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本文章主要探討德國波羅的海區(qū)域的海草床(特別是Zostera marina,也稱鰻草)在沉積物中儲存有機碳(Corg)的能力,,并分析這些碳庫的空間異質(zhì)性及其成因,。
研究背景
海草床能夠在其沉積物中儲存大量有機碳,對于緩解氣候變化具有潛在價值,。
但不同地區(qū)甚至同一海草床內(nèi)的有機碳含量存在顯著差異,,這給準確評估其對減緩CO2排放的具體貢獻帶來了挑戰(zhàn)。
研究目的
通過采樣分析來量化德國波羅的海內(nèi)的鰻草海草床及鄰近非植被覆蓋區(qū)的有機碳儲量,。
探討影響這些碳庫空間分布的因素,,包括物理環(huán)境(如水深、沉積物顆粒大小等)和生物因素(如海草復(fù)雜度)。
實驗過程
樣本采集:從德國波羅的海選取了20個地點進行采樣,,既包括有海草生長的區(qū)域也涵蓋了無植被覆蓋的對照區(qū),。
德國北部波羅的海沿岸的20個采樣點
?-暴露在波浪中,■-有遮蔽,,?-相對原始(自然保護區(qū)或某種程度的人類影響保護),,?-人為輸入(粉紅色=靠近碼頭,紫色=船舶交通繁忙或靠近城市地區(qū),,橙色=農(nóng)田,,紅色=旅游區(qū),藍色=靠近河流涌入)
對每個巖芯的5-10cm深度間隔進行粒度分布處理,。首先去除可見有機物,,然后將沉積物在60°C下烘干至少48h。用符合ISO 3310-1國際標準的不銹鋼試驗篩和振動篩分機FritschAnalysette 3 Spartan進行干篩,,振幅設(shè)置為2 mm,持續(xù)15min,。
確定2 mm,、1 mm、500 mm,、250 mm,、125 mm、63 mm和<63 mm尺寸等級的沉積物分數(shù),,精確到0.01 g,,并使用從每個分數(shù)之和獲得的總樣品質(zhì)量計算每個尺寸等級的百分比。
鰻草植被(A)和相鄰無植被(B)亞區(qū)的沉積物巖心,,在那里意外地發(fā)現(xiàn)了大量保存完好的木塊,。
數(shù)據(jù)分析
使用元素分析儀(EURO EA元素分析儀)測定沉積物總Corg。
實驗過程:首先將沉淀物在60℃下干燥48h,,然后使用行星式球磨機Fritsch Pulveisette 5,,瑪瑙研磨罐,轉(zhuǎn)速為240-300rpm,,研磨至均勻的細粉15-20min,。通過逐滴加入1M HCl直至停止氣體逸出,將這種均質(zhì)沉積物的子樣品酸化以去除無機碳,。在解剖顯微鏡下觀察樣品,,以確保二氧化碳已經(jīng)完全釋放。這些酸化的樣品在60℃下重新干燥48h,,再次研磨,,并封裝在銀膠囊中。基于線性回歸計算總有機碳濃度,。
乙酰苯胺和沉淀物被用作測量數(shù)據(jù)準確性和分析不確定度的標準,。
收集并記錄各采樣點周圍的環(huán)境參數(shù),比如水流速度,、海水深度,、沉積物粒徑分布等。
核心部分有機碳儲量-通過元素分析儀測量的位于德國北部波羅的海沿岸的20個采樣點的5 cm(A),、10-15 cm(B),、15-20 cm(C),并整合到25 cm沉積物深度(D),。長方體和須狀物顯示中位數(shù)為一條線,,第一和第三四分位數(shù)為鉸鏈,最高和最低值在四分位數(shù)間距的1.5倍以內(nèi)為須狀物
統(tǒng)計建模:使用上述數(shù)據(jù)建立模型,,用以預(yù)測不同條件下有機碳含量的變化趨勢,,并識別出主導(dǎo)因素。
d13C,、d15N穩(wěn)定同位素特征(A)和在德國北部Falckenstein(FS), Wackerballig (WB), Grossenbrode (GB), Graswarder (GW)海岸附近的海草植被和無植被亞區(qū)采樣的沉積物有機碳(Corg)源比例的后驗估計(B),。
主要發(fā)現(xiàn)
德國波羅的海區(qū)域內(nèi)的海草床平均每平方米可儲存約1,920 g的有機碳,遠高于其他海域的同類生態(tài)系統(tǒng),。
有機碳儲量表現(xiàn)出高度的空間變異性,,不僅存在于不同站點之間,在單個站點內(nèi)部也有很大差別,。
影響有機碳分布的主要因素包括海草結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,、細顆粒沉積物比例以及水深條件。
德國波羅的海沿岸海草植被沉積物中有機碳(Corg)含量的細粒(<63 mm)沉積物預(yù)測因子與海草復(fù)雜性之間的相互作用,。
意外發(fā)現(xiàn)了一部分古老的陸地泥炭遺跡,,大約形成于6000年前最后一次冰川退縮時期,成為重要的額外碳源,。
從德國北部呂貝克灣Sierksdorf的Zostera marina海草植被沉積物巖芯中收集的木材的放射性碳年齡(以現(xiàn)在為單位,,BP)
結(jié)論
德國波羅的海海草床每年可以避免約2.01百萬噸的二氧化碳排放到大氣中。
鑒于有機碳儲存量的高度不確定性,,建議未來的研究需要更加關(guān)注特定地點的具體情況,,并考慮到可能存在數(shù)千年歷史的深層碳沉積。
維護良好的海草生態(tài)環(huán)境對于保持高水平的有機碳儲量至關(guān)重要,,任何對該生態(tài)系統(tǒng)的破壞都可能導(dǎo)致已封存的碳重新釋放回大氣層,。
在德國波羅的海沿岸20個海草草甸的海草植被沉積物中計算(海草復(fù)雜性)、建模(平均和最大最大最大軌道速度,;MOV)或測量(海水深度,,細粒沉積物百分比)的每個生物物理變量的平均值(±SE)匯總,。
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