劉彩紅 陳秋菊 康 劍

（1.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520；2.廣東省森林培育與保護利用重點實驗室/廣東省林業(yè)科學研究院，廣東廣州 510520；3.中國科學院華南植物園，廣東 廣州 510650）

濕地是地球上水陸相互作用形成的獨特生態(tài)系統(tǒng)，富有生物多樣性，是功能獨特不可替代的自然綜合體[1-2]。濕地水資源質(zhì)量往往與周邊生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)，尤其是與濕地緊密聯(lián)系的森林生態(tài)系統(tǒng)。因此，濕地周邊的森林對于濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要意義，作為水源涵養(yǎng)、水土保持的重要生態(tài)屏障，森林對維護濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有不可替代的作用[3-4]。其中最重要的影響是通過降水形成的徑流，降水通過林冠截留經(jīng)地表徑流進入濕地當中[5]，這一過程中，大量的林地土壤元素會被徑流攜帶進入濕地生態(tài)系統(tǒng)中，因此，濕地周邊的林地土壤元素的含量對于水體質(zhì)量起著舉足輕重的作用。

關(guān)于濕地公園土壤的研究近年來開展了很多。例如，研究人員對平頂山市白鷺洲城市濕地公園土壤重金屬元素特征進行了分析評價[6]。部分研究專注于研究濕地公園水體沉積物當中的重金屬元素污染風險[7-8]。目前，針對土壤養(yǎng)分的研究也有開展，例如，研究人員對廣東臺山鎮(zhèn)海灣紅樹林國家濕地公園土壤有機碳含量及其影響因素進行了深入分析[9]。此外，有研究對濕地土壤養(yǎng)分及肥力進行了綜合評價并提出相應(yīng)的建議[10-11]。盡管如此，針對濕地周邊的森林土壤進行的專題研究還鮮有報道。深入了解濕地周邊森林土壤表層養(yǎng)分及酸堿度變化特征，對于有效開展?jié)竦厮Y源保護具有指導意義。滃江是北江的最大支流之一，其對于珠江水系的水資源安全、生態(tài)安全具有舉足輕重的作用。此外，滃江還承擔著翁源縣飲用水源的重任，是粵北山區(qū)重要的生態(tài)屏障，因此，做好滃江源濕地公園的保護工作意義重大。本研究通過研究廣東翁源滃江源國家濕地公園周邊森林土壤中氮、磷、有機質(zhì)含量，土壤酸堿度狀況及其變化特征，從而明確森林表層土壤養(yǎng)分及酸堿度的空間變異特征及其影響因素。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)

廣東翁源滃江源國家濕地公園位于廣東省翁源縣東部，地跨龍仙鎮(zhèn)和江尾鎮(zhèn)，地理坐標介 于 東 經(jīng)114°04′24″～114°16′50″， 北 緯24°17′57″～24°30′18″之間。濕地公園由滃江源頭的貴東河、陂頭河等多條支流與滃江上游及河道兩側(cè)部分林地等組成，總面積614.04 hm2，濕地率58.98%[12]。地貌特征為西北低東南高，以低山丘陵為主，平均海拔414.73 m。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，年均降水量1787.9 mm。濕地周邊山體覆蓋有林地，主要植被包括桉樹林、杉木林、闊葉混交林、針闊混交林等，對于涵養(yǎng)水源、保持水土起到了積極的作用。

1.2 土壤采樣及分析

2020 年7 月，根據(jù)研究區(qū)植被、地形、氣候特征等狀況，利用DEM 數(shù)據(jù)、林地數(shù)據(jù)等綜合選取采樣點位置，在濕地公園內(nèi)采集林地0～30 cm的土壤，全區(qū)累積采集68 個樣點（圖1）。分析全部土壤樣品 pH 值、有機質(zhì)、全氮、全磷指標。樣品采集后，經(jīng)過風干、研磨、過篩，然后存儲用于化學分析檢測。pH 采用pH 計測定，土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測定，全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用酸溶法測定[13-15]。

圖1 滃江源國家濕地公園林地土壤采樣點分布Figure 1 Distribution of forest soil sampling points in Wengjiangyuan National Wetland Park

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過Excel 對土壤養(yǎng)分含量進行描述性統(tǒng)計，包括均值、極值、標準差等。通過土壤養(yǎng)分分級表對林地表層土壤養(yǎng)分進行分級評價。本研究運用ArcGIS 10.3 軟件中“地統(tǒng)計”模塊對土壤養(yǎng)分進行空間普通克里格插值（Kriging），進而分析滃江源國家濕地公園林地表層土壤養(yǎng)分及酸堿度空間變化特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 表層土壤養(yǎng)分及酸堿度統(tǒng)計分析

調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果表明（表1），滃江源國家濕地公園林地表層土壤pH 值變化范圍4.23～5.26 之間，平均值為4.55，整體變異較小。全氮含量734.25～213 6.25 mg/kg，平均含量1 203.67 mg/kg，變異程度最大。全磷含量為212.40～744.40 mg/kg，平均含量為338.93 mg/kg，變異范圍較大。有機質(zhì)含量為9.00～30.32 g/kg，均值為16.28 g/kg，具有一定的變異幅度。

表1 林地表層土壤養(yǎng)分及酸堿度統(tǒng)計值Table 1 Statistics of soil nutrients and pH of woodland surface soil

根據(jù)林地土壤pH 指標評價表（表2），滃江源國家濕地公園林地表層土壤整體呈現(xiàn)為酸性，且遠低于6.5 的臨界值。

表2 林地土壤pH 指標評價Table 2 Evaluation of forest soil pH index

2.2 表層土壤養(yǎng)分及酸堿度變化特征

根據(jù)林地土壤養(yǎng)分及酸堿度的調(diào)查結(jié)果，運用空間插值方法進行空間格局分析，結(jié)果顯示如下圖。

如圖2 所示，滃江源國家濕地公園林地表層土壤pH 值存在明顯的空間變異，研究區(qū)的中西部地區(qū)pH 值較低，呈現(xiàn)更強的酸性。在研究區(qū)東部pH 值相對較高，盡管如此，該區(qū)域的林地土壤整體呈現(xiàn)為酸性特征。

圖2 林地表層土壤pH 空間分布Figure 2 Spatial distribution of pH in forest surface soil

全氮含量在研究區(qū)的林地表層土壤空間分布中變異最大，濕地公園周邊林地的中部以及北部絕大多數(shù)區(qū)域全氮含量低于平均值水平。而在公園南部局部區(qū)域出現(xiàn)高值，且分布較為集中（圖3）。

圖3 林地表層土壤全氮含量空間分布Figure 3 Spatial distribution of total nitrogen content in forest surface soil

結(jié)果顯示，全磷含量在研究區(qū)空間分布差異較小。濕地公園絕大多數(shù)區(qū)域的林地土壤全磷含量保持在平均值水平，局部區(qū)域有較為集中的高值、低值區(qū)。其中，公園西部和中部有較為明顯的全磷富集區(qū)域。東北部、南部區(qū)域全磷含量相對較低（圖4）。

圖4 林地表層土壤全磷含量空間分布Figure 4 Spatial distribution of total phosphorus content in forest surface soil

有機質(zhì)含量的空間分布差異最不顯著，大部分區(qū)域均保持平均水平，僅中部區(qū)域略低，北部和西南部有零星的高值區(qū)域分布（圖5）。

圖5 林地表層土壤有機質(zhì)含量空間分布Figure 5 Spatial distribution of organic matter content in forest surface soil

3 討論與結(jié)論

土壤養(yǎng)分含量在研究區(qū)呈現(xiàn)出一定的空間差異，這種差異可能與地形差異相關(guān)[16-17]。研究顯示，滃江源濕地公園周邊森林土壤的全氮濃度范圍在0.1～1.4 mg/L 之間[12]。氮含量高的區(qū)域主要分布在南部、東北部的海拔較高的區(qū)域，濕地公園內(nèi)的主要林分植被分布于海拔較高的山坡。有研究發(fā)現(xiàn)，海拔引起的環(huán)境梯度變化可以豐富的植被凋落物輸入、改變氣候環(huán)境以及土壤養(yǎng)分狀況進而影響土壤微生物活性，最終影響土壤氮素含量[18-19]。整體來說，研究區(qū)域內(nèi)林地土壤全氮含量非常豐富，該區(qū)域?qū)τ诘男枨罅枯^低。此外，植被類型的差異也會導致養(yǎng)分元素的差異，據(jù)調(diào)查，該區(qū)域的森林類型包括闊葉林、針葉林、針闊葉混交林、竹林等，森林類型的差異往往會導致凋落物成分差異較大，進而間接影響土壤養(yǎng)分成分[20-21]。在本研究區(qū)，表層土壤全磷含量在大部分區(qū)域均保持均值水平，局部出現(xiàn)高值、低值區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)，亞熱帶地區(qū)常綠闊葉林較針葉林、針闊混交林土壤中磷組分含量顯著偏高，常綠闊葉林具有較高的土壤磷有效性和供應(yīng)能力[22]。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，磷含量較高的區(qū)域以常綠闊葉林為主，驗證了以上研究結(jié)果。另外一種可能是由于磷的含量受到了一定的人為干擾導致的，例如局部地區(qū)化肥的施用[23-24]。地質(zhì)因素導致的土壤類型差異也是重要原因之一[25]。就土壤有機質(zhì)而言，研究區(qū)含量整體較同緯度的其它區(qū)域低[26-27]，可能是由于土壤酸性導致的土壤分解作用減弱，降低了有機質(zhì)含量[28]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，土壤有機質(zhì)在研究區(qū)中部處于水平，該區(qū)域的主要植被類型為雜竹，表明竹林的有機質(zhì)含量更低，植被類型對土壤養(yǎng)分含量差異有著顯著的影響作用。這是因為相較于闊葉林、針葉林，竹林的生物量整體較低，凋落物輸入量及質(zhì)量均較低[29]。

研究表明，盡管濕地公園林地土壤酸堿度存在一定的空間變化，但整體上呈現(xiàn)明顯的酸性，這一結(jié)果與其他相關(guān)研究的結(jié)果一致[30-31]。大范圍的土壤酸性可能與土壤類型密切相關(guān)[32]。此外，土壤酸堿度與養(yǎng)分元素間形成一定的互作機制，酸堿度會間接影響?zhàn)B分元素含量，養(yǎng)分含量也會通過土壤理化性質(zhì)調(diào)控酸堿度[33-34]。在濕地公園中，尤其是水源地濕地公園，土壤元素的含量及酸堿度直接影響水質(zhì)，對于濕地生態(tài)系統(tǒng)安全具有重要意義[35-36]。明確養(yǎng)分元素及酸堿度的現(xiàn)狀及空間差異，可以為濕地公園林地合理經(jīng)營提供依據(jù)。首先，濕地公園在森林經(jīng)營過程中要減少施用有機肥料，避免土壤酸化程度加劇。其次，在造林、撫育過程中應(yīng)該減少氮肥施用，因為氮元素在該區(qū)域的含量水平較為豐富。此外，在整地時適當加入堿性物質(zhì)進行中和，進而促進土壤有機質(zhì)積累。

綜上，滃江源國家濕地公園周邊林地表層土壤整體呈現(xiàn)酸性，空間差異較小。全氮含量較為豐富，空間差異較大。磷含量較為穩(wěn)定，有機質(zhì)含量較低。