过去五百年海岸带沉积物中铁矿物、微生物与有机碳变化规律及其相关性

【作者】 祁子祯； 高磊； 陆现彩；

【机构】 南京大学地球科学与工程学院； 南京师范大学海洋科学与工程学院；

【摘要】 海洋沉积物作为地球表层系统中最大的有机碳库,对全球气候变化起着缓冲器的作用,因此,准确评估其有机碳汇潜力具有重要意义。已有研究表明沉积物中的铁矿物与微生物群落对有机碳的稳定性和埋藏潜力有着显著影响。本研究系统分析了黄海海岸带近五百年来沉积物中的铁矿物、微生物群落和有机碳含量,结果表明沉积物的总有机碳(TOC)为1.12-10.63 g/kg,最高值在5-6 cm,最低值在65-68 cm;可提取铁含量变化在1793.0-2838.6 mg/kg,以铁(氢)氧化物为主(40.3-62.7 wt%),可交换态铁含量最低(仅0.21-0.93 wt%);浅部铁的氧化物和氢氧化物占49.46 wt%,深部上升至56.09 wt%;还原态铁矿物含量随深度增加而降低,表层含量最高(1482.62 mg/kg),而深部约为784.65 mg/kg;不同深度沉积物的微生物群落的结构和功能也存在明显差异,以30-40 cm为分界层,浅部以发光杆菌属(Photobacterium)、微小杆菌属(Exiguobacterium)等好氧或兼性厌氧菌为主,而深部以参与甲醇氧化、甲基营养、厌氧氨氧化代谢的厌氧菌为特征。利用曼特尔检验、K均值聚类分析、偏最小二乘模型等方法定量分析了铁矿物、微生物群落、环境因子与TOC的关系,结果表明,TOC与菱铁矿/马基诺矿、磁铁矿、黄铁矿显著正相关,而与可交换态铁含量呈显著负相关;与铁(氢)氧化物的相关性不显著。微生物的丰度、多样性与多种铁矿物、TOC含量显著相关。本研究可为进一步理解海岸带沉积物中铁矿物、微生物影响有机碳稳定性的机制提供新的信息。更多还原