红树林湿地系统是陆海交互作用最活跃的界面之一，其地下水流过程与营养盐循环呈现出显著的时空差异与复杂的多过程耦合特征。然而，目前关于红树林湿地地下水中营养盐的时空分布、迁移转化机制及其输送通量的研究仍相对有限。近日，中国科学院烟台海岸带研究所滨海湿地演变机制与生态修复研究组（肖凯研究团队）以广东省红树林潮沟系统为研究对象，系统开展了季节性变化及极端降水条件下红树林潮间带地下水流与营养盐迁移转化的耦合过程研究，为深入理解近岸水体富营养化的陆源驱动机制提供了重要科学支撑。

研究团队以广东省阳江市海陵岛红树林保护区为研究区域，通过开展季节性地下水监测与采样分析，揭示了红树林潮间带地下水营养盐特征和地下水排泄通量的季节性变化规律（图1）。结果表明，红树林地下水中典型营养盐浓度和潮间带地下水排泄（submarine groundwater discharge, SGD）通量均存在季节性变化：冬季SGD通量最低，仅为3.81 cm d^-1，而秋季（4.39 cm·d⁻¹）与夏季（4.20 cm·d^-1）相对较高。在空间分布上，边缘红树林以地下水排泄为主导，并有大量营养盐输出，而内部红树林则以海水入渗为主，伴随营养盐输入，潮间带红树林作为一个“反应器”，驱动着复杂的生物地球化学过程。进一步分析显示，夏季浅层地下水中硝化作用较为活跃，而深层缺氧环境则有利于异化硝酸盐还原为铵（Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium, DNRA）过程。冬季低温抑制了有机质矿化作用，还原性增强，同样促进了DNRA过程，并引起硝酸盐（NO₃^-）浓度下降。磷的活化主要受氧化还原条件控制，冬季还原环境下溶解无机磷（Dissolved Inorganic Phosphorus, DIP）浓度升高；而夏季尽管还原条件下地下水中DIP释放量更大，但因被生物吸收利用，观测到的DIP浓度反而相对较低。

图1 红树林潮间带中地下水营养盐（氮、磷、硅）的季节性分布

研究团队以广东省深圳湾的“光滩-红树林-潮沟”多生境连续体为研究对象，开展了沉积物样带调查与分析，揭示了暴雨对红树林湿地不同生境沉积物磷的影响机制。研究发现，受外源磷输入和内源磷转化的共同影响，极端降水事件显著加剧了潮滩磷的富集：总磷（Total Phosphorus, TP）浓度从505.18mg/kg增加到759.04mg/kg。其中，有机磷（Organic Phosphorus, OP）的激增直接导致潮滩生物可利用磷（Bioavailable Phosphorus, BAP）含量升高，并增加了环境磷超标的生态风险。值得注意的是，不同生境对暴雨的响应机制呈现空间差异（图2）：光滩中的BAP/TP从38.83%增加至46.08%，细粒沉积物的输入沉积是该过程的主导因素；潮沟中氧化还原环境和上游污染输入共同促进了BAP/TP从44.24%增加至47.56%；而红树林中沉积物底泥中的高微生物酶活促进BAP成分的转化和溶解，但BAP/TP反而由44.92%降至40.36%。这表明，与光滩和潮沟相比，红树林凭借其自身的生物地球化学过程有效地减轻了富磷风险。

图2 红树林-潮沟系统磷组分对暴雨的响应示意图

潮沟作为红树林湿地地表水－地下水交换及物质输运的关键通道，其地下水中营养盐的空间分布特征与驱动机制一直是研究的薄弱环节。为此，研究团队在广东省海陵岛红树林潮沟系统的上游和下游布设了2个典型水文地质剖面，开展了地下水监测和采样工作。研究探讨了地下水中营养盐分布的影响因素，计算了地表水－地下水交换速率及其携带营养盐通量，并系统对比了全球红树林区海底地下水排泄营养盐通量的多尺度格局。结果表明，潮沟下游地下水排泄速率及其携带的溶解态无机氮（DIN）、溶解态无机磷（DIP）和溶解态硅酸盐（DSi）通量均高于上游，通量大小顺序均为DSi>DIN>DIP。此外，潮沟底部和潮沟岸的理化参数和营养盐呈现出明显的空间分异分布特征，该格局主要由潮汐驱动的地下水排泄、盐度驱动的密度流和生物地球化学反应共同调控。进一步的全球数据对比显示，红树林区是地下水排泄热点，SGD速率中值为9.0 cm/d，DSi通量中值为36.74 mmol/（m²·d），DIP通量中值为0.21 mmol/（m²·d），而DIN通量中值为1.95 mmol/（m²·d），相对较低。研究同时指出，红树林区SGD速率及其携带营养盐通量在点、潮间带、区域等不同尺度上存在显著差异。

图3 红树林-潮沟系统营养盐迁移概念示意图

系列研究为深入理解潮沟系统地下水营养盐的迁移转化行为提供了典型案例，也为红树林湿地生态系统保护与近岸海域环境管理提供科学依据。相关成果分别以“Seasonal fluctuations of nutrient characteristics and interfacial fluxes in mangrove intertidal groundwater”“Rainstorm regulates phosphorus composition and migration along an ecological continuum of mudflat-mangrove-creek”和“红树林潮沟地下水营养盐分布特征及其排泄通量研究”为题，发表于《Journal of Geophysical Research: Oceans》《Marine Environmental Research》和《水文地质工程地质》等期刊。该研究获得了国家自然科学基金面上项目、中国科学院引才计划B类、山东省泰山学者、深圳市科技创新委员会等项目资助。

成果信息：

Liu, Z.X., Li, G., Li, Z.Y., Li, H.L., Zheng, C.M., Xiao, K.*, 2026. Seasonal fluctuations of nutrient characteristics and intertidal fluxes in mangrove intertidal groundwater. Journal of Geophysical Research -Ocean, 131, e2025JC023280. https://doi.org/10.1029/2025JC023280.

Wu, Y.C., Xiao, K.*, Pan, F., Zhang, Y., Yang, X.N., Yu, X.X., Zhang, L.C., Li, H.L., Wu, P.B., Han, G.X., Zheng, C.M., 2026. Rainstorm regulates phosphorus composition and migration along an ecological continuum of mudflat-mangrove-creek. Marine Environmental Research, 216, 107912. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2026.107912.

肖凯*，李镇扬，刘良，邢程，王越奇，王贞岩，2026. 红树林潮沟地下水营养盐分布特征及其排泄通量研究.水文地质工程地质, 1-13. https://doi.org/10.16030/j.heg.202512044.