闽江河口秋茄湿地土壤腐殖质组成及剖面分布特征.docx

1、云南地理环境研究YUNNANGEOGRAPinCENVIRONMENTRESEARCH闽江河口秋茄湿地土壤腐殖质组成及剖面分布特征张林海，王瑞申(福建师范大学地理科学学院亚热带湿地研究中心，福建福州350007)摘要：以闽江河口秋茄湿地土壤为研究对象，研究了土壤腐殖质组成和剖面分布特征，并探讨了土壤腐殖质组成与土壤理化因子的关系。结果表明，秋茄湿地土壤腐殖质的组成中，胡敏酸占有机碳变化范围为6%18%,富里酸占有机碳变化范围为15%34%,闽江河口秋茄湿地土壤为富里酸型土壤。土壤胡敏酸和胡敏素含量随深度增加而波动降低；富里酸表层的含量最低，中间层最高。表层的HA/FA最高，中间层最低。土壤理化

2、性质中，pH值、有机碳含量、粘粒含量、氮含量与土壤腐殖质分布有显著线性相关关系。关键词：土壤腐殖质；HA/FA；秋茄湿地；闽江河口中图分类号：S152.2文献标识码：A文章编号：1001-7852(2011)01-0005-06收稿日期：2010-06-29；修订日期：2010-09-07.基金项目：国家自然科学基金项目(31000262)；福建师范大学地理科学学院“旗山学者”项目.作者简介：张林海(1978-)男，福建省宁化人，助教，硕士，研究方向为湿地生态与环境.0前言土壤腐殖质(humus)是土壤中一类特殊的高分子芳香族醍类聚合物，是土壤有机质经过生物酶分解、氧化以及微生物合成等过程改造

3、后的产物。腐殖质物质通过醍呼吸作用，促进Cr(VI)、U(VI)等金属和有毒物质的转化和降解，腐殖质的醍基团作为最终电子受体，对于自然界中碳循环过程有着非常重要的作用按腐殖质在酸碱溶液中的溶解度可以分为：胡敏素(Humins),胡敏酸(Humicacid,HA),富里酸(Fulvicacid,FA)4,5】。胡敏酸、富里酸是土壤腐殖物质的最重要组分，在改善土壤团粒、保持和提高土壤肥力和反应活性，影响环境等方面有着显著作用J'】。目前国内外对土壤腐殖质的研究主要集中在腐殖质的各组分结构性质、土壤腐殖质与肥力关系、土壤腐殖质物理、化学、生物转化及生态过程、腐殖质测定研究等方面L8-13o研

4、究领域多集中在森林、农田和草原等生态系统，对于盐沼湿地土壤的腐殖质研究则少见报道。红树林湿地按湿地公约的分类属潮间带森林湿地，它是处于海陆过渡带的天然生态系统，受水、气、陆交互作用强烈，主要集中分布在周期性遭受海水浸淹的海岸潮间带和滩涂上皿】。本文以闽江河口秋茄(KcuMiacarM)湿地土壤为研究对象,研究了土壤腐殖质的剖面分布及其组成特征，并探讨土壤腐殖质分布与土壤理化因子的相关性，以期为红树林湿地土壤的成土过程和为红树林的保护、恢复、开发以及环境部门和国土部门保护管理闽江河口湿地提供基础数据和参考依据。1研究区概况与研究方法研究区概况研究区位于闽江河口面积最大的洲滩天然湿地鳞鱼滩湿地，其

5、地理坐标大致为26。00,36"26B42N,119。34'12"119°40'40”E,面积达3120hm2o湿地处于淡水与咸水、南亚热带和中亚热带的交界处，独特地理条件，使之成为中国的重要湿地之一。区内气候暖热湿润，年均气温19.3Y,年降水量1380mm左右，年均降水日数153d,降水多集中在39月。在这种气候条件下发育了红壤向砖红壤性红壤过渡性土壤，植被多为次生植被'。湿地分布的主要植物为芦苇(Phrag.mitesaustralis)、咸草(Cyperusmalaccensis)和典草(Sctrpus等植物，该湿地天然生长的红树林

6、呈现斑块状分布，也有人工种植的红树林，种类主要是秋茄。1.2研究方法1.2.1土壤取样土壤取样具体地点位于长乐市潭头镇克凤村五、门闸附近。在天然红树林沼泽湿地选择3个样点,各样点按°10cm、1020cm、2030cm、3040cm、4050cm、5060cm层分别取样。一部分土样带回实验室用烘干法测定容重和含水量。另一部分土样在自然条件下风干，除去活体和根系，研磨，过2mm和0.25mm筛,在自封袋中保存备用。1.2.2 实验方法土壤腐殖质分组采用焦磷酸钠氢氧化钠溶液提取法，有机碳用重镉酸钾外加热法测定，使用凯氏定氮仪测定土壤氮含量，土壤磷测定采用H2SO4-HCL04消煮钥锐抗比

7、色法，土壤pH值测定采用的水土比为5：1,搅拌1min,静置30min,用奥立龙868型酸度计测量，土壤全盐含量用电位法测定(土壤浸提液制备水土比为5：1),土壤容重、含水量用环刀烘干法测定，另外对土壤样品采用甲种比重计法测定机械组成，计算出土壤中粘粒、粉砂粒及砂粒的百分比3】。1.2.3 数据处理数据分析处理和制图采用officeExcel2003和SPSS13.0软件，采用方差分析和最小显著性多重比较(LSD)方法检验不同层次土壤腐殖质含量的差异。2结果与分析2.1秋茄湿地土壤养分与腐殖质含量剖面分布特征2.1.1土壤养分状况秋茄湿地土壤养分垂直分布状况如图1,土壤有机碳、氮、磷含量剖面垂

8、直变化趋势比较一致，除磷的含量在1020cm较低外，其余都是010cm>1020cm>2030cm>3040cm>4050cm>50-60cm,即随着深度增加各养分含量降低，表层含量最高，底层最低。土壤各养分含量从土壤表层向深层逐渐递减的主要原因是红树林的根系主要分布在表层，根系主要从表层吸收营养，加上表层地上凋落物碳的输入量最大，因而养分含量最高。含鱼伊广0.0010.0020.000<»一一胡敏酸富里酸T一胡敏素一一胡敏酸富里酸T一胡敏素图1土壤养分含量剖面分布Fig.1Profiledistributionofsoilnutrients2.

9、1.2土壤腐殖质含量剖面垂直分布Is秋茄湿地土壤腐殖质含量剖面垂直分布特征如图2。胡敏酸含量的剖面垂直变化趋势为：010cm>10-20cm>5060cm>4050cm>2030cm>3040cm,表层的含量最高，中间层最低;富里酸含量的剖面垂直变化趋势为：2030cm>4050cm>3040cm>10-20cm>5060cm>010cm表层的含量最低,中间层最高;胡敏素含量的剖面垂直变化趋势为：010cm>3040cm>1020cm>2030cm>4050cm>5060cm,大体上随深度增加而降低，表层

10、的含量最高,底层最低，这种分布趋势与土壤养分的分布状况较为一致。总体上看，腐殖质各组分含量的剖面垂直分布特征都不尽相同。0.000n-ooo123ooO456is含tt/gkg-110.0020.0030.00有机碳有机碳土壤氮土壤磷图2土壤腐殖质含量剖面分布Fig.2Profiledistributionofsoilhumuscontent表1Tab.1土壤HA/FA剖面分布特征ProfiledistributionofHA/FA项目010cm1020cm2030cm3040cm4050cm5060cmHA/C00.060.130.14FA/C0.150.280.340

11、.300.330.32HA/FA1.070.650.310.210.400.452.1.3土壤胡敏酸和富里酸比值（HA/FA）剖面分布特征胡敏酸和富里酸本质上是分子量不同、结构单元相似的腐殖酸。表1表明，在腐殖质的组成中，胡敏酸占有机碳含量变化范围为6%18%,富里酸占有机碳含量变化范围为15%-34%,富里酸占显著优势。方差分析进一步表明：富里酸含量极显著高于胡敏酸含量（p<0.01）。秋茄湿地土壤HA/FA的剖面变化趋势为：010cm>1020cm>5060cm>4050cm>2030cm>3040cm,表层的HA/FA最高，中间层最低，这与胡敏酸剖面分

12、布特征一致。HA/FA除表层大于1夕卜，其他各层均小于0.65。2.2秋茄湿地土壤腐殖质与土壤理化性质相关分析土壤腐殖质是土壤有机质进入土壤后在微生物的作用下转化形成的。土壤理化性质，包括土壤养分状况、土壤盐度、土壤pH和土壤机械组成等因子，都会对土壤有机质转化为腐殖质的过程产生影响。为阐明影响闽江河口红树林湿地土壤腐殖质含量的主要因子，对其土壤腐殖质各组分与土壤理化因子进行相关分析。图3图6表明，土壤pH值与HA、HA/FA为极显著线性正相关关系（pvO.Ol）,与FA为极显著线性负相关关系（p<0.01）;土壤有图4土壤有机碳与HA、胡敏素、HA/FA相关关系Fig.4Correla

13、tionbetweenSOCandHA,humans,HA/FAinsoil安20.0016.0012.008.004.000.0020.00Fig.5Huminsy=-0.027x41.207,r=-0.47223.0026.0029.00粘粒含量/%图5土壤粘粒含虽与胡敏素、HA/FA相关关系Correlationbetweenclaycontentandhumans,HA/FAinsoil堀20.0016.00-12.00-8.004.001.001.301.601.90敏含ffi./gkg”图6土壤氮含量与胡敏素相关关系Fig.6CorrelationbetweenTNandhumin

14、sinsoil图3土壤pH与FA、HA、HA/FA相关关系Fig.3CorrelationbetweenpHandFA,HA,HA/FAinsoil机碳含量与土壤HA、胡敏素、HA/FA都有显著线性正相关关系（P<0.05）；土壤粘粒含量与胡敏素、特有机碳积累方式与潜力，进而影响着土壤腐殖质的积累脱。植被的地上凋落物及地下分泌物是土HA/FA都有显著线性负相关关系（p<0.05）；土壤氮壤腐殖质的主要来源，不同植被的凋落物与分泌物含量与胡敏素为极显著线性正相关关系（p<001）。具有各自的化学特性和分子结构，凋落物层贮量、3结论与讨论失重率和分解速率对土壤腐殖质含量影响较大S

15、I。与其他盐沼湿地草本植物相比，本区秋茄土壤中腐殖质含量较高，这主要是因为秋茄生长旺盛，每年3. 1土壤HA/FA土壤HA/FA在一定程度上反映土壤腐殖物质聚合程度，土壤胡敏酸与富里酸比值越大，土壤腐殖物质的聚合程度也越高，质量也越好成，因此常常被作为进一步说明土壤肥力的指标3】。本研究中，土壤HA/FA和pH、有机碳、土壤粘粒含量之间都有显著的相关关系，表明HA/FA是指示土壤环境和腐殖化高低的良好指标。HA/FA比值的大小实际上受腐殖酸分子缩合和降解动态平衡过程的影响口。闽江河口红树林湿地土壤腐殖质的组成中，HA/FA除表层为1.07外，其余各层变化范围为0.210.65,这表明闽江河口秋

16、茄湿地土壤为富里酸型土壤。与北方土壤相比，研究区土壤HA/FA偏低，腐殖物质的聚合程度不高，如三江平原典型湿地土壤HA/FA均大于1,其剖面均值为1.42.5,这与中国土壤腐殖质性质从北而南的地带性变化规律基本一致。研究表明，由北向南土壤腐殖质中胡敏酸含量下降而富里酸增加，主要是由于北方土壤在低温、湿润的环境中条件下腐殖化过程强烈），而南方土壤在高温、湿润条件下水稳性差，矿物风化作用强烈，不易形成团聚状的有机胶体，合成的胡敏酸量少，但却有利于富里酸的形成日。与本省其他土壤类型相比，研究区土壤HA/FA相对较高24,25】，这主要是由于研究区位于河口湿地的特殊环境决定的。湿地处于经常渍水的还原环

17、境下，输入到土壤中的植物物质首先形成大相对分子量的胡敏酸，而淹水还原条件又会阻碍微生物对有机质的进一步分解，因此有利于胡敏酸的形成和积累a】。3.2 土壤腐殖质垂直分布特征受植物根系分布和土壤有机质影响，土壤腐殖质含量的垂直变化一般都表现为从表层向下逐渐降低的特征】，秋茄湿地土壤腐殖质中胡敏酸和胡敏素的分布大致也是由表层向下波状降低。上覆植被是影响土壤腐殖质分布的一个主要因子，不同类型的植被可形成特定的土壤表层小气候，并具有独产生大量的枯枝落叶，据研究，红树林每年的凋零物达可达6.312.6t/hm"】。丰富的凋落物为土壤腐殖质和营养元素累积提供物质基础。秋茄土壤HA/FA在中间层次

18、（20cm40cm）出现了较低值，这可能是因为红树林在干旱时易反酸，埋藏层容易生成酸性较强的富里酸。鉴于潮汐湿地复杂的生态环境，土壤腐殖质组分及其变化的成因还有待于进一步探讨。3.3 土壤理化性质对土壤腐殖质的影响土壤腐殖质是土壤有机质的主体，腐殖质的多少与植物的根系分布及相应土壤层次所接受的外来碳源数量的差异有关，因此，土壤腐殖质的含量与土壤有机碳含量之间有密切的关系，如有研究表明，松结态胡敏酸碳含量与土壤总有机碳显著相关。本研究表明土壤有机碳与HA、胡敏素、HA/FA都有显著线性正相关关系，这与江苏省互花米草盐沼湿地和三江平原典型湿地土壤腐殖质的研究结果一致2L27o土壤氮素在一定程度上决

19、定了有机碳的含量，土壤对碳的固持常常受土壤氮水平的制约】，C/N会显著影响土壤腐殖化过程，因此氮含量与腐殖质的消长趋势往往是一致的，本研究中氮含量与胡敏素有显著正相关关系。湿地土壤氮含量的变化可能会导致土壤腐殖质质量的改变。有学者就认为，当湿地土壤接受外来氮输入增加时，如大气氮沉降和农业活动氮排放的增加，就可能会导致湿地土壤腐殖质质量的下降】。秋茄湿地土壤的pH值介于5.996.23,表明土壤呈弱酸性。土壤pH的高低影响腐殖质与矿物质的结合，改变两者反应时的表面位或基团的化合态。土壤pH还能通过腐殖质还原菌影响腐殖质的还原性，进而影响腐殖质的呼吸与转化叫。在腐殖质存在条件下，pH是影响土壤对农

20、药吸附的重要因素，因此，土壤pH与腐殖质有密切关系【35】。本研究表明，土壤pH值与HA、HA/FA有极显著线性正相关关系，这可能是因为pH升高时，土壤阳离子交换总量（CEC）增加，土壤活性增强，利于提高土壤腐殖化程度方】；还有研究认为土壤pH值升高时，碳酸钙含量增加，碳酸钙又有利于腐殖质的积累和分子量较大、芳化度和技基含量较高的胡敏酸的形成列，从而提高了HA/FA比值。致谢：本研究得到福建师范大学地理科学学院湿地研究中心和陈奋飞、陈丽明和雷国兴同学的帮助，特别是在实验过程中得到尹云峰老师的指导,在此一并表示感谢。参考文献：1JGAFFNEYJS,MARLEYNA,CLARKSB.Humica

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