广东台山镇海湾红树林国家湿地公园土壤有机碳含量及其影响因素分析*

华国栋 庄礼凤 李家祥 张雪娜王丹枫 吴林芳

（1.广东省林业调查规划院，广东 广州 510520；2.广州林芳生态科技有限公司，广东 广州 510520；3.广东台山镇海湾红树林国家湿地公园管理中心，广东 江门 529200；4.中国科学院华南植物园，广东 广州 510650）

海岸带“蓝碳”是指固定在海岸带湿地生态系统中的碳[1]，它们对缓解气候变暖以及温室气体的排放具有重要作用[2-3]。由于红树林具有生产力高和储碳量大的特点，其在全球的碳循环中具有重要位置[4]。在全球的范围内，尽管红树林占海洋面积不足2%，但它们却贡献了10%～15%的沉积物碳[5]。红树林群落中土壤碳储量通常占生态系统中一半以上（49%～90%）[6]，这部分土壤中的碳主要来源于凋落物和根系的分解[7]，因此植物群落的组成将极大地影响土壤碳库。

本研究以广东省江门红树林为研究区，对该区域内桐花树Aegiceras corniculatum群落、秋茄Kandelia candel群落、海榄雌Avicennia marina群落、无瓣海桑Sonneratia apetala群落、卤蕨Acrostichum aureum群落及老鼠簕Acanthus ilicifolius群落0～40 cm 的土壤碳储量进行分析，研究不同群落与土壤碳含量之间的关系，为进一步研究红树林碳循环和有机碳储量提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本研究位于广东台山镇海湾红树林国家湿地公园（21°54′～21°59′ N，112°22′～112°24′ E），位于江门市西南部，琴溪河与深井河入海口河段，沿河道呈条带状分布。公园总面积5.492 km2，其中湿地面积5.154 km2，湿地率为93.8%。江门市红树林资源在广东省地级市排名第二[8]，台山镇海湾红树林是珠三角非常珍贵的“海上森林”，对维持沿海地区生态平衡、保持生物多样性等起着重要作用。

该区域属于亚热带海洋性季风气候，降雨充沛，气候常年温和且湿润，平均温度为21.8 ℃，年平均降水量为1 963 mm，年日照时间达2 006 h，无霜期333～363 d[9]。区域地貌包括盆地、平原、丘陵、高山和滩涂等[10]。潮汐为不规则半日潮，平均潮差1.24 m。台山红树林的主要群落类型包括桐花树群落、秋茄群落、海榄雌群落、无瓣海桑群落、卤蕨群落及老鼠簕群落等。该区域红树林以天然红树林树种为主，其中，天然红树林主要树种为海榄雌、桐花树、秋茄；人工栽培的树种是无瓣海桑、桐花树等[11]。

1.2 研究方法

1.2.1 采样地设置 在该湿地公园内，选择桐花树、秋茄、海榄雌、无瓣海桑、卤蕨及老鼠簕等6种具有代表性人工种植群落类型设置样地，在每个类型植被内设置3 个10 m × 10 m 固定样方作为重复，具体样地信息见表1。采样地分布情况如图1 所示。

图1 广东台山红树林采样图Fig. 1 Map of the study sites in Taishan, Guangdong

表1 采样地基本信息Table 1 Basic information of the sampling sites

1.2.2 样品采集及测定 在每个样方内，随机设置3 个采样点。采样前，移除土壤表层的凋落物层，用内径为5 cm 的采样器分别采集0～10 cm，10～20 cm 和20～40 cm 层的土壤样品，共采集了162 份土壤样品。将土壤混合均匀后，带回实验室。在实验室内挑出根系、石粒等杂物，风干后研磨过筛待测。采用电位法，测定土壤的pH。采用重铬酸钾外加测法测定土壤内有机碳含量。采用DDS-307 电导率仪测定电导率。土壤含水量采用烘干法测定；土壤容重采用土壤环刀法现场测定。

1.2.3 数据处理 采用单因素方差分析和LSD 多重比较的方法，分析各群落有机碳含量及其他指标之间的差异，并采用Pearson 相关性分析方法，分析各群落有机碳含量与其它理化性质的关系。利用SPSS 13.0 进行单因素方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同群落有机碳含量与土壤理化特征

不同红树林群落下0～10 cm 层土壤有机碳含量差异显著（P＜0.05）（表2），秋茄群落和海榄雌群落下土壤有机碳含量显著高于桐花群落、无瓣海桑群落和卤蕨群落（P＜0.05），秋茄群落有机碳含量最大，为3.18%；而在10～20 cm 层土层，海榄雌群落下土壤有机碳含量最大，为3.08 %，秋茄群落、老鼠簕群落、桐花树群落、无瓣海桑群落和卤蕨群落土壤有机碳含量依次减少（表2）；在20～40 cm 层土层中，各群落土壤有机碳含量与10～20 cm 层基本一致。

土壤理化性质方面，海榄雌群落土壤含水率显著高于大部分群落（P＜0.05）。对于土壤容重，结果显示其与土壤含水率呈显著负相关（P＜0.05）（表3）。无瓣海桑和卤蕨群落仅在0～10 cm的土层中容重显著高于其余群落（P＜0.05），其余土层不同群落容重差异性均不显著。不同群落土壤pH 值随土壤层变化差异不大；在0～10 cm 土层中，海榄雌和无瓣海桑群落的pH 值显著高于其他群落（P＜0.05）；在10～20 cm 土层各群落间pH 值差异不显著，但在20～40 cm 层土层中，无瓣海桑的pH 值显著高于其他群落（P＜0.05），为7.4。对于土壤电导率，桐花树和秋茄群落在0～10 cm 和10～20 cm 的土层显著高于其他群落（P＜0.05）。

2.2 不同群落土壤有机碳密度

如图2 所示，海榄雌群落土壤有机碳密度最高，为103.875 mg·hm-2，并显著高于除秋茄外所有群落（P＜0.05）。其中，桐花树群落、无瓣海桑群落、卤蕨以及老鼠簕群落土壤有机碳密度分别为75.299、78.457、70.472、63.716 mg·hm2。

图2 不同群落40 cm 层土壤有机碳密度Fig. 2 Total soil organic carbon density down to 40 cm at different sites

2.3 不同群落土壤有机碳含量与其它理化指标的关系

不同群落地0～40 cm 层土壤有机碳与土壤电导率和含水率显著正相关（P＜0.05），与土壤容重显著负相关（P＜0.05）（表3）。土壤有机碳与pH 值不相关。

表3 土壤有机碳与其它土壤理化指标的相关系数Table 3 Correlation coefficients between organic carbon contents and other physical and chemical indexes of the soil

3 结论与讨论

桐花树群落、秋茄群落、海榄雌群落、无瓣海桑群落、卤蕨和老鼠簕群落的0～40 cm 层土壤有机碳密度分别为75.299，89.320，103.875，63.717，70.472 mg·hm-2，其中海榄雌群落土壤的有机碳密度最大，卤蕨群落土壤的最小。土壤容重、电导率、含水率是影响红树林群落0～40 cm层土壤有机碳的主要因素。

红树林中的土壤有机碳主要来源于植被地上凋落物，地下部分根系以及海水中悬浮的有机质[12]。在本研究中，秋茄群落和无瓣海桑的有机碳平均含量分别为2.93%和1.92%，高于广西壮族自治区珍珠湾和福建九龙江口红树林秋茄和其他类型的红树林[13-14]。秋茄林群落有机碳含量在土壤表层（0～10 cm）含量最高，而无瓣海桑的有机碳含量在土壤层20～40 cm 层最高，造成这样的原因可能是红树林的根系主要分布在20～40 cm 土壤层[12，15]，而且作为较高大乔木的无瓣海桑具有更深层次的根系。本研究中其他群落如海榄雌的土壤有机碳平均含量与刘美龄[16]在海南东南港同类型群落有机碳含量相似。

台山红树林群落下土壤有机碳储量均稍低于同纬度地区下红树林群落土壤有机碳含量[17]。除无瓣海桑外，其余群落的土壤有机碳储量呈现随土壤层深度增加而降低的趋势，这与辛琨等[12]对海南红树林群落的研究相类似，原因可能是这两个地方土壤质地粘重，土壤表层的有机质通过淋溶作用转移到下层的速度较慢[12]。

不同土层红树林群落土壤有机碳含量的差异不仅来源于植物种类的差异，也受到其他因素例如潮汐升降、降雨和河流等外界条件影响。区别于陆地森林，红树林生长于海陆交接的滩涂区域，在此环境中生物因素和非生物（环境）因素较为复杂，这些条件共同影响土壤有机碳的输入与输出，从而导致红树林土壤有机碳含量具有一定的不确定性[19-20]。因此，不同研究区域，不同植物群落和不同土壤层都导致红树林土壤有机碳密度差异。周慧杰[21]对广西壮族自治区钦州湾桐花群落研究发现，有机碳在0～10 cm 达到最大值，而在海南省文昌市，桐花群落却在20～40 cm 达到最大值[12]，此外还有研究者发现红树林群落中土壤层3 m 的有机碳含量还是很丰富[22]。

土壤理化性质主要通过影响土壤内部的微观环境，从而影响其有机碳固定速率，同时土壤有机碳的积累也会对土壤理化性质产生影响[12]。一般地，土壤盐度和土壤电导率呈现显著正相关关系[23]。在本研究中使用电导率代替盐度进行分析发现，土壤有机碳含量与电导率呈显著正相关关系，主要原因可能是较高的土壤盐度可以抑制土壤有机碳的降解，从而促进土壤有机碳的保存[24]。土壤有机碳与含水率成显著正相关关系，与前人之前的研究相一致[25-26]。同时，土壤有机碳含量与土壤容重呈显著负相关，与王丽红等[27]对崇明岛湿地土壤有机碳和土壤含水率关系分析的结果相似，主要原因可能是随着土壤容重的变大，土壤的水分和空气等发生变化，从而导致土壤孔隙度降低，结构性下降，导致土壤变得紧实，最终影响土壤有机碳含量。

本研究仅对台山红树林40 cm 层的土壤有机碳含量的分布情况及理化指标进行分析，但是除了群落类型，潮位、温度和纬度等都会对红树林土壤有机碳含量产生影响，这些因素对无瓣海桑群落下土壤有机碳含量的影响还需要深入研究。