一种测定滨海湿地表层沉积速率的方法与流程

本发明涉及一种测定表层沉积速率的方法。

背景技术：

滨海湿地是海陆交界的生态过渡带，在调蓄洪水、抵御风暴潮、调节气候、碳固存、维持生物多样性和为人类提供生产、生活资源等方面发挥着重要的作用。然而，气候变暖引起的海温升高和冰川融化等现象直接导致全球海平面上升。《2018年中国海平面公报》显示，1980-2018年，中国沿海海平面上升速率为3.3mm/a，高于同时段全球平均水平。滨海湿地对气候变暖所导致的海平面上升极为敏感，海平面上升将直接导致滨海湿地淹没和退化。

滨海湿地能否成功应对海平面上升的威胁，关键取决于滨海湿地地面高程能否跟上不断上涨的海平面。而外来泥沙输入引起的滨海湿地表层沉积过程是调控滨海湿地地面高程变化的主要过程之一，因此，为满足滨海湿地应对海平面上升的脆弱性研究的需求，需要在年际尺度精确测定滨海湿地表层沉积速率。海平面上升和滨海湿地表层沉积速率的年际变化十分微小，两者的年平均变化速率都为毫米尺度。然而，目前的研究方法和手段并不能满足以上研究需求。例如，孢粉和¹³⁷cs、²¹⁰pb和¹⁴c测年方法等核素示踪技术，适用于估测沉积物历史时期万年或百年尺度的沉积速率，却无法实现当前对滨海湿地表层沉积速率年际时间尺度的高精度实时监测。沉积盘法虽然能够对湿地沉积物的沉积速率进行估测，但精度不高，容易高估沉积物的沉积速率，且会对监测区域原生植被造成破坏。现有的方法均无法满足年际尺度滨海湿地表层沉积物沉积速率的高精度研究需求，目前迫切需要一种能够在毫米尺度精确监测滨海湿地年际尺度表层沉积速率的方法。

技术实现要素：

本发明为了解决现有的测定滨海湿地表层沉积速率的方法精度低的问题，而提供了一种测定滨海湿地表层沉积速率的方法。

本发明测定滨海湿地表层沉积速率的方法按照以下步骤进行：

一、在待监测区域选取2～4处长度为1～3米、宽度为1～3米的方形区域作为监测样地，每处监测样地间隔≥10米；

二、在步骤一中每处检测样地的内部选取四处边长为0.2～0.4m的正方形，并在每个正方形上设置标记，然后在正方形上铺设厚度为0.8～1.2cm的粉末作为水平标志层；

三、按照年际尺度的时间间隔，垂直方向完整的取出步骤二中所有含水平标志层的正方形处的土壤，然后测量水平标志层至所取出土壤的上表面的垂直距离，计算所有垂直距离的平均值即为滨海湿地表层沉积速率。

本发明的年际尺度的时间间隔测定滨海湿地表层沉积速率，即是对每一年实际发生的表层沉积量进行测定，即为该年度的表层沉积速率；利用本发明的方法测定滨海湿地表层沉积速率，可以在第一个年际尺度沉积速率测定完后，将含有水平标志层的土壤重新放回原来位置，进行下一年际尺度的表层沉积速率监测，本发明的方法可以进行多个年际尺度连续监测，然后求得平均值，即得到多年平均表层沉积速率。利用本发明的方法，可根据需要，精确测定并计算任意时间段的滨海湿地的表层沉积速率，既可以精确监测近1年的表层沉积速率，也可监测多年的表层沉积速率，监测精度可以达到毫米尺度，本发明方法精度高。

另外，本发明布设的水平标志层只是在正方形区域地面表层铺一层粉末，并不需要去除或破坏任何原生植物，也不妨碍原有湿地地表植物的生长；每次监测时，待土壤测量完后，重新置于原取样处，不会破坏监测区域的原有的土壤和植被，利用本发明的方法不会影响待测区域植物的生长。

本发明的检测方法精度高，操作简单、实用性好，易于推广使用。

附图说明

图1为实施例1中监测样地的示意图；

图2为实施例1中表层沉积的示意图；

图3为实施例1中土壤的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式测定滨海湿地表层沉积速率的方法按照以下步骤进行：

一、在待监测区域选取2～4处长度为1～3米、宽度为1～3米的方形区域作为监测样地，每处监测样地间隔≥10米；

二、在步骤一中每处检测样地的内部选取四处边长为0.2～0.4m的正方形，并在每个正方形上设置标记，然后在正方形上铺设厚度为0.8～1.2cm的粉末作为水平标志层；

三、按照年际尺度的时间间隔，垂直方向完整的取出步骤二中所有含水平标志层的正方形处的土壤，然后测量水平标志层至所取出土壤的上表面的垂直距离，计算所有垂直距离的平均值即为滨海湿地表层沉积速率。

本实施方式步骤一中选择样地可根据需要，在待监测滨海湿地选取具有代表性的水文地貌区；布设的监测样地一般位于待监测滨海湿地内部处于中央位置的水文地貌区，该区域受河流水文、泥沙输入、海洋潮汐等水文过程和物质输入条件相对一致。

本实施方式步骤一中年际尺度的时间间隔一般为一年。

本实施方式的年际尺度的时间间隔测定滨海湿地表层沉积速率，即该年度的表层沉积速率；利用本实施方式的方法测定滨海湿地表层沉积速率，可以在第一个年际尺度沉积速率测定完后，将含有水平标志层的土壤重新放回原来位置，进行下一年际尺度的表层沉积速率监测，本实施方式的方法可以进行多个年际尺度连续监测，然后求得平均值，即得到多年平均表层沉积速率。利用本实施方式的方法，可根据需要，精确测定并计算任意时间段的滨海湿地的表层沉积速率，既可以精确监测近1年的表层沉积速率，也可监测多年的表层沉积速率，监测精度可以达到毫米尺度，本发明方法精度高。

另外，本实施方式布设的水平标志层只是在正方形区域地面表层铺一层粉末，并不需要去除或破坏任何原生植物，也不妨碍原有湿地地表植物的生长；每次监测时，待土壤测量完后，重新置于原取样处，不会破坏监测区域的原有的土壤和植被，利用本发明的方法不会影响待测区域植物的正常生长。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二在每个正方形上所设置的标记为pvc管，pvc管分别垂向插入正方形的四个角的土中。其他与具体实施方式一相同。

本实施方式所述的pvc管垂向插入深度为40～60cm，pvc管的长是0.8～1.5m，直径1～3cm。

步骤二在每个正方形上设置标记是将pvc管分别垂向插入正方形的四个角的土中，插入深度为40～60cm，其中pvc管的长是0.8～1.5m，直径1～3cm。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二粉末是白色长石粉。其他与具体实施方式一相同。

实施例1在2016～2019年利用本发明的方法在辽河三角洲滨海一处盐沼湿地进行了连续监测

具体方法按照以下步骤进行：

一、在待监测区域选取4处长度为2米、宽度为2米的方形区域作为监测样地，每处监测样地间隔≥10米；

二、在步骤一中每处检测样地的内部选取四处边长为0.25m的正方形，并在每个正方形上设置标记，然后在正方形上铺设厚度为1cm的粉末作为水平标志层；

三、按照年际尺度的时间间隔，垂直方向完整的取出步骤二中所有含水平标志层的正方形处的土壤，然后测量水平标志层至所取出土壤的上表面的垂直距离，计算所有垂直距离的平均值即为滨海湿地表层沉积速率。

步骤一所述的监测样地是2016年6月10日布设完成，根据需要，在待监测滨海湿地选取具有代表性的水文地貌区，布设监测样地；监测样地一般位于待监测滨海湿地内部处于中央位置的水文地貌区，该区域受河流水文、泥沙输入、海洋潮汐等水文过程和物质输入条件相对一致；

所述步骤二中，在每个正方形上设置标记是将pvc管分别垂向插入正方形的四个角的土中，插入深度为50cm，其中pvc管的长是1m，直径2cm；均匀铺设白色长石粉；

所述步骤三中按照年际尺度的时间间隔即是2017年6月10日取出含水平标志层的正方形处土壤，测定表层沉积量，然后将取出的土壤重新放回原处，在2018年6月10日取出含水平标志层的正方形处的土壤，测定表层沉积量，然后将取出的土壤重新放回原处，2019年取出含水平标志层的正方形处土壤，测定表层沉积量，然后将取出的土壤重新放回原处；测量水平标志层至土壤上表面的垂向距离(每次每个水平标志层的土壤)测4个重复值，并计算平均值，用以保证测量的准确性。

本实施例的监测样地的示意图如图1所示，图中1表示监测样地、2表示步骤二所述的长度为0.25m的正方形、3表示铺设厚度为1cm的白色长石粉(水平标志层)、4表示pvc管；图2为本实施例表层沉积的示意图，从图中可以可出，本实施例中的水平标志层进入土里，地表到水平标志层即为表面沉积，通过计算地表到水平标志层的距离即可以得到表层沉积速率；图3为含水平标志层的正方形处土壤的示意图，从图中可以看出，利用测量尺测量水平标志层至土壤上表面的垂向距离，在测定时量测4个重复值，用以保证测量的精确性。

2016-2017年，2017-2018年，2018-2019年的数据表1所示。

表1表层沉积速率

如表中所示2016-2017年，2017-2018年，2018-2019年的沉积速率分别为8.375±0.29mm/a；6.375±0.48mm/a；7.75±0.37mm/a。由这三个值的均值计算得出的2016-2019年三年平均沉积速率值为7.5±0.59mm/a(均值±标准误)。

本发明的方法根据实际需要，精确测定并计算任意时间段的表层沉积速率，既可以精确监测近1年的表层沉积速率，也可监测多年的表层沉积速率，监测精度可以达到毫米尺度，本发明方法精度高。

另外，本发明的方法布设的水平标志层只是在正方形区域地面表层铺一层粉末，并不需要去除或破坏任何原生植物，也不妨碍原有湿地地表植物的生长；每次监测时，待土壤测量完后，重新置于原取样处，没有破坏监测区域的原有的土壤和植被，利用本发明的方法不会影响待测区域植物的正常生长。