沙井港不同湿地植被群落沉积物中有机碳含量与分布特征

黄 星 袁菁菁 马基仪 张 骞 王薛平*

（1、广西北部湾海洋灾害研究重点实验室 北部湾大学，广西 钦州 535011 2、宁波市生态环境科学研究院，浙江 宁波 315000）

湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，具有保护生物多样性、涵养水源、调节气候等多种功能[1-3]。湿地碳储量非常高，约90%的有机碳储存在其土壤中[4-6]。湿地中碳来源主要是植物固定的CO2、原地风化、有机质降解速率以及外部输入[7]。湿地具有极其重要的固碳能力，其碳的变化可以直接影响全球碳循环平衡[5，6，8]。国内外有关湿地有机碳储量及其影响因素的研究主要集中在气候变化[4，9-11]、水文特征变化[12-15]、生物群落变化[16-18]及人类活动[19]等方面。

滨海湿地位于陆地与海洋之间，生物量丰富、生产力高，对维持生态系统平衡作用重大[20，21]。沙井港湿地位于广西钦州市钦州湾滨海沿岸，是一个有机碳储量丰富的典型滨海湿地生态系统[18]。近年来，由于受到经济的发展、港口建设、海岸带综合开发利用等人类活动的影响，沙井港湿地生态系统已遭到一定程度的破坏，其内部的碳循环已受影响。因此，本文以沙井港不同湿地植被土壤沉积物为研究对象，探讨了沙井港不同湿地植被表层和柱状沉积物有机碳的含量以及分布情况，以期为沙井港湿地的可持续开发利用以及保护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与预处理

沙井港湿地位于广西钦州市茅尾海（钦州湾内湾）北部，以红树林植物、茳芏、芦苇等湿地植被为主[18]。

于2020 年1 月10 日在沙井港湿地茳芏、芦苇、桐花树等具有代表性的植被群落进行了采样，采样点位置见图1。对于桐花树、茳芏群落，根据植物生长分布的疏密，在生长稀疏（A2、C2）与密集处（A1、C1），分别用土壤柱状采集器采集0～100 cm 深度的沉积物，每10 cm 分为一层（共10 层），同时另外采集3 个表层平行样沉积物样。对于芦苇群落，在芦苇生长密集处随机选择3 个不同地点进，每个采样点采集3个表层沉积物样品，见表1。

图1 沙井港采样点图

表1 沙井港湿地植被群落概况

将采集的样品依次进行称重记录之后，放入烘箱，每过一段时间再将样品取出翻土并称重，直至重量不再变化则认定为已烘干。烘干样品过200 目尼龙筛网，过筛后的土壤放入密封袋内常温干燥保存，待测。

1.2 样品测试及数据分析

使用岛津TOC-L 总有机碳分析仪及SSM-5000A 固体测量单元，直接测定土壤中总有机碳含量。

获得的数据利用SPSS22 软件进行描述统计及差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同植被群落土壤沉积物有机碳垂向分布规律

沙井港湿地茳芏群落和桐花树群落0～100cm 沉积物有机碳含量分别为17.68～32.02g/kg 及6.68～44.15g/kg（图2）。

图2 桐花树群落、茳芏群落沉积物有机碳垂直分布图

桐花树群落土壤有机碳含量在0～50cm 范围内随着深度的增加而减少，在50～70cm 随深度的增加而增多，在70～100cm 又随深度的增加而减少，在90～100cm 的深度有机碳含量达到最低值（6.68g/kg），垂向上整体变化幅度较大。茳芏群落有机碳含量由上到下各层碳含量相差不大，变化幅度相对较小，有机碳含量最小值（17.68g/kg）出现在10～20cm处，最大值（32.02 g/kg）出现在30～40cm 处。

2.2 三种植被群落表层土壤有机碳含量分析比较

由图3 可知，不同植被群落的表层沉积物有机碳含量表现为茳芏群落（22.81±6.65g/kg）＞桐花树群落（21.28±0.50g/kg）＞芦苇群落（10.39±7.80g/kg）。单因素方差分析结果表明，桐花树群落与茳芏群落表层沉积物有机碳含量差异不显著（p＞0.05），但与芦苇群落表层沉积物有机碳含量差异显著（p＜0.05），其原因可能与群落所处的的位置及植物残体、凋落物等在表层土壤中残留差异有关[9]。

图3 不同植被群落表层沉积物单因素方差分析

3 讨论

3.1 沉积物有机碳分布特征

茳芏、芦苇、桐花树等植被都是浅根植物，浅根植物根系深度一般在一米左右，通过自身的掉落物与根系的降解，从而影响土壤有机碳的累积[22]。在垂直方向上，沙井港湿地茳芏群落与桐花树群落的有机碳含量的最高值都在土壤深度的0～70cm 的范围内。由于根系深度不一样，不同植被土壤有机碳出现最大值的深度也不一样。茳芏群落根系基本在30cm 处，因此有机碳含量最高值出现在30～40cm 的土壤深度，在前40cm 深度中，有机碳含量基本随深度先降后升，这与闽江口湿地茳芏垂向分布情况类似[23，24]。沙井港湿地桐花树群落有机碳含量最高值出现在60～70cm 的土壤深度，但其基本随深度的加深而减少，这与崇明东滩、海南岛、湛江高桥等湿地的桐花树垂向分布变化情况类似[4，15，25]。

相比而言，桐花树植被在海岸带各种恶劣环境中有着较强的适应能力，且固碳效率较高[22]。茳芏群落更替较快，在海岸带修复中起到的作用较桐花树群落弱。因此，在沙井港地区的海岸带修复工作中，可优先考虑种植桐花树，次之可考虑茳芏。

3.2 沉积物有机碳含量水平

与其他研究地区相比，沙井港湿地植被群落表层沉积物有机碳含量较湛江高桥红树林湿地植被群落（12.79±9.91 g/kg）、崇明东滩湿地植被群落（6.95±1.37 g/kg）高，但较海南岛红树林湿地植被群落（53.27±6.74 g/kg）、三江平原湿地植被群落（163.33±88.02 g/kg）低[4，5，15]。

此外，沙井港桐花树群落表层沉积物有机碳含量较湛江高桥（19.75g/kg）高，较海南岛（25.5g/kg）低[15]。沙井港茳芏群落表层沉积物有机碳含量较闽江口（27.7g/kg）低，可能是因为闽江口湿地内含大量的茳芏- 芦苇交错群落，表层沉积物有机碳含量更高[23]。而沙井港芦苇群落表层沉积物有机碳含量较闽江口（28.97g/kg）低，较崇明东滩（4.34g/kg）高，可能是因为沙井港芦苇群落密度较闽江口低，崇明东滩位于上海，上海经济较发达，在工业旅游业等都比钦州要多，同时环境污染的渠道也就越多，对崇明东滩湿地有机碳含量造成了一定的影响。

4 结论

沙井港三种湿地植被群落表层沉积物有机碳含量在2.54g/kg～28.16g/kg，均值为18.16g/kg。其中，茳芏群落表层沉积物有机碳含量最高，桐花树群落次之，芦苇群落最小。茳芏、桐花树群落表层沉积物有机碳含量显著高于芦苇植群落。在垂直方向上，桐花树群落与茳芏群落有机碳含量最大值均在30～70cm 范围内。在0～100cm 范围内，桐花树群落土壤有机碳含量随深度增加而降低且变化幅度较大，而茳芏群落土壤有机碳含量随深度增加而升高但变化幅度小。相比而言，沙井港地区桐花树及茳芏固碳效率相对较高，在附近的海岸带修复工程中，建议优先种植。