第42卷第10期海洋学报Vol.42 No.102020年10月Haiyang XuebaoOctober 2020王亚丽.张芬芬，陈小刚，等.海底地下水排放对典型红树林蓝碳收支的影响一以广西珍珠湾为例[门.海洋学报，2020.42(10)：37-46.doi:10.3969j.issn.0253-4193.2020.10.004Wang Yali,Zhang Fenfen,Chen Xiaogang,et al.Influence of submarine groundwater discharge in the blue carbon budget of typical mangrove:A case study from the Zhenzhu Bay,Guangxi[J].Haiyang Xuebao.2020,42(10):37-46.doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2020.10.004海底地下水排放对典型红树林蓝碳收支的影响以广西珍珠湾为例王亚丽，张芬芬“，陈小刚，李林蔚，王希龙2，劳燕玲23，杜金洲4(1.华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海200241：2.北部湾大学广西北部湾海洋灾害研究重点实验室，广西饮州535011：3.北部湾大学资源与环境学院，广西饮州535011：4.崇明生态研究院，上海202162)摘要：海底地下水排放(Submarine Groundwater Discharge,SGD)是陆海相互作用的重要表现形式之一，其携带的物质对近岸海域生源要素的收支有重要影响。本文利用2R示踪技术估算了我国典型红树林海湾一广西珍珠湾在2019年枯季(1月)SGD携带的碳通量。调查发现，地下水中2R活度、溶解无机碳DIC)和溶解有机碳（①OC)的平均浓度均高于河水和湾内表层海水。利用¤Rn质量平衡模型估算得到珍珠湾SGD速率为(0.36仕0.36)m/d,SGD输入到珍珠湾的DIC和D0C通量分别为(2.41±2.63)×10'mold和(1.96吐2.20)×10°mo/d。珍珠湾溶解碳的源汇收支表明，SGD携带的DIC和DOC分别占珍珠湾总DIC和总DOC来源的91%和89%。因此，SGD携带的DIC和DOC是珍珠湾DIC和DOC的主要来源，是海岸带蓝碳收支和生物地球化学循环过程中的重要组成。中图分类号：P714.4:P73424文献标志码：A文章编号：0253-41932020)10-0037-10SGD是指在不考虑水体成分和驱动力的情况下，1引言通过陆海界面由海底排放到近岸海域的所有水流，它“蓝碳”是指在植被丰富的沿海生态系统中固存包括陆源淡水和再循环海水-。微生物作用、与沉的碳。尤其是海岸带的红树林、海草床和盐沼生态系积物成分反应等生物地球化学作用可以使溶解无机统四。作为地球上最富碳的生态系统之一，红树林在碳(Dissolved Inorganic Carbon,DIC)和溶解有机碳沿海水域的生物地球化学过程中发挥着重要作用一。(Dissolved Organic Carbon,DOC)等在沿岸地下水中富它可以从大气中吸收碳，将大量碳储存在地下，为碳集一)，在某些封闭或半封闭海湾，SGD携带的碳通量从陆地到海洋的运输提供重要途径。许多研究对红与沿岸河流输入相当，甚至可能超过河流4)，使SGD成树林土壤的碳固存率进行了量化间，当海水遇到富为溶解碳由陆向海输出的主要途径之一，影响河口和含有机物的潮间带沉积物时，土壤呼吸过程被加海湾环境的碳循环-切。红树林区域SGD输送的DIC速，在波浪和潮汐等的作用下，红树林的土壤碳呼吸和DOC通量是其生态系统蓝碳收支源项中重要但被产物仍然容易通过海底地下水排放(Submarine Grou-忽视的组成部分，并且可能对红树林生态系统中蓝碳ndwater Discharge,.SGD)或孔隙水交换输出到沿海收支的汇项评估产生重要影响。如Maher等)指出水域。摩尔顿(Moreton)湾红树林系统中93%~99%的DIC收稿日期：2020-01-09：修订日期：2020-02-13。基金项目：广西科技计划项目(2017AB43024):国家自然科学基金项目(41976041：广西高校中青年教师基础能力提升项目(2018KY0616)。作者简介：王亚丽(1994一，女，河南省长葛市人，主要从事近海生物地球化学研究。E-mal:51173904023@stuecnu.edu.cn*通信作者：张芬芬副教授，主要从事碳循环、海洋生物地球化学研究。E-mal:hang@sklec.ecnu,cdu.cm38海洋学报42卷和89%92%的DOC输出是由SGD驱动。在广西1月20日15：20.海水通过固定在水面下0.5m左右的茅尾海红树林海湾，SGD输送的DIC和DOC通量至潜水泵不断泵人RAD-AQUA系统中，两个串联的少是沿岸河流输入的两倍，占茅尾海DIC和DOCRAD7探测器每30min自动获取一次计数（图1c),以总来源的70%以上网。相比于美国和澳大利亚24，诚小随机误差的影响。与此同时，温度、盐度等参数国内也开展了一些红树林SGD的研究，但主要集中由放置在潜水泵附近的多参数水质测量仪(TOLL在营养盐通量的工作，对于碳的关注较少-。600,Aqua)每15min自动获取数据，水深和风速广西珍珠湾湾内有着中国大陆海岸红树林连片面积最大的海湾红树林四，有关SGD输出的碳通量测量。当水气平衡后，通过将气相中2Rn活度与水/还未见报道。本文基于℉n的质量平衡模型，估算空气分配系数a相乘得到海水中如Rn活度，计算过程了SGD的速率及其携带的DIC和DOC通量，并对珍如下：珠湾溶解碳的源汇收支进行评估，以期对典型红树林C.=aC(1)区域蓝碳收支循环提供基础的科学数据。式中，C,为1时刻气相中Rn活度，该值由RAD7仪2采样区域和方法器直接导出；C,为1时刻海水中Rn活度（单位：Bqm),a为四Rn在水/空气的分配系数，与盐度和温2.1研究区域度有关叫，计算过程如下：珍珠湾位于广西防城港市防城区（图1），海湾呈a=pT/273.15(2)漏斗状，口门西起万尾岛的东沙头，东至江山半岛的式中，T表示水温（单位：K),B为Bunsen系数，它是温白龙台，南部开口与北部湾相连，口门宽约3.5km,海度和盐度的函数，计算过程详见Schubert等！文章中岸线长46km,海湾面积94.2km。珍珠湾的潮汐类的方程(3)。型以正规全日潮为主，多年平均潮差2.2m,最大潮差22.2地下水和河水中四Rn的采集和测定5.1m。珍珠湾属于热带海洋季风气候，年平均气温本研究共采集间隙水(PW)4个，井水(GW)和河22.5℃.年平均降雨量为2220mm沟。港湾主要有江水(RW)各1个（图1b),采样信息详见表1。用Push-平江注人，年平均径流量为7.67亿m。珍珠湾是国point采样器在0.5~1.5m深度通过溢流法将间隙水家级红树林生态系统自然保护区北仑河口保护区的缓慢注人250mL玻璃瓶中，防止Rn逃逸到空气重要区域之一，湾内有着中国大陆海岸红树林连片面中业。井水和河水样品通过有机玻璃采水器采集，积最大的海湾红树林。该地区有红树林10.68km2,占将装满水样的采水器底部的蠕动管插入氢瓶底部，同北仑河口保护区红树林面积的83.8P。样用溢流法收集。采集于250mL玻璃瓶中的2Rn样2.2研究方法品通过RAD7测氡仪(Durridge)及其RAD AQUA配2.2.122Rn的连续观测件完成分析。本研究选取珍珠湾内蚝排建筑作为表层海水中2.2.3sRa的富集与分析四Rn活度连续观测站(TS,213328.5"N,1080929.6"E,R连续监测期间每隔3h采集水样50L进行图1c)。连续观测时间从2019年1月19日10：50到2Ra分析，将水样以小于1L/min的流速通过锰纤维108.14°108.18°108.22°10826°E★连续站X河水21.61°■红树林RW21.58TSPW3+PW4+广西21.52°21.49°图1研究区域(a).采样站位(b)和连续观测站现场图(c)Fig.I Study area (a),sampling stations(b),and the continuous monitoring system in the field (c)