我国湿地退化过程中土壤理化性质变化特征研究进展

高 莹，胡雪瑛，孙喜军

(1.咸阳职业技术学院，陕西 咸阳 712000；2.西安市农业技术推广中心，陕西 西安 710061)

湿地是一个独特的生态系统，它是由水和陆地彼此作用而形成的，它之所以被誉为“地球之肾”[1]，是因为它可以发挥强大的环境功能以及环境效益；它也是人类最重要的生存环境之一，尤其是它发挥了其他系统所无法代替的重要功能--调节径流，抵御洪水，蓄洪防旱以及控制污染等等[2]。然而，由于人口的剧增，工农业的快速发展，开发利用不当，使人口与资源、能源、粮食方面的矛盾日益突出，这导致世界湿地数量下降和质量下降。世界上目前从地球表面上消失的湿地生态系统已达到50%[3]。

湿地退化包含了生物、土壤和水体的退化[4～6]，其中湿地土壤是外部环境要素长期相互作用的产物，它在湿地生态系统发挥其生态功能的过程中发挥着不可替代的作用；是湿地生态系统的重要组成部分[7]。

本文就我国湿地退化过程中的土壤理化性质的变化特征和发展规律作一综述，希望对未来合理利用湿地土壤、改良土壤环境、实现土地资源的有效利用和科学管理提供一定参考依据。

1 湿地的类型

广义上的湿地是指洪泛区、湿原、泥炭地或水域地带，无论它们是长久的还是暂时性的、天然的还是人工建造的，包含静止或流动的淡水、微咸水和咸水的水域，以及低潮时水深不超过6 m的水体；湿地还可以包括沿河流和湖泊的岛屿，和湿地相连的沿海区域[8]。而狭义的湿地则仅是指陆地与水域之间的过渡区[9]。

根据《中国湿地保护行动计划》的分类标准[10]，中国的湿地可分为5类，如表1所示，从表中可以看出来，面积最大的两种湿地分别是沼泽和沼泽化草甸湿地以及河流湿地，两者加起来占到了总湿地面积的60.23%。

表1 我国不同湿地类型及所占面积比

2 湿地退化过程中土壤物理性质的变化特征

2.1 湿地退化过程中土壤容重和孔隙度的变化

土壤容重是指自然状态下田间单位体积土壤(包括土体颗粒和粒间孔隙)的重量[3]。它的值多介于1.0～1.5 g·cm-3范围内。如果土壤容重小，表明土壤较松散，渗透性较好；相反，土壤容重较大，说明土体紧凑，结构和通透性差[11]。土壤孔隙度是指土壤中所有孔隙的总体积与整个土壤体积之比，它反应土壤的透气性和透水性。结构良好的土壤通常具有高达55%～65%的孔隙度。

黄易[3]研究表明，在金沙江流域的纳帕海原生沼泽地，土壤肥力较高，通透性较好，且土壤比较疏松；与天然沼泽相比，草甸具有比天然沼泽更好的通透性、疏松程度和土壤肥力。在青藏高原的东北部若尔盖高原沼泽湿地，闵安民[12]等人研究表明，随着湿地的退化，土壤中的有机质、养分和细颗粒物减少，土壤的粗颗粒增加，土壤的容重增加。在甘南藏族自治州，黄蓉[13]等人研究表明，随着退化程度的增加，尕海湿地土壤容重增加，孔隙度减少，土壤变得更紧实；土壤通气性也减小。

2.2 湿地退化过程中土壤含水量变化

水分是土壤-植物-大气连续体(SPAC：Soil-Plant-Atmosphere Continuum)的一个关键因子，是土壤-植物系统(Soil-plant System)物质循环和能量流动的载体[18,24]。一定时间空间范围内土壤的含水量的变化可以反映湿地的持水性能和蓄水性能。湿地土壤具有较大大的持水能力，其持水量可达普通土壤的2～8倍[25]。

在对黄河源区河漫滩湿地退化及演替过程的研究中，林春英[14]认为土壤含水量随着退化程度的增加而降低。在纳帕海湿地的研究中，黄易[3]也发现纳帕海原生沼泽演化为草地后，土壤含水量下降。因此这使得湿地的蓄水和保水能力下降。随着退化程度的加剧，黄蓉[13]等人研究表明，尕海洪泛湿地土壤的持水量逐渐降低。0～40 cm，土壤平均最大持水量为未退化(90.16%)>轻度退化(69.20%)>中度退化(49.78%)>重度退化(45.53%)；轻度、中度和重度退化的土壤平均持水能力较未退化洪泛湿地分别降低28.19%，34.06%，27.48% 。

3 湿地退化过程中土壤化学性质变化特征

3.1 湿地退化过程中土壤有机质和全氮含量变化

土壤有机质(Soil Organic Matter，SOM)是土壤的重要组成部分，也是土壤肥力的物质基础，其含量的高低直接影响土壤保肥、供肥性[18]。此外，土壤是一个巨大的有机碳库(Organic Carbon Pool)，根据计算全世界范围内以有机碳形式存储在土壤中的碳大约有1 500 Gt，比全球大气与植被碳库总量还要多[20～22]。尽管湿地退化过程中植被生物量碳可能会增加，但在大多数情况下，湿地退化会导致更多的土壤碳释放到大气中[23]。因此，湿地土壤有机碳的变化对于评估全球气候变化非常重要[19]。

氮是植物需要最多的营养元素之一，也是土壤肥力的重要物质基础之一。土壤中氮素的总储量及其存在状态与植物的生产力在某种条件下有一定的正相关[26,27,18]。研究表明，湿地退化导致湿地土壤中有机质和总氮的减少以及土壤肥力的降低。例如林春英[14]等人在黄河源区漫滩湿地中发现，随着漫滩湿地的退化，湿地土壤有机质和全氮呈逐渐减少的趋势。这表明随着洪泛平原湿地衰退过程的加剧，土壤肥力正在下降。王莹[11]在毛乌素沙区的沙漠湿地中发现，随着湿地衰退程度的增加，有机质的平均含量下降。随着衰退程度的增加，总氮的平均含量也呈下降趋势。黄易[3]在纳帕海湿地的研究表明，在空间水平分布上，有机碳和全氮的含量呈现出随沼泽化过程而降低的趋势。黎杨[16]对贵州高原的草海湿地的研究表明，湿地退化导致土壤有机碳库大显著减少，在2015年表层有机碳含量平均值从243.03 g·kg-1降至37.35 g·kg-1，在2016年平均值从231.64 g·kg-1降至19.28 g·kg-1。

3.2 湿地退化过程中土壤速效养分含量变化

土壤的速效养分(速效氮、速效磷及速效钾)是可以被植物直接吸收利用的[17]。湿地土壤养分的分布变化规律与植物群落的种类和分布不仅存在一定关系，对植物群落的演替也起到了重要作用[13,28,29]。

有研究表明随着湿地的退化土壤速效养分含量变化是逐步减少的。例如王笛[15]等人通过在黄河三角洲的研究认为，随着湿地的退化，土壤养分含量减少，包括土壤速效氮、速效钾。郑云云[17]也表明，辽河口湿地未衰退区的土壤速效氮、速效磷含量高于退化区中部和退化区边缘；黄蓉[13]对尕海湿地的研究表明，随着衰退程度的增加，洪泛湿地土壤速效氮、速效磷、速效钾逐渐减少，0～40cm土层速效养分含量表现为重度衰退<中度衰退<轻度衰退<未衰退。

然而，也有学者得出的研究结果与上面不完全一致。林春英[14]等人在黄河源区漫滩湿地中发现，在河漫滩湿地退化过程中全磷、速效磷和速效钾表现出来的变化差异水平未达到显著，然而，随着衰退进行，速效磷减少，全磷和速效钾增加。

3.3 湿地退化过程中土壤PH值和含盐量变化

土壤酸碱性是衡量土壤肥力高低的一个重要指标，影响土壤中的理化反应和土壤养分的有效性，并且对植被的生长也起到了一定的限制作用[13]。

林春英等人[14]在黄河源区河漫滩湿地的研究表明，在不同退化阶段当土壤的酸碱值大于7时，pH随退化程度增加而有明显减少。同时，黄蓉[13]的研究表明，尕海洪泛湿地的退化过程中，pH 均随着退化程度的加剧逐渐降低，而含盐量逐渐增加。未衰退与退化湿地之间的土壤pH和盐度的差异都显示出显著差异(P<0.05)。与未衰退湿地相比，轻度、中度和严重衰退的土壤pH值分别降低了2.02%、2.40%、2.52%，含盐量则较其增加了33.33%、133.33%、166.67%。此外，不同土层深度pH变化规律不一样。随着土壤深度的增加，未衰退湿地的pH 值先上升后下降，而轻度退化、中度退化和严重衰退的湿地 pH 值随土层深度的增加而增加。总的来说，随着湿地土壤的退化，土壤趋向于盐渍化。同时，郑云云[17]在辽河口湿地的研究表明，表层土壤(0～10cm)的含盐量要高于 10～20cm 土层。随着退化过程，土壤盐分含量呈上升趋势，且达到显著性差异(F=63.673，p<0.05)。

4 小结

湿地土壤是在特殊的水文条件和植被条件下发育而来的，它表现出与一般的陆地土壤不一样的理化性质[13]。而湿地土壤的性质和功能对维持湿地生态系统的功能以及群落演替方面发挥着重要作用。然而目前在对湿地退化过程中理化性质响应的研究方面仍相对不足，这制约了湿地保护与恢复研究的进一步深入。今后可以加强湿地土壤营养成分对生态系统生产力影响方面的研究，以及土壤的有效资源与植物群落分布格局交互响应方面的研究，从而为湿地的保护、恢复及合理利用提供理论依据和和决策参考。