2016, Vol.35
1 引言
海岸带是多圈层相互作用地带，在全球海洋碳循环中处于重要地位，只占全球海面面积不足10％的海岸带，贡献了近30％ 的海洋初级生产力和80％的有机碳埋藏量[1, 2, 3] 。海岸带也是人口聚集和人类活动最为密集的区域之一，近几十年来，在经济社会发展和人类活动影响下，全球陆地到海洋输送营养物质通量呈现急剧升高的态势，导致海岸带地区（尤其是发展中国家）环境质量持续恶化、 生态系统退化和海洋碳循环过程的显著改变[4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] 。此外，全球日益变暖导致海洋极端事件频发[11, 12, 13] ，给海岸带地区人民生命财产带来了严重威胁，并显著影响海岸带生物地球化学循环[14, 15, 16] 。全球变化影响下的海岸带碳循环已成为一个研究焦点[6, 8, 17, 18] ，国内外众多学者对海岸陆架地区、 大河三角洲系统的沉积和碳的地球化学循环进行了较为密集的研究[4, 17, 19, 20, 21] ，然而对于人类活动（土地利用发、 渔业养殖和旅游开发等）和极端事件变化（风暴等）响应更为敏感的小型海湾潟湖的碳埋藏和沉积的研究却相对较少[18, 22, 23] 。
海南岛东部海岸拥有众多小型海湾和砂坝潟湖，其中广泛发育了典型热带海洋特征的红树林、 珊瑚礁和海草床群落[24] 。然而近几十年来，为满足鱼塘养殖、 旅游开发和海岸带工程建设的土地需求，热带森林被大面积砍伐，湿地面积锐减[9, 15, 22, 23, 25] 。种植业、 港口建设和鱼排养殖等活动的日益加剧，致使海湾潟湖水动力条件发生了显著改变、 陆源物质和营养盐沉积通量显著升高、 富营养化现象频发[26, 27] ，严重威胁了珊瑚礁、 红树林和海草生态系统的生存[26, 27, 28, 29, 30] 。另外，海南岛东南部地区深受台风和热带风暴影响，每年8月至9月台风和热带风暴事件的频发，带来大量的降水，引发暴雨洪水[31] ，使大量陆源沉积物和营养物质随洪水进入海湾潟湖和海岸陆架区域。因此，探讨本区海湾潟湖的沉积和碳埋藏变化对于理解小流域系统的碳循环过程（包括极端事件和人类活动影响）具有重要意义。
海南岛东南部新村和黎安潟湖是华南海岸著名的海草床分布区[32] ，20世纪80年代以前还曾发育了规模较大的潟湖岸礁，珊瑚礁种类达到30多种[24, 33] ，水边线附近则广泛分布红树林群落[24] 。然而，近几十年来，由于人类活动（如渔业养殖、 旅游、 码头建设等）和台风影响，珊瑚礁和红树林几乎灭绝，海草床生态系统也受到不同程度破坏[27, 32] 。本文试图通过对新村、 黎安潟湖柱状样和底质表层样品的分析，揭示小流域系统碳埋藏和沉积通量对人类活动和台风事件的响应，并探讨潟湖碳埋藏量及其在区域碳循环中的意义。
2 研究区概况海南岛陆地面积3.54×104km2，海岸线长1550km。其东南部由陆向海呈现出山地—丘陵—海岸平原的地貌特征，入海河流源近流短。本地区为热带季风气候所控制，夏季盛行偏南风，冬季盛行偏北风，年平均降雨量为1600-1800mm，全年近80％降雨主要集中在5至10月[34] 。海南岛东南部海岸附近海域，属于不规则半日潮、 弱潮差海域[35] 。
研究区的黎安和新村潟湖（图1）均为单口门潮汐汊道海湾，周围被海积阶地、 古潟湖平原和丘陵环绕。南部基岩丘陵阻挡了南向波浪，使得两个海湾内波浪影响较弱。本区在夏秋季节热带气旋活动频繁，平均每年发生两次风暴事件，台风登陆时常来大量降水。两个潟湖在正常天气条件下河流作用影响较弱，注入新村潟湖的两条主要溪流平均流量仅为1m3/s左右，黎安潟湖无明显溪流注入。
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图1 海南岛东南部新村和黎安潟湖的地理位置和采样站位 Fig.1 Location and sampling sites of the Xincun and Li-An lagoons |
新村港水域面积为19.43km2，平均水深5m左右，是海南岛东部地区著名的渔港，以盛产珍珠和水产养殖闻名，养殖面积超过5.25×104m2，每年渔业养殖产量超过1105t[27] 。该潟湖在20世纪80年代以前，发育有较好的珊瑚礁、 海草和红树林生态系统[27, 32] 。1980年来以来新村潟湖周边逐渐被农田和住房建筑所围绕，而且潟湖口门水道和潮间带逐渐布满养殖鱼排和虾塘。自从20世纪90年代以来，潟湖口门西侧砂坝也已发展为旅游用地和居民住宅。 黎安港位于陵水县东南，西侧与新村港隔砂坝腹背相依，是一个典型的砂坝潟湖系统。潟湖水域面积为7.92km2，平均水深5.5m左右[36] ，仅通过一个狭小口门与外海相连。受东北方向沿岸漂沙的影响，口门左侧砂坝自晚全新世以来不断向东生长，逼迫口门水道逐渐变窄[24] 。该潟湖水产养殖规模较大，其中麒麟菜和珍珠贝的养殖尤为出名； 近年来，养殖活动、 陆源污染物输入和填海造地导致了环境恶化[32] 。
3 材料与方法2013年8月，在黎安和新村潟湖使用重力取样器，共获取7根短柱沉积物岩芯（图1 和表1），测定采样站位水深数据后用手持GPS定位； 采用抓斗式采泥器在新村和黎安潟湖分别获得了47个和27个表层底质样品（图2），采样深度为5-10cm。实验分析在南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室完成。短柱岩芯剖解并拍照后，以2cm间距分样并进行粒度、 总碳、 无机碳含量分析，以及含水量测定，以3-20cm为间隔分样进行 210 Pb 年代测定。粒度分析使用英国 Malvern 公司生产的 Mastersizer 2000 激光粒度分析仪，粒径测量范围为0.02-2000μm，重复测量的相对误差小于3％。测试完成后计算出砂、 粉砂、 粘土的含量，并采用矩法公式[37] 进行粒度参数计算。
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表1 岩芯采集信息 Table 1 Data collection of the sediment cores |
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图2 新村（a）和黎安（b）潟湖底质表层沉积物平均粒径分布（φ） Fig.2 Mean grain size distributions of the surficial sediments in the Xincun （a） and Li-An （b） lagoons |
进行总碳和无机碳分析前，首先用玛瑙研钵将沉积物研细搅拌均匀。样品总有机碳（TOC）含量测定是基于测定总碳含量后减去总无机碳含量（TIC）而得出。总碳含量测定使用 Flash 1112EA Series CNS分析仪（型号NA-1500）通过气相色谱测定，实验误差为0.2％。总无机碳含量由CO2电量计（coulometrics 5030和5010 coulometers）分析得出。210 Pb 年代的测定流程是，取部分样品置于烘箱，在105℃温度下烘干，将烘干样品研磨至100目上机测试，测量仪器为美国EG & G公司的低本底α能谱仪，采用恒定比活度模式（Constant Rate of Supply，简称CRS模式）建立沉积物岩芯年代序列[38] ，根据下式计算沉积物某层的沉积年代t和沉积速率DR: i1
沉积物沉积通量（FS）和沉积物有机碳沉积通量（Fc）的计算采用以下公式[39] :
从图3 可以看出，新村柱样XC-06和黎安柱样LA-02的 210 Pb 比活度剖面呈现指数衰减趋势，表明两个岩芯沉积物序列较为连续稳定。XC-06和LA-02 的 210 Pb 比活度分别在65cm深度和60cm深度出现急剧变化，在65cm深度和60cm深度以下两根岩芯 210 Pb 比活度基本稳定，表明达到本底水平。
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图3 岩芯XC-06和LA-02 210 Pb 总比活度（▲）和过剩比活度（×）剖面 Fig.3 Profiles of 210 Pb activity （▲） and excess 210 Pb activity （×） of cores XC-06 and LA-02 |
其他岩芯 210 Pb 剖面同样呈现类似特征，本文基于恒定沉积通量CRS模式[38] 计算所有柱样的平均沉积速率（表2）。新村潟湖的全部岩芯平均沉积速率为0.502 cm/a ，黎安潟湖两根岩芯的平均沉积速率为0.426 cm/a 。本文用于年代序列计算岩芯的沉积速率相对稳定且沉积序列较为连续，保证了基于 210 Pb 速率来推算岩芯中不同深度沉积物沉积年代的可靠性[22, 23, 25] 。以新村柱样XC-06（平均沉积速率为0.475 cm/a）和黎安柱样LA-02（平均沉积速率为0.510 cm/a）为例，假定沉积物岩芯顶面0cm位置为沉积物采取日期2013年8月，把沉积物最上层的年代定为2012A.D.，将模式年代换算成绝对年代，得出两个岩芯的绝对年代（图4）。这两个潟湖岩芯的长度分别为120cm（XC-06）和170cm（LA-02），所以它们分别包含了过去 235± 1年（XC-06）和 358± 1年（LA-02）以来的沉积记录（图4）。
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表2 新村与黎安潟湖短柱样品的沉积速率和沉积通量* Table 2 Deposition rates and vertical sediment fluxes calculated from the short cores in the Xincun and Li-An lagoons |
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图4 岩芯XC-06和LA-02 的粒度特征、 有机碳含量和无机碳含量变化曲线 Fig.4 Sediment grain size characteristics，organic and inorganic carbon contents in cores XC-06 and LA-02 |
两个潟湖表层沉积物以泥质沉积为主（图2），新村潟湖泥质沉积物主要沉积在纳潮盆地中心，而黎安潟湖纳潮盆地泥质沉积物主要位于纳潮盆地北侧，其中粘土质粉砂和砂质粉砂分别约占新村潟湖和黎安潟湖总面积的50％和60％。砂和砾质粗砂主要分布于两个潟湖周边和口门、 河口附近，约占两个潟湖面积的30％左右。其余区域的沉积物主要为粉砂质砂。
根据岩芯XC-06沉积物垂向粒度参数特征（图4），该岩芯沉积剖面可分为3个阶段，95cm以下，沉积物粒径较粗（平均值为5.43φ）且波动变化，分选很差（约在3左右），负偏态（平均值为0.24）； 95-25cm，沉积物粒径变小（6.09φ）且整体变化较小，分选变得较好（均值为2.39），负偏程度减小； 25cm 以上，沉积物粒径变化较小，表层呈现加粗趋势可能与近期人类养殖活动产生碎屑物有关，使得分选呈现变差趋势且偏度呈现更加负偏。位于泥质区南侧的岩芯XC-04和XC-07，其沉积物平均粒径整体呈现粒径略微变粗的趋势，但岩芯XC-07在15cm以上呈现轻微变细的趋势。泥质区北侧的XC-03和XC-09在25cm以下，平均粒径变化不大，但在25cm以上，则呈现明显的细化趋势，尤其是位置更为靠北的岩芯XC-03表现更为明显，从粉砂质砂转变为粉砂质粘土。这些沉积物特征的变化可能是由于沉积物淤积的加快，或者细颗粒物质的沉积中心的北移所致。
从岩芯LA-02沉积物垂向粒度参数特征来看（图4），沉积特征较为单一。岩芯LA-02平均粒径整体自下而上呈现细化倾向，分选呈现变好的趋势，偏度呈现正偏。岩芯LA-05沉积物以粗砂为主（平均粒径介于1-3φ之间），沉积物粒径同样呈现变细化倾向（图4 和5）。此外，多个岩芯中呈现多个左偏的平均粒径峰值以及其他粒度参数（分选系数和偏度）的响应波动变化（图4 和5），应该与该地区频繁的台风活动有关[40] 。
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图5 新村和黎安潟湖短柱岩芯沉积物平均粒径的垂向变化曲线 Fig.5 Vertical distribution of mean grain size of the short cores in the Xincun and Li-An lagoons |
为对比黎安和新村两个潟湖的有机碳和无机碳含量，我们分别选取湖心泥质区的代表性岩芯，即XC-06和LA-02进行分析。从图4 中可以看出，岩芯XC-06有机碳和无机碳含量分别介于0.31％-1.43％和3.52％-5.82％之间，有机碳和无机碳最大值分别出现于表层，有机碳和无机碳最小值分别出现于底部104cm和88cm处。整体上看，新村潟湖沉积物中无机碳含量是有机碳含量的5-10倍。平均粒径和有机碳含量的变化趋势显示，两者具有一定的相关性，如在120-25cm之间有机碳含量随粒度减小呈现增加的趋势。然而25-0cm之间，有机碳含量显著上升然而沉积物平均粒径并未呈现显著变化。此外，无机碳含量与平均粒径变化趋势关系并不明显，例如120-90cm之间，无机碳含量呈现先增加后减小的趋势，而平均粒径呈现波动减小的趋势。无机碳含量呈现显著减小的阶段分别出现在96-86cm和20-10cm深度之间。
岩芯LA-02有机碳含量和无机碳含量分别介于0.17％-1.36％和1.41％-3.14％之间，有机碳和无机碳含量最大值分别出现于10cm和7cm深度，最小值分别出现于152cm和100cm深度（图4）。黎安潟湖无机碳含量比有机碳含量高3-5倍左右。岩芯LA-02平均粒径与有机碳含量的变化整体具有较为一致的相关性，但是在80-45cm深度，有机碳含量随粒径的减小呈现明显的较少趋势，有机碳含量从1.36％减小到0.37％。而且30cm以上深度，有机碳含量增加趋势比平均粒径减小趋势更加明显。岩芯LA-02与沉积物平均粒径的关系同样不明显，无机碳含量高的阶段出现于82-42cm深度和表层10cm以上。表层高值出现应该与人类养殖活动产生的无机碎屑物质有关。
4.4 沉积通量和碳埋藏通量基于所获得的沉积速率和沉积物含水量，本文计算得到了所有岩芯的干密度和沉积物垂向沉积通量（见表2）。岩芯XC-06和LA-02的平均含水率分别为0.70％和0.81％，由公式（2）计算得出XC-06和LA-02的平均干体积密度分别为953 kg/m3和888 kg/m3。根据文献[41] 给出的公式可知两个岩芯的湿体积密度分别为1580 kg/m3（XC-06）和1540 kg/m3（LA-02），而通常情况下深海沉积物岩芯的湿体积密度约为1200-1400 kg/m3[39, 42] ，可见潟湖海湾沉积物岩芯与深海沉积物岩芯的湿体积密度存在一定差异，这可能是由于潟湖海湾环境下沉积速率较高，沉积物颗粒更粗，使得海湾沉积物湿密度更大[39] 。
此外，岩芯XC-06和LA-02有机碳的平均含量分别为0.88％和0.80％，而无机碳平均含量分别为4.45％和2.10％，根据上文数据可知两个岩芯有机碳垂向沉积通量为0.043 kg/m2和0.034 kg/m2，而无机碳垂向通量分别为0.215 kg/m2和0.091 kg/m2，同时依据同样方法计算了岩芯XC-07和XC-09的有机碳和无机碳的垂向通量（见表2）。由此可以得到新村潟湖和黎安潟湖的有机碳埋藏速率（FT）:
沉积物有机质的含量主要受到有机质物源[43, 44, 45] 和沉积物粒径大小[46, 47] 控制。对比黎安潟湖和新村潟湖有机碳含量和粒度大小可以看出，尽管黎安潟湖岩芯LA-02（平均粒径均值为6.20φ）沉积物颗粒比新村潟湖岩芯XC-06（平均粒径均值为5.76φ）更细，但黎安潟湖岩芯LA-02有机碳平均含量却比新村潟湖岩芯XC-06低10％左右。另外，新村潟湖有机碳埋藏速率（9×105 kg/a）为黎安潟湖有机碳埋藏速率（3×105 kg/a）的3倍。由于两个潟湖地处同一个研究区域且位置相邻，气候影响的因素可以忽略。造成有机碳含量差异的解释之一是生物沉积原因，20世纪60年代海南岛生态调查表明，新村潟湖曾广泛分布珊瑚礁，种类达50多种，还分布有一定面积的红树林[48] 。黎安潟湖同样存在珊瑚礁，但其物种数和规模都远远低于新村潟湖。热带珊瑚礁生态系统是全球生产力最高且生物多样性最密集的生态系统之一[7] ，珊瑚礁被认为是较为封闭的潟湖珊瑚礁区域有机碳和无机碳沉积的主要贡献者[49, 50, 51] 。在较为封闭的珊瑚礁潟湖，碎屑（包括有机碎屑和无机碎屑）沉积速率可以达到350-1500mg C/m2/天，甚至在较为开阔的珊瑚礁潟湖，仍然可以达到100mg C/m2/天[50, 51, 52, 53] 。另外，径流陆源有机碳输入影响也是一个重要因素，新村潟湖常年存在径流的输入而黎安潟湖几乎没有，在雨季尤其是台风期间，径流会向潟湖中输入大量沉积物和陆源有机质，使得新村潟湖沉积物中有机碳含量相对较高。
新村潟湖XC-06岩芯的无机碳平均含量（4.45％）要比黎安潟湖LA-02岩芯（2.10％）高1倍多。潟湖无机碳主要来源于潟湖自身产生的碳酸盐和外源碳酸盐的输入。外源碳酸盐主要是由流域母岩风化产生、 地表径流搬运而来，新村和黎安潟湖流域母岩主要为花岗岩和海岸砂丘，碳酸盐含量较少，所以引起两个潟湖无机碳含量差异的主要原因应该来自于纳潮盆地自身产生的碳酸盐物质。尽管小型贝壳可能起到重要作用，但新村潟湖无机碳含量要远远高于海南岛周边其他几个潟湖沉积物中无机碳含量，例如位于万泉河口的沙美内海，其所有岩芯无机碳含量均低于1％[54] ，所以可能的解释仍然是珊瑚礁的影响。已有研究发现对于珊瑚礁分布海岸地区，包括半封闭的珊瑚礁潟湖，沉积物中均富含碳酸盐[50, 55] ，这是因为珊瑚礁分布区生物作用繁盛，产生大量珊瑚礁碎屑或其他生物碳酸盐碎块，在波浪和潮汐作用下堆积于潟湖底床[50, 51] 。
值得注意的是，新村潟湖XC-06岩芯无机碳含量在1980-2000年期间急剧锐减（见图4），这应与本区的珊瑚礁生长状况有关。根据1970年前后的调查[33] ，新村潟湖内有大面积珊瑚礁分布，含30多个物种，而根据近期调查[56, 57, 58] 和我们课题组在海南新村港和黎安港两个海湾潟湖的实地调查，目前新村潟湖珊瑚礁几乎绝迹，可能是新村潟湖大规模养殖和不合理捕捞而引起的结果[56, 57, 58] 。
5.2 台风对海湾沉积和碳埋藏的影响台风事件发生期间沉积物沉积过程和碳循环过程会在短时间内发生显著改变，这在小流域地区表现的更加明显[16, 30] 。海南岛东南部地区是全岛乃至全国年降水量较高地区，如2000年陵水日最大雨量高达578.7mm，相当于我国北方地区全年总雨量，而且年平均降水量正以平均每年2.228 mm/a 速率快速增加[59] 。台风引起的降水对于海南岛地区降水量的贡献尤为显著，可占海南地区总降水量的1/3[60] 。台风期间河流流量迅速上升[61] ，对于海南岛东南部海湾沉积物沉积和有机碳埋藏通量具有十分重要作用。
岩芯中出现的粒径粗化，如XC-06中54cm、 104cm和112cm等处（图5），代表了风暴的沉积记录[40] 。观察对应于峰值层位的有机碳含量变化，尽管部分层位出现了含量显著减少，但很多层位变化并不明显，所以通过潟湖岩芯有机碳含量变化来直接评估台风对有机碳沉积增减的影响，存在着较大不确定性。不过，前人对小型潟湖沉积通量、 河流悬沙变化和流域降水侵蚀的深入研究[24, 39, 62] ，使得通过物质守恒方法探讨台风对海湾沉积和碳埋藏的影响成为可能。
以新村潟湖为例，若悬沙浓度为0.1-0.2 kg/m3[24] ，入湖总径流流量约为2m3/s，则正常天气条件下入湖沉积通量约为0.5×107-1×107 kg/a 。根据海南岛东部地区的流域多年平均侵蚀模数约为0.16-0.18 kg/m2[24] ，新村潟湖两个主要径流的流域面积分别为8×107m2和1.50×108m2左右，总的流域面积约为2.3×108m2，所以每年通过河流携带到纳潮盆地的沉积总量约为4×107kg。另一方面，通过沉积物收支平衡的计算也可验证通过径流输入到新村潟湖纳潮盆地细颗粒沉积物的总量是否准确。根据表2 数据估算，新村潟湖每年堆积的细颗粒沉积物约为4.64×107kg，即使忽略径流物质向海输出量，外海通过口门进入潟湖内部沉积物的量也只有0.64×107kg，约占潟湖年平均沉积总量的13.7％，这与前人研究外海交换和大气沉降所沉积的细颗粒沉积物的量只占小型潟湖沉积物沉积总量10％左右的结论[62] 相一致。
正常天气条件下，河流径流较小，动力条件较弱，使得河流输入物质较少。尽管台风降水只占整个区域降水的1/3，但是由于该区域地处风化作用强烈的热带丘陵地带，沉积组成为花岗岩风化沉积和第四纪海平面变化形成的海岸阶地沉积，沉积物十分松散，台风极端降水极容易在短时期内形成洪水并携带大量沉积物注入到潟湖纳潮盆地，所以每年台风降水通过径流携带到新村潟湖的沉积总量应远大于1/3（约1.33×107 kg/a）。此外，台风通过增加降水能够显著加强人类活动引起的陆源营养物质输入到海湾的通量，大量来自农业、 养殖业和城市废水中，携带大量营养盐，随着台风引起的洪水会大量注入海湾潟湖中，而大量富含有机物质的陆源沉积物的输入必然加强海湾地区浮游植物光合作用并促进初级生产力，从而显著改变海湾底质沉积物中碳的储存量[15, 30] ，而随着人类活动的加剧这个趋势必然呈现急剧上升的态势。前人研究表明[24, 63] ，新村潟湖周边在1960年以前流域地貌以原始自然景观为主，但是到1980年以后，新村潟湖纳潮盆地流域景观逐渐被农田和建筑房屋所替代，而在河口附近和潟湖周边已经逐渐遍布鱼排和虾塘，这也就解释了新村潟湖岩芯XC-06自1980年以后有机碳含量出现显著升高的原因（见图4）。
随着全球变暖和海平面升高[64, 65, 66] ，未来西太平洋台风很可能在强度、 频率、 破坏力和持续时间上都会呈现一个上升的态势[11, 12] 。而日益增加的台风活动必然加强海南岛东南部地区岩石的风化速率，增加水流携沙能力，提高海湾潟湖中沉积物沉积量和有机碳的埋藏速率。因此有必要进一步加强台风事件对沉积物影响的研究。
* -代表无此数据
5.3 海湾潟湖碳埋藏在区域碳循环中的意义对比图4 、 表3 和表4 ，新村和黎安潟湖沉积物有机碳含量较高，且与华南海湾的海湾沉积物有机碳含量相近。但同时也可以发现海湾沉积物有机碳含量要高于陆架沉积物（表4），这表明海岸带潟湖海湾可能对于区域碳埋藏起到重要贡献。在海南岛周边以及华南其他海岸遍布面积大小不同的海湾、 河口三角洲以及潮汐汊道沉积体系。尽管已有沉积物有机碳含量研究数据不足以精确估算海岸带海湾沉积物对于碳埋藏的贡献，但是通过分析已有部分海湾的有机碳数据仍然可以获取很多有用的信息[19, 39, 63, 67, 68, 69, 70] 。有机碳含量分析表明[22, 23, 35, 54, 63, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78] ，海南岛17个周边海湾有机碳含量均值约为0.8％（表3）。根据对已有海南岛周边海湾沉积速率的总结（表3）和本文研究结果，海南东部海湾沉积速率较低（0.2 cm/a 左右），东南部略高（0.5 cm/a 左右）而西部和北部沉积速率较高（1 cm/a 左右）。
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表3 海南岛沿岸主要海湾潟湖概况* Table 3 Data of major coastal embayment along the Hainan Island coast |
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表4 华南海岸主要海湾潟湖有机质含量 Table 4 Organic matter contents of the major coastal embayments along the South China coast |
根据已知海南岛主要海湾潟湖面积和海南岛不同区域沉积速率（表3），若沉积物干体积密度ρdry =927 kg/m3（表2），海南岛潟湖海湾有机碳平均含量为0.8％，依据公式（6）可 知海南岛17个主要海湾有机碳的总埋藏通量约为0.34×108 kg/a 。由于未对海南岛海岸有机碳含量更高的小型海湾潟湖和河口三角洲地区进行统计，因此必然造成对总有机碳埋藏率的低估，但可以较为确定的是海南岛海湾潟湖的有机碳总埋藏率大约在108-109 kg/a 左右。尽管本区海湾潟湖面积只有陆架面积的 1/40 左右，但其有机碳沉积通量却十分接近陆架有机碳沉积通量总和2×109 kg/a [70] 。因此，本区海湾潟湖对于有机碳总埋藏量的贡献，在海岸陆架碳循环研究中不可忽视。
6 结论本文对海南岛东南部新村、 黎安潟湖柱状样和表层底质样进行了 210 Pb 测年、 粒度、 有机碳和无机碳含量测定，分析了沉积物和碳埋藏特征，结论如下：
（1）新村、 黎安潟湖中珊瑚礁生态系统对碳埋藏（有机碳和无机碳）具有重要贡献。两个潟湖有机碳和无机碳含量的比较显示，尽管黎安潟湖岩芯LA-02沉积物颗粒比新村潟湖岩芯XC-06更细，但其有机碳平均含量却比新村潟湖低10％左右。新村潟湖岩芯的无机碳平均含量（4.45％）远高于黎安潟湖岩芯（2.10％）。新村潟湖有机碳埋藏速率（9×105 kg/a）为黎安潟湖（3×105 kg/a）的3倍。物质来源分析表明，珊瑚礁物质是影响两个潟湖有机碳和无机碳含量差异的主要原因。新村潟湖无机碳含量1980-2000年期间急剧锐减，应与同时期珊瑚礁生长受限致使其分布面积减小有关。
（2）台风对于海南岛东部海湾有机碳埋藏具有显著影响。在新村潟湖，根据沉积物收支分析，虽然台风降水只占全年降水量的1/3，但每年台风降水通过径流携带沉积物的实际贡献远大于该潟湖沉积物总量的1/3。此外，本区近几十年大规模养殖显著提高了潟湖碳埋藏量。在未来人类活动和台风活动呈现上升态势背景下，该地区碳埋藏量将进一步升高，其效应需要深入研究。
（3）海南岛潟湖对于本区浅海碳埋藏具有重要贡献。海南岛17个主要海湾有机碳埋藏通量约为0.34×108 kg/a ，再加上本区海岸有机碳含量更高的小型海湾潟湖和河口三角洲沉积，实际的小流域海湾、 潟湖碳埋藏量可达108-109 kg/a 量级，接近于陆架区有机碳沉积通量总和，因此在海岸陆架碳循环研究中不可忽视。
致谢 海南国际旅游岛先行试验区潮汐汊道海湾动力地貌及双湖联通工程选址研究项目对本研究提供了支持； 南京大学殷勇副教授，硕士研究生徐伟、 张响、 朱冬、 韩卓尘以及博士研究生戴晨在野外样品采集工作中给予了很大帮助； 南京大学汪亚平教授、 硕士研究生赵秧秧在实验测试工作中给予了帮助； 南京大学于谦博士在文章写作中给予了指导； 审稿专家和编辑部老师提出了建设性的宝贵意见，谨此致谢！
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Abstract
The Xincun and Li-An lagoons are located on the southeastern coast of Hainan Island, China, and the geomorphology here is characterized by tidal channels/inlets, tidal marshes, coastal dunes and marine terraces.Before the 1980s, these coastal embayments were characterized by a rich biodiversity of coral reefs, seagrass and mangroves.Recently, however, these ecosystems have been extensively interfered by human activities(e.g., agriculture, aquaculture and tourism)and damaged by natural events(e.g. storms and typhoons).These two small tropical sedimentary basins were investigated to understand their sediment infilling and carbon burial patterns in response to tropical extreme storms and anthropogenic processes.Surficial sediment samples and 7 short cores were collected and analyzed to obtain data sets of grain size, organic and inorganic carbon contents, deposition rates, vertical fluxes of sediment and organic carbon.The results obtained show that the lagoons are covered by mud deposits with high organic and inorganic carbon contents.Both organic and inorganic carbon contents in sediments from the Xincun lagoon are higher than those from the Li-An lagoon.The organic carbon burial rate(9×106kg/a)in the Xincun lagoon is some 3 times higher than that in the Li-An lagoon(3×106kg/a).Provenance analysis indicates that the higher carbon burial in Xincun may have resulted from the larger-area distribution of coral reefs.Likewise, the sharp decline of inorganic carbon contents in Xincun during 1980~2000 may be related to dramatic decrease of coral reefs, which suffer greatly from global warming, overfishing and eutrophication.
In addition, sediment accumulation and carbon burial of the two lagoons are affected significantly by typhoons.In Xincun, approximately 1.33×107kg/a of sediments were transported to the tidal basin by the typhoon-induced rainfall, which accounts for a third of the total sediment deposition(4.64×107kg/a).Increased typhoon activities may enhance silicate weathering rates and exacerbate sediment loads, thereby increase organic matter and sediment burials in the tidal basins.Hence, the impacts of typhoon on sediment transport and carbon burial need further studies.
Furthermore, the organic carbon fluxes from these two lagoons and other embayment along the Hainan Island coastlines demonstrate that tropical coastal embayments make an important contribution to the regional patterns of shallow marine carbon burial.The burial rate of organic carbon of the major (17) embayment on the coast of Hainan Island reaches 0.34×108kg/a.The total carbon burial rate would reach an order of magnitude of 108~109kg/a.Such a quantity is not small compared with the value(2×109kg/a)for the adjacent continental shelves near Hainan Island.