潮汐对闽江河口湿地土壤理化特征的影响分析

高君颖.维奇，3......

（1福建师范大学地理科学学院，福州 350007；2福建师范大学亚热带湿地研究中心，福州 350007；3福建师范大学地理研究所，福州 350007）

闽江河口（施明乐 摄）

生物入侵的生态影响是入侵生态学的一个重要研究领域(Lodge，1993；Ludsin et al.，2001)。目前对外来植物入侵造成的生态后果的评价多集中在对生态系统地上部分的影响（张林海等，2008；Chen et al，2007），对生态系统地下部分生态过程和生物地球化学过程的影响研究则相对较少（Ehrenfeld，2001；Windham et al.，2003）。湿地是最易遭受入侵的生态系统，在我国互花米草入侵是沿海潮汐湿地生态系统面临的主要问题，互花米草入侵后，通过对入侵地地形、微生物群落的改变以及自身的他感效应使得入侵地的土壤理化特征发生变化（Gray et al.，1991；Lee et al.，1999；Koretsky et al.，2000）。国内也对互花米草入侵对湿地土壤生源要素的影响开展了一些研究(高建华等，2007；Cheng et al.，2006)，但专门对互花米草入侵对土著种湿地土壤理化特征影响的系统深入研究尚未见专门报道。

闽江河口区最大的 鱼滩潮汐湿地，位于闽江河口最外缘，临江濒海，水域面积宽阔。土著种为藨草Scirpus triqueter和短叶 Cyperus malacceusis。近年来，互花米草Spartina alterniflora迅速入侵，并蔓延侵入到潮上带部分地段。闽江河口 鱼滩短叶 湿地是近年来河口潮汐湿地遭受外来植物入侵的一个典型的例子。

作为沿海河口湿地，受周期性的潮汐影响是其基本特征之一。闽江河口 鱼滩湿地为正规半日潮，因季节性环境因子的差异，输入潮水的数量和性质也具有明显的动态变化，进而对湿地土壤的理化特征产生影响，但土壤理化特征对潮汐的响应如何，尚不清楚。基于此，为阐明植物入侵对土著种湿地土壤理化特征的影响，揭示入侵种湿地和土著种湿地土壤理化特征对潮汐的响应，对闽江河口外来入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶 湿地涨潮前土壤、涨落潮过程中潮水和落潮后土壤理化特征进行了连续两年的测定和分析，研究成果对准确预测植物入侵、海平面上升以及感潮区上移对土壤理化特征的影响具有重要意义。

1.料与方法

1.1.究区概况

闽江河口 鱼滩湿地地理坐标为119°34′12″E ～119°40′40″E，26°00′36″N ～26°03′42″N。气候暖热湿润，年均温19.3 ℃，年降水量1346 mm（郑彩虹等，2007）。天然植被主要有藨草、短叶 、芦苇。近年来，互花米草入侵迅速，并形成单优势种。潮汐为正规半日潮，对该湿地影响显著。实验地点位于 鱼滩湿地的中部（119°37′31″E，26°01′46″N），土壤类型为沼泽土，研究样地在退潮至最低水位时地表全部出露，从涨潮开始至落潮结束研究样地平均水淹时间约为 4 h（ 川等，2009)，入侵种互花米草斑块湿地与其被入侵对象短叶 湿地土壤理化特征测定地点相距较近（小于20 m），潮水性质相似，这为我们探讨植物入侵对土著种湿地土壤理化特征的影响及入侵种和土著种湿地土壤理化特征对潮汐的响应提供了理想的实验地。为了在测定时最大程度地减少干扰，在采样点搭建了木质栈桥。

1.2.水和土壤理化特征的测定方法

在2008年和2009年分别采用2265FS便携式电导盐分/温度计（Spectrum Technologies Inc.）、IQ150便携式pH/氧化还原电位计（IQ Scientific Instruments）对潮水和土壤盐度、温度、pH值以及Eh（氧化还原电位）进行原位测定，同时，记录潮汐的高潮水位。为了保证测定日期的代表性，我们选择1个月内潮汐水位中等的日期（农历初三）测定各项指标。潮水特征是在潮水水位接近于高潮水位时进行测定，土壤理化特征则是在涨潮前和完全落潮后测定，潮水特征的测定设置9个重复，入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶 湿地土壤理化特征的测定各设置3个重复。

图1.潮前和落潮后湿地土壤盐度、pH值和Eh的比较（a.盐度，b.pH值，c.Eh）

1.3.据处理方法

应用SPSS13.0统计分析软件中的Independent—Samples T Test对入侵种和土著种湿地土壤理化特征及涨潮前和落潮后的土壤理化特征的差异性进行检验，落潮后土壤理化特征与涨潮前和涨落潮过程中的相应特征值的相关性分析则采用SPSS 13.0—Pearson进行相关分析。为了量化土壤理化特征对潮汐的响应，将土壤理化特征对潮汐的响应值定义为潮汐敏感性，采用下式计算：

其中，S 表示土壤理化特征的潮汐敏感性，X1表示涨潮前土壤理化特征，X2表示涨落潮过程中的潮水理化特征，X3表示落潮后土壤理化特征。当S≥1时为100%敏感，当S≤0时，为不敏感。

表1.江河口鳝鱼滩湿地潮水理化特征（2008年和2009年）

表2.潮前和落潮后入侵种互花米草斑块湿地、土著种短叶茳芏湿地土壤理化性质

2.果与分析

2.1.汐特征

从表1中潮水的平均高潮水位、盐度、pH值和Eh的变异系数看，潮水pH值的季节变化相对较小，而Eh的季节变化较为明显，各因子季节变化模式的形成是比较复杂的，受到降水量、温度、河流和海洋水体混合的数量及性质等多因子的协同影响。

2.2.潮前和落潮后入侵种和土著种湿地土壤理化特征

从表2中涨潮前和落潮后入侵种互花米草斑块湿地、土著种短叶湿地土壤理化性质的变异系数看，入侵种、土著种湿地土壤均表现出落潮后的土壤盐度、pH值和Eh变异性较大，但入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶 湿地涨潮前和落潮后土壤盐度、pH值和Eh差异均不显著（p＞0.05），即表现出有的月份是涨潮前大，有的月份是落潮后大（图1），这与涨落潮过程中的潮水特征密切相关。

表3.潮后湿地土壤与涨潮前和涨落潮过程中潮水理化特征相关性

2.3.潮后与涨潮前和涨落潮过程中相应理化特征的相关性

对落潮后土壤的盐度、pH值和Eh与涨潮前土壤和涨落潮过程中潮水的相应理化特征做相关分析（表3），结果表明，落潮后入侵种互花米草斑块湿地土壤盐度与涨潮前土壤盐度和涨落潮过程中的潮水盐度均呈极显著正相关关系（p＜0.01），与涨潮前土壤盐度的相关性更高，这可能与互花米草为泌盐植物，其自身对盐分的调节作用有关。土著种短叶 湿地落潮后土壤盐度虽然同样表现为与涨潮前土壤盐度和涨落潮过程中潮水盐度呈极显著正相关（p＜0.01），但与入侵种互花米草不同的是，其与涨落潮过程中潮水盐度的相关性更高；落潮后入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶

湿地土壤pH值都表现为与涨落潮过程中潮水的pH值相关性更高；Eh则与涨潮前土壤的Eh相关性较高。此外，还对落潮后盐度、pH值和Eh与平均高潮水位之间的相关性进行了分析，结果表明，落潮后入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶 湿地都表现为土壤盐度与平均高潮水位呈正相关，但相关性不显著（p＞0.05），pH值与平均高潮水位呈显著负相关（p＜0.05），Eh与平均高潮水位极呈显著正相关（p＜0.01）。

图2.地土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性（a.盐度潮汐敏感性，b.pH值潮汐敏感性，c.Eh潮汐敏感性）

2.4.侵种和土著种湿地土壤理化特征的潮汐敏感性

本研究为了探讨入侵种湿地和土著种湿地土壤理化特征对潮汐的响应，定义了理化特征值的潮汐敏感性，见数据处理方法部分。与此同时，为了直观的展示潮汐对土壤理化特征的影响，本文对计算出的敏感性值进行绘图（大于1的以1代替，小于-1的以-1代替）。由图2可见，入侵种互花米草斑块湿地土壤和土著种短叶湿地土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性在2008年和2009年表现出了不同的响应模式，就盐度潮汐敏感性而言，2008年的响应程度较高，pH值和Eh潮汐敏感性差异不大。土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性的季节变化模式中，pH值和Eh潮汐敏感性季节变化模式相似，但二者均与盐度潮汐敏感性季节变化模式不同。此外，土壤pH值和Eh潮汐敏感性无论是入侵种还是土著种湿地均高于盐度潮汐敏感性。入侵种互花米草和土著种短叶湿地土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性也都表现出了对潮汐的不同响应模式，这与植物生长特性对土壤理化特征的影响和对潮汐理化特征的响应程度密切相关。

图3.地土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性的最适范围（a.盐度潮汐敏感性，b.pH值潮汐敏感性，c.Eh潮汐敏感性）

2.5.侵种和土著种湿地土壤理化特征潮汐敏感性的最适范围

潮汐敏感性只有大于0时才可称为敏感。因此，本研究对入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶湿地土壤理化特征潮汐敏感性（大于0）与涨落潮过程中潮水相应的理化特征做相关分析（图3）。结果表明，盐度潮汐敏感性对潮水盐度为0～3 ms/cm时的响应最为敏感，pH值潮汐敏感性对潮水pH值为7.0～7.5时响应最为敏感，Eh潮汐敏感性对潮水Eh为负值时的响应更为敏感。

3.论

1）入侵种互花米草斑块湿地土壤pH值低于短叶湿地，而土壤Eh高于短叶湿地，但差异不显著（p＞0.05）。

2）入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶 湿地涨潮前和落潮后土壤理化特征差异不显著（p＞0.05）。

3）入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶 湿地土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性变化模式不同，pH值和Eh潮汐敏感性对潮汐的响应程度更高，在潮水盐度、pH值和Eh分别为0～3 ms/cm、7.0～7.5和负值时对潮汐的响应较为敏感。

致谢：本研究在野外采样和测定过程中得到福建师范大学湿地研究中心黄佳芳、陈重安、刘泽雄、胡智强等同学的帮助，在此一并表示深深地感谢。

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