潮汐對閩江河口濕地土壤理化特征的影響分析

高君穎.維奇，3......

（1福建師范大學地理科學學院，福州 350007；2福建師范大學亞熱帶濕地研究中心，福州 350007；3福建師范大學地理研究所，福州 350007）

閩江河口（施明樂 攝）

生物入侵的生態影響是入侵生態學的一個重要研究領域(Lodge，1993；Ludsin et al.，2001)。目前對外來植物入侵造成的生態后果的評價多集中在對生態系統地上部分的影響（張林海等，2008；Chen et al，2007），對生態系統地下部分生態過程和生物地球化學過程的影響研究則相對較少（Ehrenfeld，2001；Windham et al.，2003）。濕地是最易遭受入侵的生態系統，在我國互花米草入侵是沿海潮汐濕地生態系統面臨的主要問題，互花米草入侵后，通過對入侵地地形、微生物群落的改變以及自身的他感效應使得入侵地的土壤理化特征發生變化（Gray et al.，1991；Lee et al.，1999；Koretsky et al.，2000）。國內也對互花米草入侵對濕地土壤生源要素的影響開展了一些研究(高建華等，2007；Cheng et al.，2006)，但專門對互花米草入侵對土著種濕地土壤理化特征影響的系統深入研究尚未見專門報道。

閩江河口區最大的 魚灘潮汐濕地，位于閩江河口最外緣，臨江瀕海，水域面積寬闊。土著種為藨草Scirpus triqueter和短葉 Cyperus malacceusis。近年來，互花米草Spartina alterniflora迅速入侵，并蔓延侵入到潮上帶部分地段。閩江河口 魚灘短葉 濕地是近年來河口潮汐濕地遭受外來植物入侵的一個典型的例子。

作為沿海河口濕地，受周期性的潮汐影響是其基本特征之一。閩江河口 魚灘濕地為正規半日潮，因季節性環境因子的差異，輸入潮水的數量和性質也具有明顯的動態變化，進而對濕地土壤的理化特征產生影響，但土壤理化特征對潮汐的響應如何，尚不清楚。基于此，為闡明植物入侵對土著種濕地土壤理化特征的影響，揭示入侵種濕地和土著種濕地土壤理化特征對潮汐的響應，對閩江河口外來入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉 濕地漲潮前土壤、漲落潮過程中潮水和落潮后土壤理化特征進行了連續兩年的測定和分析，研究成果對準確預測植物入侵、海平面上升以及感潮區上移對土壤理化特征的影響具有重要意義。

1.料與方法

1.1.究區概況

閩江河口 魚灘濕地地理坐標為119°34′12″E ～119°40′40″E，26°00′36″N ～26°03′42″N。氣候暖熱濕潤，年均溫19.3 ℃，年降水量1346 mm（鄭彩虹等，2007）。天然植被主要有藨草、短葉 、蘆葦。近年來，互花米草入侵迅速，并形成單優勢種。潮汐為正規半日潮，對該濕地影響顯著。實驗地點位于 魚灘濕地的中部（119°37′31″E，26°01′46″N），土壤類型為沼澤土，研究樣地在退潮至最低水位時地表全部出露，從漲潮開始至落潮結束研究樣地平均水淹時間約為 4 h（ 川等，2009)，入侵種互花米草斑塊濕地與其被入侵對象短葉 濕地土壤理化特征測定地點相距較近（小于20 m），潮水性質相似，這為我們探討植物入侵對土著種濕地土壤理化特征的影響及入侵種和土著種濕地土壤理化特征對潮汐的響應提供了理想的實驗地。為了在測定時最大程度地減少干擾，在采樣點搭建了木質棧橋。

1.2.水和土壤理化特征的測定方法

在2008年和2009年分別采用2265FS便攜式電導鹽分/溫度計（Spectrum Technologies Inc.）、IQ150便攜式pH/氧化還原電位計（IQ Scientific Instruments）對潮水和土壤鹽度、溫度、pH值以及Eh（氧化還原電位）進行原位測定，同時，記錄潮汐的高潮水位。為了保證測定日期的代表性，我們選擇1個月內潮汐水位中等的日期（農歷初三）測定各項指標。潮水特征是在潮水水位接近于高潮水位時進行測定，土壤理化特征則是在漲潮前和完全落潮后測定，潮水特征的測定設置9個重復，入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉 濕地土壤理化特征的測定各設置3個重復。

圖1.潮前和落潮后濕地土壤鹽度、pH值和Eh的比較（a.鹽度，b.pH值，c.Eh）

1.3.據處理方法

應用SPSS13.0統計分析軟件中的Independent—Samples T Test對入侵種和土著種濕地土壤理化特征及漲潮前和落潮后的土壤理化特征的差異性進行檢驗，落潮后土壤理化特征與漲潮前和漲落潮過程中的相應特征值的相關性分析則采用SPSS 13.0—Pearson進行相關分析。為了量化土壤理化特征對潮汐的響應，將土壤理化特征對潮汐的響應值定義為潮汐敏感性，采用下式計算：

其中，S 表示土壤理化特征的潮汐敏感性，X1表示漲潮前土壤理化特征，X2表示漲落潮過程中的潮水理化特征，X3表示落潮后土壤理化特征。當S≥1時為100%敏感，當S≤0時，為不敏感。

表1.江河口鱔魚灘濕地潮水理化特征（2008年和2009年）

表2.潮前和落潮后入侵種互花米草斑塊濕地、土著種短葉茳芏濕地土壤理化性質

2.果與分析

2.1.汐特征

從表1中潮水的平均高潮水位、鹽度、pH值和Eh的變異系數看，潮水pH值的季節變化相對較小，而Eh的季節變化較為明顯，各因子季節變化模式的形成是比較復雜的，受到降水量、溫度、河流和海洋水體混合的數量及性質等多因子的協同影響。

2.2.潮前和落潮后入侵種和土著種濕地土壤理化特征

從表2中漲潮前和落潮后入侵種互花米草斑塊濕地、土著種短葉濕地土壤理化性質的變異系數看，入侵種、土著種濕地土壤均表現出落潮后的土壤鹽度、pH值和Eh變異性較大，但入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉 濕地漲潮前和落潮后土壤鹽度、pH值和Eh差異均不顯著（p＞0.05），即表現出有的月份是漲潮前大，有的月份是落潮后大（圖1），這與漲落潮過程中的潮水特征密切相關。

表3.潮后濕地土壤與漲潮前和漲落潮過程中潮水理化特征相關性

2.3.潮后與漲潮前和漲落潮過程中相應理化特征的相關性

對落潮后土壤的鹽度、pH值和Eh與漲潮前土壤和漲落潮過程中潮水的相應理化特征做相關分析（表3），結果表明，落潮后入侵種互花米草斑塊濕地土壤鹽度與漲潮前土壤鹽度和漲落潮過程中的潮水鹽度均呈極顯著正相關關系（p＜0.01），與漲潮前土壤鹽度的相關性更高，這可能與互花米草為泌鹽植物，其自身對鹽分的調節作用有關。土著種短葉 濕地落潮后土壤鹽度雖然同樣表現為與漲潮前土壤鹽度和漲落潮過程中潮水鹽度呈極顯著正相關（p＜0.01），但與入侵種互花米草不同的是，其與漲落潮過程中潮水鹽度的相關性更高；落潮后入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉

濕地土壤pH值都表現為與漲落潮過程中潮水的pH值相關性更高；Eh則與漲潮前土壤的Eh相關性較高。此外，還對落潮后鹽度、pH值和Eh與平均高潮水位之間的相關性進行了分析，結果表明，落潮后入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉 濕地都表現為土壤鹽度與平均高潮水位呈正相關，但相關性不顯著（p＞0.05），pH值與平均高潮水位呈顯著負相關（p＜0.05），Eh與平均高潮水位極呈顯著正相關（p＜0.01）。

圖2.地土壤鹽度、pH值和Eh潮汐敏感性（a.鹽度潮汐敏感性，b.pH值潮汐敏感性，c.Eh潮汐敏感性）

2.4.侵種和土著種濕地土壤理化特征的潮汐敏感性

本研究為了探討入侵種濕地和土著種濕地土壤理化特征對潮汐的響應，定義了理化特征值的潮汐敏感性，見數據處理方法部分。與此同時，為了直觀的展示潮汐對土壤理化特征的影響，本文對計算出的敏感性值進行繪圖（大于1的以1代替，小于-1的以-1代替）。由圖2可見，入侵種互花米草斑塊濕地土壤和土著種短葉濕地土壤鹽度、pH值和Eh潮汐敏感性在2008年和2009年表現出了不同的響應模式，就鹽度潮汐敏感性而言，2008年的響應程度較高，pH值和Eh潮汐敏感性差異不大。土壤鹽度、pH值和Eh潮汐敏感性的季節變化模式中，pH值和Eh潮汐敏感性季節變化模式相似，但二者均與鹽度潮汐敏感性季節變化模式不同。此外，土壤pH值和Eh潮汐敏感性無論是入侵種還是土著種濕地均高于鹽度潮汐敏感性。入侵種互花米草和土著種短葉濕地土壤鹽度、pH值和Eh潮汐敏感性也都表現出了對潮汐的不同響應模式，這與植物生長特性對土壤理化特征的影響和對潮汐理化特征的響應程度密切相關。

圖3.地土壤鹽度、pH值和Eh潮汐敏感性的最適范圍（a.鹽度潮汐敏感性，b.pH值潮汐敏感性，c.Eh潮汐敏感性）

2.5.侵種和土著種濕地土壤理化特征潮汐敏感性的最適范圍

潮汐敏感性只有大于0時才可稱為敏感。因此，本研究對入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉濕地土壤理化特征潮汐敏感性（大于0）與漲落潮過程中潮水相應的理化特征做相關分析（圖3）。結果表明，鹽度潮汐敏感性對潮水鹽度為0～3 ms/cm時的響應最為敏感，pH值潮汐敏感性對潮水pH值為7.0～7.5時響應最為敏感，Eh潮汐敏感性對潮水Eh為負值時的響應更為敏感。

3.論

1）入侵種互花米草斑塊濕地土壤pH值低于短葉濕地，而土壤Eh高于短葉濕地，但差異不顯著（p＞0.05）。

2）入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉 濕地漲潮前和落潮后土壤理化特征差異不顯著（p＞0.05）。

3）入侵種互花米草斑塊濕地和土著種短葉 濕地土壤鹽度、pH值和Eh潮汐敏感性變化模式不同，pH值和Eh潮汐敏感性對潮汐的響應程度更高，在潮水鹽度、pH值和Eh分別為0～3 ms/cm、7.0～7.5和負值時對潮汐的響應較為敏感。

致謝：本研究在野外采樣和測定過程中得到福建師范大學濕地研究中心黃佳芳、陳重安、劉澤雄、胡智強等同學的幫助，在此一并表示深深地感謝。

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