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本文章主要探討德國(guó)波羅的海區(qū)域的海草床（特別是Zostera marina，也稱鰻草）在沉積物中儲(chǔ)存有機(jī)碳（Corg）的能力，并分析這些碳庫(kù)的空間異質(zhì)性及其成因。

研究背景

• 海草床能夠在其沉積物中儲(chǔ)存大量有機(jī)碳，對(duì)于緩解氣候變化具有潛在價(jià)值。

• 但不同地區(qū)甚至同一海草床內(nèi)的有機(jī)碳含量存在顯著差異，這給準(zhǔn)確評(píng)估其對(duì)減緩CO2排放的具體貢獻(xiàn)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

研究目的

• 通過(guò)采樣分析來(lái)量化德國(guó)波羅的海內(nèi)的鰻草海草床及鄰近非植被覆蓋區(qū)的有機(jī)碳儲(chǔ)量。

• 探討影響這些碳庫(kù)空間分布的因素，包括物理環(huán)境（如水深、沉積物顆粒大小等）和生物因素（如海草復(fù)雜度）。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程

樣本采集：從德國(guó)波羅的海選取了20個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行采樣，既包括有海草生長(zhǎng)的區(qū)域也涵蓋了無(wú)植被覆蓋的對(duì)照區(qū)。

德國(guó)北部波羅的海沿岸的20個(gè)采樣點(diǎn)

?-暴露在波浪中，■-有遮蔽，?-相對(duì)原始（自然保護(hù)區(qū)或某種程度的人類影響保護(hù)），?-人為輸入（粉紅色=靠近碼頭，紫色=船舶交通繁忙或靠近城市地區(qū)，橙色=農(nóng)田，紅色=旅游區(qū)，藍(lán)色=靠近河流涌入）

對(duì)每個(gè)巖芯的5-10cm深度間隔進(jìn)行粒度分布處理。首先去除可見(jiàn)有機(jī)物，然后將沉積物在60°C下烘干至少48h。用符合ISO 3310-1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼試驗(yàn)篩和振動(dòng)篩分機(jī)FritschAnalysette 3 Spartan進(jìn)行干篩，振幅設(shè)置為2 mm，持續(xù)15min。

確定2 mm、1 mm、500 mm、250 mm、125 mm、63 mm和<63 mm尺寸等級(jí)的沉積物分?jǐn)?shù)，精確到0.01 g，并使用從每個(gè)分?jǐn)?shù)之和獲得的總樣品質(zhì)量計(jì)算每個(gè)尺寸等級(jí)的百分比。

鰻草植被(A)和相鄰無(wú)植被(B)亞區(qū)的沉積物巖心，在那里意外地發(fā)現(xiàn)了大量保存完好的木塊。

數(shù)據(jù)分析

使用元素分析儀（EURO EA元素分析儀）測(cè)定沉積物總Corg。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：首先將沉淀物在60℃下干燥48h，然后使用行星式球磨機(jī)Fritsch Pulveisette 5，瑪瑙研磨罐，轉(zhuǎn)速為240-300rpm，研磨至均勻的細(xì)粉15-20min。通過(guò)逐滴加入1M HCl直至停止氣體逸出，將這種均質(zhì)沉積物的子樣品酸化以去除無(wú)機(jī)碳。在解剖顯微鏡下觀察樣品，以確保二氧化碳已經(jīng)完全釋放。這些酸化的樣品在60℃下重新干燥48h，再次研磨，并封裝在銀膠囊中。基于線性回歸計(jì)算總有機(jī)碳濃度。

• 乙酰苯胺和沉淀物被用作測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和分析不確定度的標(biāo)準(zhǔn)。

• 收集并記錄各采樣點(diǎn)周圍的環(huán)境參數(shù)，比如水流速度、海水深度、沉積物粒徑分布等。

核心部分有機(jī)碳儲(chǔ)量-通過(guò)元素分析儀測(cè)量的位于德國(guó)北部波羅的海沿岸的20個(gè)采樣點(diǎn)的5 cm(A)、10-15 cm(B)、15-20 cm(C)，并整合到25 cm沉積物深度(D)。長(zhǎng)方體和須狀物顯示中位數(shù)為一條線，第一和第三四分位數(shù)為鉸鏈，最高和最低值在四分位數(shù)間距的1.5倍以內(nèi)為須狀物

統(tǒng)計(jì)建模：使用上述數(shù)據(jù)建立模型，用以預(yù)測(cè)不同條件下有機(jī)碳含量的變化趨勢(shì)，并識(shí)別出主導(dǎo)因素。

d13C、d15N穩(wěn)定同位素特征（A）和在德國(guó)北部Falckenstein(FS), Wackerballig (WB), Grossenbrode (GB), Graswarder (GW)海岸附近的海草植被和無(wú)植被亞區(qū)采樣的沉積物有機(jī)碳（Corg）源比例的后驗(yàn)估計(jì)（B）。

主要發(fā)現(xiàn)

• 德國(guó)波羅的海區(qū)域內(nèi)的海草床平均每平方米可儲(chǔ)存約1,920 g的有機(jī)碳，遠(yuǎn)高于其他海域的同類生態(tài)系統(tǒng)。

• 有機(jī)碳儲(chǔ)量表現(xiàn)出高度的空間變異性，不僅存在于不同站點(diǎn)之間，在單個(gè)站點(diǎn)內(nèi)部也有很大差別。

• 影響有機(jī)碳分布的主要因素包括海草結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、細(xì)顆粒沉積物比例以及水深條件。

德國(guó)波羅的海沿岸海草植被沉積物中有機(jī)碳（Corg）含量的細(xì)粒（<63 mm）沉積物預(yù)測(cè)因子與海草復(fù)雜性之間的相互作用。

• 意外發(fā)現(xiàn)了一部分古老的陸地泥炭遺跡，大約形成于6000年前最后一次冰川退縮時(shí)期，成為重要的額外碳源。

從德國(guó)北部呂貝克灣Sierksdorf的Zostera marina海草植被沉積物巖芯中收集的木材的放射性碳年齡（以現(xiàn)在為單位，BP）

結(jié)論

德國(guó)波羅的海海草床每年可以避免約2.01百萬(wàn)噸的二氧化碳排放到大氣中。

鑒于有機(jī)碳儲(chǔ)存量的高度不確定性，建議未來(lái)的研究需要更加關(guān)注特定地點(diǎn)的具體情況，并考慮到可能存在數(shù)千年歷史的深層碳沉積。

維護(hù)良好的海草生態(tài)環(huán)境對(duì)于保持高水平的有機(jī)碳儲(chǔ)量至關(guān)重要，任何對(duì)該生態(tài)系統(tǒng)的破壞都可能導(dǎo)致已封存的碳重新釋放回大氣層。

在德國(guó)波羅的海沿岸20個(gè)海草草甸的海草植被沉積物中計(jì)算（海草復(fù)雜性）、建模（平均和最大最大最大軌道速度；MOV）或測(cè)量（海水深度，細(xì)粒沉積物百分比）的每個(gè)生物物理變量的平均值（±SE）匯總。