热带红树林河口海-气CO2通量季节变化及控制因素——以海南东寨港为例

doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2025.01.008

海洋学研究 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (1): 79-89.DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2025.01.008

热带红树林河口海-气CO₂通量季节变化及控制因素——以海南东寨港为例

王洋¹^,²(), 全鑫¹^,³, 庄雅¹^,², 赵化德¹, 苏剑钟¹^,⁴^,^*()

1.海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室,海南海口 570228
2.海南大学海洋生物与水产学院,海南海口 570228
3.海南大学生态学院,海南海口 570228
4.海南大学海洋科学与工程学院,海南海口 570228

收稿日期:2024-11-19 修回日期:2025-01-12 出版日期:2025-03-15 发布日期:2025-05-30
通讯作者: *苏剑钟(1990—),男,副研究员,主要从事河口近海碳的生物地球化学循环研究,E-mail: jzsu@hainanu.edu.cn。
作者简介:王洋(2000—),男,河南省南阳市人,主要从事海-气界面CO₂通量研究,E-mail:mr_tata@hainanu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目(42306050);海南省科技人才创新项目(KJRC2023B04);海南大学科研启动基金项目(KYQD(ZR)-22026);海南大学科研启动基金项目(XJ2400005860)

Seasonal variation and controlling factors of air-sea CO₂ flux in tropical mangrove estuary: A case study of Dongzhai Harbor, Hainan

WANG Yang¹^,²(), QUAN Xin¹^,³, ZHUANG Ya¹^,², ZHAO Huade¹, SU Jianzhong¹^,⁴^,^*()

1. State Key Laboratory of Marine Resources Utilization in South China Sea, Hainan University, Haikou 570228, China
2. School of Marine Biology and Fisheries, Hainan University, Haikou 570228, China
3. School of Ecology, Hainan University, Haikou 570228, China
4. School of Marine Science and Engineering, Hainan University, Haikou 570228, China

Received:2024-11-19 Revised:2025-01-12 Online:2025-03-15 Published:2025-05-30

摘要/Abstract

摘要：

近岸河口受到陆源输入的影响,通常表现为大气二氧化碳(CO₂)的源,而红树林生态系统一般是大气CO₂的汇。因此,准确衡量红树林河口的CO₂排放量对构建区域和全球碳收支具有重要的现实意义。东寨港位于海南岛东北部,向外连通琼州海峡,有5条主要河流汇入,西部和南部分布着成片红树林。本研究分别于2022年12月(干季)、2023年12月(干季)、2022年5月(湿季)、2023年8月(湿季)对东寨港、周边的主要河流以及邻近海域开展了4次野外调查。结果显示,表层水体CO₂分压(pCO₂)呈现从河流向港内、港外递减的趋势;温度、物理混合与生物活动都会影响干湿季pCO₂空间分布;湿季CO₂通量(8.8±8.2 mmol·m^-2·d^-1)大于干季(3.4±3.6 mmol·m^-2·d^-1),全年平均值为6.1±6.3 mmol·m^-2·d^-1,在全球红树林河口中处于较低水平;东寨港水体的年CO₂排放量将抵消红树林植物固碳量的10.4%~21.9%。

关键词: 红树林河口, CO₂分压, 海-气CO₂通量, 季节变化

Abstract:

Coastal estuaries are influenced by terrestrial inputs and usually act as sources of atmospheric carbon dioxide (CO₂), whereas mangrove ecosystems generally serve as sinks of atmospheric CO₂. Therefore, accurately measuring the CO₂ emissions at mangrove estuaries is of great significance for constructing regional and global carbon budgets. Dongzhai Harbor locates in the northeastern of Hainan Island, and connects to the Qiongzhou Strait outward, surrounding by 5 major small rivers. Mangroves are mainly distributed in the west and south of Dongzhai Harbor. This study conducted four field surveys in Dongzhaigang, the surrounding major rivers and the adjacent sea areas in December 2022 (dry season), December 2023 (dry season), May 2022 (wet season) and August 2023 (wet season) respectively. The results show that the surface water partial pressure of CO₂ (pCO₂) presents a decreasing trend from rivers to inner and outer harbor. Temperature, river-sea mixing, and biological respiration jointly affect the spatial distributions of pCO₂ in the dry and wet seasons. The CO₂ flux in wet season (8.8±8.2 mmol·m^-2·d^-1) is greater than that in dry season (3.4±3.6 mmol·m^-2·d^-1), and the annual CO₂ flux (6.1±6.3 mmol·m^-2·d^-1) is lower than that in other tropical mangrove estuaries around the world. This study estimates that the estuarine CO₂ emission could offset about 10.4%~21.9% of the carbon sequestration by plants in Dongzhai Harbor.

Key words: mangrove estuary, the partial pressure of CO₂, air-sea CO₂ flux, seasonal variation

中图分类号:

P734.45

王洋, 全鑫, 庄雅, 赵化德, 苏剑钟. 热带红树林河口海-气CO₂通量季节变化及控制因素——以海南东寨港为例[J]. 海洋学研究, 2025, 43(1): 79-89.

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图/表 7

参考文献 28

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河流	季节	温度/℃	盐度	pH	DIC /(μmol·kg^-1)	TA /(μmol·kg^-1)	DO /(μmol·kg^-1)	DO饱和度/%	AOU /(μmol·kg^-1)	pCO₂ /μatm
演丰西河	干季	18.1	0.10	6.89	1 126	1 048	234	79	62	2 941
演丰西河	湿季	27.9	0.03	6.58	877	757	192	78	54	2 761
演丰东河	干季	18.3	0.09	6.81	854	730	224	76	71	3 657
演丰东河	湿季	29.0	0.02	6.34	750	600	168	68	74	4 318
三江河	干季	18.7	0.06	6.85	749	618	259	90	29	3 501
三江河	湿季	29.4	0.01	6.34	689	549	183	75	57	4 511
演州河	干季	19.0	0.06	6.78	672	535	226	77	69	2 990
演州河	湿季	30.0	0.04	6.27	640	520	143	59	95	4 939
珠溪河	干季	18.1	0.10	6.94	661	544	224	75	76	2 113
珠溪河	湿季	28.8	0.10	6.26	780	693	178	73	64	3 900

河流	季节	温度/℃	盐度	pH	DIC /(μmol·kg^-1)	TA /(μmol·kg^-1)	DO /(μmol·kg^-1)	DO饱和度/%	AOU /(μmol·kg^-1)	pCO₂ /μatm
演丰西河	干季	18.1	0.10	6.89	1 126	1 048	234	79	62	2 941
演丰西河	湿季	27.9	0.03	6.58	877	757	192	78	54	2 761
演丰东河	干季	18.3	0.09	6.81	854	730	224	76	71	3 657
演丰东河	湿季	29.0	0.02	6.34	750	600	168	68	74	4 318
三江河	干季	18.7	0.06	6.85	749	618	259	90	29	3 501
三江河	湿季	29.4	0.01	6.34	689	549	183	75	57	4 511
演州河	干季	19.0	0.06	6.78	672	535	226	77	69	2 990
演州河	湿季	30.0	0.04	6.27	640	520	143	59	95	4 939
珠溪河	干季	18.1	0.10	6.94	661	544	224	75	76	2 113
珠溪河	湿季	28.8	0.10	6.26	780	693	178	73	64	3 900

国家/地区	河口	水体pCO₂ /μatm	CO₂通量 /mmol·m^-2·d^-1
安达曼群岛	Kalighat	1 574~7 888	70.8
安达曼群岛	Wright Myo	1 246~7 703	61.1
澳大利亚	Moreton Bay	9 513~27 188	201.6
澳大利亚	Constant Creek Estuary	449~1 632	21.5~50.5
澳大利亚	Burdekin Estuary	617~13 031	221.0
澳大利亚	Fitzroy Estuary	699~7 947	139.2
澳大利亚	Johnstone Estuary	387~9 744	110.6
澳大利亚	Korogoro Creek		869.0
澳大利亚	Evans Head	997±317	63.0±166.0
澳大利亚	Darwin	622~1 263	40.0
澳大利亚	Hinchinbrook Island	1 341~3 304	30.0
澳大利亚	Jacobs Well	531~5 036	19.0
澳大利亚	Newcastle	404~3 224	46.0
澳大利亚	Seventeen Seventy	314~1 399	10.0
澳大利亚	Barwon Heads		0.4
巴布亚新几内亚	Nagada Creek	540~1 680	43.6
巴哈马	Norman’s Pond	395~690	13.8
巴西	San Francisco Estuary	298~2 007	0.7
巴西	Itacuraca Creek	660~7 700	113.5
百慕大群岛	Mangrove Bay	268~4 823	65.0
肯尼亚	Tana River Delta	230~5 300	58.0
肯尼亚	Gazi Bay	575~6 435	54.3
马达加斯加	Betsiboka	270~1 530	9.1±14.2
美国	Shark River	975~6 016	102.0
坦桑尼亚	Ras Dege	400~5 050	33.7
坦桑尼亚	Mtoni	400~1 700	18.0
印度	Malta Estuary	358~3 033	2.3
印度	Dhamra Estuary	146~751	0.6~218.0
印度	Thakuran Estuary	160~737	0.3
印度	Sundarbans	376~561	4.7
印度	Gaderu Creek	2 215±864	56.0±100.9
印度	Gautami Godavari Estuary	430~4 770	43.4
印度	Mooriganga Estuary	152~1 530	7.7
印度	Saptamukhi Estuary	193~4 000	28.5
印度	Cochin	1 500~3 800	55.1
印度	Hooghly Estuary	70~1 530	-2.8~84.4
越南	Kien Vang	713~8 136	93.5
越南	Tam Giang	528~11 481	135.0
中国	漳江口云霄溪	1 733±605	57.6~115.2
中国	东寨港	426~8 910	12.1(港内+河道)
中国	东寨港	396~8 910	6.1(整个区域)

国家/地区	河口	水体pCO₂ /μatm	CO₂通量 /mmol·m^-2·d^-1
安达曼群岛	Kalighat	1 574~7 888	70.8
安达曼群岛	Wright Myo	1 246~7 703	61.1
澳大利亚	Moreton Bay	9 513~27 188	201.6
澳大利亚	Constant Creek Estuary	449~1 632	21.5~50.5
澳大利亚	Burdekin Estuary	617~13 031	221.0
澳大利亚	Fitzroy Estuary	699~7 947	139.2
澳大利亚	Johnstone Estuary	387~9 744	110.6
澳大利亚	Korogoro Creek		869.0
澳大利亚	Evans Head	997±317	63.0±166.0
澳大利亚	Darwin	622~1 263	40.0
澳大利亚	Hinchinbrook Island	1 341~3 304	30.0
澳大利亚	Jacobs Well	531~5 036	19.0
澳大利亚	Newcastle	404~3 224	46.0
澳大利亚	Seventeen Seventy	314~1 399	10.0
澳大利亚	Barwon Heads		0.4
巴布亚新几内亚	Nagada Creek	540~1 680	43.6
巴哈马	Norman’s Pond	395~690	13.8
巴西	San Francisco Estuary	298~2 007	0.7
巴西	Itacuraca Creek	660~7 700	113.5
百慕大群岛	Mangrove Bay	268~4 823	65.0
肯尼亚	Tana River Delta	230~5 300	58.0
肯尼亚	Gazi Bay	575~6 435	54.3
马达加斯加	Betsiboka	270~1 530	9.1±14.2
美国	Shark River	975~6 016	102.0
坦桑尼亚	Ras Dege	400~5 050	33.7
坦桑尼亚	Mtoni	400~1 700	18.0
印度	Malta Estuary	358~3 033	2.3
印度	Dhamra Estuary	146~751	0.6~218.0
印度	Thakuran Estuary	160~737	0.3
印度	Sundarbans	376~561	4.7
印度	Gaderu Creek	2 215±864	56.0±100.9
印度	Gautami Godavari Estuary	430~4 770	43.4
印度	Mooriganga Estuary	152~1 530	7.7
印度	Saptamukhi Estuary	193~4 000	28.5
印度	Cochin	1 500~3 800	55.1
印度	Hooghly Estuary	70~1 530	-2.8~84.4
越南	Kien Vang	713~8 136	93.5
越南	Tam Giang	528~11 481	135.0
中国	漳江口云霄溪	1 733±605	57.6~115.2
中国	东寨港	426~8 910	12.1(港内+河道)
中国	东寨港	396~8 910	6.1(整个区域)

热带红树林河口海-气CO₂通量季节变化及控制因素——以海南东寨港为例

Seasonal variation and controlling factors of air-sea CO₂ flux in tropical mangrove estuary: A case study of Dongzhai Harbor, Hainan

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参考文献 28

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