江苏滨海盐沼沉积物磁性特征及其对湿地植物的响应

Coastal saltmarsh is an important ecosystem, which is regularly flooded by tides. The bio-geochemical processes in this area have drawn large amounts of attentions, one of which is to evaluate influences of plants on elements absorption. Iron (Fe) is sensitive to oxidation-reduction reaction. Magnetic minerals in sediments are mainly composed of Iron oxides and its sulphides. The formation and transformation.of magnetic minerals are influenced by early diagnesis. Thus magnetic properties of sediment can indicate oxidation-reduction reaction happened in saltmarsh sediments.. This study focuses on Jiangsu coastal saltmarsh. Saltmarsh sediments are expected to be collected seasonally. Combined magnetic methods, particle size analysis, diffuse reflectance spectroscopy (DRS), geochemical analysis, SEM and XRD, seasonal variation of magnetic mineral compositions will be discussed basedon typical plant zone. This study provides possibility to find out mechanisms of magnetic minerals formation and transformation in different plant zones and evaluate influences of plants on magnetic properties. In addition, it also.provides new insights into iron oxidation-reduction reaction study in costal saltmarsh area. These expected outcomes are also helpful to evaluate ecosystem functions of Spartina.

沉积物早期成岩作用对磁性特征的影响，是环境磁学的重要研究内容之一。位于海陆交界处的滨海盐沼，周期性被海水浸淹，湿地植物的生长，使得沉积物早期成岩作用不同于一般的海洋或湖泊沉积物，但盐沼沉积物的磁性特征及其对植物的响应研究相对薄弱。本项目以江苏滨海盐沼为研究区域，通过不同植物覆盖的盐沼沉积物季节采样，综合运用环境磁学、粒度、漫反射光谱、地球化学、电镜扫描和X衍射分析等手段，比较江苏盐沼典型植被带（芦苇带和互花米草带）沉积物磁性特征及氧化铁组成的季节变化，结合湿地植物特征，揭示盐沼沉积物磁性矿物形成和转化机制，评估滨海盐沼植物对沉积物磁性特征的影响，不仅可深化早期成岩作用对磁性特征影响的理论，还可为盐沼铁的氧化还原研究提供新手段和技术路线，也为评估外来物种互花米草的生态效应提供科学依据。

本课题按照项目计划书要求，对江苏滨海盐沼芦苇滩及长江口潮滩芦苇带、互花米草带和海三棱藨草带根系沉积物进行了季节性采样，通过系统环境磁学、粒度、含水量、地球化学等手段，对各植被带根系沉积物磁性特征及磁性矿物组成进行了初步的研究。研究表明，江苏滨海盐沼芦苇滩及长江口潮滩根系沉积物的磁性特征由亚铁磁性矿物所主导（主要矿物为磁铁矿），同时存在不完整磁性矿物的贡献（主要矿物为赤铁矿）。磁性矿物颗粒以较细的单畴颗粒为主，超顺磁颗粒对磁化率贡献较小。同一植被带根系沉积物磁性特征季节差异不显，但是不同地区芦苇根系沉积物磁性特征的空间差异较为显著，主要表现为，长江口芦苇根系沉积物的磁性明显强于江苏滨海盐沼区，而江苏滨海盐沼各芦苇根系沉积物磁性特征较为相似，推测两地区间的差异可能是物质来源、粒度、成岩作用等方面的差异所致。为排除物源影响，对同一采样点不同植被带根系沉积物与光滩沉积物磁性特征比较发现，所有植被带均较光滩具有较高的磁性矿物含量，和均细的磁性矿物颗粒，说明植物的生长对根系沉积物磁性矿物的生成与转化产生影响，不同植物生长对磁性矿物的转化影响不同，其中芦苇带的影响最为显著。可能的原因是芦苇根系泌氧作用较强，或芦苇带分布的高程高于其他两个植被带，淹水时间比较短，透气时间长，且透气性也较强，形成相对氧化的环境，更有利于铁的氧化物的形成，这需要进一步的研究。各植被带柱状样均存在一个相对氧化的亚表层，表现为不完整反铁磁性矿物相对富集，反映在磁学参数上，表现为较高的SIRM/χ和较低的χARM/χ、χARM/SIRM、χfd、χARM值，因此可以利用这些磁学参数组合来反映氧化层不完整反铁磁性矿物的相对富集。研究盐沼沉积物磁性特征及其对植物的响应，不仅可以深入理解盐沼湿地环境中磁性矿物的转化机制，也有助于全面认识盐沼生态系统铁的地球化学循环。项目资助发表SCI论文1篇，中文核心1篇。供助本项目完成本科毕业论文3篇。项目投入20万元，支出12.5081万，结余7.4919万，各项支出与预算相符。剩余经费计划用于本项目研究后续支出。