在沿海海域的泥质与沙质沉积物中，由大型藻类（Ulva prolifera）大量繁殖引起的降解过程所产生的溶解碳和碱度的底泥输出存在显著差异：实验培养实验提供的启示

《Marine Environmental Research》：Contrasting benthic exports of dissolved carbon and alkalinity from degradation of bloom-forming macroalgae ( Ulva prolifera) in muddy versus sandy sediments of coastal sea: Insights from experimental incubations

绿潮藻类 Ulva prolifera 在泥质和砂质沉积物中的降解动力学及溶解碳/总碱度输出差异研究。通过沉积物核心培养实验发现，泥质沉积物中藻类降解速率比砂质快2.3-3.0倍，但DIC和TA输出量高7.3-11倍，且CO2排放量显著增加。泥质沉积物因微生物丰度高促进厌氧矿化，导致DOC输出降低而DIC/TA输出升高，揭示沉积物纹理对碳循环路径的关键调控作用。

　　在沿海生态系统中，宏藻（如绿潮藻 *Ulva prolifera*）的分解过程对溶解碳循环和水体生物地球化学有着重要影响。尽管许多研究已经探讨了普通海洋宏藻（如海带和海藻）在海水和沉积物中的降解机制，但针对形成绿潮的 *U. prolifera* 在沿海沉积物中的分解过程及其对溶解有机碳（DOC）、溶解无机碳（DIC）和总碱度（TA）的贡献，仍缺乏系统性的研究。这一研究的重要性在于，它揭示了沉积物类型（如泥质与砂质）对宏藻碳循环路径的显著影响，进而影响沿海生态系统的整体碳平衡。

*Ulva prolifera* 是一种常见的绿潮藻，其大规模繁殖通常与沿海富营养化密切相关。自2007年以来，该藻在黄海南部地区每年都会形成绿潮，其影响范围广泛且持续时间较长。绿潮的发生不仅破坏了沿海生态系统的稳定性，还改变了海气交换过程，进而对全球碳循环产生深远影响。在这些绿潮事件中，大量的 *U. prolifera* 生物量会沉降到海底，其中大部分会被沉积物所埋藏。这种埋藏过程在泥质沉积物中尤为常见，因为其高沉积速率和频繁的再悬浮事件，使得宏藻残骸更容易被沉积物捕获并长期储存。

然而，尽管宏藻在沉积物中的埋藏过程被广泛观察，其在沉积物中的降解动态却鲜有研究。这与宏藻在海水中的降解过程形成了鲜明对比。在海水环境中，*U. prolifera* 的降解通常涉及溶解氧的消耗、营养物质的释放以及 DOC 的生成和演变。这些过程不仅影响水体中的化学组成，还对微生物群落结构和初级生产力产生重要影响。然而，在沉积物中，由于物理和化学条件的差异，宏藻的降解过程可能会呈现出完全不同的特征。

泥质沉积物与砂质沉积物在物理性质和生物地球化学过程上存在显著差异。泥质沉积物通常具有更高的粘性和更细的颗粒，这使得分子扩散成为主导的物质传输方式。相比之下，砂质沉积物的颗粒较大，水流作用较强，导致物质传输主要依赖于水动力的剪切力。这种差异在宏藻的降解过程中尤为关键，因为不同的物质传输方式可能影响微生物的活动以及降解产物的分布。此外，泥质沉积物的高有机质含量和低渗透性可能促进厌氧降解过程，而砂质沉积物则可能在一定程度上维持氧化条件，从而影响 DOC 的分解速率和产物的稳定性。

在本研究中，我们通过模拟不同水交换频率的沉积物柱培养实验，系统地分析了 *U. prolifera* 在泥质沉积物中的降解过程。实验结果表明，与砂质沉积物相比，*U. prolifera* 在泥质沉积物中的降解速率显著加快，其速率常数达到了砂质系统的 2.3 至 3.0 倍。这一现象可能与泥质沉积物中微生物群落的丰富度和活性有关，因为更高的微生物丰度可能加速有机物的分解过程。此外，泥质沉积物的高有机质含量和低渗透性可能促进厌氧降解，从而改变 DOC 的分解路径和产物的稳定性。

在溶解碳的输出方面，泥质沉积物表现出与砂质系统截然不同的特征。泥质沉积物的 DIC 和 TA 输出显著高于砂质系统，其输出量是后者 7.3 至 11 倍。同时，泥质沉积物的 CO? 释放量也远高于砂质系统，其 pCO? 值超过了 4800 μatm。这些结果表明，泥质沉积物中的 DOC 分解过程可能更倾向于厌氧矿化，从而产生更多的 DIC 和 TA。这种分解路径的差异不仅影响沉积物内部的碳循环，还可能对上层水体的氧气需求产生重要影响。

此外，研究还发现，泥质沉积物中的 DOC 输出量较低，仅为生物量碳损失的 4 至 10%，而砂质系统中的 DOC 输出量则高达 26 至 60%。这一现象可能与 DOC 在泥质沉积物中的保留机制有关。在泥质沉积物中，由于颗粒细小，DOC 可能更容易被吸附在颗粒表面，从而减少其在水体中的释放。然而，这种吸附作用也可能降低 DOC 的可降解性，导致其在沉积物中的分解效率降低。因此，DOC 在泥质沉积物中的保留可能是一个复杂的动态过程，涉及微生物活动、物理化学条件以及颗粒表面吸附等多种因素。

研究还指出，泥质沉积物中 DOC 的可降解性较低，这可能对沉积物内部的碳转化过程产生深远影响。在泥质沉积物中，由于 DOC 的可降解性较低，其在沉积物中的分解可能主要依赖于厌氧微生物的活动，而这些微生物的分解产物（如 DIC 和 TA）可能更容易进入上层水体。相比之下，砂质沉积物中的 DOC 可能更容易被微生物快速分解，从而释放更多的 CO? 并减少对上层水体的氧气需求。这种差异可能对沿海生态系统中的碳循环路径和生物地球化学过程产生重要影响。

值得注意的是，尽管 *U. prolifera* 更常被埋藏在泥质沉积物中，但其在沉积物中的降解动态仍然存在许多未知。例如，DOC 在泥质沉积物中的保留机制可能与颗粒大小、有机质含量以及微生物活性密切相关。此外，不同水交换频率可能对 DOC 的分解和输出产生显著影响。因此，未来的研究需要进一步探讨这些因素如何相互作用，以更全面地理解 *U. prolifera* 在不同沉积物环境中的降解过程及其对碳循环的影响。

综上所述，*U. prolifera* 在泥质沉积物中的降解过程表现出与砂质系统截然不同的特征。这一发现不仅加深了我们对宏藻在不同沉积物环境中的分解机制的理解，还为评估沿海生态系统中的碳循环路径提供了新的视角。通过比较不同沉积物类型对宏藻降解过程的影响，我们可以更好地预测宏藻对沿海碳循环的贡献，并为生态保护和管理提供科学依据。未来的研究可以进一步探讨这些过程在不同环境条件下的变化，以及它们对全球碳循环的潜在影响。