黄河作为世界最大悬浮泥入海河流汇入,也是典型的人文活动密集区域。围绕黄河三角洲潮间带沉积物有机碳的生产、降解和埋藏能力及其影响因素,本课题采用现场调查和模拟实验相结合的方式,以有机碳/氮及其稳定同位素丰度、单体分子(脂类化合物、氨基酸和木质素)、细菌丰度、活性和群落组成等指标,研究黄河三角洲南部潮间带有机碳生产力和分布状况,生源有机碳的来源、埋藏和矿化特征,和细菌的群落结构特征及其对碳循环的潜在影响。研究结果表明,黄河三角洲潮间带底栖初级生产力为13.25-317.32 mg/m2/h,初春和夏中初级生产力较高,冬季最低;底栖初级生产力约占总初级生产力的99%,整体呈现由北向南逐渐增高的趋势,其中潮中带底栖初级生产力较为稳定。潮滩有机碳含量范围为0.06-0.40%,平均为0.19%;不同季节间有机碳含量差别较大,11月最高,3月最低;潮滩有机碳含量由河口区向远离河口方向逐渐降低。研究区域共检出脂肪酸分子36种,总含量为13.46-98.56μg/g,检出中性脂分子22种,总含量为2.29-16.11μg/g;整体呈现近岸低离岸高和北高南低的趋势。不同形态脂肪酸的相对比例依次为游离态26.40-84.70%(平均61.45%)、皂化结合态12.80-68.30% (平均30.03%)和矿物结合态3.28-25.30% (平均8.52%);表明黄河三角洲潮间带新生有机碳能力较强,有机碳的矿化程度较低。研究区域脂类有机碳来自微藻、细菌和陆生高等植物。从游离态到皂化结合态再到矿物结合态,混合来源脂类的相对贡献逐渐增加,说明矿化过程显著降低脂类的特异性;微藻的相对贡献逐渐降低;细菌来源脂肪酸对游离态和皂化结合态的相对贡献相当,说明细菌是脂类矿化作用的主要贡献者;陆源脂类总体贡献较小。检出细菌类群64个,优势菌种类属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),群落组成随潮位和季节变化;细菌群落多样性丰富,近河口潮间带群落多样性高于远河口潮间带,潮上带多样性变化程度大于潮中带和潮下带。以潮汐为主的动力条件是潮间带初级生产力和有机碳分布的主要因素,次级生产者的摄食活动是有机碳现存量的主要压力,细菌降解是有机碳矿化的主要过程。