闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地潮水理化特征及其对湿地土壤的影响

陈重安，王维奇

(福建师范大学地理科学学院，福建师范大学地理研究所，福建省亚热带资源与 环境重点实验室，( 福建师范大学亚热带湿地研究中心，福建福州350007 )

闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地潮水理化特征及其对湿地土壤的影响

陈重安，王维奇

(福建师范大学地理科学学院，福建师范大学地理研究所，福建省亚热带资源与 环境重点实验室，( 福建师范大学亚热带湿地研究中心，福建福州350007 )

潮汐是影响闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地的主要水文过程。为明确潮汐的特性，对闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地潮水理化特征及其对湿地土壤的影响进行了探讨。结果表明：(1)潮水的基本理化特征除pH季节变化不明显外，其他特征值的季节变化规律均比较明显；(2)潮水营养盐(N、P、K)特征表现为总氮的季节性差异不显著，而总磷和总钾的离散程度比较高，季节性差异较大；(3)对所测定的潮水理化特征值进行相关分析发现，氧化还原电位(Eh)和pH的相关性最好，呈极显著性相关(R=-0.999，P=0.000lt;0.01)。此外，盐度与总氮、总钾以及总氮与总钾之间也存在着较好的相关关系；(4)潮汐过程对土壤的理化性质也有一定的影响，主要表现为湿地土壤对潮水营养盐的吸附作用。

潮水；理化特征；营养盐；芦苇湿地；闽江河口

闽江河口湿地是我国东南沿海最具有代表性的亚热带湿地之一，西起闽侯县的竹岐镇，东至连江县的川石岛，总面积约467.6 km2，主要分布在这一范围内的闽江河口段沿岸及福州平原。该湿地地处中亚热带和南亚热带海洋性季风气候区的过渡区，气候温暖湿润，雨量充沛。

芦苇(Phragmitesaustralis)是闽江河口湿地的主要建群种，在闽江河口的鳝鱼滩、蝙蝠洲、道庆洲、塔礁洲、雁行洲等湿地都有大面积的分布，且生长较好，群落外貌整齐，植株呈苍绿色，群落结构简单，通常盖度80～85%，多组成单优势群落或纯植丛[1]。

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。闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地为正规半日潮，受季节性环境因子差异的影响，输入潮水的性质发生明显的动态变化，从而对湿地生态系统地球化学循环造成深刻的影响。当前国内外的研究主要集中在内陆湿地土壤的理化性质(包括碳、氮、磷、钾以及铁、硫等)的动态过程[2～10]，而关于水体的研究比较少[11，12]，对潮水水体理化(基本理化和营养盐)特征的研究甚少。因此，对闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地潮汐水体的理化特征及其对湿地土壤的影响进行探讨，可为今后的相关研究提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 采样点概况

试验地点选在闽江河口湿地中面积最大的鳝鱼滩湿地。鳝鱼滩湿地地处闽江入海口，分布于琅岐岛与长乐市潭头-文岭-梅花之间的梅花水道中，偏潭头-梅花-侧，是闽江水流自上游搬运来的泥沙在梅花水道中淤积而形成河口浅滩，经长期的演变在浅滩上形成一条西北—东南走向，面积 3 120 hm2的河口湿地，气候暖热湿润，年均气温19.3 ℃ ，年降雨量1 346 mm 左右[13]。芦苇、咸草(Cyoerusmalaccensis)、藨草(Scirpustriqueter)等是该区域的优势大型挺水植物(macrophyte)，潮汐为正规半日潮，受潮汐作用影响显著，湿地水源包括天然降水、闽江河水、潮水。

图1 研究样地与采样点位置图Figure 1 Map of the study area and the sampling site

采样地点芦苇湿地位置详见图1，其土壤类型为沼泽土，原位测定2007年土壤(0～20 cm)年平均pH 为6.61，盐度3.72 mS/cm，氧化还原电位为19.0 mV，土温20.7 ℃，芦苇湿地土壤其他特征值详见表1。

表1 鳝鱼滩芦苇湿地土壤性质Table 1 Soil properties of Shanyutan Phragmites australis marsh g/kg

1.2 水样采集方法

2007年5～12月对闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地潮水进行采集，选择3个样点，每点3个重复，采样日期为每月中旬，大约在高潮水位出现时间用塑料容器采集潮水，盛潮水后密封，带回实验室在冰箱内冷冻储存，实验备用。

1.3 水样与土壤理化特征值的测定方法

在采样期内(1～12月)对盐度、温度、pH以及氧化还原电位的原位测定分别采用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)测定，与此同时测定了潮汐的高潮水位。

潮水的总氮、总磷、总钾含量分别采用钼锑抗分光光度法(UV-2450)、过硫酸钾氧化-紫外分光光度法(UV-2450)、火焰光度计(FP-6410)测定。土壤全碳与全氮的测定采用C、N元素分析仪(Elementar Vario ELⅢ)，其他因子测定方法与水样相似。

2 结果与分析

2.1 潮水的理化特征

(1)潮水的基本理化特征 潮水水位的变化是外源水输入量多少的表征值。从图2 a中可以看出，1～6月，潮汐高潮水位逐渐降低，6～9 月，潮汐的高潮水位逐渐升高，变化较为明显，尔后逐渐降低，但降低的幅度比较小，观测期内6 月出现潮汐高潮水位的最低值，为22 cm，最高值出现在1 月，为83 cm，季节性平均高潮水位为48 cm。经对观测数值进行统计分析发现，变异系数为92.50%，离散程度比较大。

水温的变化为1～7 月逐渐升高，7～12 月水温逐渐降低(图2 b)，季节性变化比较明显。观测期内水温最低值出现在1 月，为13.1 ℃，最高值为36.6 ℃，出现在7 月，季节性平均水温为22.4 ℃。对潮水温度与气温进行相关分析表明，二者呈极显著相关(R=0.961，P=0.000lt;0.01)，水温与气温的变化规律一致。经对观测数值进行统计分析发现，变异系数为27.36%，离散程度不大。

氧化还原电位(Eh)表征为水流中所含氧化性物质的量，假如将氧化还原环境的临界点定义为零点，则从图2 c中可以发现，1、3、5、7、8 月为还原性水流，而其他月为氧化性水流，观测期内1 月出现最低值，为-34.0 mV，10 月出现最高值46.5 mV，季节性平均值为-0.2 mV。经对观测数值进行统计分析发现，变异性和离散程度都较大。

与其他理化特征相比较，pH的变化趋势不明显，最低值出现在10 月，为6.21，最高值出现在5 月，为7.59(图2 c)，季节性平均值为7.01，接近中性。对观测数值进行统计分析发现，变异系数为6.37%，离散程度比较集中。

盐度的波动性比较大，但是可见冬季盐度偏高(图2 d)，观测期内，6 月出现极低值，为0.24 mS/cm，与当季降水量与河流水量密切相关，可能潮汐水以淡水为主，最高值出现在12 月，为13.12 mS/cm，季节性平均值为7.51 mS/cm，对观测数值进行统计分析发现，变异系数为52.38%，离散程度较大。

图2 鳝鱼滩芦苇湿地观测日潮水特征值的变化Figure 2 The variation of tidal water properties on observation date from Shanyutan Phragmites australis marsh

(2) 营养盐特征 潮水采集时间为5～12 月，分析结果表明，总氮数量季节变化规律不明显(图3 a)，12 月出现最大值，为21.02 mg/L，最小值出现在8 月为18.54 mg/L，季节性平均值为19.69 mg/L。经对观测数值进行统计分析发现，变异系数为3.97%，说明离散程度集中。

总磷变化相对较为明显(图3 b)，最大值为4.10 mg/L，出现在7 月，而最小值为1.46 mg/L，出现在9 月，两者相差2倍多，季节性平均值为2.42 mg/L。经对观测数值进行统计分析发现，变异系数为32.98%，说明离散程度较大。

图3 鳝鱼滩芦苇湿地潮水总氮、总磷与总钾变化Figure 3 The variation of tidal water total N,P and K from shanyutan Phragmites australis marsh

总钾季节变化的差异性明显(图3 c)，最高值出现在7 月，为156.23 mg/L，最低值出现在8 月为34.77 mg/L，两者相差约4.5倍，季节性平均值为85.08 mg/L。对观测数值进行统计分析发现，变异系数为57.96%，说明离散程度较大。总钾在闽江河口鳝鱼滩潮水的测定值相对较高，可能与潮汐海水的输入有关。

(3) 潮水理化特征值的相关性分析 为了探究潮水理化和营养盐特征值间的相关性，对所得到的数据进行统计分析，揭示彼此之间的相关程度。结果显示，Eh和pH的相关性最好，呈极显著性相关(R=-0.999，P=0.000lt;0.01)，盐度与总氮、总钾的相关性也很显著(R=0.666，P=0.036lt;0.05；R= 0.722，P=0.022lt;0.05)，总氮与总钾之间的相关关系也比较明显(R=0.752，P=0.016lt;0.05)。此外，总磷与总钾的相关性也比较强(R=0.588，P=0.063gt;0.05)，其他因子之间的相关性不显著，有的不存在相关关系。由此可见，河口湿地受淡水与咸水交互影响，是一个十分复杂的系统，各环境因子之间相互耦合，协同影响。

2.2 潮汐对土壤理化性质的影响

表2 潮水与土壤中营养盐含量的比较Table 2 Comparison of nutrient elementcontent from tidal water and soil g/kg

潮汐作用，对土壤中的营养盐含量有着显著的影响，潮水中氮、磷、钾营养盐与土壤背景值中营养盐的含量的大小趋势一致。为了更有效地比较土壤与水中元素的含量，将单位体积潮水转化为相应的重量(表2)，使得水土中营养盐含量具有相同的单位(g/kg)，更易于比较。从表2可以看出，潮水中的3种营养盐的含量均明显低于土壤，可能是土壤具有强的吸附能力，使得营养元素发生富集，促使土壤中营养盐含量较高。吴莹等[14]认为，现在普遍的观点认为湿地土壤对氮、磷等营养盐具有强的吸收固定作用，而且尚未达到吸附饱和(如磷)，仍有较大的持留能力[15]。

3 结论

综上所述，本研究采用原位测定和室内分析相结合的方法对闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地的潮水特征的季节动态的初步探究，主要从潮水的基本理化性质、营养元素的输入、潮汐过程对土壤理化性质的影响进行分析，并探讨潮水理化和营养盐各特征值之间的相关性，主要结论如下：

(1)潮水的理化和营养盐特征值除pH、总氮外，其他特征值的变化规律比较明显；

(2)对所测定的潮水理化和营养盐特征值进行相关分析发现，Eh和pH的相关性最好，呈极显著性相关(R=-0.999，P=0.000lt;0.01)，此外，盐度与总氮、总钾，总氮与总钾之间也存在着较好的相关关系；

(3)潮汐过程对土壤的理化性质也有一定的影响。

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2009-05-15

国家自然科学基金项目(40671174)

陈重安(1983-)，男，福建泉州人，硕士研究生，主要从事湿地生态环境研究.

王维奇，E-mail: wangweiqi15@163.com

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.03.020

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A

1673-1409(2009)03-S066-04