科研进展|区域至全球尺度下经由海底地下水排放输出的红树林溶解有机碳及惰性组分的研究

　　红树林生态系统有着较高的初级生产力和较高的碳埋藏潜力，同时也是向近海输送溶解有机碳（DOC）的重要来源。尽管全球红树林分布面积不足陆地总面积的0.5%，但其通过海底地下水排放（SGD）等途径向海洋输出的DOC通量，可占全球河流DOC总输送通量的约10%，凸显了其在全球碳循环中的关键地位。目前，SGD已被确认为红树林DOC向海输送的重要路径之一。然而，关于经由该途径输出的红树林源DOC的不同组分及其输送通量，目前仍缺乏系统性的认识，这限制了对滨海蓝碳循环过程的准确理解与量化。
 
图1. 河水，陆源淡水地下水和红树林输出溶解有机碳及其惰性荧光组分通量示意图 
 
研究成果
　　实验室张芬芬研究团队选取广西北部湾沿岸红树林为研究区域，结合已发表的研究，统计全球红树林净输出DOC速率的分布，并结合Mento Carlo模拟估算得到全球红树林净输出DOC的通量为1.79×1012 mol yr-1，相当于全球红树林净初级生产力的11.7%。通过红树林净初级生产力固定的碳主要以溶解无机碳(DIC)，DOC，颗粒有机碳(POC)和CO2的形式输出，而只有少部分埋藏在红树林沉积物中。整体上，以DOC形式输出的碳约相当于红树林生态系统碳汇的10%。全球红树林净贡献的DOC通量约相当于全球河流的10.6%，并相当于全球陆源淡水地下水的9.5倍左右。
 
　　研究发现红树林产生的单位浓度溶解有机碳中惰性荧光组分的含量相对较低，表明红树林输出的溶解有机碳受到微生物降解的程度较低，仍可能有着较高的生物可利用性。将北部湾红树林单位浓度DOC中惰性FDOMH的相对含量保守推算至全球尺度估算得到全球红树林净贡献惰性FDOMH的通量约相当于全球河流的10%左右并显著高于全球陆源淡水地下水的贡献。研究结果表明，红树林具有双重功能：既为沿海生产力提供可利用碳，又是惰性碳的重要汇，凸显了其在调节沿海碳循环和蓝碳储存中的关键作用。
 
图2. 红树林输出溶解有机碳通量的研究案例
 
研究团队及资助
　　该研究成果以Mangrove-Derived Dissolved Organic Carbon and Allochthonous Refractory Subsidies via Submarine Groundwater Discharge at Regional and Global Scales为题发表在国际知名期刊Water Research。华东师范大学河口海岸全国重点实验室博士生张帮剑为论文第一作者，张芬芬研究员为通讯作者。西湖大学陈小刚副研究员，华东师范大学杜金洲研究员、博士毕业生王潇雄和博士生王雨诗以及马来西亚国立大学Mohammad Rozaimia副研究员为共同作者。研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的联合资助。
 
文献信息