水源退耕濕地不同植物群落土壤特征變化初探①

賈宏宏, 辜 彬

水源退耕濕地不同植物群落土壤特征變化初探①

賈宏宏, 辜 彬*

(四川大學生命科學學院，生物資源與生態環境教育部重點實驗室, 成都 610065)

本文選取成都市水源保護區不同退耕年限(3、5、7 a)的云橋濕地為研究對象，分析了退耕還濕后不同植物群落下土壤的基本理化性質和酶活特征，初步探究了退耕濕地土壤的理化性質和酶活在時間序列上的變化規律以及不同植物群落對退耕濕地的恢復效果。研究結果表明：①退耕還濕后，濕地土壤養分在時間梯度上呈退耕5 a<3 a<7 a的變化規律，在退耕恢復5 a后濕地土壤的整體肥力逐漸增強，但仍低于對照區的陸地土壤；濕地土壤的各酶活在退耕恢復的3 ~ 5 a低于對照區的陸地土壤，但在退耕7 a，均與對照區的陸地土壤無顯著差異。②3種植物群落對退耕濕地土壤的恢復效果存在差異，其中雀稗植物群落對退耕濕地的恢復效果最佳，蘆葦植物群落下的土壤肥力相對薄弱。③退耕還濕后，濕地土壤理化性質和酶活的相關性分析結果表明：土壤的pH、堿解氮、速效鉀、淀粉酶和脲酶均可作為較好評價成都水源保護區退耕濕地土壤生態恢復狀況的重要指標。本文對成都水源保護地退耕恢復3 ~ 7 a濕地土壤養分恢復狀況進行了初步探究，為水源保護地退耕還濕工程后期的維護和管理提出了科學的指導意見。

退耕還濕；土壤養分；酶活；植物群落

濕地是處于陸地與水體之間一種過渡性質的生態系統，有獨特的形成發育和演化規律[1]，具有極高的資源開發價值和環境調節功能。濕地生態系統由濕地土壤、濕地水文和濕地植物三大要素構成[2-4]，其中濕地土壤有別于陸地土壤，是濕地生態系統的物質基礎，具有調節徑流、過濾降解污染物、維持濕地生物多樣性等功能[5]。濕地植物是濕地的重要組成部分，能夠降解濕地污染物，起到凈化水質的功能[6]。但是由于人類的過度開墾，使得自然濕地面積不斷減少，調蓄防洪功能衰退，生物多樣性減小，土壤質量下降[7]，破壞了濕地生態系統的穩定性。因而，退耕還濕作為一項解決濕地面積減少、恢復濕地生態功能的重要舉措，受到了越來越多的關注[8]。

國內外對濕地恢復的研究主要集中在濕地植物種子庫和植被演替動態、濕地生態系統健康與景觀格局變化、退化濕地的恢復重建等方面[8]。國外部分學者開展了對佛羅里達大沼澤濕地[9]等的研究,我國對退化濕地生態系統恢復重建的研究起步較晚，主要集中在富營養化湖泊和灘涂地生態恢復方面，但對水源濕地的研究報道鮮少。已有研究表明濕地土壤是恢復濕地生態系統的關鍵[10]，當前對于濕地土壤的研究主要集中在土壤理化性質的垂直變化、時空變化規律，其中還涉及人為干擾和植被覆蓋等對濕地土壤的影響等方面[11]，這些研究有利于對退耕還濕后土壤生態恢復特征的認識，但對濕地土壤在退耕時間序列上的生態恢復過程研究甚少。目前對于濕地植物的研究主要集中在水生植物對濕地土壤碳氮磷硫[12-14]含量及分布特征的影響[6]，以及植物各器官對水質和土壤重金屬[15]等污染物的吸附降解效果等方面，但是對不同植物群落在時間梯度上對退耕濕地土壤生態恢復效果評價尚未研究。

本文選取成都市重要飲用水源保護區內的云橋濕地為研究對象，通過測定3種植物群落不同退耕恢復年限下的土壤pH、堿解氮、有機質、速效鉀和有效磷等土壤養分，以及土壤過氧化氫酶、淀粉酶、蔗糖酶、脲酶等酶活指標，分析不同植物群落下的土壤養分在退耕時間梯度上的變化特征以及土壤養分與土壤酶活的相關性，并對退耕后濕地土壤生態恢復的變化趨勢進行預測。初步認識研究區退耕還濕工程建設完成后的濕地土壤在時間梯度上的生態恢復現狀以及不同植物群落下土壤養分的分布特征，進而得出不同植物群落在退耕時間梯度上對濕地土壤的恢復效果。同時也為成都水源濕地在植物選擇、植物配置以及如何改善濕地土壤等方面提供科學依據，這對于研究區水源濕地面積的擴大和后期的維護和管理具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于成都市郫縣新民場鎮，地理位置30°87′06" ~ 30°87′61″N，103°89′17″ ~ 102°89′98″E（，屬亞熱帶溫潤季風型氣候，氣候溫和、雨量充沛，年平均溫度15.7 ℃，最高氣溫35.8 ℃，最低氣溫–5℃，年平均降水量960.0 mm，雨量充沛，日照偏少，無霜期長。研究區云橋濕地曾是成都平原具有數千年歷史的自然河流—— 徐堰河和柏條河的交匯故道，后經人為改造為傳統冬水田，由于地下水網豐富，十分適合保留和恢復天然沼澤和湖泊濕地環境。該區域內的蓄水受都江堰灌溉區季節性水位控制，具有良好的水資源及植被環境，現已是成都市重要的自然飲用水源。

研究區自2011年退耕還濕工程分期建設以來，濕地總面積已達23 hm2，水域面積達40%，水生植物的覆蓋面積已達42.76%。其中，一期濕地面積為3.73 hm2，水生植物群落主要有蘆竹()、蘆葦()、水燭()、睡蓮()和鳶尾()；二期濕地以原生態的水塘和老河溝為基礎，面積達8.8 hm2，優勢植物群落有蘆葦、菖蒲()和傘草()群落，種植面積較大的水生植物群落還有睡蓮、腎厥()、白茅()等；三期濕地于2015年建設完成，濕地面積達10.46 hm2，種植面積較大的水生植物有7種，其中以蘆葦和菖蒲為優勢植物群落。本文研究選取分期建設濕地所共有的3種植物群落蘆葦、白茅、雀稗，分別代表研究區退耕恢復濕地的優勢植物群落、常見濕地植物群落及自然生長植物群落。

1.2 土樣采集與處理

于2017年6月在成都市郫縣三道堰云橋濕地，選取不同建設年限(3、5、7 a)的3個退耕濕地為采樣區，植物群落選擇雀稗、蘆葦、白茅是三區共有且覆蓋度較高的植物群落，采樣區除退耕時間不同外，其余自然條件相同或相近。每個采樣區隨機設置3個重復樣地，每個樣地需含上述3種植物群落，樣地內每種植物群落下隨機設置一個2 m × 2 m的樣方，以點狀采樣的方式采集5個0 ~ 10 cm的表層土壤混合均勻，并做好標記。同時，采集鄰近3個采樣區的陸地土壤作為對照組，共計采樣36個。

采集的樣品做好標記用保鮮袋存儲，剔除土壤中的根系和小碎石后將土樣分為2部分：一部分鮮土保存于 4 ℃冰箱中，用于土壤生化性質的測定；另一部分自然風干后，挑去根、細小石礫后研磨，根據試驗要求分別過2、0.25和0.49 mm 篩后，標記保存用于理化性質測定。研究區不同退耕年限鄰近區陸地土壤的基本性質和酶活性見表1。

表1 研究區不同退耕年限的陸地土壤養分

注：數據為平均值±標準差；同一列數據小寫字母不同表示差異顯著(= 9，<0.05)。

1.3 試驗方法

1.3.1 理化性質測定 參照魯如坤[16]的方法進行。利用酸度計測定土壤pH，水土比為2.5︰1；采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定土壤有機質含量；采用堿解擴散法測定土壤堿解氮含量；采用碳酸氫鈉–鉬銻抗比色法測定土壤有效磷；采用乙酸銨提取–火焰光度法測定土壤速效鉀。

1.3.2 酶活測定 土壤酶活性測定采用關蔭松[17]的方法進行。用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性，酶活性以1 g土壤20 min內消耗0.1 mol/L KMnO4的量表示；用3,5二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性，酶活性以1 g土壤在37 ℃培養24 h中每小時產生葡萄糖的量表示；用3,5-二硝基水楊酸比色法測定淀粉酶活性，酶活性以1 g 土壤在37 ℃ 培養24 h中每小時產生葡萄糖的量表示；用靛酚藍比色法測定脲酶活性，酶活性以1 g土壤在37 ℃培養24 h中每小時釋放出 NH3-N的量表示。

1.4 數據分析

采用Excel 2007 軟件對數據進行計算、處理和繪圖，歸一化系數分析；應用 SPSS 13軟件對不同樣地間各指標進行方差分析、顯著性分析及相關性分析，并采用Duncan法進行多重比較，統計顯著性水平(<0.05)。

2 結果與分析

2.1 土壤養分在時間梯度上的變化

由圖1A可知：土壤pH介于6.0 ~ 7.65，其中退耕3 a的白茅群落最大(pH = 7.65)，退耕5 a的陸地土壤pH最小(pH = 6.0)。隨著退耕時間的增加，濕地土壤pH整體呈降低趨勢，且不同植物群落下的土壤pH在退耕時間序列上存在差異。如：退耕3 a白茅群落下的土壤pH顯著高于雀稗和蘆葦群落；退耕5 a，雀稗和白茅群落下的土壤pH無顯著差異，且高于蘆葦群落；退耕7 a，雀稗群落的土壤pH顯著低于蘆葦和白茅群落。就單個植物群落來說，在退耕恢復的3 ~ 7 a，雀稗群落下的土壤pH明顯降低，蘆葦和白茅群落的土壤pH在退耕恢復的3 ~ 5 a顯著降低，在退耕5 ~ 7 a變化較小。

土壤有機質是土壤肥力的重要指示物[18]，是衡量濕地土壤質量的關鍵因素，從圖1B可知，土壤有機質含量在8.25 ~ 22.70 mg/kg，其中7 a對照區的陸地土壤有機質含量最高(22.70 mg/kg)，退耕5 a、7 a蘆葦群落下的土壤有機質含量最低(8.25 mg/kg)。在退耕恢復的時間序列上，除蘆葦群落外，濕地土壤的有機質含量無顯著差異，但整體低于對照區的陸地土壤；退耕7 a，除蘆葦群落的土壤有機質含量(8.25 mg/kg)顯著較低外，其余均與對照無顯著差異。就單個植物群落來說，蘆葦群落在退耕恢復的3 ~ 7 a，其土壤有機質含量從12.97 mg/kg降到8.25 mg/kg；而雀稗和白茅植物群落的有機質含量在退耕的3 ~ 7 a無顯著變化。

由圖1C可知，研究區土壤堿解氮含量變化幅度大，其中對照區7 a的陸地土壤最高(244.24 mg/kg)，退耕5 a白茅群落最低(18.89 mg/kg)。隨著退耕時間的增加，土壤堿解氮含量整體增加，但3種植物群落在年間和年內變化存在差異：如退耕3 a，植物群落間的土壤堿解氮含量無顯著差異，均高于對照區的陸地土壤；退耕5 a、7 a，蘆葦和白茅群落下的土壤堿解氮含量無顯著差異，均顯著低于雀稗群落。在退耕恢復的3 ~ 7 a，3種植物群落的堿解氮含量整體低于對照區。就單一植物群落來說，雀稗在退耕3 ~ 7 a土壤堿解氮含量顯著增加；蘆葦和白茅的堿解氮含量在退耕恢復的時間序列上呈先降低后增加的變化趨勢。

土壤速效鉀和有效磷是土壤中能夠直接被植物所利用的養分[11]，從圖1D可以看出土壤速效鉀在51.45 ~ 151.57 mg/kg之間，退耕3 a的雀稗最低(51.45 mg/kg)，7 a對照區的陸地土壤最高(151.57 mg/kg)。在同一退耕恢復年限內，3種植物群落間的土壤速效鉀含量無顯著差異，但整體含量低于陸地土壤。其中，在退耕恢復的3 ~ 5 a，3種植物群落間的土壤速效鉀無顯著差異，但在退耕恢復的5 ~ 7 a，土壤的速效鉀含量增加，且在退耕7 a顯著低于對照區的陸地土壤(151.57 mg/kg)。

土壤有效磷含量在6.80 ~ 27.54 mg/kg范圍，其中退耕3 a的雀稗群落最低(6.80 mg/kg)，7 a對照區的最高(27.54 mg/kg)。在退耕恢復的時間序列上，除雀稗群落土壤有效磷含量在退耕5 ~ 7 a顯著增加外，蘆葦和白茅的土壤有效磷含量無顯著差異，且整體低于陸地土壤。3種植物群落在同一恢復年限下的土壤有效磷含量在退耕3 a、5 a無顯著差異，但在退耕7 a，雀稗群落的土壤有效磷含量(16.05 mg/kg)顯著高于蘆葦和白茅，但顯著低于對照區的陸地土壤。就單個植物群落來說，雀稗群落在退耕3 ~ 7 a土壤有效磷含量增加；蘆葦和白茅在退耕恢復的3 ~ 7 a無明顯變化。

總的來說，研究區濕地土壤在退耕恢復的3 ~ 7 a，各土壤養分含量均有所增加，土壤的整體肥力也在逐漸增強，但仍低于對照區的陸地土壤。

2.2 土壤酶活在時間梯度上的變化

過氧化氫酶是土壤腐殖質化大小和有機質積累程度的指標，廣泛存在于土壤中，可以用來判斷土壤肥力狀況和總的生物學活性[19]。由圖2A可知：土壤過氧化氫酶活性為1.09 ~ 2.99 mg/g，其中退耕5 a雀稗的最低(1.09 mg/g)，退耕3 a白茅群落的最高(2.99 mg/g)。隨著退耕時間的增加，不同植物群落的過氧化氫酶在相同恢復時間存在差異，如退耕3 a，3種植物群落間的土壤過氧化氫酶差異顯著；退耕5 a，雀稗群落顯著低于蘆葦和白茅群落；退耕7 a，3種植物群落的土壤過氧化氫酶顯著高于對照區的陸地土壤，且蘆葦群落的酶含量顯著低于雀稗和白茅。在退耕恢復的3 ~ 7 a，蘆葦群落的土壤過氧化氫酶呈增加趨勢，雀稗和白茅呈先降低后增加的變化。

(圖柱上方小寫字母不同表示各土樣間酶活性在P<0.05 水平差異顯著，下圖同)

土壤蔗糖酶對增加土壤中易溶有機物質起重要作用，也可以反映土壤有機質的變化。從圖2B可以看出：土壤蔗糖酶介于2.46 ~ 9.41 mg/g，其中雀稗群落下的土壤蔗糖酶活在退耕5 a時最低(2.45 mg/g)，退耕7 a最高(9.41 mg/g)。在相同退耕時間內，3種植物群落的土壤蔗糖酶活無顯著差異，且在退耕7 a，植物群落的蔗糖酶活高于對照區的陸地土壤。在退耕恢復的3 ~ 7 a，雀稗群落的土壤蔗糖酶活呈先降低后增加的變化，而蘆葦和白茅群落下的土壤蔗糖酶活整體呈增加趨勢。

從圖2C可知：土壤的淀粉酶活性介于3.25 ~ 9.93 mg/g，其中3 a對照區最高(9.93 mg/g)，退耕7 a白茅的最低(3.25 mg/g)。在相同退耕時間內，3種植物群落下的土壤淀粉酶活無顯著差異，但與對照區的陸地土壤差異顯著，如退耕3 a，雀稗和白茅群落下的土壤淀粉酶顯著低于對照區；退耕5 a，雀稗群落(4.76 mg/g)顯著低于陸地土壤；退耕7 a，除蘆葦群落(5.78 mg/g)略高外，其余與對照區均無明顯差異?？偟膩碚f，在退耕恢復的3 ~ 7 a，雀稗和白茅群落的土壤淀粉酶活整體呈降低趨勢，而蘆葦群落在退耕恢復的3 ~ 7 a，其土壤淀粉酶活無明顯變化。

圖2 研究區與對照區不同退耕年限下土壤酶活變化

土壤脲酶活性的高低可以表征土壤氮素的營養狀況等[20]，由圖2D可知，土壤脲酶活性介于1.15 ~ 2.90 mg/g，3 a對照區陸地土壤最高(2.90 mg/g)，5 a雀稗最低(1.15 mg/g)。在退耕時間序列上，土壤脲酶活性整體降低，且在退耕3 ~ 5 a低于對照區，退耕7 a與陸地土壤無顯著差異。3種植物群落下的土壤脲酶在退耕恢復的3 a、5 a存在差異，但在退耕7 a無顯著差異。就單個植物群落而言，除雀稗群落土壤脲酶酶活在退耕3 ~ 5 a降低，5 ~ 7 a增加外，蘆葦和白茅群落下的土壤脲酶酶活均降低。

整體來說，研究區濕地土壤酶活在退耕恢復的3 ~ 5 a低于陸地土壤，但在退耕恢復7 a與陸地土壤無顯著差異。其中土壤過氧化氫酶和蔗糖酶在退耕恢復的3 ~ 7 a呈現先降低后增加的變化規律；而土壤淀粉酶和脲酶在退耕恢復的3 ~ 7 a呈降低趨勢。

2.3 研究區不同植物群落濕地恢復效果

為了探究不同植物群落對退耕濕地土壤的整體恢復效果，本文對雀稗、蘆葦和白茅不同退耕年限下土壤的化學性質和酶活進行了歸一化處理，歸一化系數=(各指標測定值–區域內平均測定值)/(區域內最大值–區域內最小值)[21]。

如表2所示，隨著退耕時間的增加，雀稗、蘆葦和白茅3種植物群落土壤的歸一化結果呈現退耕5 a <3 a<7 a的變化趨勢，這與退耕后土壤理化性質和酶活的變化規律基本一致。在濕地退耕3 a，雀稗和白茅群落土壤的歸一化指數分別是1.074和1.759，明顯高于蘆葦群落；退耕恢復5 a，濕地土壤的歸一化結果為負值，即退耕恢復5 a，土壤養分低于退耕恢復3 ~ 7 a土壤養分的整體水平；在退耕恢復7 a，雀稗群落土壤的歸一化系數1.882最高，白茅群落為1.647，蘆葦群落為–0.218，與退耕恢復3 a、5 a相比，土壤整體肥力相對增強。但不同植物群落對退耕濕地土壤各養分的恢復效果仍存在明顯差異，其中雀稗植物群落在退耕恢復7 a后，除土壤淀粉酶和脲酶含量較低外，其余養分含量明顯高于平均水平；而蘆葦植物群落在退耕恢復7 a后，其土壤有機質、有效磷的含量低于平均水平，土壤的整體肥力低于雀稗和白茅植物群落；白茅植物群落在退耕恢復7 a后，土壤有機質的積累量明顯高于雀稗和蘆葦，且除土壤有效磷、淀粉酶、脲酶含量較低外，土壤各養分含量高于平均水平，可見，不同植物群落對退耕濕地土壤的恢復效果不同。

表2 不同植物群落在時間梯度上的土壤養分歸一化結果

2.4 研究區土壤理化性質與土壤酶活的相關性

由表3可知，研究區土壤pH與土壤有機質和過氧化氫酶均呈顯著正相關(<0.05)，與脲酶呈極顯著正相關，與有效磷呈極顯著負相關(<0.01)；土壤堿解氮與土壤速效鉀和土壤蔗糖酶呈極顯著正相關，與土壤淀粉酶呈極顯著負相關；土壤有效磷和土壤淀粉酶呈顯著負相關；土壤速效鉀和土壤蔗糖酶呈極顯著正相關，與土壤淀粉酶呈顯著負相關；土壤過氧化氫酶與土壤脲酶呈顯著正相關；土壤淀粉酶和土壤脲酶呈極顯著正相關。由此可知，土壤化學性質和土壤酶活之間存在較強的相關性，且土壤各酶活相互間也密切相關，其中，土壤pH與土壤脲酶，堿解氮與速效鉀、蔗糖酶，速效鉀與蔗糖酶，淀粉酶與脲酶等相互間的相關系數在0.6 ~ 0.8之間呈強相關，因而土壤pH、堿解氮、速效鉀、淀粉酶、脲酶等可以作為評價云橋退耕濕地土壤生態恢復的重要指標。

3 討論

土壤理化性質是濕地生態系統中極其重要的生態因子，直接影響濕地生態系統的生產力，土壤的pH、有機質、氮、磷、鉀等養分能反映濕地生境，可以作為評價濕地土壤生態恢復質量的重要指標[7, 19-22]。其中，土壤水分和土壤有機質是濕地土壤區別于陸地的最主要特征，王莉雯和衛亞星[24]利用高光譜模型對盤錦濕地土壤氮磷含量的研究指出氮磷也是濕地生態系統土壤中的重要營養元素，其對濕地植被生長、濕地生態系統生產力和濕地環境生態凈化功能等具有重要的影響作用。本文研究結果表明：隨著退耕時間的增加，云橋退耕恢復濕地土壤養分含量也逐年增加，但退耕濕地土壤的整體養分含量仍低于鄰近陸地土壤，這與張平究等[21]、包先明等[23]對菜子湖退耕初期濕地土壤養分的研究結果相一致，即退耕初期濕地土壤養分整體低于陸地土壤。研究區濕地土壤有機質、堿解氮、速效鉀呈退耕5 a<3 a<7 a的變化規律，可能與濕地退耕前的土壤養分含量有關，對照區未退耕的陸地土壤養分整體存在5 a<3 a<7 a的差異(表1)。其中，在退耕恢復的3 ~ 5 a濕地土壤養分整體呈降低趨勢，這可能是由于退耕后土壤處于長期的水淹狀態，使得原有的土壤養分流失；同時土壤水文條件的改變也會影響土壤生物的數量，進而影響到濕地土壤的整體肥力。在退耕恢復7 a研究區土壤的整體肥力有所增強，這可能與退耕還濕后人類干擾活動的減少有關，但由于研究區退耕濕地的恢復時間較短，水生植物群落的生物量還處于增長期，因而研究區退耕濕地土壤的整體養分仍低于對照區的陸地土壤，研究區的濕地土壤還需要更長的恢復時間才可能演替到自然濕地的穩定狀態。

表3 研究區土壤理化性質與土壤酶活的相關性

注：= 27，** 表示在<0.01 水平顯著相關，* 表示在< 0.05 水平顯著相關。

土壤酶是土壤生物地球化學循環的重要參與物質，主要來源于土壤微生物、植物根系分泌物和動植物殘體[17]。土壤酶不僅參與土壤中許多重要的生物化學過程，而且與土壤理化性質[25-26]、土壤肥力狀況[20, 27]密切相關，在一定程度上也可以表征濕地土壤的演變動態[28]。包先明等[23]指出土壤酶活是評價土壤肥力

的重要指標，對退耕時間序列下濕地土壤酶活性研究，可更深入認識退化濕地生態恢復過程。本文通過研究云橋濕地土壤酶在退耕時間梯度上的變化得出：在退耕恢復的3 ~ 7 a，除土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性在退耕5 ~ 7 a增強外，脲酶和淀粉酶活性均明顯降低，這與包先明等[23]對菜子湖退耕濕地酶活變化的研究結果相一致。其中，退耕濕地土壤的過氧化氫酶和蔗糖酶活性在退耕恢復7 a后略高于鄰近陸地土壤，表明退耕恢復3 ~ 7 a濕地土壤有機質的積累程度和腐殖質的腐化程度增強，土壤肥力逐漸增強；土壤脲酶和淀粉酶活性在退耕恢復的3 ~ 5 a略低于鄰近陸地土壤，這是因為退耕還濕后土壤長期的水淹狀態，會對土壤微生物的數量產生影響，對土壤酶的活性產生影響，這一結果也與包先明等[23]研究結果相一致,說明研究區退耕濕地土壤酶活性向著自然濕地方向演替。本研究中退耕還濕7 a后濕地土壤的酶活整體略高于鄰近陸地土壤的酶活，因此我們將研究區退耕恢復7 a的土壤養分及酶活與退耕恢復21 a菜子湖的土壤養分和酶活[23]變化趨勢進行了比較，發現研究區濕地土壤在退耕恢復5 ~ 7 a的變化趨勢與菜子湖濕地接近(圖3)，這表明云橋濕地土壤在退耕5 ~ 7 a向著濕地土壤肥力的方向演化，但由于研究區濕地土壤恢復時間較短，還需要對研究區退耕還濕后的土壤生態恢復演替過程進行長期的科學研究。

圖3 菜子湖與云橋濕地土壤在時間梯度上的生態恢復變化趨勢

本文對不同退耕年限下濕地土壤養分和酶活的相關性分析，得出土壤pH與土壤有機質、有效磷、過氧化氫酶和脲酶在<0.01水平呈極顯著相關，其中土壤pH、速效鉀、堿解氮、過氧化氫酶和脲酶可以作為評價云橋濕地土壤恢復的重要指標。研究區濕地土壤的理化性質與土壤酶活間存在極大的相關性，這與楊曉東等[28]對艾比湖濕地的研究結果相一致，同時通過對不同植物群落下濕地土壤的理化性質和酶活做歸一化處理，比較不同植物群落在時間梯度上對退耕濕地土壤整體肥力的作用效果，得出雀稗(1.882)和白茅(1.647)植物群落對退耕濕地土壤的恢復效果良好，而蘆葦群落的土壤肥力在退耕恢復的5 ~ 7 a相對較薄弱，但其土壤養分的歸一化值(-2.18)與李勇等[26]對濱河濕地蘆葦群落土壤理化性質歸一化處理的研究結果值相吻合，表明蘆葦植物群落對退耕濕地土壤養分的恢復也起到一定的促進作用。其中，3種植物群落土壤養分在退耕恢復3 ~ 7 a呈現：雀稗>白茅>蘆葦的變化規律，這可能與3種植物本身的生物學特性以及植物對退耕濕地水文的適應等因素有關。如雀稗為川西地區常見的速生禾草濕地植被[29]，也是本文研究區濕地自然生長的植物群落，其適應性強、根系發達、入土深，可以直接改善退耕后的濕地土壤，且在秋冬季植物地上部分枯萎，土壤有機質得到積累，濕地土壤肥力明顯增強。而蘆葦是濕地建設期人工種植的優勢植物種，在生長初期植物生長較為緩慢，需要汲取更多的營養成分[30]，且對土壤的恢復作用也受蘆葦自身固定作用的影響[31]，因而在恢復初期對濕地土壤養分的恢復效果暫不顯著，由此可見，植物群落類型對退耕濕地土壤的恢復效果有一定的影響。

通過以上分析討論，本文為云橋濕地后期的維護和管理提出了3點改進意見：①每年冬季定期收割部分水生植物，增加土壤有機質含量，為春夏植物生長提供更多養分，同時也為土壤動物和土壤微生物提供了充足的食物；②在春季可以適當地向濕地土壤投放一些生物菌群，擴大微生物數量，有助于加速土壤養分的吸收，提高土壤酶活；③不同的植物群落類型對退耕濕地土壤養分作用效果不同，可以增加濕地水生植物類型并根據對土壤各養分的補增效果進行混植，有助于加快濕地生態恢復等。

本文對云橋濕地不同退耕年限下3種植物群落下的土壤生態恢復過程做了初步探究，為水源濕地生態恢復工程的物種選擇、植物配置以及退耕還濕后期的維護和管理等均具有一定的參考價值。但由于研究區退耕恢復時間較短，且本文只選取了3種植物群落類型，因此后期還需要在研究區選擇更多的植物群落類型來探究不同植物群落對退耕濕地土壤的生態恢復效果，通過對退耕濕地土壤的生態恢復過程進行長期且持續的檢測，以期對退耕濕地土壤的生態演替過程有一個全面且科學的認識。

4 結論

1)退耕還濕后，研究區濕地土壤的化學性質在時間梯度上呈先降低后增加的變化趨勢，且土壤的整體肥力低于對照區的陸地土壤；而濕地土壤的酶活隨著退耕時間的增加，與陸地土壤差異明顯，表明退耕濕地土壤的生態恢復可能正朝著自然濕地的演替方向進行。

2) 在退耕恢復的時間序列上，3種植物群落間的整體土壤養分水平存在差異說明植物群落類型對退耕濕地土壤的恢復效果可能存在差異。本文研究發現雀稗群落能有效增強退耕濕地土壤肥力，而蘆葦群落對土壤肥力的增強效果相對較弱。

3)退耕濕地土壤化學性質和土壤酶活的相關性關系表明濕地土壤酶活和化學性質關系密切，能夠在一定程度上反映土壤的營養水平。其中土壤pH、堿解氮、速效鉀與土壤淀粉酶和脲酶在<0.01水平上呈極顯著相關且相關值較高，可以作為評價云橋退耕濕地土壤生態恢復的重要指標。

致謝：感謝王麗教授給出寶貴的修改意見，并耐心指導；感謝黨寧馨、唐彬童、程婷婷、劉堯堯等研究生同學試驗中的意見指導；感謝舒超、李高明等參與野外采樣。

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Soil Characteristics Under Different Vegetation Communities in Wetlands Returned from Farmlands with Different Years

JIA Honghong1, GU Bin1*

(Key Laboratory of Bio-resources and Eco-Environment Ministry of Education, College of Life Sciences, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

In this paper, the wetlands in Yunqiao wetland returned from farmland with different years (3, 5, 7 a) in Chengdu Water Source Protection Area were selected to study soil physiochemical properties and enzyme activities under different vegetation communities and to evaluate the effects of vegetation communities on wetland restoration. The results showed that soil nutrients and enzyme activities of the returned wetlands were in the order of 5 a <3 a <7 a. The fertility of returned wetland increased gradually in 5 a returning. Enzyme activities in the 3 – 5 a returned wetlands were lower than those in the control area, but no significant difference was observed between the 7 a returned wetland and the control area. There were differences in wetland restoration effects under different vegetation communities, among of which, paspalum showed the best, but reed was poorer. Correlation analysis showed that soil pH, alkali hydrolyzed nitrogen, available potassium, amylase and urease activities could be used as the indexes to evaluate the effects of wetland ecological restoration in the protection area in the water source in Chengdu. In summary, the above results provided the scientific guidance for the management and maintenance in the late period of returned wetland in water source protection area.

Returning farmland to wetland; Soil nutrient; Enzyme activity; Vegetation community

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2015BAC05B05)資助。

(amakusa@126.com)

賈宏宏(1993—)，女，陜西咸陽人，碩士研究生，主要研究方向是邊坡生態恢復和濕地生態恢復。E-mail: 1376494806@qq.com

Q819

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.04.012