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红树林生态系统位于海洋与陆地的交界处,具有重要的生态服务功能。红树林湿地是重要碳库,对全球碳平衡有重要影响。同时,红树林湿地还可以通过一系列的物理、化学及生物作用,积累重金属从而净化重金属污染物,进而减轻重金属对红树林湿地周边河口和海洋生态系统的污染。然而,由于受到人口增长、社会经济发展和城市化进程加快等人类活动和全球气候变化的影响,红树林正在加速消失。本文选择海南东寨港红树林湿地和广西钦州湾红树林湿地为研究对象,将遥感解译、野外调查和实验室分析相结合,掌握红树林的空间分布和面积大小;探究红树林湿地景观格局变化及其影响因素;比较不同红树林群落的固碳能力和分布规律,并分析影响红树林固碳能力的影响因子;了解红树林土壤重金属的富集能力和分布规律、重金属在红树植物体内的富集和迁移、红树林中重金属的来源;探索景观格局变化与红树林土壤有机碳和重金属之间的关系。具体结论如下:1.红树林湿地景观格局变化及其影响因素近20年来,海南东寨港红树林面积呈递减趋势(1988年1809.4 hm2、1998年1738.7 hm2、2009年1608.2 hm2),而广西钦州湾红树林面积先增加后减少(1990年 1668.6 hm2、2000 年 1857.1 hm2、2010 年 1257.6 hm2),二者破碎化程度都在加剧。两个研究区的景观类型基本上都表现为红树林、农用地、有林地等向建设用地、养殖塘用地转化。分别按照累计计数、面积百分比计数、主要途径计数3种方法的统计结果显示,导致东寨港(作用力百分比分别为58.6%、72.6%、72.1%)和钦州湾(作用力百分比分别为63.1%、65.6%、65.6%)红树林斑块数量变化的影响因素主要为自然因素,而导致东寨港(作用力百分比分别为82.4%、82.4%、86.2%)和钦州湾(作用力百分比分别为69.2%、69.2%、70.6%)红树林斑块面积变化的影响因素主要为人为因素。2.不同红树植物群落土壤有机碳含量、密度、分布规律及其影响因子海南东寨港和广西钦州湾六种红树植物群落土壤有机碳含量在0.57 g·kg-1～89.51 g·kg-1,均值为 15.95 g·kg-1;有机碳的密度在 0.16 kg·m2～27.68 kg·m-2,均值为4.09 kg·m-2。不同红树植物群落土壤有机碳含量和密度不同。其中,海莲群落有机碳含量最高,而无瓣海桑群落最小。有机碳密度最高为桐花树群落,无瓣海桑群落最小。在垂直深度上,东寨港及钦州湾桐花树土壤中有机碳含量和密度最大值分别出现在0～20 cm、40～60 cm深度,大致呈现出随着土壤深度的增加而降低的趋势。在水平空间上,东寨港红树林三种灌木土壤有机碳含量和密度及三种乔木土壤有机碳含量呈现随高程增加而增大的趋势;钦州湾桐花树群落则表现为随高程增加,有机碳含量和密度逐渐减少。土壤有机碳含量与土壤营养元素关联度高于它与土壤环境因子的关联度。3.红树林湿地土壤及植物体中重金属元素的累积与分异钦州湾红树林湿地土壤中Cu、Zn、Pb、Cr的含量均显著高于东寨港。钦州湾桐花树群落表层土壤、柱样土壤及桐花树不同部位中Cr、Cd、Cu、Zn和Pb的含量分别为 113.66、0.28、34.95、108.69、37.90 μg·g-1·DW 和 68.65、0.14、19.16、72.68、20.32 μg·g-1.DW,以及 8.75、0.08、3.15、20.59、5.24 μg·g-1·DW。除 Cr处于中等污染水平外,钦州湾表层土壤中其他重金属元素污染水平均较低,总体处于轻微潜在生态风险水平。柱样土壤0～20 cm层重金属元素含量较高,整体呈现出随深度增加而降低的趋势。土壤中重金属元素主要来源于农业和养殖活动的影响,且土壤的粒径组成对其重金属元素的空间分异影响较大。在桐花树不同部位中,Cr、Cu、Pb和Cd更易富集在根部,而Zn则易富集于茎部,且Zn的转运能力最强。与其他红树植物相比,桐花树对Cd的富集能力较强,对Zn、Cu的转运能力也较强。4.红树林湿地景观格局变化与土壤有机碳和重金属之间的关系红树林湿地土壤中有机碳含量随红树林面积的减小而减少,但二者相关关系不显著。建设用地、养殖塘等人为干扰和排放增加,导致红树林面积减小、破碎化程度加剧,弱化了红树林湿地对重金属的吸收和净化能力,造成了重金属元素在红树林土壤的累积含量增加。综上所述,海南东寨港和广西钦州湾红树林湿地近20年间面积减少,破碎化程度加剧;不同红树植物群落有机碳含量和密度存在一定差异,本地种红海榄、白骨壤和桐花树等固碳能力强的树种可作为红树林海岸修复优先考虑物种;红树林湿地重金属含量呈现增加的趋势;桐花树可作为Zn、Cu、Cd等污染湿地恢复树种。研究结果可以为红树林湿地资源的保护、利用、红树林生态系统碳汇潜力研究、红树林生态系统重金属风险的防控及海岸带生态恢复提供科学依据。