桑沟湾沉积物有机质的碳氮稳定同位素分析及其来源解析

本研究分析了桑沟湾表层沉积物的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳和氮稳定同位素(δ13C和δ15N)的时空分布特征,估算了贝藻生物沉积对近海沉积物有机质的贡献。结果显示,桑沟湾沉积物成分组成以粉砂为主,且粒径分布与海水养殖和水动力学条件密切相关;TOC、TN的季节变化和平面分布均呈相似性,数值上总体表现为春季最高,秋季最低,季节差异不大,在贝藻、鱼贝和贝类养殖区域出现较高值;而δ13C和δ15N的季节变化和平面分布有较大差异。从相关性分析可以看出,TOC和TN呈极显著正相关(r=0.955, P<0.001),表明桑沟湾表层沉积物的TOC和TN具有同源性。根据对δ13C和C/N的综合分析表明,贝类生物沉积、海带(Saccharina japonica)和土壤有机质是桑沟湾沉积物有机质的主要来源。采用三元混合模型估算得到贝类生物沉积贡献率为67.52%,土壤有机质贡献率为26.47%,海带贡献率为5.97%。研究表明,海洋贝藻生物沉积对近海碳埋藏具有显著影响。     

威海双岛湾海域海草分布及其生态特征

2016年8月，现场调查并分析了山东省威海市双岛湾海域的海草资源及其生态特征，发现分布面积为442.19 hm2的海草床，种类为鳗草(Zostera marina)和红纤维虾形草(Phyllospadix iwatensis) 2种。鳗草的分布面积约为434.46 hm2，占总面积的98.3%，主要分布在双岛湾中部东侧及海参池，其平均植株密度和生物量分别为(174.2±9.2) shoots/m2和(337.7±17.5) g DW/m2。红纤维虾形草的分布面积约为7.73 hm2，占总面积的1.7%，主要分布在双岛湾湾口东侧及向东约3 km的近岸礁石浅水区，呈明显的带状分布，其平均植株密度和生物量分别为(889.1±17.1) shoots/m2和(605.9±18.1) g DW/m2。双岛湾海草床平均水深约为1.6 m，鳗草草床底质坚硬，平均底质粒径约为(4.3±0.2) mm。本调查表明，双岛湾海草床受到陆源污染物排放、围海养殖和捕捞作业等人类活动的严重威胁，提出了保护双岛湾海草床的建议和对策，为我国海草床现有资源提供数据补充。     

南海柘林湾海洋牧场生物碳储量研究

文章以柘林湾海洋牧场海洋生物为研究对象,采用元素分析法,对海洋生物不同组织器官灰化前后碳(C)质量分数进行测定。在此基础上,估算灰化前柘林湾海洋生物C质量分数,探讨海洋牧场生物碳储量。结果表明,1)灰化前柘林湾海洋牧场各生物主要组织器官肌肉、骨骼/壳、内脏C质量分数均值变化分别为37.72%~47.41%、11.23%~34.91%、27.58%~33.95%,其中硬骨鱼纲、甲壳纲(虾)、腹足纲、双壳纲等固碳能力较强,但除头足纲外,总体差别不大。灰化后,主要组织器官肌肉、骨骼/壳、内脏C质量分数均值变化分别为1.83%~8.28%、1.90%~12.54%、0.62%~8.29%,其中腹足纲和双壳纲储碳能力较强;2)2013年柘林湾海洋牧场海洋生物储碳约为6.728×104t。其中人类捕捞从海洋中移除C约0.155×10~4t,占总碳储量的2.31%;沉积在海底的C约0.11×10~4t,占总碳储量的1.7%;封存在海洋内的并不断进入碳循环的C约6.46×10~4t,占总碳储量的95.98%。不同海洋生物碳汇特征不同,海洋牧场可有效提高区域碳汇强度。     

长江中游浅水湖泊沉积物碳氮同位素特征及其来源分析

通过分析长江中游湖北地区4个浅水湖泊（鲁湖、花马湖、野潴湖、三山湖）沉积物中的有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（C/N）、碳稳定同位素（δ13C）以及氮稳定同位素（δ15N）,探究藻型湖泊和草型湖泊沉积物间碳、氮稳定同位素组成差异性,并进行了有机污染评价和有机质与氮素来源分析。结果表明,4个浅水湖泊的有机污染严重,鲁湖、花马湖、野潴湖、三山湖的平均有机指数分别为0.86、1.05、0.53和2.71,均达到了有机污染的程度,平均有机氮污染指数分别为0.34、0.36、0.21和0.54,均达到了有机氮污染程度;藻型湖泊（花马湖和鲁湖）沉积物中δ13C和δ15N的变化范围分别为-3.126%～-2.260%和0.291%～0.731%,均值分别为（-2.885±0.275）%（n=10）和（0.486±0.168）%（n=10）;草型湖泊的δ13C、δ15N变化范围分别为-3.048%～-2.494%和0.411%～0.830%,均值分别为（-2.766±0.213）% （n=10）和（0.617±0.183）%（n=10）,藻型湖泊的δ13C要更加偏负,草型湖泊的δ15N更加偏正;利用C/N与δ13C对有机质来源进行定性分析,发现浮游植物的沉积构成了藻型湖泊沉积物有机质的主要成分,而草型湖泊中浮游植物、土壤有机质和维管束植物均有贡献。利用C/N与δ15N对沉积物氮素来源进行半定量分析,发现本研究所选取湖泊的沉积物氮行为与湖泊的草藻形态没有显著相关关系,需更详细的物源信息才可确定氮素来源。     

桑沟湾大叶藻海草床生态系统碳汇扩增力的估算

2010～2011年对桑沟湾楮岛海区大叶藻床的调查研究显示,其生物量年度变化为313.5～769.3gDW/m2,在夏季达到最高值;初级生产力年度内为2.0～6.4gDW/m2.d;总组织含碳量为35.5%;来自海草初级生产力的固碳贡献约为543.5gC/m2.yr。大叶藻附着植物生物量较小,年平均约为21.2g/m2,固碳贡献约30gC/m2.yr;作为菲律宾蛤仔增殖场,来自蛤仔的固碳贡献约63.15gC/m2.yr,此外,参照已有研究的数据,将来自草床捕获颗粒的碳贡献等计算在内,桑沟湾大叶藻床扩增固碳量为1180gC/m2.yr,总量达290MgC/yr。     

珠江口淇澳岛红树林湿地沉积物碳、氮分布研究

为了对珠江口红树林湿地沉积物有机质有更为全面、深入的认识,以珠江口淇澳岛红树林湿地为对象,对其沉积物有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量分布、储量及来源进行了研究。结果表明,淇澳岛7种主要红树[秋茄(Kandelia candel)、无瓣海桑(Sonneratia opetala)、桐花(Aegiceras corniculatum)、木榄(Bruguiera gymnorhiza)、卤蕨(Acrostichum aureum)、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)、海漆(Excoecaria agallocha)]群落表层沉积物TOC质量分数介于1.125%~1.969%,TN质量分数介于0.058%~0.136%。其中秋茄林内TOC含量最高,无瓣海桑林缘TOC含量最高,而木榄林内、林缘TOC含量均最低,且各红树群落TOC含量均呈林内大于林缘的特征。表层沉积物碳氮比(C/N)为12.032~26.690,显示出高等植物对其有机质组成具有较高的贡献率,其中植被内源有机碳的平均贡献率约为70.21%。受土地利用变化等因素的影响,0~30 cm层沉积物的TOC和TN含量均呈现出波动变化的趋势。0~30 cm层沉积物有机碳储量(SOC)介于56.83~69.54 t·hm?2,显示出淇澳岛红树林湿地较强的有机碳埋藏能力。     

海南新村湾泰来草形态和生理指标特征及环境影响因素

海草具有重要的生态系统服务功能,其形态和生理指标受到各种环境因素的影响。本研究在2019年对海南陵水新村湾泰来草(Thalassia hemprichii)海草床进行了6次采样调查,研究了一年内1月、3月、5月、7月、9月和11月的海草形态和生理特征,分析了环境因素对泰来草形态和生理特征的影响。结果显示,泰来草形态指标叶长、叶宽、根状茎直径、根长在不同月份间存在显著差异,叶长最大值和最小值分别出现在5月[(15.05±6.13) cm]和9月[(7.19±2.55) cm];叶宽最大值和最小值分别出现在11月[(11.93±1.68) mm]和9月[(8.73±1.96) mm];根状茎直径最大值和最小值分别出现在11月[(5.22±1.71) mm]和3月[(4.06±0.74) mm]。泰来草地下组织碳含量在不同月份间存在显著差异,最大值和最小值分别出现在11月[(31.23±0.94)%]和3月[(24.90±3.48)%]。相关性分析显示,海水温度与泰来草叶宽、地下组织碳含量呈显著正相关;盐度与叶长和根状茎长呈显著正相关,与地下组织碳含量呈显著负相关;海水pH与叶长、叶宽、地下组织碳含量和地下组织氮含量呈显著正相关。海水中的溶解无机氮、氨氮和硝酸氮对海草生理指标有显著影响。沉积物有机碳含量与叶长、叶宽和根状茎长呈显著负相关。研究表明,新村泰来草的生长受到温度、盐度、pH的影响较大,高营养盐水平可能对泰来草产生负面影响,应该限制该地区营养盐输入。本研究可为保护新村湾泰来草海草床以及修复受损海草床生态提供数据支撑和科学依据。 海南省近岸海洋生态环境过程与碳汇重点实验室 海南 三亚 572022     

基于拉格朗日法的海藻场有机碎屑离岸输运研究

海藻场在海藻凋落盛期向海洋输送大量有机碎屑，为海藻场外围海域提供大量初级生产力，并在沉降后实现碳汇功能。本研究采用具有拉格朗日质点追踪模块的三维海洋数值模式(Estuarine Coastal Ocean Model, semi-implicit, ECOM-si)，结合潮位、流速及漂流浮标轨迹跟踪观测，研究了枸杞岛西北侧天然海藻场有机碎屑输运与沉降的动力学机制及碳汇功能。结果显示，海藻场对周边海域碳汇贡献的空间分布格局呈现为以海藻场为中心的高值区，向西北–东南海域扩展分布并递减。水动力强弱和海藻碎屑粒径差异导致其沉降后的空间分布差异显著。大潮期间，海藻场对邻近海域碳汇贡献最高为699 g C/(hm2·d)。碎屑粒径越小、沉降速度越小的海藻碎屑对外围海域碳汇贡献范围越大。海藻场碳汇功能不局限于邻近海域，不同粒径海藻碎屑每天为海藻场5 km外海域提供有机碳约7.5~33.7 kg C；小潮期间水动力较弱，约90%以上的海藻碎屑沉降至5 km以内海域。海藻场碳汇功能集中于沿岸邻近海域，对邻近海域有碳汇贡献的区域范围小，但强度大，最高为817 g C/(hm2·d)。海藻碎屑脱落时的潮流方向和海藻场所处区位也是影响海藻场有机碎屑输运沉降和碳汇归趋的重要因素。赋予拉格朗日质点单位碳含量后，拉格朗日法在海藻场有机碎屑离岸输运沉降机制研究中具有可行性，可有效评估典型近岸海藻场对周边海域碳汇的贡献及主要动力学因子的作用。本研究可为我国海藻场本底调查及其生态辐射范围评估提供参考。     

基于生命周期法的养殖海带的碳足迹评估

碳足迹是指商品或服务在生产、运输、使用、处置的整个生命周期内排放的温室气体总量。为探究海带(Saccharina japonica)在整个养殖周期内CO2的源与汇,本研究基于生命周期评价理论构建了筏式养殖海带碳足迹测算方法,对桑沟湾养殖海带的碳足迹进行了测算,分析了碳足迹的主要影响因素和可能的误差来源。结果显示,养殖1 t海带的碳足迹约为–95.93 kgCO2e,其中,碳排放量为74.30 kgCO2e,碳吸收量为170.23 kgCO2e。从海带育苗开始至养成收获的整个过程是碳汇过程,其中,以海带生物质碳的形式固定的CO2占比约为79.9%,以沉积埋藏碳的形式固定的CO2占比约为14.1%,以惰性溶解有机碳(RDOC)的形式固定的CO2占比约为6.0%,沉积埋藏碳和惰性溶解有机碳长期封存于深海或海底;养殖设施是主要碳源,碳排放占比为93.81%,柴油和电能的碳排放占比分别为5.05%和1.14%,肥料和运输的碳排放占比仅有万分之一。     

刺参围堰养殖中大叶藻的生态功能

为阐明围堰池塘内海草——大叶藻的生态功能并为将其引入刺参池塘养殖提供理论基础,对大叶藻区和裸露砂质底质区的温度、溶氧进行了比较测定,对刺参及其食物组成的同位素进行了分析,并与邻近自然海域草场系统进行对比。结果显示,春夏季大叶藻区底部温度比裸露砂质底质区温度低约0~0.33°C;0~25%的低大叶藻盖度下,海草区和裸露底质区溶氧差异不显著,50%~100%的中高盖度下,海草区表层溶氧显著高于裸露底质区,高约0.12~0.62 mg/L,底层溶氧低于裸露底质区,约0~0.38 mg/L;春季末,该海草环境下的刺参δ13C和δ15N比值分别为–15.27‰和8.11‰,具有与相邻自然草场系统中刺参明显不同的同位素特征值(–20.12‰和10.95‰)。混合模型的分析表明,其食物组成中来自大叶藻的贡献约为13%~52%,高于底栖硅藻(4%~49%)、悬浮颗粒有机物POM(23%~39%)以及附着生物(0~22%)。而邻近的自然草场中,来自POM和褐藻海蒿子的食物贡献最大,0.95置信水平下的置信区间(CI)分别为24%~54%和1%~53%,而海草丛生大叶藻的贡献为0~27%。本研究表明,大叶藻可以在一定程度上降低夏季池塘底部水温,增加水体溶氧,同时为刺参提供重要的食物来源,这在池塘组成相对简单的环境下是尤为重要的。     

内陆渔业生态系统的碳循环特征及碳汇机制

渔业是水体生态系统中惟一可控的有效增汇产业, 碳汇渔业是水体生态系统中惟一的“碳汇产业”。为了更好地把握内陆渔业生态系统碳循环及碳汇机制的特征, 目前的重点研究应包括内陆渔业水域生态环境(包括自然水域和池塘)中碳循环的规律, 碳赋存形态的归转, 各类水产品生物对碳汇的贡献途径和份额以及相应的计量体系和评价模型等; 同时, 希望合理地估算及测定内陆渔业水体、水–气界面间CO2通量, 把握内陆渔业水域生态系统碳源/碳汇的动态, 进而构建内陆渔业水域生态系统的环境碳/生物碳/碳通量时空变化的信息库。     

海洋碳汇研究进展及南海碳汇渔业发展方向探讨

二氧化碳（CO2）是温室气体的主要成分,近代工业化的迅速发展导致碳的排放量不断增长,自2005年2月16日《京都议定书》正式生效以来,节能减排、碳＂源＂、碳＂汇＂等概念越来越受到关注。海洋占地球面积的70%以上,是最大的＂碳库＂,约占全球碳总量的93%,约为大气的50倍。海洋的固碳机制主要包括碳酸盐体系驱动的＂溶解度泵＂和浮游生物驱动的＂生物泵＂过程,这些过程对大气CO2的浓度和全球碳循环的系统过程都有重要的影响。同时,近海由于受人类活动的显著影响,尤其是近岸的渔业活动,对碳循环和海洋增汇有着重要的影响。文章对主要的碳源和碳汇以及海洋固碳机制研究进展进行了综述,并探讨了南海碳汇渔业发展的重点研究方向。     

浒苔碳汇功能评估及其扩增途径

浒苔(Ulva prolifera)不仅是绿潮暴发的主要生物种类,也是海洋中重要的碳汇生物。浒苔生长速度快、繁殖方式多样、抗逆能力强,能够在短时间内形成大规模生物量,本文在此基础上评述了中国近海浒苔生物在生长和漂移过程中的固碳特点：浒苔具有独特的高pH诱导HCO3–利用机制,可提高HCO3–的吸收效率,并促进漂浮浒苔对空气中CO2的吸收,同时,C4固碳途径增强了漂浮浒苔在高光辐射时的碳固定效率,这种多样化的碳吸收和碳固定模式,使漂浮浒苔光合固碳能力增强,漂浮状态下可以快速积累生物量。以上特点使得浒苔的固碳效率显著高于主要养殖藻类,如海带、裙带菜和紫菜等。2007年以来,黄海海域连续15年暴发世界上最大规模浒苔绿潮,最大分布面积年均在3万km2以上,最大覆盖面积年均超过500 km2,浒苔生物量年均在150万t以上,据此估算,2008―2020年净碳汇量为2.5~27.5万t,年均超过7.8万t,高于主要养殖藻类,如江蓠、紫菜和裙带菜的年均固碳量,仅次于海带的年均固碳量。浒苔巨大的生物量和强大的碳固定能力使其成为一个潜在的、不可忽视的海洋碳汇和碳储途径,建议浒苔绿潮暴发时,进一步加强浒苔打捞力度和资源化利用程度,实现碳利用和去富营养化的双赢,推动浒苔碳汇产业早日加入碳市场,使其成为一个新的低碳经济增长点。     

渔业碳汇与碳汇渔业定义及其相关问题的辨析

本文基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于碳汇和碳源的解释和水生植物固碳特点,对2010年提出的渔业碳汇和碳汇渔业的定义进行修订,强调了渔业碳汇功能和增汇的基本表达方式和水生植物在渔业碳汇中的重要作用,进一步解释了通过水生藻类养殖、滤食性贝类和鱼类等养殖、渔业生物群体捕捞和增殖等渔业生产活动促进水生生物“移出和储存”CO2等温室气体的过程和机制。分析了贝类养殖在不需要投放饵料的前提下,通过滤食浮游植物及有机碎屑等颗粒有机物大量使用水体中CO2的过程及机制,从能量收支层面论述了使用碳、移出碳、储存碳和释放碳4个碳库的特征及其数量关系,进而证实贝类养殖提升了水域生态系统碳汇能力,是碳汇而不是碳源。贝藻养殖碳汇评估结果表明,随着海水养殖生产持续发展,近20年我国近海贝藻养殖碳汇有较大幅度的增加,总碳汇量从2001年394万t增加到2020年659万t,其中近三年(2018—2020)平均总碳汇量为648万t (相当于每年义务造林87万hm2);净碳汇量从2001年255万t增加到2020年430万t,近三年(2018—2020)平均净碳汇量为422万t (相当于每年义务造林56万hm2)。最后,提出了健康持续、深入发展碳汇渔业的相关建议。     

The type of activated carbon determines how much dissolved organic carbon is removed from artificial seawater

Four granular activated carbons (GACs) made of different materials were tested for removal of dissolved organic carbon (DOC) from artificial seawater of a recirculated aquarium. After 70 days in a continuous flow experiment, comparative removal data (grams of GAC required to remove 1 g of DOC) were coconut shell (491), hardwood (84·4), anthracite (837) and bone char (383), indicating the superior performance of hardwood. Scanning electron microscopy showed that microbial colonization of a sample material (hardwood) was slight and occurred exclusively at the surface. Biological enhancement of GAC was considered to be unimportant as a mechanism for DOC removal.     

From carbon flux to regime shift

The basic assumption in biological oceanography – and in GLOBEC – is that physical forcing at a wide range of space and time scales determines most of the dynamics of marine populations. This has been very productive and provides the global context for GLOBEC and other programmes. How far can it take us in the future; and, alternatively, what role is played by community interactions?     

中华绒螯蟹幼蟹碳稳定同位素周转速率与碳、氮分馏系数的测定

为测定生长与新陈代谢对不同规格中华绒螯蟹幼蟹和不同组织碳稳定同位素周转速率的影响及分馏系数，本在水族箱（0.2 × 0.2 × 0.3 m）中分别养殖EA组（4.0 g ± 0.5 g）和EB组（15.5 g ± 0.5 g）2组中华绒螯蟹幼蟹，分别于0、7、14、21和28 d时采集幼蟹的肝胰腺、肌肉和鳃组织，探究其碳稳定同位素周转过程，并测定了幼蟹对食物碳、氮稳定同位素的分馏系数。结果显示，EA组幼蟹碳稳定同位素的周转速率大于EB组，周转速率随着幼蟹规格的增大而减小。幼蟹肝胰腺的周转速率最快，其次是肌肉，最后是鳃，其中EA组幼蟹肝胰腺、肌肉和鳃的半衰期分别为20.88、29.37和34.14 d，EB组分别为21.73、35.18和66.01 d。新陈代谢是驱动幼蟹体内碳稳定同位素周转的主要因子，幼蟹肝胰腺、鳃和肌肉中新陈代谢占碳稳定同位素周转的贡献百分比分别为79.82% ~ 94.04%、（67.00% ~ 81.90%和71.61% ~ 90.36%。幼蟹对饵料碳、氮稳定同位素的分馏系数分别为0.98‰ ± 0.19‰和3.01‰ ± 0.02‰。本研究不仅对中华绒螯蟹幼蟹的营养生态学研究提供参考，还为中华绒螯蟹养殖过程中的饵料选择提供了科学依据。     

关于在台州市加快发展碳汇渔业的思考

生物固碳具有操作成本低、易施行的特点,且可以达到间接减排的效果,是目前应对气候变暖最经济、最现实、最有效的手段。分析综述了碳汇渔业的概念、机理和固碳能力,阐述了在台州市加快发展碳汇渔业的重要意义,提出了加快发展碳汇渔业的路径选择和政策建议。     

庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网潜在碳来源贡献及对碳汇渔业的思考

陆架边缘海是全球海洋重要的碳汇区域,而近岸岛屿毗邻海域作为最具代表性的边缘海域,具有来自海洋与陆地的不同碳来源,在碳循环和海洋碳汇中发挥着重要作用。本研究基于碳氮稳定同位素方法,利用贝叶斯混合模型,分析2020年秋季庙岛群岛毗邻海域底栖食物网中不同碳来源(浮游植物、大型藻类、悬浮颗粒有机物和底质有机物)对主要消费者类群(水生底栖无脊椎动物、杂食性鱼类、底栖食性鱼类和肉食性鱼类)的相对贡献,并以此对海洋碳汇和碳汇渔业展开了讨论。结果显示,庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网生物类群的潜在碳来源主要为藻类(包括浮游植物和大型藻类)和海底底质有机质(SOM),但悬浮颗粒有机物(POM)的贡献较低。碳来源主要以内源性碳(海源)为主。由于大型藻类对水生底栖无脊椎动物的贡献明显高于鱼类,在碳汇渔业的指导下,合理科学地进行藻类增养殖,并通过贝类或以贝藻为食的鱼类混和养殖可能增加碳汇能力,从而促进碳汇渔业的发展。