浮游植物大量繁殖对大型潮汐沿海生态系统（法国维莱讷湾）底栖磷循环的影响

《Marine Environmental Research》：Impacts of phytoplankton blooms on the benthic phosphorus cycle in a macro-tidal coastal ecosystem (Bay of Vilaine, France)

　　

Widya Ratmaya | Fran?ois Andrieux-Loyer | Christophe Rabouille | Karine Collin | Florian Caradec | Anniet M. Laverman | Laurent Barillé | Philippe Souchu

摘要

本研究利用野外观测、实验室测量和早期成岩模型，研究了富营养化温带巨潮湾（Vilaine Bay, VB）中底栖磷（P）循环的时空变化。通过监测站对沉积物中磷形态的时间序列分析、底栖物质通量测量以及孔隙水中溶解磷的分布研究，并结合对水柱的物理、化学和生物特性分析，全面了解了该地区的底栖磷循环过程。底栖溶解无机磷（DIP）的通量范围为0.5至7.0 μmol m^-2 h^-1，而底栖溶解有机磷（DOP）的通量较低且缺乏明显规律，这可能是由于易降解的DOP在微生物作用下快速转化，从而间接促进了DIP的再生。沉积物中的磷主要以有机磷（Org-P）和铁氧化物结合磷（Fe-P）的形式存在。该模型成功再现了底栖DIP通量的变化趋势，并指出浮游植物产生的有机磷矿化作用以及铁氧化物结合磷的生成与溶解过程是控制底栖磷动态的主要因素。春季时，部分通过浮游植物矿化产生的DIP通过铁氧化物结合被暂时储存在沉积物中；夏季随着底层水体氧饱和度的降低，这些磷被释放出来。夏季有机物质分解加剧，进一步增加了沉积物的耗氧需求，通过铁氧化物结合磷的溶解和有机磷的持续矿化作用促进了DIP的释放。因此，底栖DIP的释放构成了一个持续的内部磷来源，可能延长夏季浮游植物的生物量，并加剧河流营养物质输入带来的影响。这些结果表明，减少氮输入对于缓解沿海水域的富营养化问题至关重要。