无机氮对海草凋落叶分解率及其溶解有机碳释放率的影响

Seagrass bed is a significant carbon stock in ocean ecosystem. Decomposition of seagrass leaf litter and its release of dissolved organic carbon (DOC), play an important role in the carbon cycle of seagrass bed. Increased human activities have led to a rise in the availability of inorganic nitrogen in seagrass bed. Excessive inorganic nitrogen may alter decomposition rate of seagrass leaf litter and its release rate of DOC, thereby affecgting the capacity of seagrass communities to store ogranic carbon and microbial food loop. Thus, it is particular important to carry out the project. Through field investigation, leaf litter production of seagrass, decomposition enzyme activity and other features of leaf litter along inorganic nitrogen gradient would be analysed. Based on field experiment, this project intends to study the effect of inorganic nitrogen on decomposition rate of seagrass leaf litter. With laboratory experiment, the effect of inorganic nitrogen on the release rate and production of DOC during decompositon of seagrass leaf litter would be examined. Therefore, this project help to understand the decomposition process of seagrass leaf litter in eutrophic coastal water, to reveal the impact of eutrophication on key process of carbon flow in seagrass bed, and to provide a scientific basis for seagrass bed production.

海草床是海洋生态系统中重要的碳库。海草凋落叶分解及其溶解有机碳（DOC）的释放，是海草床碳流动的关键环节。人类活动引起的近岸海域无机氮增加，可能会改变海草凋落叶分解速率及其DOC释放速率，进而对海草床的碳储存能力与微食物环产生影响。因此，探讨无机氮对海草凋落叶分解速率及其DOC释放速率的影响机制极为重要。本项目通过现场调查，研究在不同无机氮梯度下，热带典型海草叶片凋落量及凋落叶分解酶等的基本特征；采用野外原位实验，探讨无机氮对海草凋落叶分解速率的影响；并通过室内模拟实验，研究无机氮对海草凋落叶DOC释放速率及产生量的影响。本项目将有助于认识近岸海域富营养化环境中海草凋落叶有机碳分解机理，揭示富营养化对海草床碳流动关键过程的影响机制，为海草床保护提供科学依据。

海草凋落叶分解及其溶解有机碳（DOC）的释放，是海草床碳流动的关键环节。人类活动引起的近岸海域无机氮增加，可能会改变海草凋落叶分解速率及其DOC释放速率，进而对海草床的碳储存能力与微食物环产生影响。因此，本项目通过野外观测与室内模拟实验相结合方法，研究无机氮对海草凋落叶分解速率及其DOC释放速率的影响机制，主要结果如下：（1）现场观测和分解实验研究，发现海草叶片平均凋落量约为0.26±0.05 g∙m-2∙d-1，并随着距离网箱养殖区的增加而逐渐降低；网箱养殖减少海草叶片非结构性碳和氨基酸含量，降低海草叶片分解过程DOC和DON的最大释放速率，而网箱养殖却提高叶片的碳、氮含量，增加DOC和DON的累积释放量；（2）现场调查研究发现DOM主要来源于海草凋落叶的释放，网箱养殖的排放和河流的输入，且冬季DOM的生物可利用性较高；（3）海草凋落叶分解实验研究，发现海草凋落叶在分解前期由于释放大量溶解有机物，可增加沉积物中活性有机碳的含量；（4）利用稳定碳同位素等方法，发现营养盐负荷增加促进海草和藻类对有机碳的相对贡献，增加酶的活性和微生物量碳，使有机碳的转化加快；（5）室内实验研究发现富营养化引起的厌氧，会加速海草凋落叶释放的溶解有机碳的累积，增强反硝化和厌氧氨氧化作用；（6）现场调查海草床柱状样，发现营养盐通过降低海草地下生物量来抑制DOC释放量，进而减少沉积物有机碳含量；海草床沉积物有机碳储量为6.80 MgC/hectare；（7）现场观测和光降解实验研究，发现CDOM的分布主要表现为海草区最高，河口区域和网箱养殖区次之；海草区CDOM的类蛋白质与类腐殖质荧光强度也较高；UV-B照射下，海草区域类蛋白质降解速率比其他区域快；（8）利用16s rRNA技术，发现靠近网箱养殖区域的β-, γ- 和δ-变形菌门丰度显著较高，而杆菌纲（Bacilli）和梭菌纲（Clostridia）丰度呈现相反趋势；营养盐增加提高香农-威纳指数，使细菌群落结构多样性增加，进而影响海草床碳的转化过程。本项目研究，加深对海草床碳循环的认识，为我国蓝碳研究提供理论基础和依据。