丹麦海岸海草与大型藻类海滩沉积物的分解动态及其对蓝碳生态系统的影响

推荐：研究人员针对蓝碳生态系统(BCEs)中漂浮大型植物沉积为海滩沉积物(beach wrack)后的分解机制不明问题，通过原位实验探究丹麦海岸优势种海草(Zostera marina)和大型藻类(Fucus vesiculosus)在两种沉积情景下的分解过程。研究发现藻类分解速率显著高于海草，磷(P)释放显著且沉积位置影响元素动态，为海岸带碳氮循环和富营养化风险管控提供科学依据。

　　

海岸带生态系统中，海草 meadows 和大型藻类 beds 作为高效固碳的蓝碳生态系统(Blue Carbon Ecosystems, BCEs)，每年有约40%的净初级生产力通过漂浮大型植物形式输出，最终在海岸堆积形成海滩沉积物(beach wrack)。这些有机质的命运直接影响碳封存潜力和海岸带营养循环，但现有研究多基于实验室条件，难以反映真实环境下的分解动态。丹麦南丹麦大学(University of Southern Denmark)的Yaoru Pan和Marianne Holmer团队在《Estuarine, Coastal and Shelf Science》发表研究，首次通过原位实验揭示两种典型海滩沉积物——海草Zostera marina和褐藻Fucus vesiculosus的自然分解规律。

研究采用原位分解袋实验技术，在丹麦欧登塞峡湾(Eneb?rodde)海滩设置地上沉积(AG)和地下20cm埋藏(BU)两种情景，通过定期采样结合元素分析仪和同位素比值质谱(IRMS)等技术，监测65天内质量损失及碳(C)、氮(N)、磷(P)、δ¹³C和δ¹⁵N的变化。

3.1 分解动态差异
数据显示褐藻F. vesiculosus地上分解速率(k=0.023)是埋藏组(k=0.007)的4倍，半衰期仅33天；而海草Z. marina呈现相反趋势，埋藏组(k=0.008)快于地上组(k=0.006)。质量损失分析表明，褐藻地上组2个月分解达78%，显著高于埋藏组(32%)，印证藻类易降解特性；海草因木质素等结构物质存在，完全分解需1年以上。

3.2 元素释放特征
磷(P)动态最显著：海草地上组磷减少73%，符合Olson模型(y=0.2325e^?0.016t)，而埋藏组磷滞留更久。碳氮比(C/N)普遍上升，反映氮(N)的优先流失，但受环境波动影响未达统计显著性。值得注意的是，同位素特征(δ¹³C和δ¹⁵N)保持稳定，支持其作为BCEs碳源示踪剂的可靠性。

4.1 生态管理启示
研究量化了海滩沉积物的双重角色：埋藏藻类可形成长效碳汇(431天分解95%)，而地上分解的海草释放73%磷，加剧富营养化风险。该成果为丹麦海岸1400-1800吨/年海滩沉积物管理提供科学依据，建议差异化处理不同沉积类型——快速清理易分解藻类以减少营养盐释放，保留海草促进碳封存。

4.3 方法学突破
相比实验室研究，原位实验揭示更快的分解速率(海草地上组2个月分解33% vs 实验室干燥样品29%)，凸显潮汐冲刷、微生物群落等自然因子的协同作用。这项研究为BCEs碳输出量的精准估算建立新范式，后续需结合沉积物特性、微生物组学等深化机制解析。