我國濕地退化過程中土壤理化性質(zhì)變化特征研究進展

高 瑩，胡雪瑛，孫喜軍

(1.咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000；2.西安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 西安 710061)

濕地是一個獨特的生態(tài)系統(tǒng)，它是由水和陸地彼此作用而形成的，它之所以被譽為“地球之腎”[1]，是因為它可以發(fā)揮強大的環(huán)境功能以及環(huán)境效益；它也是人類最重要的生存環(huán)境之一，尤其是它發(fā)揮了其他系統(tǒng)所無法代替的重要功能--調(diào)節(jié)徑流，抵御洪水，蓄洪防旱以及控制污染等等[2]。然而，由于人口的劇增，工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，開發(fā)利用不當(dāng)，使人口與資源、能源、糧食方面的矛盾日益突出，這導(dǎo)致世界濕地數(shù)量下降和質(zhì)量下降。世界上目前從地球表面上消失的濕地生態(tài)系統(tǒng)已達到50%[3]。

濕地退化包含了生物、土壤和水體的退化[4～6]，其中濕地土壤是外部環(huán)境要素長期相互作用的產(chǎn)物，它在濕地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮其生態(tài)功能的過程中發(fā)揮著不可替代的作用；是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[7]。

本文就我國濕地退化過程中的土壤理化性質(zhì)的變化特征和發(fā)展規(guī)律作一綜述，希望對未來合理利用濕地土壤、改良土壤環(huán)境、實現(xiàn)土地資源的有效利用和科學(xué)管理提供一定參考依據(jù)。

1 濕地的類型

廣義上的濕地是指洪泛區(qū)、濕原、泥炭地或水域地帶，無論它們是長久的還是暫時性的、天然的還是人工建造的，包含靜止或流動的淡水、微咸水和咸水的水域，以及低潮時水深不超過6 m的水體；濕地還可以包括沿河流和湖泊的島嶼，和濕地相連的沿海區(qū)域[8]。而狹義的濕地則僅是指陸地與水域之間的過渡區(qū)[9]。

根據(jù)《中國濕地保護行動計劃》的分類標(biāo)準(zhǔn)[10]，中國的濕地可分為5類，如表1所示，從表中可以看出來，面積最大的兩種濕地分別是沼澤和沼澤化草甸濕地以及河流濕地，兩者加起來占到了總濕地面積的60.23%。

表1 我國不同濕地類型及所占面積比

2 濕地退化過程中土壤物理性質(zhì)的變化特征

2.1 濕地退化過程中土壤容重和孔隙度的變化

土壤容重是指自然狀態(tài)下田間單位體積土壤(包括土體顆粒和粒間孔隙)的重量[3]。它的值多介于1.0～1.5 g·cm-3范圍內(nèi)。如果土壤容重小，表明土壤較松散，滲透性較好；相反，土壤容重較大，說明土體緊湊，結(jié)構(gòu)和通透性差[11]。土壤孔隙度是指土壤中所有孔隙的總體積與整個土壤體積之比，它反應(yīng)土壤的透氣性和透水性。結(jié)構(gòu)良好的土壤通常具有高達55%～65%的孔隙度。

黃易[3]研究表明，在金沙江流域的納帕海原生沼澤地，土壤肥力較高，通透性較好，且土壤比較疏松；與天然沼澤相比，草甸具有比天然沼澤更好的通透性、疏松程度和土壤肥力。在青藏高原的東北部若爾蓋高原沼澤濕地，閔安民[12]等人研究表明，隨著濕地的退化，土壤中的有機質(zhì)、養(yǎng)分和細(xì)顆粒物減少，土壤的粗顆粒增加，土壤的容重增加。在甘南藏族自治州，黃蓉[13]等人研究表明，隨著退化程度的增加，尕海濕地土壤容重增加，孔隙度減少，土壤變得更緊實；土壤通氣性也減小。

2.2 濕地退化過程中土壤含水量變化

水分是土壤-植物-大氣連續(xù)體(SPAC：Soil-Plant-Atmosphere Continuum)的一個關(guān)鍵因子，是土壤-植物系統(tǒng)(Soil-plant System)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的載體[18,24]。一定時間空間范圍內(nèi)土壤的含水量的變化可以反映濕地的持水性能和蓄水性能。濕地土壤具有較大大的持水能力，其持水量可達普通土壤的2～8倍[25]。

在對黃河源區(qū)河漫灘濕地退化及演替過程的研究中，林春英[14]認(rèn)為土壤含水量隨著退化程度的增加而降低。在納帕海濕地的研究中，黃易[3]也發(fā)現(xiàn)納帕海原生沼澤演化為草地后，土壤含水量下降。因此這使得濕地的蓄水和保水能力下降。隨著退化程度的加劇，黃蓉[13]等人研究表明，尕海洪泛濕地土壤的持水量逐漸降低。0～40 cm，土壤平均最大持水量為未退化(90.16%)>輕度退化(69.20%)>中度退化(49.78%)>重度退化(45.53%)；輕度、中度和重度退化的土壤平均持水能力較未退化洪泛濕地分別降低28.19%，34.06%，27.48% 。

3 濕地退化過程中土壤化學(xué)性質(zhì)變化特征

3.1 濕地退化過程中土壤有機質(zhì)和全氮含量變化

土壤有機質(zhì)(Soil Organic Matter，SOM)是土壤的重要組成部分，也是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的高低直接影響土壤保肥、供肥性[18]。此外，土壤是一個巨大的有機碳庫(Organic Carbon Pool)，根據(jù)計算全世界范圍內(nèi)以有機碳形式存儲在土壤中的碳大約有1 500 Gt，比全球大氣與植被碳庫總量還要多[20～22]。盡管濕地退化過程中植被生物量碳可能會增加，但在大多數(shù)情況下，濕地退化會導(dǎo)致更多的土壤碳釋放到大氣中[23]。因此，濕地土壤有機碳的變化對于評估全球氣候變化非常重要[19]。

氮是植物需要最多的營養(yǎng)元素之一，也是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。土壤中氮素的總儲量及其存在狀態(tài)與植物的生產(chǎn)力在某種條件下有一定的正相關(guān)[26,27,18]。研究表明，濕地退化導(dǎo)致濕地土壤中有機質(zhì)和總氮的減少以及土壤肥力的降低。例如林春英[14]等人在黃河源區(qū)漫灘濕地中發(fā)現(xiàn)，隨著漫灘濕地的退化，濕地土壤有機質(zhì)和全氮呈逐漸減少的趨勢。這表明隨著洪泛平原濕地衰退過程的加劇，土壤肥力正在下降。王瑩[11]在毛烏素沙區(qū)的沙漠濕地中發(fā)現(xiàn)，隨著濕地衰退程度的增加，有機質(zhì)的平均含量下降。隨著衰退程度的增加，總氮的平均含量也呈下降趨勢。黃易[3]在納帕海濕地的研究表明，在空間水平分布上，有機碳和全氮的含量呈現(xiàn)出隨沼澤化過程而降低的趨勢。黎楊[16]對貴州高原的草海濕地的研究表明，濕地退化導(dǎo)致土壤有機碳庫大顯著減少，在2015年表層有機碳含量平均值從243.03 g·kg-1降至37.35 g·kg-1，在2016年平均值從231.64 g·kg-1降至19.28 g·kg-1。

3.2 濕地退化過程中土壤速效養(yǎng)分含量變化

土壤的速效養(yǎng)分(速效氮、速效磷及速效鉀)是可以被植物直接吸收利用的[17]。濕地土壤養(yǎng)分的分布變化規(guī)律與植物群落的種類和分布不僅存在一定關(guān)系，對植物群落的演替也起到了重要作用[13,28,29]。

有研究表明隨著濕地的退化土壤速效養(yǎng)分含量變化是逐步減少的。例如王笛[15]等人通過在黃河三角洲的研究認(rèn)為，隨著濕地的退化，土壤養(yǎng)分含量減少，包括土壤速效氮、速效鉀。鄭云云[17]也表明，遼河口濕地未衰退區(qū)的土壤速效氮、速效磷含量高于退化區(qū)中部和退化區(qū)邊緣；黃蓉[13]對尕海濕地的研究表明，隨著衰退程度的增加，洪泛濕地土壤速效氮、速效磷、速效鉀逐漸減少，0～40cm土層速效養(yǎng)分含量表現(xiàn)為重度衰退<中度衰退<輕度衰退<未衰退。

然而，也有學(xué)者得出的研究結(jié)果與上面不完全一致。林春英[14]等人在黃河源區(qū)漫灘濕地中發(fā)現(xiàn)，在河漫灘濕地退化過程中全磷、速效磷和速效鉀表現(xiàn)出來的變化差異水平未達到顯著，然而，隨著衰退進行，速效磷減少，全磷和速效鉀增加。

3.3 濕地退化過程中土壤PH值和含鹽量變化

土壤酸堿性是衡量土壤肥力高低的一個重要指標(biāo)，影響土壤中的理化反應(yīng)和土壤養(yǎng)分的有效性，并且對植被的生長也起到了一定的限制作用[13]。

林春英等人[14]在黃河源區(qū)河漫灘濕地的研究表明，在不同退化階段當(dāng)土壤的酸堿值大于7時，pH隨退化程度增加而有明顯減少。同時，黃蓉[13]的研究表明，尕海洪泛濕地的退化過程中，pH 均隨著退化程度的加劇逐漸降低，而含鹽量逐漸增加。未衰退與退化濕地之間的土壤pH和鹽度的差異都顯示出顯著差異(P<0.05)。與未衰退濕地相比，輕度、中度和嚴(yán)重衰退的土壤pH值分別降低了2.02%、2.40%、2.52%，含鹽量則較其增加了33.33%、133.33%、166.67%。此外，不同土層深度pH變化規(guī)律不一樣。隨著土壤深度的增加，未衰退濕地的pH 值先上升后下降，而輕度退化、中度退化和嚴(yán)重衰退的濕地 pH 值隨土層深度的增加而增加?？偟膩碚f，隨著濕地土壤的退化，土壤趨向于鹽漬化。同時，鄭云云[17]在遼河口濕地的研究表明，表層土壤(0～10cm)的含鹽量要高于 10～20cm 土層。隨著退化過程，土壤鹽分含量呈上升趨勢，且達到顯著性差異(F=63.673，p<0.05)。

4 小結(jié)

濕地土壤是在特殊的水文條件和植被條件下發(fā)育而來的，它表現(xiàn)出與一般的陸地土壤不一樣的理化性質(zhì)[13]。而濕地土壤的性質(zhì)和功能對維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能以及群落演替方面發(fā)揮著重要作用。然而目前在對濕地退化過程中理化性質(zhì)響應(yīng)的研究方面仍相對不足，這制約了濕地保護與恢復(fù)研究的進一步深入。今后可以加強濕地土壤營養(yǎng)成分對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力影響方面的研究，以及土壤的有效資源與植物群落分布格局交互響應(yīng)方面的研究，從而為濕地的保護、恢復(fù)及合理利用提供理論依據(jù)和和決策參考。