廣東沿海紅樹林海洋生態(tài)效應(yīng)研究.pdf

1、紅樹林濕地是分布于熱帶亞熱帶海岸及河口潮間帶地區(qū)的以紅樹植物群落為核心的一種特殊的海洋濕地類型，在食物供應(yīng)、野生物種種質(zhì)資源保存及種群存續(xù)維持、物種多樣性保護(hù)、區(qū)域海洋環(huán)境凈化、生態(tài)平衡維持、碳匯及氣候調(diào)節(jié)維系等方面發(fā)揮著重要作用。紅樹林濕地是多種漁業(yè)資源生物的棲息地、繁育場(chǎng)、索餌場(chǎng)。多年來，由于人口壓力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響，紅樹林濕地質(zhì)量下降、面積萎縮，紅樹林濕地恢復(fù)已成為世界性熱點(diǎn)。
　　廣東沿海是紅樹林的重要分布區(qū)，近幾十年來，隨

2、著人口增加與經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，人類的干擾活動(dòng)越來越大，廣東沿海紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)己成為高脆弱性生態(tài)系統(tǒng)，也面臨著生態(tài)系統(tǒng)退化、生物資源枯竭、生物多樣性急劇衰退和生態(tài)環(huán)境惡化等嚴(yán)重問題，已成為廣東沿海漁業(yè)資源衰退的重要原因之一。系統(tǒng)地開展廣東沿海紅樹林海洋生態(tài)效應(yīng)研究，摸清紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境和生物效應(yīng)，探討其碳匯機(jī)理、對(duì)大氣溫室效應(yīng)的抑制以及對(duì)污染物的降解作用，能有效地為已退化的廣東沿海紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)提供參考依據(jù)。
　　本研究選

3、取廣東省沿海8個(gè)主要紅樹林分布區(qū)域進(jìn)行研究：惠州大亞灣紅樹林公園、珠海淇澳島紅樹林自然保護(hù)區(qū)、深圳福田紅樹林保護(hù)區(qū)、澄海澄饒圍紅樹林、饒平浮任村紅樹林、茂名市水東灣紅樹林、江門市廣海灣紅樹林以及廉江市高橋紅樹林觀光旅游區(qū)。分析紅樹種類11種，包括紅海欖（Rhizophora stylosa）、桐花樹（Aegiceras corniculatum）、老鼠簕（Acanthus ilicifolius）、木欖（Bruguiera gymnor

4、rhiza）、海漆（Excoecaria agallocha）、秋茄（Kandelia candel）、銀葉樹（Heritiera littoralis）、鹵蕨（Acrostichum aureum）、欖李（Lumnitzera littorea）和白骨壤（Avicennia marina）等10種本地種，以及無瓣海桑（Sonneratia apetala）1種引進(jìn)種。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括：不同地區(qū)紅樹植物分布特征，不同地區(qū)不同

5、紅樹種類生長(zhǎng)特征，不同地區(qū)不同紅樹種類區(qū)域的沉積物中理化因素（主要包括碳、氮、汞、砷、銅、鉛、鋅、鉻）分布特征，不同地區(qū)不同紅樹種類植物中理化因素（主要包括碳、氮、汞、砷、銅、鉛、鋅、鉻）分布特征，不同地區(qū)不同紅樹種類區(qū)域的沉積物的理化因素富集、轉(zhuǎn)移特征分析，不同地區(qū)不同紅樹林種類的理化因素富集、轉(zhuǎn)移能力分析。不同樹種區(qū)域和對(duì)照區(qū)沉積物中理化因素和底棲生物種類的分布特征。
　　本研究在綜述國(guó)內(nèi)外紅樹林海洋生態(tài)效應(yīng)及修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上

6、，通過野外調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定分析的方法，對(duì)廣東沿海主要紅樹林分布區(qū)開展了調(diào)查分析研究，基本掌握了廣東沿海紅樹林的海洋生態(tài)效應(yīng)，可為紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)保護(hù)提供參考依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　1.紅樹植物生長(zhǎng)特征：
　?。?）不同地區(qū)紅樹植物分布特征。此次調(diào)查涉及的紅樹林面積為1023.7 hm2。各樹種面積大小順序：無瓣海桑（309.51 hm2）＞桐花樹（143.26 hm2）＞木欖（137.93 hm2）＞老鼠簕（107

7、.04 hm2）＞秋茄（93.7 hm2）＞海漆（84.93 hm2）＞銀葉樹（71 hm2）＞白骨壤（44 hm2）＞鹵蕨（18 hm2）＞紅海欖（8 hm2）＞欖李（6.4 hm2）。各地區(qū)樹種總面積大小順序：高橋（445 hm2）＞珠海（350 hm2）＞水東灣（107 hm2）＞深圳（55.1 hm2）＞饒平（32 hm2）＞廣海灣（22 hm2）＞大亞灣（7.67 hm2）＞澄海（5 hm2）。
　　（2）不同地區(qū)不同紅

8、樹種類生長(zhǎng)特征。用11種SPSS軟件中常用的曲線估計(jì)模型，擬合得到了廣東沿岸紅樹林的樹高與胸徑或地徑的相關(guān)關(guān)系方程，其中立方函數(shù)關(guān)系方程相關(guān)程度較高（決定系數(shù)（R2）較大，均大于0.8）。
　　2.不同地區(qū)不同紅樹種類的碳氮元素分布特征
　?。?）碳。紅樹種類區(qū)域的沉積物碳密度隨著深度增加而逐漸降低，因地區(qū)和樹種的不同，沉積物碳密度垂直變化的規(guī)律有較大差異。大部分植株樹葉的碳素密度都大于根的碳素密度。各地區(qū)總碳儲(chǔ)量大小順序?yàn)?/p>

9、：珠海＞高橋＞深圳＞水東灣＞廣海灣＞饒平＞大亞灣＞澄海。
　?。?）氮。沉積物氮密度隨著深度增加而逐漸降低，因地區(qū)和樹種的不同，沉積物氮密度垂直變化的規(guī)律有較大差異。大部分植株樹葉的氮素密度都大于根的氮素密度。沉積物和紅樹植物碳氮元素之間都存在很好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.575和0.579。各地區(qū)總氮儲(chǔ)量大小順序?yàn)椋褐楹＃靖邩颍旧钲冢舅畺|灣＞饒平＞廣海灣＞大亞灣＞澄海。
　　3.沉積物中6種重金屬元素含量的分布及富集特征

10、
　　（1）研究區(qū)域內(nèi)沉積物中6種重金屬元素均呈現(xiàn)密度隨深度增加而逐漸降低的趨勢(shì)，而且該趨勢(shì)與紅樹植物的生境和種類、樹齡等關(guān)系不明顯。但不同重金屬元素的變化密度隨深度增加而逐漸降低的趨勢(shì)有所不同，明顯程度由高到低分別為Cu>Zn>Cr>Pb>As>Hg。
　?。?）Zn、Cu、Pb、Cr、As和Hg等6種重金屬元素的平均含量為分別為116.59mg/kg、60.14mg/kg、45.86mg/kg、32.09mg/kg、13

11、.9mg/kg、0.1mg/kg。與中國(guó)紅樹林背景值相比，Zn、Cu、Cr和As四種重金屬元素的含量都偏高。
　?。?）廣東沿海紅樹林沉積物中Zn、Cu、Cr和As元素含量比背景值略高，可能是由于廣東紅樹林沿岸地區(qū)工礦企業(yè)相對(duì)較多，而且近年來由于漁業(yè)快速發(fā)展，出現(xiàn)很多魚塘和蝦塘，農(nóng)藥和化肥被大量使用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，加上生活和工業(yè)污水和廢物的排放，使得部分重金屬元素含量急劇增加。
　?。?）在平面分布上，大亞灣紅樹林濕地Zn、C

12、r、Cu和Hg四種重金屬元素平均含量為最高，珠海和廣海灣紅樹林濕地 Pb、Zn、As和Hg四種元素平均含量為最高，饒平紅樹林濕地Pb元素平均含量為最高，澄海紅樹林濕地 Pb和Zn兩種元素平均含量為最高，而深圳、高橋和水東灣紅樹林濕地6種重金屬元素的含量都較低。
　　（5）對(duì)沉積物中重金屬元素相關(guān)性進(jìn)行分析可知：
　?、?中重金屬元素之間的相關(guān)性都比較好，尤其是Zn-Pb、Cr-Zn、Cu-Zn、Zn-Hg和Cr-Hg這5組相

13、關(guān)性極為顯著，說明這些元素的污染源可能相同，可能具有相同的地球化學(xué)特性。
　?、贏s元素與其它5種重金屬元素之間的相關(guān)關(guān)系都不明顯，說明As元素在與其它重金屬元素的地球化學(xué)特征不相同，與其它重金屬元素的來源不同。
　?。?）對(duì)廣東省沿岸紅樹林沉積物中的重金屬元素進(jìn)行富集度分析可知：6種重金屬元素的富集程度由大到小順序?yàn)椋篊u>Hg>Pb>Zn>As>Cr。其中，Cu和Hg元素嚴(yán)重富集，急需進(jìn)行治理；Pb受到中度污染，Zn和A

14、s元素受到輕度污染，在以后的生產(chǎn)生活中應(yīng)注意；Cr元素富集指數(shù)最低，處于元素貧乏級(jí)別，元素含量過低，不能滿足植物正常生長(zhǎng)所需，易引起植物營(yíng)養(yǎng)不良，應(yīng)采取措施提高Cr元素含量。
　　4.紅樹植物中6種重金屬元素含量的分布及富集特征
　?。?）不同重金屬元素含量因樹種、地區(qū)和組分的不同而有所不同。Cr、Pb、As和Hg元素集中于根、莖部，可能是因?yàn)檫@些重金屬元素在濕地中沒有太大的生物活性，導(dǎo)致植物吸收量不大。而Zn和Cu元素在1

15、1種紅樹植物體根、莖、葉中的含量均較高，特別是莖部含量最高，原因可能是因?yàn)榇藘煞N元素是植物生長(zhǎng)所必需的元素。
　　（2）研究區(qū)紅樹植物中重金屬元素相關(guān)性分析顯示：①除Hg外，各重金屬元素之間存在很好的相關(guān)性，其中，Pb、Zn和As相關(guān)性強(qiáng)，說明紅樹植物對(duì)這些重金屬元素的吸收和轉(zhuǎn)移能力相似。②Hg元素與其它大部分重金屬元素之間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，說明Hg元素在紅樹植物體內(nèi)的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移方面與其它重金屬元素的相似特征不明顯。可能是因?yàn)镠

16、g元素不是紅樹植物的生長(zhǎng)必需元素，且在紅樹植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移也沒有明顯特征，因此與其它重金屬元素的相似特征不明顯。
　?。?）通過比較可以發(fā)現(xiàn)，白骨壤、木欖和桐花樹對(duì)重金屬元素的吸收能力總體上最強(qiáng)，而老鼠簕和紅海欖對(duì)重金屬元素的吸收能力總體上最弱。其中，白骨壤對(duì)Cr、Cu、Zn、As和Hg這5種重金屬元素的吸收能力較強(qiáng)，木欖和桐花樹對(duì)Cr、Cu、Zn和Hg這4種重金屬元素的吸收能力較強(qiáng)。因此，在環(huán)境污染較嚴(yán)重的地區(qū)種植白骨壤、木欖和桐

17、花樹，海洋生態(tài)修復(fù)效果最好。
　　（4）秋茄、桐花樹、鹵蕨、白骨壤、欖李、銀葉樹、木欖、紅海欖、老鼠簕、海漆和無瓣海桑11種紅樹植物對(duì)不同重金屬元素都有比較好的轉(zhuǎn)移能力，但是對(duì)As元素的轉(zhuǎn)移能力都比較弱，今后應(yīng)該盡量多培植對(duì)As元素轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)的植物以支持紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)工作。
　?。?）此次調(diào)查研究涉及的11種紅樹植物都未達(dá)到超富集植物的臨界值，但其生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯且對(duì)各種重金屬元素都有一定程度的耐性。因此，白骨壤、欖李、海

18、漆和銀葉樹，可作為先鋒植物進(jìn)行培植，不僅可以快速提高植被覆蓋率，還能富集大量重金屬元素，從而加快紅樹林濕地恢復(fù)工作的進(jìn)程。
　　（6）各地區(qū)不同重金屬元素總儲(chǔ)量有所不同。其中，珠海和高橋兩個(gè)地區(qū)的6種重金屬元素的總儲(chǔ)量都遠(yuǎn)高于其他幾個(gè)地區(qū)，這與其總面積和樹齡較大有著密不可分的關(guān)系。珠海淇澳島紅樹林自然保護(hù)區(qū)和廉江市高橋紅樹林觀光旅游區(qū)是我國(guó)面積較大、樹齡較大的保護(hù)區(qū)，其重金屬儲(chǔ)存功能也尤為顯著。
　　5.不同樹種區(qū)域及對(duì)照區(qū)

19、沉積物中理化因素分布特征
　　8個(gè)采樣地區(qū)中，大部分紅樹覆蓋區(qū)域沉積物中的碳、氮以及重金屬元素含量都高于對(duì)照區(qū)沉積物中重金屬元素含量，說明紅樹的種植可以增加沉積物的碳匯能力、氮匯能力以及吸附重金屬的能力，這是紅樹林生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境效應(yīng)的3個(gè)重要方面。
　　6.底棲生物變化
　　8個(gè)研究區(qū)域中，采樣區(qū)底棲生物種類都比對(duì)照區(qū)底棲生物種類多，說明紅樹的種植可以為底棲生物提高較好的生存環(huán)境，可以增加沉積物中底棲生物種類，這是紅樹林