揭秘北部湾红树林:砍伐森林如何改变沉积物有机碳命运

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:CATENA 5.4

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  为探究红树林砍伐对沉积有机碳(OC)生物地球化学的影响,研究人员以北部湾北仑河口红树林为对象,分析沉积物多指标。结果发现砍伐导致 OC 存储和积累率下降。该研究强调了红树林保护对减缓碳损失和气候变化的重要性。

  在地球的生态系统中,红树林宛如蓝色海洋里的神秘宝藏。它们不仅是众多海洋生物的栖息家园,更是碳元素的重要 “储存库”,默默为缓解全球气候变化贡献力量。然而,过去几十年,红树林却遭遇了严峻的生存危机。在我国北部湾地区,2000 年之前,大规模的砍伐森林活动让这片蓝色碳生态系统伤痕累累。但一直以来,砍伐森林对红树林沉积物中有机碳(OC,Organic Carbon)生物地球化学的影响,却如同被迷雾笼罩,鲜为人知。
正是为了揭开这层神秘的面纱,来自国内的研究人员积极行动起来。他们深知,若不能准确了解砍伐森林对红树林沉积物有机碳的影响,就难以制定出有效的红树林保护策略,全球气候变化的应对也会因此受到阻碍。于是,一场深入探究红树林沉积物有机碳奥秘的研究就此展开。

研究人员将目光聚焦于北部湾的北仑河口红树林区域。他们通过对四个沉积物岩芯进行系统分析,利用 21?Pb 年代学技术,结合土壤质地、总有机碳(TOC,Total Organic Carbon)含量、稳定和放射性碳同位素以及木质素生物标志物等多方面的数据,对过去半个世纪红树林沉积物有机碳的存储和积累率的历史变化进行了重建。

研究结果令人深思。在 2000 年北仑河口红树林被设立为国家级自然保护区之前,也就是 Pre-EST I(1970 年之前)阶段,沉积物中的总有机碳平均含量为 1.24±0.14%,颗粒更细(76.2±6.2%),其有机碳主要来自年代更久远(6406±362 BP)的陆地来源(72.2±6.6%)。到了 Pre-EST II(1970 - 2000 年),各项参数发生了显著的过渡变化。而在 2000 年之后的 Post-EST 阶段,情况更是大不相同,总有机碳平均含量降至 0.68±0.15% ,此时的有机碳主要来源于更年轻(1357±147 BP)的海洋(52.8±11.0%),沉积物颗粒也变得更粗(59.4±4.7%)。木质素浓度 Σ?也从 Pre-EST I 阶段的 0.61±0.12 mg 100 mg?1 沉积物,降至 Post-EST 阶段的一半,仅为 0.32±0.11 mg 100 mg?1 沉积物 。这些变化表明,砍伐森林使得红树林沉积物中的有机碳来源发生了改变,同时,碳积累率下降了 14.5%,碳密度降低了 30.2%,碳存储减少了 54.0% 。研究还指出,如果红树林的恢复速度能保持与此次研究中的水平一致,在良好的保护措施下,到本世纪末,全球红树林的碳存储量有望增加 1.2 Tg C。

此项研究发表在《CATENA》上,它的意义非凡。一方面,研究结果清晰地展示了砍伐森林对红树林沉积物有机碳存储和积累率的严重负面影响,让人们更加直观地认识到保护红树林的紧迫性。另一方面,为后续制定科学合理的红树林保护和恢复策略提供了重要的理论依据,对于缓解全球气候变化、维护生态平衡具有重要的指导价值。

在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是 21?Pb 年代学技术,通过测定沉积物岩芯中 21?Pb 的活度,确定沉积物的年代,从而了解不同时期沉积物的特征。同时,对沉积物的土壤质地进行分析,明确颗粒组成。此外,通过测量稳定和放射性碳同位素,以及木质素生物标志物,来探究有机碳的来源和变化情况 。

下面详细来看研究结果:

  • 沉积物年代测定:通过对 22?Ra 活度的测定发现,M1、S1、S2 和 S3 岩芯中的 22?Ra 活度(分别为 1.13±0.23、1.19±0.36、0.80±0.13 和 1.18±0.19 dpm g?1)相对稳定,这表明沉积物在持续积累。根据 21?Pb??活度,确定了 M1、S1 和 S2 岩芯顶部 8cm 为混合层,而 S3 岩芯未发现明显混合层。这为后续分析不同深度沉积物的特征提供了基础。
  • 北部湾沉积有机碳的来源变化:研究发现不同阶段的有机碳存在混合来源且特征各异。通过分析 δ13C 与 C/N(R2 = 0.35,p < 0.001)、δ13C 与 Δ1?C(R2 = 0.73,p < 0.001)之间的显著相关性,表明有机碳主要来源于两个端元,即较老的陆地有机碳和较年轻的海洋来源有机碳。北仑河口红树林所在区域的流域主要是丘陵地区,上游悬浮颗粒物浓度相对较低,这也在一定程度上影响了有机碳的来源。

综合研究结论和讨论部分,砍伐森林对北部湾红树林沉积物有机碳的影响是多方面的。不仅改变了有机碳的来源,还导致了碳积累率、碳密度和碳存储量的显著下降。这警示人们,红树林生态系统的保护刻不容缓。未来,需要加强对红树林的保护和恢复工作,制定更加有效的政策和措施,以减少碳损失,应对全球气候变化的挑战。同时,此次研究也为进一步研究其他地区红树林以及类似生态系统的碳循环提供了重要参考,为全球生态保护贡献了宝贵的知识财富。

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