论文摘要
红树林湿地是分布于热带亚热带海岸及河口潮间带地区的以红树植物群落为核心的一种特殊的海洋湿地类型，在食物供应、野生物种种质资源保存及种群存续维持、物种多样性保护、区域海洋环境净化、生态平衡维持、碳汇及气候调节维系等方面发挥着重要作用。红树林湿地是多种渔业资源生物的栖息地、繁育场、索饵场。多年来，由于人口压力和经济发展影响，红树林湿地质量下降、面积萎缩，红树林湿地恢复已成为世界性热点。广东沿海是红树林的重要分布区，近几十年来，随着人口增加与经济持续发展，人类的干扰活动越来越大，广东沿海红树林湿地生态系统己成为高脆弱性生态系统，也面临着生态系统退化、生物资源枯竭、生物多样性急剧衰退和生态环境恶化等严重问题，已成为广东沿海渔业资源衰退的重要原因之一。系统地开展广东沿海红树林海洋生态效应研究，摸清红树林生态系统的环境和生物效应，探讨其碳汇机理、对大气温室效应的抑制以及对污染物的降解作用，能有效地为已退化的广东沿海红树林生态系统的修复提供参考依据。本研究选取广东省沿海8个主要红树林分布区域进行研究：惠州大亚湾红树林公园、珠海淇澳岛红树林自然保护区、深圳福田红树林保护区、澄海澄饶围红树林、饶平浮任村红树林、茂名市水东湾红树林、江门市广海湾红树林以及廉江市高桥红树林观光旅游区。分析红树种类11种，包括红海榄（Rhizophora stylosa）、桐花树（Aegicerascorniculatum）、老鼠簕（Acanthus ilicifolius）、木榄（Bruguieragymnorrhiza）、海漆（Excoecaria agallocha）、秋茄（Kandelia candel）、银叶树（Heritiera littoralis）、卤蕨（Acrostichum aureum）、榄李（Lumnitzera littorea）和白骨壤（Avicennia marina）等10种本地种，以及无瓣海桑（Sonneratia apetala）1种引进种。主要研究内容包括：不同地区红树植物分布特征，不同地区不同红树种类生长特征，不同地区不同红树种类区域的沉积物中理化因素（主要包括碳、氮、汞、砷、铜、铅、锌、铬）分布特征，不同地区不同红树种类植物中理化因素（主要包括碳、氮、汞、砷、铜、铅、锌、铬）分布特征，不同地区不同红树种类区域的沉积物的理化因素富集、转移特征分析，不同地区不同红树林种类的理化因素富集、转移能力分析。不同树种区域和对照区沉积物中理化因素和底栖生物种类的分布特征。本研究在综述国内外红树林海洋生态效应及修复技术的基础上，通过野外调查和实验室测定分析的方法，对广东沿海主要红树林分布区开展了调查分析研究，基本掌握了广东沿海红树林的海洋生态效应，可为红树林生态系统的生态保护提供参考依据。主要研究结果如下：1红树植物生长特征：（1）不同地区红树植物分布特征。此次调查涉及的红树林面积为1023.7hm2。各树种面积大小顺序：无瓣海桑（309.51hm2）＞桐花树（143.26hm2）＞木榄（137.93hm2）＞老鼠簕（107.04hm2）＞秋茄（93.7hm2）＞海漆（84.93hm2）＞银叶树（71hm2）＞白骨壤（44hm2）＞卤蕨（18hm2）＞红海榄（8hm2）＞榄李（6.4hm2）。各地区树种总面积大小顺序：高桥（445hm2）＞珠海（350hm2）＞水东湾（107hm2）＞深圳（55.1hm2）＞饶平（32hm2）＞广海湾（22hm2）＞大亚湾（7.67hm2）＞澄海（5hm2）。（2）不同地区不同红树种类生长特征。用11种SPSS软件中常用的曲线估计模型，拟合得到了广东沿岸红树林的树高与胸径或地径的相关关系方程，其中立方函数关系方程相关程度较高（决定系数（R2）较大，均大于0.8）。2.不同地区不同红树种类的碳氮元素分布特征（1）碳。红树种类区域的沉积物碳密度随着深度增加而逐渐降低，因地区和树种的不同，沉积物碳密度垂直变化的规律有较大差异。大部分植株树叶的碳素密度都大于根的碳素密度。各地区总碳储量大小顺序为：珠海＞高桥＞深圳＞水东湾＞广海湾＞饶平＞大亚湾＞澄海。（2）氮。沉积物氮密度随着深度增加而逐渐降低，因地区和树种的不同，沉积物氮密度垂直变化的规律有较大差异。大部分植株树叶的氮素密度都大于根的氮素密度。沉积物和红树植物碳氮元素之间都存在很好的相关性，相关系数分别为0.575和0.579。各地区总氮储量大小顺序为：珠海＞高桥＞深圳＞水东湾＞饶平＞广海湾＞大亚湾＞澄海。3.沉积物中6种重金属元素含量的分布及富集特征（1）研究区域内沉积物中6种重金属元素均呈现密度随深度增加而逐渐降低的趋势，而且该趋势与红树植物的生境和种类、树龄等关系不明显。但不同重金属元素的变化密度随深度增加而逐渐降低的趋势有所不同，明显程度由高到低分别为Cu>Zn>Cr>Pb>As>Hg。（2）Zn、Cu、Pb、Cr、As和Hg等6种重金属元素的平均含量为分别为116.59mg/kg、60.14mg/kg、45.86mg/kg、32.09mg/kg、13.9mg/kg、0.1mg/kg。与中国红树林背景值相比，Zn、Cu、Cr和As四种重金属元素的含量都偏高。（3）广东沿海红树林沉积物中Zn、Cu、Cr和As元素含量比背景值略高，可能是由于广东红树林沿岸地区工矿企业相对较多，而且近年来由于渔业快速发展，出现很多鱼塘和虾塘，农药和化肥被大量使用在农业生产中，加上生活和工业污水和废物的排放，使得部分重金属元素含量急剧增加。（4）在平面分布上，大亚湾红树林湿地Zn、Cr、Cu和Hg四种重金属元素平均含量为最高，珠海和广海湾红树林湿地Pb、Zn、As和Hg四种元素平均含量为最高，饶平红树林湿地Pb元素平均含量为最高，澄海红树林湿地Pb和Zn两种元素平均含量为最高，而深圳、高桥和水东湾红树林湿地6种重金属元素的含量都较低。（5）对沉积物中重金属元素相关性进行分析可知：①6中重金属元素之间的相关性都比较好，尤其是Zn-Pb、Cr-Zn、Cu-Zn、Zn-Hg和Cr-Hg这5组相关性极为显著，说明这些元素的污染源可能相同，可能具有相同的地球化学特性。②As元素与其它5种重金属元素之间的相关关系都不明显，说明As元素在与其它重金属元素的地球化学特征不相同，与其它重金属元素的来源不同。（6）对广东省沿岸红树林沉积物中的重金属元素进行富集度分析可知：6种重金属元素的富集程度由大到小顺序为：Cu>Hg>Pb>Zn>As>Cr。其中，Cu和Hg元素严重富集，急需进行治理；Pb受到中度污染，Zn和As元素受到轻度污染，在以后的生产生活中应注意；Cr元素富集指数最低，处于元素贫乏级别，元素含量过低，不能满足植物正常生长所需，易引起植物营养不良，应采取措施提高Cr元素含量。4.红树植物中6种重金属元素含量的分布及富集特征（1）不同重金属元素含量因树种、地区和组分的不同而有所不同。Cr、Pb、As和Hg元素集中于根、茎部，可能是因为这些重金属元素在湿地中没有太大的生物活性，导致植物吸收量不大。而Zn和Cu元素在11种红树植物体根、茎、叶中的含量均较高，特别是茎部含量最高，原因可能是因为此两种元素是植物生长所必需的元素。（2）研究区红树植物中重金属元素相关性分析显示：①除Hg外，各重金属元素之间存在很好的相关性，其中，Pb、Zn和As相关性强，说明红树植物对这些重金属元素的吸收和转移能力相似。②Hg元素与其它大部分重金属元素之间没有明显的相关关系，说明Hg元素在红树植物体内的储存和转移方面与其它重金属元素的相似特征不明显。可能是因为Hg元素不是红树植物的生长必需元素，且在红树植物体内的转移也没有明显特征，因此与其它重金属元素的相似特征不明显。（3）通过比较可以发现，白骨壤、木榄和桐花树对重金属元素的吸收能力总体上最强，而老鼠簕和红海榄对重金属元素的吸收能力总体上最弱。其中，白骨壤对Cr、Cu、Zn、As和Hg这5种重金属元素的吸收能力较强，木榄和桐花树对Cr、Cu、Zn和Hg这4种重金属元素的吸收能力较强。因此，在环境污染较严重的地区种植白骨壤、木榄和桐花树，海洋生态修复效果最好。（4）秋茄、桐花树、卤蕨、白骨壤、榄李、银叶树、木榄、红海榄、老鼠簕、海漆和无瓣海桑11种红树植物对不同重金属元素都有比较好的转移能力，但是对As元素的转移能力都比较弱，今后应该尽量多培植对As元素转移能力强的植物以支持红树林生态系统的恢复工作。（5）此次调查研究涉及的11种红树植物都未达到超富集植物的临界值，但其生长优势明显且对各种重金属元素都有一定程度的耐性。因此，白骨壤、榄李、海漆和银叶树，可作为先锋植物进行培植，不仅可以快速提高植被覆盖率，还能富集大量重金属元素，从而加快红树林湿地恢复工作的进程。（6）各地区不同重金属元素总储量有所不同。其中，珠海和高桥两个地区的6种重金属元素的总储量都远高于其他几个地区，这与其总面积和树龄较大有着密不可分的关系。珠海淇澳岛红树林自然保护区和廉江市高桥红树林观光旅游区是我国面积较大、树龄较大的保护区，其重金属储存功能也尤为显著。5.不同树种区域及对照区沉积物中理化因素分布特征8个采样地区中，大部分红树覆盖区域沉积物中的碳、氮以及重金属元素含量都高于对照区沉积物中重金属元素含量，说明红树的种植可以增加沉积物的碳汇能力、氮汇能力以及吸附重金属的能力，这是红树林生态系统环境效应的3个重要方面。6.底栖生物变化8个研究区域中，采样区底栖生物种类都比对照区底栖生物种类多，说明红树的种植可以为底栖生物提高较好的生存环境，可以增加沉积物中底栖生物种类，这是红树林生态系统生物效应中一个比较重要的方面。