雷州半岛红树林海岸生物地貌形成机制及过程研究

红树林海岸特殊的演化过程形成的水文、沉积环境和群落特征是实现红树林生物地貌功能的物质基础，其独特的生物地貌过程被看成是红树林对全球变化响应和反馈的重要机制之一。本研究以雷州半岛重要红树林海岸分布区为研究对象，通过对各主要红树林海岸保护区森林群落调查、沉积层序取样分析、水动力-沉积驱动因子特征分析和红树林林地微地形景观模拟等研究手段，探讨不同类型红树林海岸初级生产力分配与其生物地貌作用的关系，红树林植被生态过程对水动力-沉积驱动的微地貌过程的影响和反馈，揭示红树林生物地貌形成机制和发育进程；红树林海岸演化过程中沉积环境，水动力环境变迁与其生物地貌格局形成的相关性。本研究成果不仅将弥补我国热带红树林海岸生物地貌系统的形成和演化规律认识的不足，而且对探讨我国红树林海岸对全球海平面上升，风暴潮频率增加的响应和反馈，红树林海岸生态修复项目中自然恢复困难等问题具有重要的科学意义和指导价值。

生物地貌分布格局实质上是系统内部过程与长期的外部波动相互作用而产生的抑制或加强效应。红树林海岸生态过程与现代生物地貌过程时空上的高度重叠是开展红树林海岸生物地貌格局与过程研究的基础。目前，随着全球气候变暖及海平面上升研究的不断深入，红树林海岸的生物地貌作用已受到广泛重视。为了阐明红树林生态过程与水动力-沉积-地貌过程的耦合关系，准确评估红树林群落对我国海岸生物地貌系统的贡献，本研究以雷州半岛重要红树林海岸分布区为研究对象，采用沉积层序取样分析、水动力-沉积驱动因子特征分析和同位素地质年龄测试、有机碳、氮稳定同位素分析等研究手段，探讨不同类型红树林海岸沉积过程与固碳作用的关系，揭示红树林生物地貌形成机制和发育进程。研究表明，在雷州半岛地区分布的红树林海岸类型共计5种，即河岸林，河口林，缘林，内湾林，岛屿林，且多为间断分布；各地貌类型林缘的植被盖度表现出河岸林>河口区>内湾林>岛屿林>缘林林，反映出水文地貌类型对红树林前缘的植被盖度有一定影响；不同地貌单元红树林边界区各土壤指标的变化较大，受植被、微地形以及底质、潮汐等多因素影响，在各水平分带之间波动较大；林缘植被是可能是引起林缘/林内表层土壤有机碳库增加效应的重要因素，因林缘植被叶面积指数与林缘土壤的TOC，有机碳密度增加密切相关；红树林植被与水文地貌过程的相互作用对海岸沉积过程和有机碳累积有重要影响，随着生物地貌类型由河流主导至潮汐主导的梯度变化，沉积环境能量强的地方沉积速率和有机碳累积速率减弱。但13δC指标显示，沉积物中有机碳的来源并不相同，其中红树林来源的有机碳对岛屿林的沉积贡献最大。由此可见，红树林林缘是监测红树林对沉积物的输移和有机碳的分布影响的关键区域，不同地貌单元的沉积过程和有机碳累积过程表现出受到河流海洋交错区的特殊梯度规律变化的影响。本研究成果不仅获得了对红树林海岸生物地貌系统的形成和演化规律的科学认识，而且对探索红树森林生态系统碳循环相关的生物地球化学过程具有重要的研究意义。