牡蛎养殖与水动力特征调控亚热带海区沉积有机质的分布与累积机制

本研究针对亚热带海湾牡蛎养殖区沉积有机质(SOM)来源与驱动机制不清的科学问题，通过对比分析大鹏湾(DPC)和湛江湾(ZJB)的沉积环境特征，揭示了水动力差异下OC(有机碳)与TN(总氮)的分布规律，量化了海洋初级生产(64.50±12.17%)、陆源输入(15.45-43.42%)及牡蛎生物沉积(20.05±6.99%)的贡献，为养殖区碳循环管理提供理论依据。

　　

在蓝色经济快速发展的背景下，牡蛎养殖作为全球重要的水产活动，正深刻改变着近海生态系统的碳循环格局。中国作为世界最大牡蛎生产国，其养殖活动对沉积有机质(SOM)的影响尤为显著。然而，当前研究对亚热带海湾这一特殊环境中，水动力条件与养殖活动如何协同调控SOM的分布与积累仍缺乏系统认知。大鹏湾(DPC)与湛江湾(ZJB)作为南海北部典型的牡蛎养殖区，前者以强水动力(潮汐流速达0.5 m s^-1)著称，后者则以弱水动力(流速<0.3 m s^-1)为主，这种天然对比为揭示环境-生物互作机制提供了理想研究场域。

为解析这一科学问题，中国研究人员团队在《Journal of Hydrology》发表论文，通过多学科交叉方法系统比较了两海湾SOM的动态特征。研究采集了表层/柱状沉积物及底层海水样品，结合δ¹³C和δ¹⁵N稳定同位素示踪技术，量化了不同来源有机质的贡献比例；同步测定粒度组成、溶解氧等环境参数，构建了物理-生物地球化学耦合分析模型。

研究结果
1. 底部水体特征
DPC表现出显著的温度分层现象(17.42-30.61℃)，而ZJB因弱水动力导致全年低氧环境(DO<4 mg L^-1)，这种差异为后续SOM分异埋下伏笔。

2. SOM含量与空间分布
尽管两海湾OC含量相当(均为0.81%)，但DPC的TN(0.073±0.049%)显著低于ZJB(0.102±0.050%)，暗示强水动力区氮流失更显著。垂直剖面上，ZJB养殖区OC埋藏通量比非养殖区高37%，凸显养殖活动的"碳汇"效应。

3. 来源解析
同位素混合模型显示：DPC的SOM以海洋初级生产主导(64.50±12.17%)，而ZJB则呈现陆源(43.42±16.20%)与海洋(40.96±6.94%)双输入特征。值得注意的是，牡蛎生物沉积在DPC贡献达20.05±6.99%，显著高于ZJB(15.62±10.39%)，揭示强水动力反而促进养殖衍生有机质的扩散沉积。

4. 驱动机制
DPC的SOM动态主要受底部溶解氧、沉积物粒度及潮汐作用三重控制；ZJB则更依赖陆源输入、初级生产与粒度组成的协同作用。特别发现养殖筏架通过减弱水动力，可使ZJB细颗粒物(<63 μm)沉积效率提升2.3倍。

结论与意义
该研究首次阐明亚热带海湾SOM的"环境-养殖"二元调控机制：强水动力区(DPC)通过物理搬运实现OC的横向再分配，而弱水动力区(ZJB)则以垂直埋藏为主导。创新性指出牡蛎养殖对碳循环具有"双刃剑"效应——既通过生物沉积增加碳汇，又可能因过度养殖导致系统失衡。研究成果为精准评估养殖区蓝色碳汇潜力提供了量化工具，对制定区域差异化养殖管理策略具有重要实践价值。