九龙江口滨海湿地生源要素空间分布特征_余小青

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

第33卷第11期2012年11月环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCE Vol．33，No．11Nov．，2012九龙江口滨海湿地生源要素空间分布特征

余小青1，杨军1*，刘乐冕1，2，田原1，3，余正1，2，王昌付

1（1.中国科学院城市环境研究所，城市环境与健康重点实验室水生态健康组，厦门

361021； 2.中国科学院大学，

北京100049；3.香港科技大学工程学院土木与环境工程系，香港）摘要：为了揭示亚热带典型滨海湿地生源要素的空间分布特征及影响因素，选取九龙江口滨海湿地为研究对象，于2009年夏采集表层沉积物及柱状样，利用元素分析仪和流动注射分析仪对主要生源要素碳、氮、磷、硫（C 、N 、P 、S ）进行分析．结果表明，九龙江口滨海湿地生源要素含量较高，总碳、总氮、总磷、总硫（TC 、TN 、TP 、TS ）的均值分别为（12.64ʃ2.66）、（1.57ʃ0.29）、（0.48ʃ0.06）、（2.61ʃ1.37）g ·kg －1，空间分布差异性显著．红树林植被区表层沉

积物的TC 、TN 、TP 含量高于米草植被及光滩，高潮位TC 、TN 、TP 含量＞中潮位＞低潮位，

TS 在米草植被及中潮位含量较高．柱状样的TC 、TN 具有相似的垂直变化趋势，均表现为由表层向下逐渐降低，且不同植被间的柱状样TC 、TN

含量在同一深度上都表现为：红树区＞米草区＞光滩区；柱状样TP 平均值是光滩最低，

TS 平均值是光滩最高．冗余分析表明，植被类型、pH 及潮位是影响表层沉积物生源要素（C 、N 、P 、S ）分布最显著的环境因子，解释量分别为24.0%、19.0%和11.6%．

关键词：沉积物；碳、氮、磷、硫；滨海湿地；红树；米草；光滩

中图分类号：X142文献标识码：A 文章编号：0250-3301（2012）11-3739-09

收稿日期：2012-01-18；修订日期：2012-05-09基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX2-YW-Q02-04）；科技部国际科技合作项目（2011DFB91710）；厦门市科技计划杰出青年项目（3502Z20116006）；中国科学院优秀博士学位论文、院长奖获得者科研启动专项资金项目；教育部留学回国人员科研启动基金项目作者简介：余小青（1984 ），女，硕士，研究实习员，主要研究方向为生物地球化学循环，

E-mail ：xqyu@iue．ac．cn *通讯联系人，E-mail ：jyang@iue．ac．cn Spatial Variations of Biogenic Elements in Coastal Wetland Sediments of the Jiulong River Estuary

YU Xiao-qing 1，YANG Jun 1，LIU Le-mian 1，2，TIAN Yuan 1，3，YU Zheng 1，2，WANG Chang-fu 1

（1．Aquatic Ecohealth Group ，Key Laboratory of Urban Environment and Health ，Institute of Urban Environment ，Chinese Academy of Sciences ，Xiamen 361021，China ；2.University of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China ；3．Department of Civil and Environmental Engineering ，School of Engineering ，The Hong Kong University of Science and Technology ，Hong Kong ，China ）

Abstract ：To reveal the spatial distribution of biogenic elements and their influencing factors in the typical subtropical coastal wetland ，both surface and core sediment samples were collected from the Jiulong River Estuary ，southeast China in summer 2009．The biogenic elements including carbon ，nitrogen ，phosphorus ，sulfur （C ，N ，P ，S ）were determined by Element Analyzer and Flow Injection Analyzer．The concentrations of TC ，TN ，TP ，and TS were （12.64ʃ2.66）g ·kg －1，（1.57ʃ0.29）g ·kg －1，（0.48ʃ0.06）g ·kg －1，and （2.61ʃ1.37）g ·kg －1，respectively．Further ，these biogenic elements showed a distinct spatial pattern which closely related with the vegetation type and tide level．Values of TC ，TN ，TP in the surface sediment of mangrove vegetation zones were higher than those in the cord-grass and mudflat zones ，while TC ，TN ，TP concentrations in the high tide level regions were higher than those in the middle and low tide level regions．The TS concentration was the highest in cord-grass vegetation and middle tidal level zones．The TC and TN values in sedimentary core decreased gradually with depth ，and they were the highest in the mangrove sites ，followed by cord-grass and mudflat sites at the same depth．In mudflat sedimentary core ，the average content of TP was the lowest ，whereas TS was the highest．Redundancy analysis revealed that vegetation type ，pH and tide level were the main factors influencing the distribution

of biogenic elements in surface sediments of the Jiulong River Estuary ，by explaining 24.0%，

19.0%and 11.6%of total variation in the four biogenic elements （C ，N ，P and S ），respectively．

Key words ：sediment ；C ，N ，P ，S ；coastal wetland ；mangrove ；cord-grass ；mudflat

滨海湿地作为海洋和陆地过渡区域，缓冲两者

相互作用和影响，是多种运动形态及物质的交汇场

所，其生态系统服务功能以多种形式表现，尤其作为

氮、磷（N 、P ）的汇，过滤作用可减少径流中的N 、P

入海［1］，同时还是重要的碳汇之一［2］．由于受海陆

作用的交互影响，滨海湿地各种物理、化学、生物

因素变化强烈，是一个典型的环境脆弱带和敏感区，

易受各种自然和人为活动的干扰和破坏．近年来，

随着滨海地区人口不断增长和经济的快速发展，大量的污染物输入到河口地区，对河口及其滨岸环境质量造成不同程度的威胁，对初级生产力、生物多DOI:10.13227/j.hjkx.2012.11.021

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

环境科学33卷

样性以及生态系统功能等产生深刻的负面效应［3］．当前，滨海湿地碳、氮、磷、硫（C、N、P、S）的生物地球化学循环是全球变化研究焦点之一，也是海岸带陆海相互作用研究（LOICZ）项目的核心［4］．长期以来滨海湿地沉积物有机质的来源、储存、循环等过程是众多学者研究讨论的重点［5 13］．

九龙江口滨海湿地作为福建省东南沿海地区重要的潮汐湿地，是九龙江入海携带的物质流、能量流的途经之地，属于典型的红树林湿地保护区．红树林是热带、亚热带海岸潮间带的木本植物群落，与其它森林类型相比，红树林具有食物网结构复杂、物种多样性高、生产力高的特点，具有独特的生态功能和重要的社会、经济价值［14］．九龙江口红树林的主要种类是秋茄（Kandelia candel），从世界范围看，秋茄红树纯林生长得最好的只有我国福建的九龙江河口和台湾的淡水河口，因此九龙江河口秋茄红树基因库具有独特性和稀有性［15］．然而，由于近年来快速的城市化与工业化，沿岸工业废水、生活污水过量排放，高密度养殖，特别是互花米草（Spartina alterniflora）的入侵，导致红树林面积逐年减少，湿地生态服务功能严重受损［16，17］．近年来，国内学者对九龙江沉积物的常量、微量元素组成［18］、重金属分布特征［19］、氮、磷形态分布特征［20 22］等进行了研究，但对九龙江口不同湿地类型沉积物C、N、P、S的生物地球化学过程这一问题尚鲜见报道．

本研究以厦门九龙江河口的滨海湿地为对象，通过对不同植被、不同潮位站点的生源要素C、N、P、S含量和分布的分析，揭示城市滨海湿地生源要素的空间分布特征，以期为滨海湿地保护与恢复提供基础数据．

1材料与方法

1.1样品采集

本研究区域位于福建九龙江口红树林保护区内，主要红树种类是秋茄，近年来互花米草大面积入侵．九龙江河口处于亚热带海洋性季风气候区，年平均温度为21ħ，年平均降水量为1100mm．九龙江河口潮汐活动强烈，平均潮差达2m．本研究采样时间为2009年5月31日 6月1日，根据植被类型和潮位的差别，表层沉积物样共设置15个站位，每个站位采集5个表层沉积物样品，分别为边长1m 的正方形4个角，再加上中心点．采样站位如图1所示，植被、潮位信息见表1，其中A2站位虽为光滩，但距米草植物较近．另外，选取3个不同植被类型的中潮位（光滩A2、米草B2、红树D2），利用柱状采样器各采集长度为50cm的柱状样，用自封袋封好置于车载冰箱内运回实验室，以2cm间隔分样

．

图1九龙江口滨海湿地采样站位

Fig．1Map of coastal wetland in the Jiulong River Estuary

showing the location of sampling stations

1.2样品分析

将沉积物样品于－40ħ冷冻干燥后，取部分样品研磨过100目筛进行元素分析，另一部分测定沉积物性质．总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）使用德国Elementar Vario MAX CNS Analyzer测定，总磷（TP）经硫酸-高氯酸消解稀释后使用美国LACHAT QC8500流动注射分析仪测定．粒度（D50）用英国马尔文2000型激光粒度仪分析，电导率按水土比

表1九龙江口滨海湿地采样点植被潮位信息

0473

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

11期余小青等：九龙江口滨海湿地生源要素空间分布特征

4ʒ1浸提后使用Extech EC410电导仪测定，pH值按水土比2.5ʒ1浸提后使用Starter2C实验室pH计测定，本研究中的C/N及N/P均为物质的量之比（mol/mol）．

通过预实验，应用岛津TOC-SSM5000A分析仪测定样品的无机碳（IC）含量时，发现绝大多样品IC 含量低于检测限（0.1g·kg－1），故直接对样品TC进行分析，可认为TC约等于TOC．

1.3数据分析

应用Statisica6.0和Canoco4.5统计分析软件对所获得数据进行统计分析．包括沉积物生源要素的差异性检验及方差分析，约束排序方法分析生源要素与环境因子之间的关系．植被及潮位用梯度矩阵进行表达，不同植被用1、0矩阵分别表示有无相关植被．例如：光滩（0，0），红树（0，1），米草（1，0），红树米草交互（1，1）；不同潮位用1，2，3分别表示低潮位、中潮位、高潮位．

应用约束排序法分析主要生源要素C、N、P、S 分布与环境因子之间的关系．在分析之前，除pH之外的检测指标都经过lg（X+1）转换．首先，C、N、P、S含量矩阵的除趋势对应分析，结果显示最大的梯度长度＜3，表明模型符合线性分布，因此适合采用冗余分析（redundancy analysis，RDA）．采用前向选择（forward selection）选出方差贡献率最大的环境因子，蒙特卡罗置换检验（Monte Carlo permutation test）结果是否可靠［23］．

2结果与分析

2.1表层沉积物生源要素水平分布

九龙江口滨海湿地表层沉积物中的TC含量介于8.59 22.21g·kg－1，平均值为（12.64ʃ2.66）g·kg－1（MʃSD），站位间差异显著（P＜0.01），最高值出现在红树高潮位D3，最低值出现在光滩低潮位A1［图2（a）］；TN的含量介于1.17 2.34g·kg－1，平均值为（1.57ʃ0.29）g·kg－1，站位间差异显著（P ＜0.01），最高值出现在互花米草高潮位E3，最低值位于光滩中潮位A2［图2（b）］；TP的含量介于0.32 0.59g·kg－1，平均值是（0.48ʃ0.06）g·kg－1，站位间差异显著（P＜0.01），最高值位于红树林米草交互的高潮位C3，最低值位于光滩中潮位A2［图2（c）］；TS含量介于0.85 8.48g·kg－1，平均值是（2.61ʃ1.37）g·kg－1，站位间差异显著（P＜0.01），最高值位于互花米草高潮位E3，低值位于红树林高潮位D3［图2（d）］．C/N介于7.71 11.46，平均值为9.36ʃ0.66，各站位之间差异不显著（P= 0.20），最高值出现在D3红树高潮，最低为A1光滩低潮［图2（e）］；N/P介于5.37 9.38，平均值为7.02ʃ0.95，站位间差异显著（P＜0.01），最高位于E3米草高潮，最低位于E3米草中潮［图2（f）］．

2.2生源要素垂直分布

柱状样的TC、TN具有相似的垂直变化趋势，均表现为由表层向下逐渐降低，且不同植被间的柱状样TC、TN含量在同一深度上都表现为红树＞米草＞光滩［图3（a）、3（b）］．TP、TS的最大值出现在柱状样的中下层［图3（c）、3（d）］，红树和米草区同一深度的TP值都较接近，特别在中层20 36cm其变化趋势一致，光滩TP含量除16 18cm深度值较高外，其余深度上都小于红树和米草植被区；TS含量为光滩＞红树＞米草，米草植被下的TS含量垂直变化不大，红树植被下0 26cm段TS含量约为28 50cm段TS含量的一半；光滩下TS含量整体波动较大，最大值出现在36 38cm处．C/N在同一深度上（除24 26cm外）都表现为光滩＞红树＞米草，24 26cm处光滩＞米草＞红树，红树和米草植被下的C/N在16 30cm段波动稍大，光滩植被下C/N值26cm以下高于26cm以上的值［图3（e）］．N/P的值在红树及米草植被下较接近且上下变化不大，光滩的值波动范围较大，表层值异常高，16 18cm处异常低，分布无明显规律［图3（f）］．

2.3表层沉积物各生源要素及环境参数间的关系

相关分析结果显示（表2）：TC、TN、TP之间呈极显著正相关（P＜0.01）；C/N与TC极显著正相关（P＜0.01），与TN相关性不显著；粒度与TC、TN、TP存在显著负相关（P＜0.01），但与TS相关性不显著；电导率与各元素之间均不相关；pH与TS呈极显著正相关（P＜0.01），与TP呈极显著负相关（P＜0.01）．

2.4不同植被及潮位下生源要素的分布

表层沉积物TC、TN、TP在不同植被间分布趋势一致，表现为：红树湿地＞红树与米草交互湿地≈米草湿地＞光滩；TS表现为米草＞光滩≈交互≈红树［图4（a） 4（d）］．C/N分布差异显著，红树湿地高于其他植被；N/P在红树植被下较高，但各植被间无显著差异［图4（e）、4（f）］．

表层沉积物TC、TN、TP在不同潮位间分布趋势一致表现为：高潮位＞中潮位＞低潮位；TS表现为：中潮位＞高潮位≈低潮位［图5（a） 5（d）］．各潮位间C/N分布无显著差异，N/P表现为高潮位≈

1473

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

环境科学33

卷

图2

九龙江口滨海湿地表层沉积物TC 、TN 、TP 、TS 、C /N 、N /P 的空间分布

Fig．2

Spatial variation of TC ，TN ，TP ，TS contents and C /N ，N /P ratios in coastal wetland surface sediments of the Jiulong River Estuary

中潮位＞低潮位［图5（e ）、

5（f ）］．方差分析结果表明，不同植被间TC 、TN 、TP 、TS 、C /N 差异极显著（P ＜0.01），N /P 差异显著（P =0.03）；不同潮位间TC 、TN 、TP 、TS 、N /P 差异极显著（P ＜0.01），

C /N 分布差异不显著（P =0.52）；不同植被和潮位间TC 、TN 、TP 、TS 、C /N 、N /P 差异均极显著（P ＜0.01），见表3．2.5

生源要素分布与环境因子之间的关系

RDA 的第一、二轴共同解释41.8%的TC 、TN 、TP 、TS 分布差异［图6］．RDA 第一轴的特征值为33.7%，表明环境因子沿第一轴的变化对TC 、TN 、TP 、TS 的分布影响最大．第一轴与红树、潮位呈极显著负相关（P ＜0.01），与粒径、pH 呈极显著正相关

（P ＜0.01），将不同植被的低、中、高潮位从右至左区分开．第二轴与米草、潮位及pH 呈极显著负相关（P ＜0.01），与粒径呈极显著正相关（P ＜0.01），与电导率呈显著正相关（P ＜0.05），沿第二轴可将不同植被区分开，从上到下为红树、光滩、交互、米草．在所有分析的环境因子中，红树、米草、潮位和pH 与4类生源要素的分布均呈显著的相关关系（P ＜0.01）．偏冗余分析表明植被类型对生源要素分布影响最大，为24.0%，pH 为19.0%，潮位为11.6%．3讨论

3.1

表层沉积物生源要素分布特点

与其他地区湿地表层沉积物相比（表4），

九龙2

473

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

11期余小青等：

九龙江口滨海湿地生源要素空间分布特征

图3

九龙江口滨海湿地柱状沉积物TC 、TN 、TP 、TS 、C /N 、N /P 的垂直分布

Fig．3

Vertical distribution of TC ，TN ，TP ，TS contents and C /N ，N /P ratios in coastal wetland core sediments of the Jiulong River Estuary

表2

九龙江口滨海湿地表层沉积物生源要素及沉积环境因子之间的相关性1）

Table 2Correlation between biogenic elements and environmental parameters in coastal wetland surface sediments of the Jiulong River Estuary

TC TN TP TS C /N N /P 粒度pH 电导率TC 1.0000.895＊＊0.547＊＊0.0490.410＊＊0.577＊＊－0.483＊＊－0.1580.162TN 0.895＊＊ 1.0000.579＊＊0.0350.0300.596＊＊－0.554＊＊－0.1970.090TP 0.547＊＊0.579＊＊ 1.000－0.225*

0.057－0.158－0.404＊＊－0.451＊＊0.110TS 0.0490.035－0.225* 1.0000.0460.356＊＊0.1560.650＊＊－0.146C /N 0.410＊＊

0.0300.0570.046

1.000

0.179－0.007－0.0150.068N /P 0.577＊＊

0.596＊＊－0.1580.356＊＊0.179 1.000－0.227*0.196－0.088粒度－0.483＊＊

－0.554＊＊

－0.404

＊＊

0.156－0.007－0.227*

1.0000.346＊＊

－0.048pH －0.158－0.197－0.451＊＊

0.650＊＊－0.0150.1960.346＊＊ 1.0000.011电导率

0.162

0.090

0.110

－0.1460.068

－0.088

－0.048

0.011

1.000

1）＊＊表示P ＜0.01；*表示P ＜0.05；Spearman 等级相关（双尾检验）；n =75

表3

方差分析植被、潮位对九龙江口滨海湿地表层沉积物生源要素分布的影响1）

Table 3

Factorial designs derived from vegetation and tidal level to biogenic elements in coastal wetland surface

sediments of the Jiulong River Estuary ，by ANOVA

因子TC TN TP TS C /N N /P F P F P F P F P F P F P 植被45.9720.00

＊＊

53.0110.00

＊＊

44.0520.00

＊＊

12.9310.00

＊＊

4.6790.005＊＊

3.1970.03*潮位25.4610.00＊＊32.0050.00＊＊19.3800.00＊＊9.5410.00＊＊0.6550.52

12.9870.00＊＊植被ˑ潮位

11.416

0.00＊＊

15.365

0.00＊＊

5.970

0.00＊＊

6.357

0.00＊＊

10.135

0.00＊＊

22.085

0.00＊＊

1）＊＊表示P ＜0.01；*表示P ＜0.05

江口湿地表层沉积物TC 含量与福建泉州海岸湿地及福建漳江口红树林湿地相近，高于长江盐沼与黄河三角洲滨海湿地，低于香港维多利亚湾潮滩湿地

及美国马萨诸塞州潮滩湿地；本研究中TN 含量与

3

473

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

环境科学33

卷

图4

九龙江口滨海湿地不同植被类型表层沉积物TC 、TN 、TP 、TS 含量及C /N 、N /P 的比较Fig．4Comparison of TC ，TN ，TP ，TS contents and C /N ，N /P ratios of surface sediments under different

vegetations in coastal wetland of the Jiulong River

Estuary

图5

九龙江口滨海湿地不同潮位表层沉积物TC 、TN 、TP 、TS 含量及C /N 、N /P 的比较

Fig．5Comparison of TC ，TN ，TP ，TS contents and C /N ，N /P ratios of surface sediments from different tidal

levels in coastal wetland of the Jiulong River Estuary 苏北潮滩湿地、福建泉州湾海岸湿地及福建漳江口

红树林湿地接近，

高于香港维多利亚湾潮滩湿地、长江口盐沼及黄河三角洲滨海湿地，但低于美国马

萨诸塞州潮滩湿地；本研究中TP 含量与福建漳江

口红树林湿地、香港维多利亚湾潮滩湿地及黄河三

角洲滨海湿地都较为接近，低于苏北潮滩湿地；TS

含量较长江口盐沼及黄河三角洲滨海湿地高，与林

慧娜等［25］测定的福建云霄红树林湿地相近．

红树林具有“高生产力、高归还率和高分解率”的三高特性［14］．本研究区位于典型红树林保护区，一方面红树林及米草植被区域对有机物质的富集能力远远大于光滩湿地［26，27］，另一方面滨海湿地植物分解速度较快，植物归还的营养元素可以快速释放回沉积物中［12］，因此推测九龙江口表层沉积物有机质含量远高于其他湿地．但是，除地质原因外，与人口密集、污染较为严重的香港维多利亚湾潮滩和美国马萨诸塞州潮滩湿地相比，九龙江口滨海湿地远离大型城市群，受到的城市人类活动所造成的污染4473

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

11期余小青等：九龙江口滨海湿地生源要素空间分布特征

表4

湿地间表层沉积物生源要素对比1）/g

·kg －1Table 4

Comparison of contents of biogenic elements in surface sediments of the Jiulong River Estuary with other wetlands /g ·kg －1

湿地类型

TOC （或TC ）TN TP TS 福建漳江口红树林湿地［13］9.10 28.600.61 2.200.43 1.24

—福建泉州湾海岸湿地［11］

9.39 20.57 1.63 2.60——香港维多利亚潮滩［5］

19.20 23.300.95 1.080.47 0.50

—美国马萨诸塞州潮滩［6］

20.10 49.40 2.00 4.20——长江口盐沼［8］ 1.0 7.00.14 0.780.5 0.70.1 0.6

苏北潮滩

［10］

1.66 20.000.19 1.860.63 1.02—黄河三角洲滨海湿地［12］ 1.70 5.30

0.26 0.70

0.45 0.53

0.26 0.49吉林向海沼泽湿地［24］

———0.37 3.03福建云霄红树林湿地［25］

———0.5 3.7本研究区湿地

8.59 22.21

1.17

2.34

0.32 0.59

0.85 8.48

1）“—”

表示文献中没有相关数据

黑色代表低潮位，白色代表中潮位，灰色代表高潮位；＊＊表示P ＜0.01

图6九龙江口滨海湿地表层沉积物TC 、TN 、TP 、TS

与环境因子RDA 排序图

Fig．6

RDA ordination showing the TC ，TN ，TP and TS in surface sediments in relation to the statistically significant environmental

factors in coastal wetland of the Jiulong River Estuary 相对较小，

TC 含量显著低于以上两个湿地．光滩中潮位A2点距离米草植被区较近，不足5m ，推测此站位高含量的TS 与互花米草密切相关．3.2表层沉积物有机质来源

滨海湿地有机质的来源主要有两种：一种是湿地生物的生产输入［6，28］

，一种是外界补给，如地表径

流和潮汐等携带进来的颗粒态和溶解态有机

质

［29 32］

．研究区域的TC 、TN 之间存在显著正相关

（表2），提示这些有机物可能有共同的来源．C /N 常被用来指示有机质的潜在物源，如浮游植物的

C /N 为6 9［33］，浮游细菌C /N 为2.6 4.3［34］，陆

源有机质的C /N 通常大于12［35］

．本研究区域C /N 较低，变化范围为7.71 11.46，平均值为9.36ʃ

0.66，表明该区域表层沉积物有机质为混合来源．但由于未测定九龙江河口的悬浮颗粒物以及湿地植物的C 、N 组成，故尚不能计算各来源的贡献比例．本研究中，不同植被间C /N 差异显著，红树植被下

的值高于其他植被，

而不同潮位间分布差异不显著［图4（e ）、图5（e ）］，推测该区域有机质来源可能

受陆源影响较大．

九龙江口湿地C /N 与TC 显著相关，与TN 不相关．这种差异的原因主要是，沉积物中富含N 的

有机物质比富含C 的有机质更易被微生物降解［36］

，因此单独用C /N 表征来源存在一定的局限性［37］

．

3.3表层沉积物有机质分布的影响因子

研究表明，湿地有机质的时空分布规律不仅与

湿地植物群落、潮汐相关，

还与沉积物性质、外源输入及营养元素的化学性质等关系密切

［12，13，38］

．本研究结果显示，植被类型、潮位及沉积物粒径是影响该区域表层沉积物碳氮分布最显著的环境因子．九龙江口湿地表层沉积物TC 、TN 在不同植被间分布趋势一致，表现为：红树＞米草≈交互＞光滩，不同潮位间分布趋势一致表现为：高潮位＞中潮位＞低潮位［图4、图5］．张祥霖等［13］对漳江口红树林湿地和潘齐坤等

［21］

对九龙江口红树林湿地氮的研

究结果均与本研究结果相一致．红树林的生产力高，同时归还作用非常显著，因此与其他植被相比红

树林下的沉积物有机碳含量较高

［14，21，27］

．九龙江口湿地表层沉积物碳、氮的浓度从高潮

位到低潮位呈现逐渐降低趋势，而且与沉积物粒径显著负相关．高潮位沉积物颗粒较细，而碳、氮元

素容易富集在细颗粒沉积物表面［8，39］

，不难解释高潮位沉积物中的有机质含量较高．值得注意的是，

5

473

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

环境科学33卷

中、高潮位植被覆盖量大，凋落物提供的有机质多，加之受潮汐冲刷影响较小，有机质流失较少［40］；同时，高潮位离陆地更近，易受陆源污染［21］．

4结论

（1）九龙江口滨海湿地生源要素具有明显的空间分布格局．表层沉积物TC、TN、TP、TS平均含量分别为（12.64ʃ2.66）、（1.57ʃ0.29）、（0.48ʃ0.06）和（2.61ʃ1.37）g·kg－1，红树林植被区表层沉积物的碳、氮、磷含量高于米草植被及光滩，高潮位碳、氮、磷含量高于中潮位和低潮位．柱状样的TC、TN具有相似的垂直变化趋势，均表现为由表层向下逐渐降低，且在同一深度上都表现为红树＞米草＞光滩；柱状样TP平均含量光滩最低，TS 平均含量是光滩最高．

（2）生源要素空间分布差异性显著，与植被类型和潮汐密切相关．表层沉积物TC、TN、TP之间为极显著正相关（P＜0.01），提示这些生源要素可能有共同的来源．植被类型、潮位及pH是影响表层沉积物生源要素（C、N、P、S）分布最显著的环境因子．

致谢:野外采样工作得到了中国科学院知识创新工程重要方向项目（城市滨海湿地生源要素循环的界面过程及温室气体排放的微生态学机制）全体参与人员的帮助，谨致谢忱！

参考文献：

［1］Valiela I，Teal J M．The nitrogen budget of a salt marsh ecosystem［J］．Nature，1979，280（5724）：652-656．

［2］Chmura G L，Anisfeld S C，Cahoon D R，et al．Global carbon sequestration in tidal，saline wetland soils［J］．Global

Biogeochemical Cycles，2003，17（4）：1111-1133．

［3］Vitousek P M，Mooney H A，Lubchenco H A，et al．Human domination of earth's ecosystems［J］．Science，1997，277

（5325）：494-499．

［4］Smith S V．Carbon-nitrogen-phosphorus fluxes in the coastal zone：the global approach［J］．LOICZ Newsletter，2002，49：7-

11．

［5］Lau S S S，Chu L M．Contaminant release from sediments in a coastal wetland［J］．Water Research，1999，33（4）：909-918．［6］Wang X C，Chen R F，Berry A．Sources and preservation of organic matter in Plum Island salt marsh sediments（MA，USA）：

long-chain n-alkanes and stable carbon isotope compositions［J］．

Estuarine，Coastal and Shelf Science，2003，58（4）：917-928．［7］Valery L，Bouchard V，Lefeuvre J C．Impact of the invasive native species Elymus athericus on carbon pools in a salt marsh

［J］．Wetlands，2004，24（2）：268-276．

［8］Zhou J L，Wu Y，Kang Q S，et al．Spatial variations of carbon，

nitrogen，phosphorous and sulfur in the salt marsh sediments of

the Yangtze Estuary in China［J］．Estuarine，Coastal and Shelf

Science，2007，71（1-2）：47-59．

［9］高建华，杨桂山，欧维新．苏北潮滩湿地不同生态带有机质来源辨析与定量估算［J］．环境科学，2005，26（6）：51-56．［10］高建华，杨桂山，欧维新．互花米草引种对苏北潮滩湿地TOC、TN和TP分布的影响［J］．地理研究，2007，26（4）：

799-808．

［11］王爱军，陈坚，李东义，等．泉州湾海岸湿地沉积物C、N的空间变化［J］．环境科学，2007，28（10）：2361-2368．［12］于君宝，陈小兵，孙志高，等．黄河三角洲新生滨海湿地土壤营养元素空间分布特征［J］．环境科学学报，2010，30

（4）：855-861．

［13］张祥霖，石盛莉，潘根兴，等．互花米草入侵下福建漳江口红树林湿地土壤生态化学变化［J］．地球科学进展，2008，

23（9）：974-981．

［14］林鹏．中国红树林生态系统［M］．北京：科学出版社，1997．11-33．

［15］杨忠兰．福建九龙江河口湿地现状评价及保护对策［J］．中南林业调查规划，2004，23（3）：40-43．

［16］陈国强，刘影，陈鹏．海湾型城市湿地的动态变化及其退化因素分析［J］．江西师范大学学报（自然科学版），2007，31

（3）：327-330．

［17］国家环境保护部．2007年中国近岸海域环境质量公报［R］．北京，2008．36．

［18］林炳煌，雷怀彦，官宝聪，等．九龙江河口表层沉积物元素特征及地球化学意义［J］．厦门大学学报（自然科学版），

2009，48（3）：450-455．

［19］柳浩然，雷怀彦，王蒙光，等．九龙江河口湾表层沉积物中重金属分布及其潜在生态风险［J］．厦门大学学报（自然科

学版），2009，48（3）：456-460．

［20］潘齐坤，罗专溪，颜昌宙，等．城市滨海湿地表层沉积物磷形态与相关关系分析［J］．生态环境学报，2010，19（9）：

2117-2122．

［21］潘齐坤，罗专溪，邱昭政，等．九龙江口湿地表层沉积物氮的形态分布特征［J］．环境科学研究，2011，24（6）：673-

678．

［22］王振红，王婷．九龙江口南港段潮滩区土壤/沉积物的磷素形态特征［J］．漳州师范学院学报（自然科学版），2009，22

（3）：111-115．

［23］Ter Braak C J F， milauer P．CANOCO reference manual and canodraw for windows user's guide-software for canonical

community ordination（Version4.5）［M］．New York，USA：

Microcomputer Power，Ithaca，2002．

［24］王国平，刘景双，张玉霞．向海湿地全硫与有效硫垂向分布［J］．水土保持通报，2003，23（2）：5-8．

［25］林慧娜，傅娇艳，吴浩，等．中国主要红树林湿地沉积物中硫的分布特征及影响因素［J］．海洋科学，2009，33（12）：

79-82．

［26］高建华，杨桂山，欧维新．苏北潮滩湿地植被对沉积物N、P 含量的影响［J］．地理科学，2006，26（2）：224-230．

［27］龚子同，张效朴．中国的红树林与酸性硫酸盐土［J］．土壤

6473

通讯作者 杨军 中国科学院城市环境研究所

11期余小青等：九龙江口滨海湿地生源要素空间分布特征

学报，1994，31（1）：86-93．

［28］Meziane T，Bodineau L，Retiere C，et al．The use of lipid markers to define sources of organic matter in sediment and food

web of the intertidal salt-marsh-flat ecosystem of Mont-Saint-

Michel Bay，France［J］．Journal of Sea Research，1997，38（1-

2）：47-58．

［29］Chalmers A G，Wiegert R G，Wolf P L．Carbon balance in a salt marsh：interactions of diffusive export，tidal deposition and

rainfall-caused erosion［J］．Estuarine，Coastal and Shelf

Science，1985，21（6）：757-771．

［30］Roman C T，Daiber F C．Organic carbon flux through a Delaware Bay salt marsh：tidal exchange，particle size distribution，and

storms［J］．Marine Ecology Progress Series，1989，54（1-2）：

149-156．

［31］Hemminga M A，Cattrijsse A，Wielemaker A．Bedload and nearbed detritus transport in a tidal saltmarsh creek［J］．

Estuarine，Coastal and Shelf Science，1996，42（1）：55-62．［32］周俊丽．长江口湿地生态系统中有机质的生物地球化学过程研究———以崇明东滩为例［D］．上海：华东师范大学，2005．

125-126．

［33］Holligan P M，Harris R P，Newell R C，et al．Vertical distribution and partitioning of organic carbon in mixed，frontal

and stratified waters of the English Channel［J］．Marine Ecology

Progress Series，1984，14（2-3）：111-127．

［34］Lee S，Fuhrman J A．Relationships between biovolume and

biomass of naturally derived marine bacterioplankton［J］．

Applied and Environmental Microbiology，1987，53（6）：1298-

1303．

［35］Hedges J I，Man D C．The characterization of plant tissues by their lignin oxidation products［J］．Geochimica et Cosmochimica

Acta，1979，43（11）：1803-1807．

［36］Cowie G L，Hedges J I．Biochemical indicators of diagenetic alteration in natural organic matter mixtures［J］．Nature，1994，

369（6478）：304-307．

［37］Meyers P A．Preservation of elemental and isotopic source identification of sedimentary organic matter［J］．Chemical

Geology，1994，114（3-4）：289-302．

［38］Sollie S，Verhoeven J T A．Nutrient cycling and retention along a littoral gradient in a Dutch shallow lake in relation to water level

regime［J］．Water，Air，and Soil Pollution，2008，193（1-4）：

107-121．

［39］Ashagrie Y，Zech W，Guggenberger G．Transformation of a Podocarpus falcatus dominated natural forest into a monoculture

Eucalyptus globulus plantation at Munesa，Ethiopia：soil organic

C，N and S dynamics in primary particle and aggregate-size

fractions［J］．Agriculture，Ecosystems and Environment，2005，

106（1）：89-98．

［40］郑国侠，宋金明，孙云明，等．南海深海盆表层沉积物氮的地球化学特征与生态学功能［J］．海洋学报，2006，28（6）：

44-52．

7473