陳志洲,符蘭吟,陳亞芹,張亞楠,鄧麗娜,張楷歆,李洪山,成 海*

(1.江蘇鹽城國家級珍禽自然保護區(qū)管理處,江蘇鹽城 224057;2.鹽城工學(xué)院海洋與生物工程學(xué)院,江蘇鹽城 224051)

江蘇海濱濕地為淤泥質(zhì)潮灘,擁有著豐富的灘涂資源,保持了天然的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能[1]。濱海灘涂濕地的植物群落生境層次十分明顯,在灘涂寬闊、人類干擾程度小的沿海海岸段,從海邊向陸地方向過渡生態(tài)類依次為無植被的光灘、鹽地堿蓬灘、獐茅草灘、白茅草灘或蘆葦灘[2]。但自從將互花米草(Spatinaalterniflora)引入種植到灘涂后,由于互花米草能夠防風(fēng)固沙且能阻擋潮流,影響了潮水的上漲以及漫延,從而可以改變土壤條件,而土壤因子的改變將影響植物生長、繁殖和種間競爭,進而改變海濱濕地植物群落生境[3-4]。然而,濕地植物分布和生長與土壤理化性質(zhì)間相互影響,且這種影響效應(yīng)因植物種類不同而異[5]。目前關(guān)于濱海濕地植物生長與土壤因子間的研究相對較少。

灘涂濕地具有高度敏感和脆弱特征,在自然和人為的雙重影響下,濕地的植被處于高度的動態(tài)演變中[3]。解析海濱濕地土壤理化特性與植物群落生境之間的關(guān)系是科學(xué)認識濕地生態(tài)過程、維護海濱濕地功能的基礎(chǔ)[3]。該研究為探討不同植物群落覆被對濱海灘涂土壤理化特性的影響,以江蘇鹽城地區(qū)灘涂濕地的不同植物群落交錯帶為研究對象,對不同植物覆被區(qū)的土壤理化指標進行分析和比較,明確四季灘涂濕地不同植被群落交錯帶下植物生長過程中土壤理化特性因子的變化情況,為進一步科學(xué)認識海濱濕地植物群落生境的生態(tài)過程及其動態(tài)演變打下基礎(chǔ),也為海濱濕地保護與合理利用提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 土樣來源及預(yù)處理江蘇鹽城條子泥市級自然保護區(qū)(32°43′53″～32°52′57.16″N,120°53′58.38″～121°3′13.06″E)具有高泥淤泥質(zhì)海灘,由海到陸呈現(xiàn)明顯的植被分異,保護區(qū)雨熱同季,夏季雨量集中。該研究以條子泥保護區(qū)內(nèi)植物群落交錯帶劃分生境梯度帶,選擇蘆葦-互花米草交錯帶(E1)、互花米草-鹽地堿蓬交錯帶(E2)、鹽地堿蓬內(nèi)部帶(E3)、鹽地堿蓬群落邊緣帶(E4)為研究對象,在2021年6月現(xiàn)場測量并記錄每個梯度帶內(nèi)植物的種類、蓋度、株高,并分別在當(dāng)年的3、6、9、12月于每個梯度帶上設(shè)置5個樣方的取樣法,取5個直徑為1 m×1 m 的樣方,深度為20 cm的混合土樣,自然風(fēng)干后,過60目篩后,置于密封袋中貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗器材分光光度計、分析天平、恒溫加熱器、坩堝、加熱爐、凱氏定氮儀、pH計、環(huán)刀、燒杯、玻璃棒、錐形瓶、量筒、試管架、漏斗等。

1.3 試驗方法現(xiàn)場測量并記錄每個樣方內(nèi)植物的種類、蓋度、株高;采用電位法測定土壤pH[6];質(zhì)量法測定鹽分含量[7];重鉻酸鉀容量法測定土壤的有機質(zhì)含量[7];環(huán)刀法測定土壤含水量[6];半微量凱氏定氮法測定總氮含量[7];氯化鉀溶液提取-分光光度法測定氨氮含量[7]。各試驗指標測量時均重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析測定的土壤理化特性指標數(shù)據(jù)采用 Excel 2016 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖,采用 SPSS 22.0統(tǒng)計軟件的單因素(One-way-ANOVA)結(jié)合LSD法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物群落交錯帶的植物群落組成特征現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)(表1),蘆葦-互花米草交錯帶(E1)中植物群落的蓋度、株高高于其余植物群落交錯帶,互花米草-鹽地堿蓬交錯帶(E2)中總植物群落的蓋度、株高高于純鹽地堿蓬群落帶(E3、E4),其中E2中鹽地堿蓬的平均蓋度、高度均低于E3、E4;互花米草群落邊緣通過分蘗向鹽地堿蓬群落內(nèi)部方向擴張,鹽地堿蓬內(nèi)部帶(E3)植物蓋度高于鹽地堿蓬群落邊緣帶(E4),株高差異不大。

表1 6月不同梯度帶植物組成和特征

2.2 不同植物群落交錯帶的土壤pH從圖1可看出,整個研究區(qū)域內(nèi)蘆葦-互花米草交錯帶(E1)土壤的pH均高于其他植物群落交錯帶,9月份時E3土壤的pH最低,為7.78,3月份時E1土壤的pH最高,為8.9,屬于強堿性土。結(jié)果表明研究區(qū)土壤pH均較高,整體為堿性土壤,3月份時土壤的堿性稍強。

注:不同小寫字母表示同一月份不同交錯帶間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different interlaced bands in the same month(P<0.05).圖1 不同植物群落交錯帶土壤的pHFig.1 pH of soils in different ecotone zones of plant communities

2.3 不同植物群落交錯帶的土壤鹽分含量由圖2可知,在3、6、9、12月中鹽地堿蓬內(nèi)部帶(E3)鹽分含量均為最高值,6月份時E3土壤鹽分含量最高,為27 g/kg。在3、6、9、12月中條子泥灘涂濕地保護區(qū)中蘆葦-互花米草交錯帶(E1)和互花米草-鹽地堿蓬交錯帶(E2)的土壤鹽分含量較低,鹽地堿蓬內(nèi)部帶(E3)的土壤鹽分含量較高。

注:不同小寫字母表示同一月份不同交錯帶間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different interlaced bands in the same month(P<0.05).圖2 不同植物群落交錯帶土壤的鹽分含量Fig.2 Soil salt content in different ecotone zones of plant communities

2.4 不同植物群落交錯帶的土壤含水量從圖3可以看出,所有土壤的含水量均大于30%,相比較而言12月份土壤含水量均較高。3月份時蘆葦-互花米草交錯帶(E1)土壤含水量較高,其中E4含水量最低;除了3月份,6、9、12月的鹽地堿蓬內(nèi)部帶(E3)的土壤含水量較高。

注:不同小寫字母表示同一月份不同交錯帶間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different interlaced bands in the same month(P<0.05).圖3 不同植物群落交錯帶土壤的含水量Fig.3 Soil water content in different ecotone zones of plant communities

2.5 不同植物群落交錯帶的土壤有機質(zhì)含量由圖4可知,3、9月時土壤中有機質(zhì)含量均表現(xiàn)出E1和E2顯著高于E3和E4(P<0.05),6月時E3土壤中有機質(zhì)含量較高,12月時E2土壤中有機質(zhì)含量較高。結(jié)果表明研究區(qū)中鹽地堿蓬內(nèi)部帶(E3)6月時土壤中有機質(zhì)含量較高,3、9、12月互花米草-鹽地堿蓬交錯帶(E2)土壤中有機質(zhì)含量較高。

注:不同小寫字母表示同一月份不同交錯帶間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different interlaced bands in the same month(P<0.05).圖4 不同植物群落交錯帶土壤的有機質(zhì)含量Fig.4 Organic matter content in soils of different ecotone zones of plant communities

2.6 不同植物群落交錯帶的土壤氨氮和總氮含量由圖5可知,在3、6、9、12月中不同植物群落交錯帶的土壤氨氮含量和總氮含量的變化趨勢一致。3月時E1和E2土壤的氨氮和總氮含量較E3、E4高(P<0.05),6月時E3土壤中氨氮和總氮含量最高,9月時E1土壤中總氮含量最高,12月時不同交錯帶的土壤中氨氮和總氮含量差異變化不大(P>0.05)。

注:不同小寫字母表示同一月份不同交錯帶間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different interlaced bands in the same month(P<0.05).圖5 不同植物群落交錯帶土壤的氨氮和總氮含量Fig.5 Ammonia nitrogen and total nitrogen contents in soils of different ecotone zones

2.7 不同植物群落交錯帶土壤因子的相關(guān)性由表2可知,灘涂濕地不同生境群落土壤的pH與鹽分含量、含水量呈負相關(guān);土壤的鹽分含量與有機質(zhì)含量、氨氮含量、總氮含量呈負相關(guān);土壤含水量與氨氮含量、有機質(zhì)含量與氨氮含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),總氮含量與有機質(zhì)含量、氨氮含量與總氮含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表2 土壤理化特性因子的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

在江蘇鹽城條子泥市級自然保護區(qū)灘涂濕地上植被以鹽地堿蓬為主,分布有互花米草和蘆葦?shù)饶望}植物,多為單優(yōu)勢種群落。研究發(fā)現(xiàn)在3、6、9、12月中保護區(qū)灘涂濕地的土質(zhì)pH最低值為7.78,表現(xiàn)為堿性土壤,3月土壤堿性稍強,研究結(jié)果進一步證實不同的耐鹽植物生長后土壤pH變化差異并不大[8]。

鹽地堿蓬是濱海灘涂高鹽土壤生長的“先鋒植物”,在該研究中高覆被區(qū)鹽地堿蓬的表層土壤水溶性鹽含量較高,考慮這可能是因為鹽地堿蓬為一年生的鹽生植物,生長期間吸收土壤鹽分,生長期易形成枝葉凋落物,凋落物分解后,大量鹽分返回表層土壤,增加了表層土壤水溶性鹽含量[9]。對保護區(qū)土壤含水量測定發(fā)現(xiàn)鹽地堿蓬覆被可提高土壤的最大持水性,這與陳立華等[5]的研究結(jié)果一致。植物需從土壤中不斷吸收氮、磷、鉀等礦質(zhì)元素維持生長發(fā)育[10],而土壤表層的有機質(zhì)等含量與植物根系新陳代謝和枯枝落葉形成的腐殖質(zhì)相關(guān)[5],該研究中互花米草-鹽地堿蓬交錯帶(E2)覆被的土壤中有機質(zhì)、氨氮和總氮含量整體較高,可能原因是互花米草具有發(fā)達的根組織,而根系會吸收深層土壤中元素并向根際土層轉(zhuǎn)運,用于其生長發(fā)育[11];且鹽地堿蓬為一年生草本植物,生長期枝葉凋落物積累量大,凋落物分解后增加土壤養(yǎng)分的回還[12],因此,互花米草-鹽地堿蓬交錯帶土壤的有機質(zhì)、氨氮和總氮含量易于積累。

該研究結(jié)果還顯示灘涂濕地不同生境群落土壤的鹽分含量與有機質(zhì)含量、氨氮含量、總氮含量呈負相關(guān),分析可能原因是高鹽環(huán)境抑制植物根系對養(yǎng)分的吸收,影響了土壤中養(yǎng)分的含量。土壤含水量與氨氮含量、總氮含量、有機質(zhì)含量均呈正相關(guān),分析原因是濱海灘涂區(qū)域的土壤含水量高,易于枝葉凋落物的腐爛分解,進而增加了表層土壤養(yǎng)分。

綜上所述,條子泥保護區(qū)土壤整體偏堿性,土壤的保水性高,蓄水能力較強;鹽地堿蓬內(nèi)部群落帶表層土壤鹽分含量較高;在互花米草-鹽地堿蓬高覆蓋區(qū)有機質(zhì)、氨氮、總氮含量整體較高。研究不同的植物群落覆被對灘涂土壤理化特性的影響,可為深入了解海濱濕地生態(tài)系統(tǒng)的演替過程打下基礎(chǔ),也為濕地的保護和利用提供參考依據(jù)。