人為干擾對秋浦河河灘濕地土壤碳組分的影響

汪 雨，何小青，徐 佳，陸 威

（池州學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院,安徽池州247000）

濕地是介于陸地和水域之間的過渡性生態(tài)系統(tǒng)，是地球表層生態(tài)系統(tǒng)中最重要的碳儲庫之一，全球濕地土壤總碳儲量約為550PG，約為全球土壤碳庫的1/3[1]。研究表明，不同程度人類活動的干擾對濕地土壤碳組分[2-6]及土壤呼吸排碳[7-8]情況影響顯著，人為干擾會一定程度地降低土壤的儲碳能力[6]，加速土壤的碳排放[8]。

牛振國[9]等通過遙感圖像分析發(fā)現(xiàn)，截至2008年我國河流濕地（含河漫灘）面積約占濕地總面積（不含水稻田）的1/4，近30年河流濕地減少面積達33670 km2，占我國濕地減少總面積的29.70%。秋浦河為池州市境內(nèi)流域中最長的一條河流，流域面積2828km2，河長149km，其上游有秋浦河源國家濕地公園，整條河流濕地資源豐富，在枯水期圍墾現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

本研究選擇在枯水期（2017年10月）對秋浦河下游濕地土壤進行分層取樣，同時采集圍墾對照樣，測定土壤碳含量及基本理化性質(zhì)，旨在確定人為干擾對研究區(qū)域濕地土壤固碳能力的影響強度，為實現(xiàn)對研究區(qū)域濕地資源的有效管理及綜合評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

秋浦河位于安徽池州境內(nèi)，是長江的一級支流，其干流長達到149 km，流域總面積2828km2，是池州市境內(nèi)最長的一條河流，河流上游主體部分在石臺縣境內(nèi)，下游在貴池區(qū)境內(nèi)，該區(qū)域氣候為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，多年平均溫度約為16.0℃，平均年降雨量在1400-1700mm之間[10]，沿河濕地資源豐富，其上游有秋浦河源國家濕地公園。

1.2 樣品采集

以秋浦河下游為研究區(qū)域，分段（八段）采集天然濕地土壤樣品，并就近采集對照圍墾地土樣。采用土鉆分五層采集（0-5cm,5-10cm,10-20cm,30-40cm,50-60cm）土壤樣品，共采集不同段位、不同深度的土壤樣品80個（其中天然濕地40個，對照圍墾用地40個），各樣品為“S”型布點采集的混合樣。樣品剔除植物根莖、落葉、沙礫后置于實驗室潔靜間風(fēng)干保存，采用四分法取部分樣品進行研磨過篩，供后續(xù)測試用。采樣過程中，取部分樣品置于已恒重的鋁盒，帶回實驗室用于測定新鮮土壤含水率。

1.3 分析測試

取研磨過20目篩的土壤樣品，按水土比2.5：1的比例浸泡，測定土壤pH值；采用重量法[11]分別測定新鮮土壤含水率及風(fēng)干土壤含水率；取風(fēng)干過60目篩的土壤樣品，采用重鉻酸鉀消解-分光光度法[12]測定土壤有機碳（SOC）含量；取風(fēng)干過60目篩的土壤樣品，按照水土比5：1的比例浸提，采用0.45μm濾膜過濾，取適量濾液采用重鉻酸鉀消解-分光光度法[12]測定換算出土壤中溶解性有機碳（DOC）含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計檢驗

采用Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)的整理與制圖，借助SPSS 19.0軟件采用Pearson檢驗法對SOC含量、DOC含量、pH值及含水率進行相關(guān)性分析。

表1 秋浦河濕地土壤碳組分含量及基本理化性質(zhì)（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

2 結(jié)果分析與討論

2.1 土壤SOC含量分布

研究區(qū)土壤SOC平均含量為25.38±6.18g/kg（見表1），明顯高于安徽省表層土壤平均含量13.9±8.75g/kg[13]、貴池區(qū)水田土壤平均含量17.77±5.79g/kg[14]及池州市主要湖泊（升金湖、十八索、平天湖）濕地土壤的平均含量[6]。研究區(qū)天然濕地SOC平均含量26.41±6.42 g/kg＞人為干擾地24.36±5.83g/kg（見表1），說明濕地圍墾為農(nóng)田會導(dǎo)致有機碳的損失。從圖1可以看出，研究區(qū)天然濕地及人為干擾地土壤SOC含量垂直變化趨勢相似，SOC含量整體呈隨土層深度增加而逐漸降低趨勢，0-30cm深度土壤SOC含量迅速下降，30cm以下SOC含量變化不明顯，結(jié)果與林凡[15]、羅先香[16]及許信旺[6]等人研究吻合。

圖1 不同類型土壤SOC含量垂直分布特征

2.2 土壤DOC含量分布

研究區(qū)土壤DOC平均含量為68.09±54.69mg/kg，人為干擾地DOC平均含量70.34±53.32mg/kg＞天然濕地65.85±56.61mg/kg（見表1）。研究區(qū)土壤DOC/SOC平均占比為0.05-0.49%，DOC/SOC平均占比：人為干擾地（0.06-0.54%）＞天然濕地（0.04-0.44%）。由于DOC在土壤中易礦化分解，易流失，是SOC損失的重要途徑[17]，因此DOC/SOC占比越高，則土壤中的SOC流失將越快，可作為研究區(qū)天然濕地土壤SOC含量高于人為干擾地的解釋。從圖2可以看出，天然濕地及人為干擾地0-60cm深度土壤DOC含量垂直變化趨勢相似，均呈現(xiàn)“低-高-低-高-低”的變化趨勢，DOC含量在5-10cm及30-40cm深度出現(xiàn)兩個峰值。

圖2 不同類型土壤DOC含量垂直分布特征

2.3 土壤SOC、DOC含量與基本理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

研究區(qū)土壤pH值至為7.24-8.00，均值為7.62，屬堿性土壤，人為干擾對土壤pH值影響不明顯。新鮮土壤含水率為28.00%-43.24%，均值為35.62%，天然濕地土壤含水率（31.79%-46.65%）明顯高于人為干擾地（26.03%-37.99%）。風(fēng)干土壤含水率為2.85%-43.24%。

表2 土壤SOC、DOC含量與基本理化性質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

將土壤SOC、DOC含量與基本理化性質(zhì)進行相關(guān)性分析（見表2），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤SOC含量與DOC含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.255（P＜0.05），說明土壤DOC含量變化一定程度地受到SOC含量的制約。土壤SOC含量與新鮮土壤含水率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.472（P＜0.01），與訾園園[18]等對膠州灣濱海濕地的研究結(jié)果一致，說明水分含量是影響土壤SOC含量的重要因素之一，原因是土壤水分含量會影響土壤的通氣性，進而影響土壤有機碳的礦化降解，研究區(qū)人為干擾活動降低了土壤的含水率，從而導(dǎo)致土壤碳的損失。土壤SOC、DOC含量與pH值均無顯著相關(guān)性（P＞0.05），說明在本研究區(qū)域土壤pH值并非是影響土壤碳儲量的主要因素。

3 結(jié)論

研究區(qū)土壤SOC平均含量為aq25.38±6.18g/kg，明顯高于安徽省表層土壤平均含量13.9±8.75g/kg。濕地圍墾為農(nóng)田會導(dǎo)致有機碳的損失，天然濕地SOC平均含量26.41±6.42 g/kg＞人為干擾地24.36±5.83g/kg。土壤DOC平均含量為68.09±54.69mg/kg，DOC/SOC平均占比：人為干擾地＞天然濕地，DOC/SOC占比越高，則土壤中的SOC流失將越快。0-60cm范圍，土壤SOC含量隨土層深度增加呈降低趨勢，DOC含量隨土層深度增加呈“低—高—低—高—低”的變化趨勢。

研究區(qū)土壤pH值至為7.24-8.00，屬堿性土壤，新鮮土壤含水率為28.00%-43.24%，其中天然濕地土壤＞人為干擾地。土壤SOC含量與DOC含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.255（P＜0.05），說明土壤DOC含量變化一定程度地受到SOC含量的制約。土壤SOC含量與新鮮土壤含水率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.472（P＜0.01），說明水分含量是影響土壤SOC含量的重要因素之一，研究區(qū)人為干擾活動降低了土壤的含水率，從而導(dǎo)致土壤碳的損失。

總體而言，人為干擾導(dǎo)致濕地土壤理化性質(zhì)改變，加速了土壤有機碳的礦化降解，一定程度地增強了土壤中的碳向大氣中排放速率，影響天然濕地的“碳匯”功能。