端金霞 李海文 李志文 何汝蜜王付民 朱奕秀

（1. 廣東惠東海龜國家級自然保護區(qū)管理局，廣東 惠州 516359；2. 嶺南師范學院 生命科學與技術學院，廣東 湛江 524048）

濕地生態(tài)系統(tǒng)是水陸相互影響所形成的特殊復合型生態(tài)系統(tǒng)，為三大生態(tài)系統(tǒng)之一[1]。兼具陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)的共同特性，具有防風固岸、維持生物多樣性和保護生物棲息地等多方面的生態(tài)服務價值[2]。土壤是濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，是濕地物質與能量的交換中心。濱海濕地土壤在形成和發(fā)展過程中受到了多重因素的影響，從而形成較為獨特的土壤條件和理化性質，在維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡中起著至關重要的作用[3]。目前，對濕地的研究主要集中在合理科學利用濕地資源和修復提高濕地生態(tài)系統(tǒng)功能來實現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展等方面[4]。濕地土壤理化性質的變化反映了土壤內部環(huán)境的變化，濕地土壤理化性質的改變又會引起植被多樣性的變化，久而久之，將會導致濕地生態(tài)系統(tǒng)的改變和退化[5]。通過改善和修復濕地土壤來提高濕地生產力和服務功能一直是濕地研究的重點方向[6]。

土壤理化性質和植被情況均是評價濕地生態(tài)環(huán)境的重要指標。眾多學者認為，研究濕地土壤的物理性質和化學性質對濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復和重建及濕地的可持續(xù)發(fā)展具有指導作用和重要意義。目前，國內外研究土壤理化性質的指標主要集中于土壤容重、水分、密度、質地、機械組成等單個指標的分析[7]。濱海灘涂濕地受潮汐影響，其生境異質性程度較高，與潮汐作用相關的土壤因子主要包括土壤鹽份、濕度、有效成分、pH、以及土壤粒度和容重等，且受高程影響較大[8]。Rokosch 等[9]認為濕地土壤理化性質中的有機質、土壤質地、土壤養(yǎng)分（速效磷、速效鉀、堿解氮）能夠反映濕地生境條件，是評價濕地恢復程度的重要指標。Axt 等[10]認為土壤理化性質中的有機質是濕地土壤恢復的評價指標。Meyer 等[11]認為衡量濕地生態(tài)恢復的重要指標是土壤理化性質中的有機質和容重。指標之間相關性分析研究也可以較好地反映土壤理化性質特征[12]。土壤與植被在濕地生態(tài)系統(tǒng)中相伴存在，相互制約，同時植物多樣性與土壤理化性質的相關性是復雜的[13]。

惠東港口海龜國家級自然保護區(qū)國際重要濕地是中國18 000 km 海岸線上國家一級保護動物綠海龜Chelonia mydas唯一的按期洄游產卵地[14]，但隨著該濕地周邊旅游業(yè)和房地產發(fā)展，濕地生態(tài)環(huán)境遭受干擾破壞的可能性增大、面臨生態(tài)功能退化的風險越來越高[15]。前期對該濕地的研究主要集中在生態(tài)補償制度、海龜保護體系的完善、海龜?shù)纳鷳B(tài)生物學特性等方面，缺少對濕地表層土壤理化性質特征以及植被與土壤的相關性報道[15-16]。本研究結果將為該濕地的科學管護提供前期數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

惠東港口海龜國家級自然保護區(qū)國際重要濕地（總面積18 km2)位于大亞灣和紅海灣交界處的惠東縣港口濱海旅游度假區(qū)內大星山南麓，主要為海拔 25 m 等高線以下丘地與低潮水位線的灘涂，包括沿海海岸的丘崗、沙灘及灘涂水域，屬濱海濕地，主要濕地類型包括沙灘、礫石與卵石灘、灘涂和永久性淺海水域[17]。地貌屬沉降山地溺谷灣。陸地為花崗巖丘陵山地，呈東西走向的不規(guī)則半月形。東部是以花崗巖為主形成的荒山。海岸以花崗巖為主。

1.2 土壤樣品的采集、測定及指標等級評定

2021 年5 月27-29 日取12 個表層土壤取樣點（圖1），編號為1 到12。每個樣點設置1 m ×1 m 的樣方，土壤樣品的采集按照對角線法在每個樣方中選取5 個點（4 個角和樣方中心）利用100 cm3的環(huán)刀來采集土壤表層0～20 cm 的土壤混合樣品，裝入聚乙烯自封袋運回實驗室用于相關指標測定。

圖1 濕地表層土壤采樣點分布Fig.1 Distribution of wetland surface soil sampling points

土壤濕度和含水量采用烘干法，土壤質地采用比重計法，土壤鹽度用鹽度計法、土壤pH 采用pH 計法，土壤有機質和有機碳采用重鉻酸鉀法，土壤堿解氮用擴散吸收法，土壤速效磷用紫外分光光度計法，速效鉀和交接性鈉采用原子吸收光譜儀法（NovAA350，德國耶拿），以上具體操作方法以及土壤容重、比重和孔隙度的測定參照行業(yè)標準[18-19]。土壤濕度等級和土壤質地評定根據(jù)土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范（HJ/T166 -2004）[19]進行評定。其它指標根據(jù)海洋沉積物質量標準（GB8668-2002）[20]進行評定。根據(jù)pH 值對土壤酸堿度強弱進行分級：強酸性pH＜4.5，酸性pH4.5～6.5，中性pH6.5～7.5，堿性pH7.5～8.5，強堿性pH＞8.5[21]。

1.3 植物多樣性調查

按照國家標準“濱海濕地生態(tài)監(jiān)測技術規(guī)程”（HY/T 080-2005）[18]執(zhí) 行。2021 年2 月24—27日，8 月16—19 日在廣東惠東海龜國家級自然保護區(qū)調查6 個喬木樣方（10 m×10m），8 個灌木樣方（5 m×5 m）和15 個草本樣方（1 m×1 m）。植物多樣性分析物種豐富度指數(shù)（S），Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D）, Shannon-Wiener 指數(shù)（H）和Pielou 均勻度指數(shù)（E）[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 軟件進行顯著性分析，Pearson 相關分析法進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 濕地表層土壤物理性質

2.1.1 土壤質地 根據(jù)我國的土粒質地分類標準[19]，濕地研究區(qū)域的土壤質地分為砂土和壤土，除8 號采樣點為壤土外，其余均為砂土。

2.1.2 土壤鹽度 濕地表層土壤鹽度含量變化幅度較大（表1），變化范圍為0.13%～0.26%。其中1、8 和12 號采樣點表層土壤含鹽量為0.13%，其它采樣地土壤含鹽量均為0.26%。

表1 濕地表層土壤物理性質Table 1 The physical properties of wetland surface soil

2.1.3 土壤含水量 研究區(qū)內各采樣點的表層土壤濕度均為潮，從表1 中可以看出研究區(qū)的表層土壤含水量有一定差別，波動范圍為：1.61%～9.33%。12 號采樣點的土壤含水量最高，為9.33%，3 號和11 號的表層土壤含水量最低，為1.61%。

2.1.4 土壤容重、比重、孔隙度 從表1 中可見，各樣點土壤容重、比重的變化幅度均不大，土壤容重變化在1.14 ～1.57 g· cm-3范圍內，土壤比重變化范圍為1.46～2.84；而孔隙度變化幅度較大，變化范圍在1.00% ～54.00%之間。

2.2 濕地表層土壤化學性質

2.2.1 土壤 1～12 號采樣地表層土壤的pH 均為7.00～7.50，根據(jù)土壤pH 分級標準，說明該濕地的土壤主要是中性土壤。

2.2.2 土壤有機質含量 濕地表層土壤的有機質含量變化范圍為：1.60 ～22.93 g· kg-1，變化幅度比較大（表2）。其中8 號采樣點的土壤有機質含量最高，達22.93 g· kg-1，8 號采樣點的土壤質地為壤土，其兼具砂土類土壤和粘土類土壤的特點，不僅有良好的通透性，還有較好的保肥性和肥效性。

2.2.3 土壤有機碳 研究區(qū)濕地表層土壤的有機碳的含量的變化范圍為0.88 ～13.30 g· kg-1（表2），其中含量最高的采樣地是8 號，這與有機質含量分析結果相一致。

2.2.4 土壤堿解氮、速效磷和速效鉀 從表2 可見，濕地表層土壤堿解氮含量的變化幅度較大，變化范圍為：13.80 ～155.70 mg· kg-1，8 號采樣點土壤堿解氮含量為155.70 mg· kg-1，顯著高于其它采樣點。速效磷的含量變化范圍為：0.60 ～8.20 mg·kg-1。速效鉀含量變化范圍為：1.17 ～12.24 mg·kg-1，變化幅度較大，8 號采樣點速效鉀含量為12.24 mg·kg-1，顯著高于其它采樣點。

2.2.5 土壤交換性鈉 表2 所示，濕地表層土壤的交換性鈉的含量變化為：9.12 ～32.31 mg·kg-1。其中砂土采樣點之間的交換性鈉的含量差異也較大。

2.3 濕地表層土壤理化性質相關性分析

對濕地表層土壤的容重、孔隙度、含水量、土壤養(yǎng)分（氮、磷、鉀）等指標進行Pearson 相關性分析如表3 所示?；輺|港口海龜國際重要濕地表層土壤的鹽度與交換性鈉呈極顯著正相關性。土壤比重與孔隙度呈極顯著正相關性。土壤容重與有機質、有機碳、堿解氮、速效鉀呈顯著負相關性。有機碳與有機質、堿解氮、速效鉀呈現(xiàn)極顯著正相關性。有機質與堿解氮、速效鉀呈現(xiàn)極顯著正相關性，與速效磷、交換性鈉沒有呈現(xiàn)顯著相關性。堿解氮與速效鉀呈現(xiàn)極顯著正相關性。速效鉀與交換性鈉呈顯著正相關性。其它指標之間的相關性不顯著。

表 2 濕地表層土壤養(yǎng)分Table 2 The soil nutrients of wetland surface soil

表3 濕地表層土壤理化性質Pearson 相關性分析Table 3 The Pearson correlation analysis of soil physical and chemical properties in wetland

2.4 植被多樣性指數(shù)差異及其與土壤因子的相關性

惠東港口海龜國際重要濕地植被的喬木層、灌木層和草本層的優(yōu)勢度指數(shù)和均勻度指數(shù)均差異不顯著，但草本層Shannon-Wiener 指數(shù)顯著高于喬木層和灌木層。從豐富度指數(shù)來看，喬木層最高，草本層其次，灌木層最低（表4）。由表 5可知，土壤容重與喬木層均勻度指數(shù)以及草本層Shannon-Wiener 指數(shù)及優(yōu)勢度指數(shù)呈顯著正相關，與草本層均勻度指數(shù)呈極顯著正相關。土壤孔隙度則與灌木層的均勻度指數(shù)呈顯著負相關。土壤有機質含量、有機碳含量與灌木層Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)呈顯著正相關，但交換性鈉與灌木層多樣性指數(shù)呈顯著負相關。速效鉀與草本層多樣性指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)呈顯著負相關。

表4 濕地植被多樣性指數(shù)Table 4 The plant diversity indices of wetland

表5 濕地表層土壤養(yǎng)分與植物多樣性指數(shù)的Pearson 相關性分析Table 5 The Pearson correlation analysis of soil nutrients and plant diversity indices in wetland

3 結論與討論

惠東港口海龜國際重要濕地是國家一級重點保護動物綠海龜、玳瑁Eretmochelys imbricata、太平洋麗龜Lepidochelys olivacea、蠵龜Caretta caretta和棱皮龜Dermochelys coriacea的重要棲息地，更是綠海龜在中國大陸架唯一的產卵地，2002 年被列入《拉姆薩爾公約》國際重要濕地名錄[22]。土壤理化性質和植被特征是該濕地的重要監(jiān)測對象。

在本研究中，8 號采樣點的各項土壤理化指標較明顯地不同于其他采樣點，主要原因是8 號采樣點的表層土壤為壤土，而其他采樣點的表層土壤質地是砂土。從采樣點的位置、地貌特征和生態(tài)環(huán)境情況來看，盡管8 號采樣點位于巖石海岸區(qū)，但其距離海域較其它采樣點遠，其上有濱海植物長期覆蓋生長，從而形成了壤土質的表層土壤。有植物覆蓋的土壤相比較而言有機質含量相對較高，孔隙度相對發(fā)達，結構相對穩(wěn)定[23]。而同位于巖石海岸區(qū)的9 號采樣點距離海域較近，其上較少植物生長，表層基本為裸露的由巖石長年風化形成的粗砂土，其表層土壤理化性質和位于海濱沙灘區(qū)的其它采樣點的性質相近。

砂質海灘的土壤是海水沖積而成的砂質堆積物，以砂粒為主，又常伴有貝殼等物質，透水性極強。影響沿海濕地土壤粒度的因素較多且比較復雜，主要的因素包括地形地貌、水動力條件、風暴潮、沿岸輸沙方向等[24]。本濕地土壤是以砂土（0.74 mm＞粒徑＞0.063 mm）為主，濕地海龜上岸產卵區(qū)沙灘（1～4 號采樣點）坡度平緩、沙粒細小，有利于海龜爬行、挖掘和產卵繁殖，因此維護保護區(qū)海龜產卵核心區(qū)沙質類型的穩(wěn)定是尤為重要的內容。

濱海濕地土壤有機質含量很低，通常為0.05%～0.17%，一般不超過0.2%[25]。本濕地表層土壤的有機碳和堿解氮、速效磷、速效鉀的含量均較低，有機質很大部分來源于陸生物質、養(yǎng)殖廢水、生活污水以及其它人為干擾產生的影響，使得營養(yǎng)元素與其相伴進入土壤和水體[26]。同時，由于是濱海潮汐環(huán)境，必然會受到海浪的作用，海水中有大量的懸浮物質，這些懸浮物質對營養(yǎng)元素能產生很強的吸附作用；另一方面在淺海區(qū)波浪可以攪動海底，促使沉積物中的營養(yǎng)元素向海水中釋放[26]。

本濕地表層土壤容重與有機質、有機碳、堿解氮、速效鉀呈顯著負相關性，這與祖元剛等[27]對土壤的研究結論一致，但有部分學者存在不同的結論[28]。濕地土壤的有機碳與有機質、堿解氮、速效鉀呈現(xiàn)極顯著正相關性，這與祁金虎[29]、張慧東[30]等對土壤研究的結論一致。研究區(qū)濕地的土壤有機質與堿解氮、速效鉀表現(xiàn)出極顯著正相關性，這與王勇輝[31]、張發(fā)俊[32]等眾多學者的研究結論一致。張發(fā)俊[32]、趙云[33]、王倩[34]等研究表明土壤的有機質與速效磷呈顯著正相關性，而本文中有機質與速效磷相關性不顯著。本濕地的土壤速效鉀與交換性鈉呈顯著正相關性。土壤有機質是土壤的基本組成成分以及氮、磷、鉀等元素的重要來源，不但能提供植物生長所需要的肥力基礎，而且能對土壤進行改良，同時對土壤的生理特性也有深刻的影響[35]。土壤速效養(yǎng)分（速效磷、速效鉀）和堿解氮是三個衡量土壤肥力的重要指標，在土壤中能夠被植物直接轉化吸收來促進生長發(fā)育，通過測定速效磷、速效鉀和堿解氮的含量，能夠判斷土壤肥力和土壤質量的高低[36]。而土壤有機碳是組成碳庫的重要部分，它的穩(wěn)定性會對碳素的分解和蓄存產生影響，從而進一步影響土壤的質量和土壤養(yǎng)分的循環(huán)，它的微小波動，都會使氣候發(fā)生變化，從而使得整個土壤環(huán)境發(fā)生改變[37]。

從該濕地的植被Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)來看，總體偏低，這與調查點主要是集中在濱海海龜上岸產卵區(qū)以及沿海礁石區(qū)有關，但同時也反映出該濕地植被有一定的脆弱性。在一定尺度范圍內，植被類型是導致土壤養(yǎng)分變化的關鍵因子，它既對土壤異質性有影響，又對土壤的異質性作出響應[13]。本研究中速效鉀與草本層多樣性指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)呈顯著負相關，可能是因為鉀元素限制了草本植物的生長，降低了草本植物聚集的趨勢，但對于該濕地，草本層是需要重點保護的植被類型。