摘 要：【目的】生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是探索耦合元素平衡和循環(huán)的有效工具，研究無瓣海桑人工林表層沉積物關(guān)鍵元素含量及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，為外來植物科學(xué)管控提供理論依據(jù)。【方法】以欽州灣濱海濕地3塊不同林齡（10、15和20 a）的無瓣海桑人工林為研究對(duì)象，每個(gè)林分設(shè)置3塊20 m×20 m的樣地，每塊樣地內(nèi)采用蛇形布點(diǎn)法采集0～20 cm表層沉積物樣品，測(cè)定樣品的有機(jī)碳（TOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、有效磷（AP）、全硫（TS）、有效硫（AS）、全鉀（TK）、有效鉀（AK）等含量，研究表層沉積物C、N、P等元素生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征及其影響因素?！窘Y(jié)果】1）無瓣海桑林齡對(duì)沉積物TOC、TN、TP、TS、AS等理化性質(zhì)及C/N、C/P、C/S、C/K、N/S、P/S、P/K、S/K等生態(tài)化學(xué)計(jì)量具有顯著影響；2）研究區(qū)沉積物C/N均值（20.41）略高于中國濕地土壤C/N均值（18.22），C/P均值（64.91）、N/P均值（3.19）遠(yuǎn)低于中國濕地土壤C/P均值（245.22）、N/P均值（13.6），C∶N∶P均值為20.3，處于中國濕地土壤中C∶N∶P變化范圍7.08～41.44之間；3）相關(guān)性分析與冗余分析結(jié)果表明，TOC、TN和TP是影響沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量變化的關(guān)鍵因子?！窘Y(jié)論】研究區(qū)沉積物具有富C、P而少N的特點(diǎn)，沉積物P素礦化能力較強(qiáng)，無瓣海桑生長(zhǎng)需P量大、受N限制。在無瓣海桑人工林管理過程中，建議科學(xué)調(diào)控沉積物TOC含量、降低入海口N素和P素輸入來減緩無瓣海桑的擴(kuò)散速度，以降低其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：無瓣海桑；林齡；表層沉積物；生態(tài)化學(xué)計(jì)量；人工林管理

中圖分類號(hào)：S718.51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-923X（2024）06-0135-10

基金項(xiàng)目：廣西科技界智庫重點(diǎn)課題（桂科協(xié)〔2023〕K-113）；中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目（〔2022〕TG18號(hào)）；廣西林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目（gl2019kt16）；廣西壯族自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（S202310603161）。

Ecological stoichiometry characteristics in surface sediments of Sonneratia apetala plantation of different ages in Qinzhou bay

GAN Guojuan1， CHEN Yongyi1， TIAN Hongdeng2，3， LI Jiajia1， LIU Xiu2， QIN Jie2

（1. School of Environment and Life Science， Nanning Normal University， Nanning 530001， Guangxi， China； 2. Guangxi Forestry Research Institute， Nanning 530002， Guangxi， China； 3. Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation， Nanning 530002， Guangxi， China）

Abstract：【Objective】Ecological stoichiometry is an efficient tool to explore the balance and cycling of coupled elements， this study aims to provide a theoretical basis for the scientific management of alien plants by investigating the contents of key elements and their ecological stoichiometric characteristics in the surface sediments of Sonneratia apetala plantations of different ages.【Method】The study focused on three artificially established S. apetala forests of different ages （10， 15， and 20 years） in the Qinzhou bay coastal wetland. Three plots of 20 m × 20 m were set up in each forest age group. Surface sediment samples were collected within each plot using a zigzag pattern to a depth of 0-20 cm. Samples were analyzed to determine the contents of total organic carbon （TOC）， total nitrogen （TN）， total phosphorus （TP）， available phosphorus （AP）， total sulfur（TS）， available sulfur （AS）， total potassium（TK）， available potassium （AK） and so on. The ecological stoichiometric characteristics of C， N， P and other elements in surface sediments and their influencing factors were studied.【Result】1） The age of S. apetala forests had a significant influence on the physicochemical properties that included TOC， TN， TP， TS and AS， as well as the ecological stoichiometry that contained C/N， C/P， C/S， C/K， N/S， P/S， P/K， and S/K in sediments； 2） The average C/N values of sediments in the study area （20.41） were slightly higher than those of Chinese wetland soils （18.22）. Conversely， the mean C/P values （64.91） and N/P values （3.19） were much lower than those of Chinese wetland soils（245.22 and 13.6， respectively）. The average C∶N∶P ratio of 20.3 fell within the range of 7.08 to 41.44 that was observed in Chinese wetland soils. （3） Correlation analysis and redundancy analysis revealed that TOC， TN， and TP were the key factors influencing the variation in ecological stoichiometry of surface sediments.【Conclusion】The sediments in the study area were characterized by rich C and P but less N， with a higher mineralization capacity of sedimentary phosphorus. The growth of S. apetala requires a large amount of phosphorus while being limited by nitrogen. During the management process of S. apetala plantations， the diffusion rate of S. apetala can be slowed down by scientifically regulating the sediment organic carbon content and reducing the influx of nitrogen and phosphorus into the estuary， thus reducing ecological risks.

Keywords： Sonneratia apetala； stand age； surface sediments； ecological stoichiometry； plantation management

沉積物作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的基質(zhì)[1]，是濕地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的環(huán)境要素之一，也是碳（C）、氮（N）、磷（P）等營養(yǎng)元素的重要蓄積庫[2]。C、N、P等營養(yǎng)元素在提高濕地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力及維持濕地生態(tài)系統(tǒng)功能等方面發(fā)揮著重要作用，研究C、N、P等元素在濕地沉積物中的分布特征，是了解濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的重要基礎(chǔ)[3]。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)綜合了化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等基本原理，是研究多元素平衡及系統(tǒng)能量循環(huán)理論的一門科學(xué)[4]，是探索耦合元素平衡和循環(huán)的有效工具（如C、N、P等）[5]。已有研究表明，濕地沉積物具有相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)化學(xué)計(jì)量比[6]，但是會(huì)受到多種外界因素的影響[7]。眾多學(xué)者也對(duì)不同區(qū)域濕地沉積物及植物生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行了研究，均表明植物群落會(huì)影響濕地表層沉積物C、N、P等化學(xué)計(jì)量特征[8-9]。但是，紅樹林濕地作為全球最脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一，是一類地質(zhì)條件較為特殊的濕地，與其他類型濕地相比，紅樹林濕地沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征研究基礎(chǔ)相對(duì)較為薄弱。沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)可作為預(yù)測(cè)養(yǎng)分限制性和有機(jī)質(zhì)分解速率的重要指標(biāo)，因此，查明紅樹林濕地沉積物C、N、P等元素賦存規(guī)律對(duì)于推進(jìn)紅樹林濕地科學(xué)保護(hù)和修復(fù)具有重要意義。

無瓣海桑Sonneratia apetala是首個(gè)從國外引進(jìn)并大范圍推廣種植的紅樹植物，其生長(zhǎng)迅速、定居容易、抗寒抗逆、適應(yīng)性廣，已成為我國華南沿海裸地恢復(fù)植被的優(yōu)選樹種，總面積已達(dá)3 800 hm2[10]。然而，無瓣海桑具有一定的競(jìng)爭(zhēng)和擴(kuò)散能力，這引起了有關(guān)部門和專家對(duì)無瓣海桑是否會(huì)導(dǎo)致生態(tài)入侵的關(guān)注[11]。當(dāng)前，無瓣海桑研究主要集中在生態(tài)學(xué)特性[12]、群落特征結(jié)構(gòu)[13]、土壤碳儲(chǔ)量[14]、土壤化學(xué)因子動(dòng)態(tài)變化[15]、重金屬吸附能力[16]和對(duì)鄉(xiāng)土種的影響[17]等方面，國內(nèi)學(xué)者也重點(diǎn)關(guān)注了無瓣海桑的入侵性并做了相應(yīng)評(píng)估研究[18]。上述學(xué)者們開展的大量研究為闡明無瓣海桑特性及科學(xué)管控奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而涉及無瓣海桑生態(tài)系統(tǒng)元素循環(huán)和平衡機(jī)制的相關(guān)研究鮮見報(bào)道。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)為無瓣海桑研究提供了新視角，對(duì)于深入闡明無瓣海桑生態(tài)系統(tǒng)特征及其科學(xué)管控具有重要現(xiàn)實(shí)意義。無瓣海桑自引入廣西以來，經(jīng)歷過多次人工造林，與鄉(xiāng)土種相比，在適應(yīng)性、生長(zhǎng)、繁殖、擴(kuò)散均顯示出明顯優(yōu)勢(shì)，在廣西欽州灣表現(xiàn)出了較強(qiáng)的擴(kuò)散性，但是其定居后的適應(yīng)機(jī)制及對(duì)原生濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響程度還需要深入研究。

基于此，本研究在廣西欽州灣無瓣海桑群落區(qū)采集多個(gè)表層沉積物樣品，試圖回答以下科學(xué)問題：1）無瓣海桑人工林表層沉積物C、N、P是否符合我國濕地土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征？2）無瓣海桑人工林表層沉積物C、N、P等化學(xué)計(jì)量特征是否與林齡有關(guān)，有哪些影響因素？期望研究結(jié)果能初步揭示欽州灣無瓣海桑人工林表層沉積物C、N、P等元素分布規(guī)律，為了解無瓣海桑的生物地球化學(xué)循環(huán)過程及全面評(píng)估其生態(tài)入侵性提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為無瓣海桑控制管理及生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)，進(jìn)一步為揭示外來植物適應(yīng)機(jī)制提供數(shù)據(jù)支撐和理論證據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西欽州灣的茅尾海紅樹林自治區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)（108°28′35′～108°54′26′E，21°44′13′～21°53′49′N），屬典型南亞熱帶季風(fēng)性氣候，年均氣溫22.1℃，年均降水量2 170.99 mm，年均相對(duì)濕度81%。保護(hù)區(qū)內(nèi)有大片沙質(zhì)和泥質(zhì)淺灘，支撐著紅樹林的生長(zhǎng)發(fā)育，是全國最大最典型的島群紅樹林區(qū)，有桐花樹Aegiceras corniculatum、無瓣海桑、秋茄Kandelia obovata和老鼠簕Acanthus ilicifolius等紅樹植物，另外還生長(zhǎng)有廣西面積最大的鹽沼植被—茳芏Cyperus malaccensis。保護(hù)區(qū)內(nèi)無瓣海桑以人工種植為主，主要分布在欽州灣茅尾海西部茅嶺鄉(xiāng)沿岸及西北部康熙嶺鎮(zhèn)的河口、沿岸邊緣區(qū)，面積約為350 hm2，占茅尾海紅樹林總面積的18.23%。

1.2 樣地設(shè)置

2022年9月，在欽州灣茅尾海紅樹林保護(hù)區(qū)無瓣海桑的生長(zhǎng)區(qū)域，根據(jù)無瓣海桑種植時(shí)間，遵循樣點(diǎn)設(shè)置的典型性原則，選取了3種具有代表性的樣地，分別為10年生（SA10）、15年生（SA15）和20年生（SA20）的無瓣海桑林，另外選擇無植被生長(zhǎng)的光灘（Tidal flat， TF）作為對(duì)照，各類樣地信息見表1。

1.3 樣品采集

在上述無瓣海桑群落的中潮帶分別設(shè)置3個(gè)20 m×20 m樣方，樣方內(nèi)采用蛇形布點(diǎn)，采集0～20 cm表層沉積物樣品，將3個(gè)平行樣方采集的沉積物混勻?yàn)橐粋€(gè)樣品，約1 kg，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。將采集的土樣平鋪于干凈的紙張上，通過自然風(fēng)干、壓碎、剔除根系和石塊等雜質(zhì)后，研磨后過0.15 mm孔徑篩，裝入自封袋備用，用于理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.4 測(cè)定方法

樣品測(cè)定方法參照《GB 17378.5—2007海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第5部分：沉積物分析》[19]，pH值測(cè)定采用電位法（土∶水=1∶2.5）；電導(dǎo)率（EC）采用電導(dǎo)儀測(cè)定；有機(jī)碳（TOC）采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測(cè)定；全氮（TN）采用半微量凱氏法測(cè)定，全磷（TP）測(cè)定采用硫酸-高氯酸熔融-鉬銻抗比色法；全鉀（TK）測(cè)定采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法；全硫測(cè)定（TS）采用硝酸鎂浸提-硫酸鋇比濁法；有效磷測(cè)定（AP）采用鹽酸-氟化銨浸提-鉬銻抗比色法；有效鉀測(cè)定（AK）采用醋酸銨浸提-火焰光度法；有效硫（AS）測(cè)定采用磷酸鹽-乙酸溶液浸提-硫酸鋇比濁法。每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)3次，取平均值以減少誤差。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2019軟件計(jì)算樣品理化性質(zhì)及生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差；采用SPSS 20.0軟件對(duì)各樣地沉積物的理化性質(zhì)和生態(tài)化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）和Pearson相關(guān)性分析；采用CANOCO 5.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余分析（RDA），相關(guān)性熱值圖繪制用https：//hiplot.com.cn/home/index.html。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林齡無瓣海桑表層沉積物理化性質(zhì)特征

研究區(qū)不同林齡無瓣海桑林下表層沉積物的理化性質(zhì)表現(xiàn)出一定差異（表2）。由表2可知，pH值、EC、TOC、TN、TP、AP、TS、AS、TK、AK的變化范圍分別為5.48～5.88、605～3 013.33 μs/m、9.73～58.59 g/kg、1.06～3.17 g/kg、0.31～1.17 g/kg、5.78～16.75 mg/kg、5.29～10.09 g/kg、16.66～50.06 mg/kg、1.42～1.47 g/kg、58.93～288.8 mg/kg，其中EC、TOC、TN、TP、TS、AS、TK、AK含量無瓣海桑均高于光灘，而且養(yǎng)分含量為TOC>TS>TN>TK>TP。隨著林齡的增加，pH值先升高后降低再升高；除了SA20樣地與其他樣地均有明顯的差異外，其余樣地兩兩之間并無顯著差異（P>0.05，下同）。隨著林齡的增加，EC含量先升高后降低；除了SA15樣地與SA20樣地?zé)o顯著差異外，其余樣地兩兩之間差異顯著（P<0.05，下同）。TOC、TN、AS的含量隨林齡的增大呈現(xiàn)與pH值相同的變化趨勢(shì)；TOC、TN、AS在各樣地間差異顯著。隨著林齡的增加，TP和TS含量先增加后降低；TP、TS在樣地間差異顯著。隨著林齡的增加，AP含量先降低后升高；AP含量在樣地間差異顯著。隨著林齡的增加，TK含量在樣地間無明顯的變化，差異小。隨著林齡的增加，AK含量先升高后降低；除了SA20樣地與其他樣地有顯著差異外，其余樣地兩兩之間并無顯著性差異。由變異系數(shù)（CV）可知，pH值、TK空間變異性較弱，TS屬于中等程度變異，EC、TOC、TN、TP、AP、AS、AK空間變異性較強(qiáng)。

2.2 不同林齡無瓣海桑林下表層沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

研究區(qū)不同林齡無瓣海桑林下表層沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量表現(xiàn)出一定的差異（表3）。由表3可知，C/N、C/P、C/S、C/K、N/P、N/S、N/K、P/S、P/K、S/K變化范圍分別為9.21～25.74、32.16～84.28、1.84～8.37、6.87～39.96、1.28～4.19、0.20～0.41、0.75～2.16、0.06～0.19、0.21～0.82、3.74～6.88，大小順序?yàn)镃/P>C/K>C/N>C/S>S/K>N/P>N/K>P/K>N/S>P/S；其中C/N、C/P、C/S、C/K、N/S、N/K、P/S、P/K、S/K為無瓣海桑高于光灘。隨著林齡的增加，C/ N、P/S和P/K先升高后降低；C/N、P/S和P/K在樣地間差異顯著。隨著林齡的增加，C/P先升高后降低再升高；C/P除了SA15樣地與TF樣地?zé)o顯著差異外，其余樣地兩兩之間差異顯著。隨著林齡的增加，C/S呈現(xiàn)升高趨勢(shì)；C/S在樣地間差異顯著。隨著林齡的增加，C/K、N/S和N/K先升高后降低再升高；C/K、N/S和N/K在樣地間差異顯著。隨著林齡的增加，N/P先升高后降低再升高；N/P除SA10樣地與SA20樣地?zé)o顯著差異外，其余均表現(xiàn)出差異顯著。隨著林齡的增加，S/K先升高后降低；S/K除SA20樣地與SA10樣地、SA20樣地與TF樣地?zé)o顯著差異外，其余的均表現(xiàn)差異顯著。由CV結(jié)果可知，N/S和S/K空間變異性屬于中等變異，其他生態(tài)化學(xué)計(jì)量比屬于高變異，說明生態(tài)化學(xué)計(jì)量在各樣地間差異較大，而與C/N、C/S、C/K、N/S、N/K、P/S、P/K在各樣地間差異顯著是較一致的。沉積物各生態(tài)化學(xué)計(jì)量比變化規(guī)律不一致，是沉積物C、N、P、K、S含量隨林齡變化不一致引起的。

2.3 沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量與理化性質(zhì)的關(guān)系

由沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量與理化性質(zhì)相關(guān)性熱圖（圖1）可知，沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量與理化性質(zhì)指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)性。C/N與TOC顯著正相關(guān)，與TP、AK極顯著正相關(guān)；TOC與TN相比，C/N的主要貢獻(xiàn)來自TOC。C/P與EC、AP顯著正相關(guān)，與pH值、TOC、TN、AS極顯著正相關(guān)；TOC與TP相比，C/P的主要貢獻(xiàn)來自TOC。C/S與pH值、EC、TN、AP顯著正相關(guān)，與TOC、AK極顯著正相關(guān)；TOC與TS相比，C/S的主要貢獻(xiàn)來自TOC。C/K與TS顯著正相關(guān)，與EC、TOC、TN、AS、AK極顯著正相關(guān)；TOC與TK相比，C/K的主要貢獻(xiàn)來自TOC。N/P與AS顯著正相關(guān)，與TP極顯著負(fù)相關(guān)；TN與TP相比，N/P主要貢獻(xiàn)來自TP。N/S與AS顯著正相關(guān)，與pH值、TOC、TN、AP極顯著正相關(guān)；TN與TS相比，N/S的主要貢獻(xiàn)來源于TN。N/K與AK顯著正相關(guān)，與EC、TOC、TN、TS、AS極顯著正相關(guān)；TN與TK相比，N/K的主要貢獻(xiàn)來源于TN。P/S與AK顯著正相關(guān)，與TP極顯著正相關(guān)，與N/P極顯著負(fù)相關(guān)；TP與TS相比，P/S的主要貢獻(xiàn)來自TP。P/K與TP、AK極顯著正相關(guān)；TP與TK相比，P/K的主要貢獻(xiàn)來自TP。S/K與AK顯著正相關(guān)，與EC、TOC、TN、TS、AS極顯著正相關(guān)；TS與TK相比，S/K的主要貢獻(xiàn)來自TS。本研究中，除了N/P主要貢獻(xiàn)來自分母外，其他生態(tài)化學(xué)計(jì)量的貢獻(xiàn)均來自分子。

為探究各樣地沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量的影響因子，以沉積物的理化因子作為解釋變量，以沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量作為響應(yīng)變量進(jìn)行冗余分析（RDA）。在RDA排序圖中（圖2），藍(lán)色箭頭表示沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量，紅色箭頭表示沉積物的理化因子。由RDA分析結(jié)果可知，排序圖中第一軸（RDA1）的解釋量為51.42%，第二軸（RDA2）的解釋量為37.41%，前兩軸累計(jì)解釋了沉積物理化因子-沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量關(guān)系88.83%，這能很好地說明沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量與沉積物理化因子的相關(guān)性較高，分析結(jié)果具有可信性。沉積物TK的連線最短，表明其與沉積物各生態(tài)化學(xué)計(jì)量的相關(guān)性最小，對(duì)沉積物各生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征變異的解釋效果不佳；沉積物TOC、TN、TP的連線較長(zhǎng)，表明它們與沉積物各生態(tài)化學(xué)計(jì)量相關(guān)性較大，能很好地解釋沉積物各化學(xué)計(jì)量特征的變異。

由表4可知，各沉積物理化因子對(duì)沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量的影響大小排序?yàn)門OC>TP>TS>TK>TN>AS>AK>EC>pH值>AP。其中TOC、TP、TS、TK、TN這5個(gè)沉積物理化因子與沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量間呈極顯著相關(guān)關(guān)系（P<0.01），其他因子不具有顯著性。TOC和TP的貢獻(xiàn)率分別為50.0%和36.3%，兩者的共貢獻(xiàn)率為86.3%，說明TOC和TP是影響沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量的最主要因子。

3 討 論

3.1 不同林齡沉積物理化性質(zhì)特征

沉積物TOC主要來源于枯枝落葉和動(dòng)物殘?bào)w的分解，以及潮水帶來的營養(yǎng)物質(zhì)。研究表明，隨著林齡的增加，TOC等有機(jī)物質(zhì)積累越多[20]。本研究中，不同林齡無瓣海桑沉積物TOC含量并未隨著林齡的增加而增加，可能是無瓣海桑在10～15 a林齡段生長(zhǎng)快速，吸收的養(yǎng)分較多，導(dǎo)致15 a的TOC含量顯著低于其他林齡段。沉積物TOC在不同林齡間表現(xiàn)顯著差異性，與劉濱爾[21]的研究結(jié)果不同，可能是由于林分的林齡、潮位和高程等不同引起的。

隨著林齡的增加，TN呈增加趨勢(shì)[22]，本研究有不同的發(fā)現(xiàn)。隨著林齡的增加，沉積物TN與TOC具有相同的變化規(guī)律，這可能是由于TOC和TN是沉積物有機(jī)質(zhì)的重要組成，進(jìn)入沉積物的植物體和微生物C、N比例相對(duì)穩(wěn)定引起的。TN在10 a林齡達(dá)到最大值，且與光灘樣地和15 a林齡樣地差異顯著，而Ren等[23]研究結(jié)果中也表明雷州灣紅樹林區(qū)沉積物TN與光灘沒有顯著性差異，本研究結(jié)果與之不同，這可能是因?yàn)榱铸g不一致或沉積物來源不同。

研究區(qū)內(nèi)的TP含量平均值為0.84 g/kg，處于全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的第二級(jí)別（800～1 000 mg/kg），說明研究區(qū)內(nèi)P素貯量和供應(yīng)能力相對(duì)較強(qiáng)。不同于TOC和TN含量，TP在15 a林齡漲幅較大，顯著高于其他林齡段，可能是濕地沉積物系統(tǒng)的復(fù)雜性及海水影響所致。本研究中，AP平均含量為9.87 mg/kg，而且林齡越大含量越高，在20 a達(dá)到最大值，可能是因?yàn)?5～20 a林齡段無瓣海桑的生長(zhǎng)緩慢，吸收的AP減少，AP在沉積物中逐漸積累。沉積物AP與TP無顯著相關(guān)性，可能是由于沉積物磷形態(tài)多樣、各項(xiàng)反應(yīng)復(fù)雜以及濕地生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)作用所致。

紅樹植物比其他普通植物有更強(qiáng)的富集硫的能力，其沉積物中的TS含量一般較高，如在廣西、廣東、海南和福建地區(qū)紅樹林沉積物TS的含量分別為0.23%、0.19%、0.34%和0.18%[24]。本研究區(qū)無瓣海桑林下沉積物TS平均含量為7.47 g/kg（0.75%），高于廣西紅樹林均值；其中，10 a林齡的TS含量10.09 g/kg顯著高于其他林齡，這可能是由于該林齡的無瓣海桑根系活力強(qiáng)于其他林齡。研究區(qū)沉積物AS平均含量為34.08 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于膠州灣互花米草潮灘濕地（651.56 mg/kg）[25]和海南島東寨港紅樹林鹽土（115.640 mg/kg）的AS含量[26]。沉積物TS和AS受沉積物性質(zhì)的影響，如pH值、TOC、鹽度、含水量等。本研究發(fā)現(xiàn)沉積物pH值均呈弱酸性，這可能與紅樹植物特有的硫酸化作用有關(guān)。隨著林齡的增加，根系活力減弱，硫酸化作用減弱，需硫量變少，這可以解釋隨著林齡增加沉積物TS含量減少的原因，與楊瓊等[27]在不同林齡海桑和海桑林沉積物理化性質(zhì)的研究一致。

3.2 不同林齡沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

C/N是判斷有機(jī)碳分解快慢的重要指標(biāo)，且C/N越低有機(jī)質(zhì)分解速度越快[28]。研究表明，C/N<25時(shí)有助于促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化和N素的釋放[29]；C/N>25時(shí)有助于促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的積累，且微生物需要吸收N素以滿足自身生長(zhǎng)。研究區(qū)沉積物C/N均值為20.41±8.73，高于中國濕地土壤C/N平均值（18.22）[30]，且林齡對(duì)沉積物C/N的影響顯著。15 a林齡處C/N（25.74）大于25，說明該林齡段無瓣海桑沉積物中的有機(jī)質(zhì)礦化速率緩慢，TOC含量較高，TN含量較低；10 a和20 a處沉積物C/N均小于25，有利于TN的釋放，故沉積物TN含量較高。

C/P能夠指示P素的礦化能力[31]。研究表明，C/P值越低，越有利于微生物分解有機(jī)質(zhì)和釋放P素，且對(duì)有效磷的釋放起促進(jìn)作用[32]。本研究區(qū)沉積物C/P均值為64.91，遠(yuǎn)低于中國濕地土壤C/P均值（245.22）[30]，說明研究區(qū)沉積物微生物對(duì)磷的礦化較高，可為無瓣海桑提供較多可吸收的P組分。本研究中，沉積物C/P隨林齡增加與TOC含量呈現(xiàn)類似的規(guī)律，在15 a處達(dá)到最低值，在20 a處達(dá)到最大值，表明隨著林齡的增加，沉積物TOC分解速度下降，沉積物P素有效性升高。

N/P值可用作表征N素飽和與限制的重要指標(biāo)。本研究中，不同林齡無瓣海桑沉積物N/P均值3.19，遠(yuǎn)低于中國濕地土壤N/P平均值（13.6）[31]。研究表明，N/P小于14指示養(yǎng)分受氮限制，N/P大于16指示養(yǎng)分受磷限制[33]。本研究區(qū)沉積物N/P均值低于14，表明該區(qū)域內(nèi)養(yǎng)分受N限制，無瓣海桑生長(zhǎng)氮素供應(yīng)不足，這也證明了紅樹林沉積物N的缺乏，與相關(guān)研究結(jié)果一致[34]。隨著林齡的增加，無瓣海桑沉積物N/P比值呈先降低后升高的趨勢(shì)，與靖磊等[35]關(guān)于濕地楊樹沉積物N/P隨林齡的增加呈先增后降的趨勢(shì)的結(jié)果相反，可能是因?yàn)闈竦爻练e物立地條件和植被類型不同。

C/S<200，說明有機(jī)硫在礦化過程中凈釋放；200400，則說明S素既不合成也不釋放有機(jī)硫[36]。本研究區(qū)的沉積物C/S隨著林齡的增加而升高，但均小于200，說明無瓣海桑沉積物處于有機(jī)硫的凈釋放過程，S不是沉積物養(yǎng)分的限制因子。研究區(qū)的沉積物C/S、N/S、P/S和S/K在不同林齡處均表現(xiàn)顯著差異性，變化趨勢(shì)各異，這可能與沉積物C、N、P、S含量隨著林齡增加變化趨勢(shì)不完全一致有關(guān)。研究區(qū)C/K、N/K、P/K在各樣地間均表現(xiàn)較顯著的差異，隨著林齡增加的變化規(guī)律與分子的變化一致，是因?yàn)楦鳂拥爻练e物K含量相差不大，C/K、N/K、P/K值主要受分子影響。

綜上，研究區(qū)表層沉積物C/N均值（20.41）略高于中國濕地土壤C/N平均值（18.22），C/P均值（64.91）、N/P均值（3.19）遠(yuǎn)低于中國濕地土壤C/P平均值（245.22）、N/P平均值（13.6），僅為全國濕地C/N值和N/P值的26.47%，表明欽州灣無瓣海桑沉積物具有富C、P而少N的特點(diǎn)（該特點(diǎn)是相對(duì)于無瓣海桑生長(zhǎng)需求量而言），進(jìn)一步表明無瓣海桑生態(tài)系統(tǒng)是典型的C累積系統(tǒng)，且可能受到N的限制。其中，沉積物C∶N∶P=65.1∶3.2∶1，均值為20.3，符合中國濕地土壤中C∶N∶P變化范圍7.08～41.44。

3.3 沉積物理化性質(zhì)及生態(tài)化學(xué)計(jì)量相關(guān)性

相關(guān)研究表明，濕地沉積物理化性質(zhì)在一定程度上會(huì)影響其生態(tài)化學(xué)計(jì)量空間變化[3]。本研究中，pH值與C/S顯著正相關(guān)，與C/P、N/S極顯著正相關(guān)；隨林齡增加，pH值、C/P、N/S具有相同變化趨勢(shì)。EC與C/P、C/S顯著正相關(guān)，與C/K、N/K、S/K極顯著正相關(guān)，隨著林齡增加，EC、S/K具有相同的變化趨勢(shì)。TOC與C/N顯著相關(guān)，與C/P、C/S、C/K、N/S、N/K、S/K均極顯著正相關(guān)，說明這7個(gè)計(jì)量比受TOC影響較大；隨著林齡增加，TOC、C/P、C/K、N/S、N/K具有相同變化趨勢(shì)。TN與C/S顯著相關(guān)，與C/P、N/P、N/S、N/K、S/K極顯著正相關(guān)，說明這6個(gè)計(jì)量比受TN影響較大；隨著林齡增加，TN、C/P、N/P、N/S、N/K具有相同變化趨勢(shì)。TP與C/N、P/S、P/K極顯著正相關(guān)，與N/P極顯著負(fù)相關(guān)，說明這4個(gè)計(jì)量比受TP影響較大；隨著林齡增加，C/N、P/S、P/K具有相同變化趨勢(shì)。TS與C/K顯著正相關(guān)，與N/K、S/K極顯著正相關(guān)，說明這3個(gè)計(jì)量比受TS影響較大，隨著林齡增加，TS與S/K具有相同的變化趨勢(shì)。TK與所有的生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的相關(guān)性均不顯著。上述結(jié)果表明，沉積物理化性質(zhì)對(duì)生態(tài)化學(xué)計(jì)量影響順序?yàn)門OC>TN>TP>TS>TK，結(jié)合冗余分析結(jié)果可知，TOC、TN、TP是影響沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量的關(guān)鍵因子。

4 結(jié) 論

此次對(duì)欽州灣無瓣海桑人工林進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，無瓣海桑種植有助于沉積物養(yǎng)分的匯集，且該地區(qū)有機(jī)物分解速度較快，有助于沉積物養(yǎng)分形態(tài)轉(zhuǎn)化，研究區(qū)沉積物具有富C、P而少N的特點(diǎn)；研究區(qū)表層沉積物C/N平均值（20.41）略高于中國濕地土壤C/N平均值（18.22），C/P平均值（64.91）、N/P平均值（3.19）遠(yuǎn)低于中國濕地土壤C/P平均值（245.22）、N/P平均值（13.6），C∶N∶P=65.1∶3.2∶1，平均值為20.3，處于中國濕地土壤中C∶N∶P變化范圍7.08～41.44之間；總體來說，林齡顯著影響了無瓣海桑沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征；無瓣海桑生長(zhǎng)需P元素量大、受N元素限制、不受S元素限制，TOC、TN、TP是影響沉積物生態(tài)化學(xué)計(jì)量的關(guān)鍵因子。建議在無瓣海桑人工林管理過程中科學(xué)調(diào)控沉積物TOC含量、降低入海口N元素和P元素輸入來減緩無瓣海桑的擴(kuò)散速度，以降低其入侵風(fēng)險(xiǎn)。

本次調(diào)查對(duì)欽州灣無瓣海桑人工林營養(yǎng)狀態(tài)有了一定的了解，但是該區(qū)域周邊存在較多的水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游觀光等人類活動(dòng)干擾，諸多因素對(duì)紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響有待于深入研究。此外，欽州灣區(qū)域存在大面積鄉(xiāng)土紅樹植物群落分布且與無瓣海桑存在潛在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，不同樹種對(duì)沉積物營養(yǎng)元素的吸收利用特征不同，今后需開展不同紅樹植物營養(yǎng)特征的相關(guān)研究，對(duì)研究濱海濕地紅樹林恢復(fù)效益及評(píng)價(jià)等方面都具有重要意義。

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[本文編校：吳 彬]