三亚海岸湿地土壤及水质分布特征研究

洪文君，李德玲，尹大翔，徐金铎，陈少勇，唐宪

三亚市林业科学研究院，海南三亚572000

湿地称为“地球之肾”，是水—陆交互作用下独特的具有高度多样性的生态系统[1]，也是连接陆地与湖泊、海洋等水体交互作用的敏感地带，具有独立的生态结构和巨大物种基因库[2]，在调节气候、涵养水源、净化水质、蓄洪防涝、防治自然灾害、维持和保护生物多样性等方面发挥着不可替代的作用[3-4]。

土壤是影响湿地生态系统的重要影响因子。土壤特性不仅决定植物群落的分布格局，也是影响群落结构的重要因子[5]。红树林土壤特性研究表明，土壤能反映出红树林植物生长发育的能力状况[6]。水质影响着湿地植物生长发育以及湿地生态系统的稳定性[7-8]，当海水中的重金属含量超过一定限度时，则会造成水污染，影响着水—生物—人的健康系统[9]。该研究以铁炉港、青梅港、三亚河及入海口等为研究对象，比较其土壤特征和海水水质状况，反映三亚市海岸湿地的土壤和海水特性，以期为三亚市湿地乃至红树林恢复、保护与管理提供科学依据。

1 研究区概况

研究地位于铁炉港、青梅港、三亚河、榆林河、白鹭公园、角头巷、藤桥河、西港、红塘湾和西岛入海口（图1），每个地点选取3个样地，其土壤以砂土、砂质粘土为主。铁炉港红树林自然保护区、青梅港红树林自然保护区和三亚河红树林自然保护区均为市级红树林保护区，主要分布着正红树、白骨壤、木榄、海莲、海桑等红树植物；白鹭公园和榆林河主要树种分布为正红树、白骨囊和木果楝、白骨囊，藤桥河、角头巷、西港、红塘湾和西岛等入海口以木麻黄、桉树为主（表1）。

表1 调查地基本情况Tab.1 The Basic Situation of The Survey Sample

图1 调查样地的位置Fig.1 The Location of Survey Plots

2 试验方法

2.1 样品采集

在每个湿地地点采集土壤和水质样品，每个区域设3个采样点，通过五点混合法使用PVC管和抓取式采样器采集土壤样品并混合，以0cm～20cm土壤层混匀作为分析样。将土壤样品运回实验室，风干后除去肉眼可见的碎石、植被残体等杂质，自然风干去除碎片和部分根后过2mm筛以备待用。水质采样点水深20cm，测定透明度，pH和采用多参数水质监测仪（HI-9828）测定，定性、定量采集样品并测定水质状况。土壤采样点设在岸边。

2..2样品测定

1.2.1 土壤样品测定

pH采用电极电位法测定（1：2.5土水比）；土壤全盐量含量采用电导法测定；土壤有机质含量采用高温外热重铬酸钾氧化－容量法测定；全氮（TN）采用半微量凯氏定氮法测定；铅（Pb）采用石墨炉原子吸收分光光度法测定；铜（Cu）和锌（Zn）采用火焰原子吸收分光光度法测定[10]。

1.2.2 水质样品测定

测定水样的浑浊度、化学需氧量（CODMn）、NH4+-N、总氮（TN）、总磷（TP）、铅（Pb）、镉（Cd）、六价铬（Cr6+）指标含量，参照《海洋监测规范第4部分，海水分析：GBGB 17378.4-2007》[11]。

2.4 3数据分析

试验数据用Excel 2010进行初步处理，通过SPSS19.0软件的单因素方差分析（ANOVA）比较检验；以土壤理化性质、土壤重金属含量和水质指标通过CANOCO 4.5软件完成PCA分析。

3 结果与分析

3.1 三亚主要海岸湿地土壤理化性质比较

由表2可知，10个海岸湿地的土壤pH在7.91～9.51之间，均为碱性。各地湿地0cm～20cm土层土壤全盐含量在0.48g/kg～3.74g/kg之间，以三亚河的土壤全盐含量最高，白鹭公园次之，西港最低。土壤有机质含量以榆林河和角头巷较高，在40.0g/kg以上，显著高于其它湿地区域；青梅港、白鹭公园、西港和红塘湾的土壤有机质含量在20.0g/kg～30.0g/kg之间，显著高于铁炉港、三亚河、藤桥河和西岛（2.0g/kg～11.0g/kg之间）。

氮素作为植物细胞质和叶绿体的重要组成部分及成分，并影响着植株的生长发育状况。土壤全氮含量范围在0.15g/kg～1.27g/kg之间，与有机质含量表现较为一致，榆林河、白鹭公园、红塘湾和西港的土壤全氮含量较高，其含量在0.80g/kg以上，显著高于铁炉港等其它湿地区域。

表2 三亚各地湿地土壤理化性质含量比较Tab.2 Comparison of Soil Physical and Chemical Properties of Wetland in Sanya

3.2 三亚主要海岸湿地土壤重金属含量比较

对三亚海岸湿地10个样地表层土壤3种重金属含量进行检测，结果显示，从大到小依次为Zn＞Pb＞Cu。Cu含量在5.51mg/kg～15.46mg/kg之间，Pb含量在8.01mg/kg～30.30mg/kg之间，Zn含量在11.08mg/kg～64.30mg/kg之间，均以白鹭公园和榆林河的土壤重金属含量较高（表3）。与国家《土壤环境质量标准》[12]中一级标准相比，三亚湿地Cu、Pb和Cu 3种重金属含量均没有超过国家环境质量标准极限值。

与东寨港红树林自然保护区（以下简称东寨港）相比[13]，三亚湿地土壤Cu含量较低，但藤桥河、白鹭公园、榆林河和红塘湾的Pb含量高于东寨港，白鹭公园的Zn含量高于东寨港，其它湿地土壤Pb和Zn含量均偏低。与广东珠江口[14]和福田[15]等红树林分布区相比，三亚10个样地海岸湿地的土壤重金属含量明显偏低，这主要与区内工业较发达有关[16]。

表3 三亚各地湿地土壤重金属含量比较Tab.3 Comparison of Soil Heavy Metals Content of Wetland in Sanya

3.3 三亚主要海岸湿地海水水质情况比较

化学需氧量(COD)是海水中可氧化的有机质氧化时所需要的氧量，它反映着海水受到还原性物质污染的程度和海水的质量[17]。由表4可知，三亚主要海岸湿地海水CODMn含量范围介于2.73mg/L～5.43mg/L之间，样地NH3-N含量在0.08mg/L～0.19mg/L之间，水质CODMn和NH3-N含量达到国家I级地表水的质量[12]。

不同调查点的海水TN和TP含量差异较大，TN含量从大到小依次为BL＞XD＞HTW＞YLH＞SYH＞XG＞QMG＞JTX＞TLG＞TQH，铁炉港、藤桥河等样地TN含量在1.0mg/L～2.0mg/L之间，处于国家地表水IV～V级之间；TP含量在0.01mg/L～0.22mg/L之间，处于国家地表水I～III级之间，以青梅港、红塘湾、白鹭公园和榆林河海水TP含量较高。三亚主要海岸湿地海水Pb含量在0.01mh/L～0.03mh/L之间，Cd含量均低于0.001mg/L，Cr6+含量均低于0.004mg/L，所有调查点的重金属含量均达到国家I级地表水的标准。

表4 三亚主要海岸湿地海水水质情况Tab.4 The Characteristics of Seawater of Wetland in Sanya

3.4 三亚主要海岸湿地土壤——水质PCA分析

将铁炉港、青梅港、三亚河等10个海岸湿地的土壤理化性质、重金属含量及水质指标进行主成分分析（PCA），揭示不同海岸湿地的分布。第1和第2主成分的累积贡献率为81.9%，能够反映数据的基本信息（图2）。PCA1的方差贡献率为56.3%，主要反映的是土壤因子，如pH、有机质、TN、Cu和Zn，与土壤pH、有机质、水质Pb、Cd、NH3-N、CODMn呈正相关，与其它因子间呈负相关；PCA2的方差贡献率为25.6%，主要反映的是土壤全盐、Pb、水质TN、CODMn、NH3-N和TP因子，与土壤TN、Pb、Zn、全盐、水质NH4-N、Pb、Cr6+呈正相关，与其它因子呈负相关。PCA将10个样地分为4类，红塘湾、西港、青梅港和榆林河样地聚为一类，三亚河、铁炉港和藤桥河聚为一类，白鹭公园和西岛样地聚为一类，角头巷样地聚为一类。

图2 海岸湿地土壤——水质指标PCA分析Fig.2 The PCA Analysis of Soil-water Indexes of Coastal Wetlands

4 结论与讨论

湿地生态系统中土壤与植物相互影响，前者为后者的生长和发育提供物质基础，同时后者也影响着前者的形成[18]。土壤pH是一个区域化变量，其影响因素也因地而异。该研究结果显示，10个海岸湿地的土壤pH均为碱性，这与郭志华等[19]研究海南清澜港红树林湿地远河口土壤pH相近、与詹妮等[20]研究北海市红树林的土壤pH呈酸性不一致。红树林是盐生或耐盐植物，能产生强烈的“生物积盐作用”。各地湿地土壤全盐含量在0.48g/kg～3.74g/kg之间，以三亚河土壤全盐含量最高，白鹭公园次之，西港最低。Tian et al.[21]研究表明土壤的有机质含量和全氮含量较高的区域其生物量也较高。从土壤养分元素来看，土壤有机质含量以榆林河、角头巷、白鹭公园和西巷较高，其土壤全氮含量也较高，但土壤有机质和全氮含量均低于北海市红树植物木榄、桐花树和红海榄[20]。由此可见，不同湿地类型之间存在一定的差异。

研究表明，三亚海岸湿地土壤的Cu、Pb、Zn重金属含量均未超过国家环境质量标准极限值。与海南岛其它红树林保护区相比[16-17]，其重金属含量差异较小；与广东、福建红树林保护区相比[7，9，14-16，20]，其重金属含量显著偏低。其原因可能与土壤颗粒度有关，三亚湿地土壤颗粒较粗，不利于重金属的富集；也可能与周边环境有关，如工业发的地区其水源污染较为严重。

湿地属于较高的生态系统，具有强烈的生物积累作用[22]。詹妮等[20]的研究也表明红树植物对重金属有去除和净化作用。该研究中海岸湿地海水CODMn含量和NH3-N含量分别在2.73mg/L～5.43mg/L和0.08mg/L～0.19mg/L之间，均达到国家I级地表水的质量；TP含量处于国家地表水I～III级之间，Pb、Cd和Cr6+含量均达到国家I级地表水的标准。由此可见，三亚市湿地的水质量相对较好。

PCA结果表明，土壤理化性质、土壤重金属含量和水质含量之间相关性显著，反映了不同湿地对土壤养分和能力转化、水质需求有关，可作为评价湿地生态系统评价的指标。红塘湾、西港、青梅港和榆林河样地聚为一类，主要影响因子土壤有机质、水质的Cr6+、NH3-N、CODMn，三亚河、铁炉港和藤桥河聚为一类，主要影响因子水质Pb、Cd；白鹭公园和西岛样地聚为一类，其影响因子以土壤为主，角头港样地聚为一类，受水质CODMn和土壤pH因子影响。可见，不同湿地对其土壤养分、水质含量既存在差异又具有相关性。