《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Biophysical Controls on Sediment Erodibility in Shallow Estuarine Embayments
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本文通过野外观测，揭示了浅水河口湾沉积物侵蚀性（erodibility）的时空变异机制。研究发现，端足类Ampelisca abdita的丰度增加可使侵蚀率参数（E）降低约50%，而入侵蛤类Potamocorbula amurensis的生物量则与侵蚀性呈正相关。研究首次在野外尺度证实底栖动物群落结构对沉积物稳定性的关键调控作用，为河口泥沙输运模型提供了关键生物参数。
研究背景与意义
河口黏性沉积物的侵蚀性（erodibility）是控制泥沙输运的关键参数，但其时空变异机制尚未明确。本研究在旧金山湾北部的San Pablo湾和Grizzly湾开展季节性野外观测（2019年夏季和2020年冬季），首次系统解析水动力强迫、沉积物性质和底栖动物群落对侵蚀性的耦合影响。通过湍流沉积物通量法测定侵蚀率参数E，发现其与波浪导致的床面剪切应力（τw）呈正相关，且存在显著的季节性和空间分异。
研究方法创新
研究采用通量侵蚀法（flux entrainment method），通过高频测量近床流速和悬浮泥沙浓度（SSC），建立垂直湍流沉积物通量（w′c′）与当前剪切应力（τc）的线性回归斜率获取E值。同步监测沉积物干容重、粒径分布、有机碳含量、叶绿素a、脱镁叶绿素a及碳水化合物碳浓度等参数，并结合加州水资源部（DWR）的底栖动物监测数据。特别引入整合时间（CT）指标表征床面扰动历史的影响。
关键发现
- 1.
季节性变异特征：San Pablo湾冬季E值较夏季降低50%，而Grizzly湾无显著季节差异。这种空间分异与端足类Ampelisca abdita的丰度变化密切相关——当A. abdita丰度>200 ind/m2时，E值显著降低且变异性减弱。
- 2.
生物调控机制：A. abdita通过构建管状结构形成生物垫层，有效抑制沉积物再悬浮；而入侵蛤类Potamocorbula amurensis的生物量每增加1 g/m2，E值上升0.8-1.2 g/m2/Pa/s，证实双壳类的生物扰动作用可增强侵蚀性。
- 3.
水动力耦合效应：E值随波浪剪切应力等级（τw= 0.04 Pa vs 0.12 Pa）呈1.5-2倍增长，表明波浪边界层内的泥沙活化对整体侵蚀具有放大效应。而传统指标如干容重、有机碳含量等在本研究环境中未显示显著相关性。
机制阐释
底栖动物通过物理结构改造和生物地球化学过程调控沉积物稳定性：A. abdita的管状结构可增加床面粗糙度（z0达10-3m量级），并分泌胞外聚合物（EPS）增强颗粒粘结；而P. amurensis通过滤食和爬行活动破坏沉积物结构。值得注意的是，这种生物调控存在应力阈值效应——当τw> 0.1 Pa时，A. abdita的稳定作用显著减弱。
模型应用价值
研究提出的E-τw分级校正方法，有效解决了传统侵蚀参数对波浪条件的依赖性。通过将长期观测数据（2010-2020年）与生物参数耦合，建立了基于A. abdita丰度的侵蚀性预测模型，为河口泥沙输运模型提供了动态生物参数化方案。
生态学意义
A. abdita作为北美河口广布种，其种群动态可能主导多数泥质河口的沉积物稳定性格局。在气候变化背景下，盐度变化驱动的底栖群落演替（如Grizzly湾的Corophium alienense替代A. abdita）可能显著改变河口地貌演变路径。
