Effects of Experimental Addition of Algae and Shell Hash on an Infaunal Mudflat Community  

實驗性添加藻類和貝殼碎片對泥灘底棲生物群落的影響  

來源：Estuaries and Coasts,  (2024) 47:1617–1636

《河口與海岸》，2024年第47卷，頁碼：1617–1636

 

摘要內(nèi)容：  

研究通過2個月潮間帶泥灘野外實驗，探究移植綠藻和碎貝殼對沉積物碳酸化學(xué)及底棲群落的影響。貝殼添加使沉積物pH整體升高0.09±0.03單位（增幅0.84-2.5%），而藻類處理無顯著影響。群落組成受藻類與實驗區(qū)塊交互作用（解釋6.9%變異）和貝殼處理（2.7%變異）影響。第二個月處理效果消失，主因潮汐沖刷導(dǎo)致貝殼/藻類流失。空間變異（區(qū)塊差異）解釋群落33.5%變異，距離線性模型表明沉積物pH可能是群落變異的重要驅(qū)動因子。

 

研究目的：  

量化貝殼碎片（提升堿度）和藻類（通過分解降低pH）添加對潮間帶沉積物碳酸鹽化學(xué)及底棲無脊椎動物群落的獨(dú)立/交互影響，評估其作為海岸酸化緩解措施的潛力。

 

研究思路：  

實驗設(shè)計：在新不倫瑞克芬迪灣潮間帶泥灘設(shè)置8個區(qū)塊，采用3×3析因設(shè)計（貝殼量：0/1/2 kg/m2；藻類量：0/0.76/1.52 kg/m2），共9處理+對照（圖1）。  

 

  

時間尺度：2020年7-9月進(jìn)行2個月實驗，第1/2月末采樣。  

 

測量指標(biāo)：  

 

沉積物pH剖面（Unisense微電極，0.5cm分辨率）  

 

底棲群落組成（500μm篩分鑒定）  

 

沉積物特性（粒度、有機(jī)質(zhì)、碳酸鹽含量）  

 

生物性狀分析（10種功能性狀評分）  

統(tǒng)計分析：PERMANOVA、DISTLM模型、GLMM等解析處理效應(yīng)與空間變異。  

 

測量數(shù)據(jù)及研究意義：  

沉積物pH剖面（圖3）：  

 

貝殼處理使0-1.5cm深度pH升高，深層（2-3cm）pH降低，梯度減弱（月1交互作用p=0.038）。  

 

意義：證實貝殼碎片可短暫提升表層pH，但潮汐沖刷限制其持久性。  

 

  

群落組成（表2,4；圖4,5）：  

 

 

 

 

空間變異（區(qū)塊）解釋33.5-58%群落變異，藻類×區(qū)塊交互作用顯著（月1解釋6.9%）。  

 

意義：凸顯潮間帶生境異質(zhì)性對群落構(gòu)建的主導(dǎo)作用，處理效應(yīng)受空間背景調(diào)制。  

 

  

生物性狀（圖5）：  

 

藻類×貝殼交互作用僅解釋1.9%性狀變異（月1 p=0.045），無持續(xù)影響。  

 

意義：處理未顯著改變生態(tài)系統(tǒng)功能性狀格局，群落功能穩(wěn)定性強(qiáng)。  

單物種響應(yīng)（表7）：  

 

多毛類Streblospio benedicti豐度隨藻類添加增加（月1 p=0.002），寡毛類Clitellio arenarius響應(yīng)藻類×貝殼交互作用。  

 

意義：關(guān)鍵物種對資源輸入的差異化響應(yīng)可能驅(qū)動群落動態(tài)。  

 

結(jié)論：  

貝殼碎片可短暫提升沉積物pH（0.09單位），但潮汐沖刷導(dǎo)致效果僅維持1個月。  

 

藻類添加未改變沉積物pH，但通過提供食物/棲息地影響特定物種（如多毛類）。  

 

空間變異（區(qū)塊差異）是群落結(jié)構(gòu)的核心驅(qū)動力（解釋33.5-58%變異），超越處理效應(yīng)。  

 

貝殼碎片作為海岸酸化緩解措施需持續(xù)投放，且效果受局部環(huán)境背景制約。  

 

丹麥Unisense電極數(shù)據(jù)的詳細(xì)研究意義：  

使用Unisense pH-500微電極（檢測限0.01 pH單位）以0.5mm垂向分辨率測量沉積物pH剖面：  

揭示毫米級化學(xué)梯度：首次在潮間帶研究中實現(xiàn)沉積物pH的毫米級刻畫（圖3），發(fā)現(xiàn)貝殼添加使0-3cm層pH垂直梯度減弱（高貝殼處理梯度變化0.7%，對照組1.2-1.5%），證實貝殼對沉積物緩沖能力的局部增強(qiáng)。  

 

量化處理時效性：月1檢測到貝殼處理的顯著效應(yīng)（p<0.05），而月2數(shù)據(jù)回歸基線（圖3），為"潮汐沖刷致效應(yīng)消失"假說提供直接證據(jù)。  

 

解析生態(tài)關(guān)聯(lián)：DISTLM模型表明沉積物pH與粒度共同解釋群落變異的18.3%（表3），確立pH作為群落構(gòu)建關(guān)鍵因子的地位。  

 

技術(shù)局限性：電極需沉積物核心離體測量（6小時內(nèi)完成），可能擾動微環(huán)境；低溫（13-20℃）下響應(yīng)時間延長，需平衡精度與時效性。