袁超+趙爽+徐柯

摘要：于2012年6月至2013年3月，分4次對(duì)海南東寨港紅樹(shù)林沉積物中的有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，沉積物中有機(jī)質(zhì)含量為331.366～430.298 mg/g，平均值為373.47 mg/g，不同采樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)水平分布差異顯著。不同深度有機(jī)質(zhì)含量隨深度增加呈降低趨勢(shì)，0～2、2～5、5～8 cm有機(jī)質(zhì)含量分別為116.54～152.29、106.59～143.89、103.28～134.11 mg/g。表層有機(jī)質(zhì)濃度最高，平均35.19%的有機(jī)質(zhì)分布在0～2 cm表層。春季有機(jī)質(zhì)含量略低于秋、夏、冬，最高含量均出現(xiàn)在10月，為152.29 mg/g。

關(guān)鍵詞：紅樹(shù)林；沉積物；有機(jī)質(zhì)；水平分布特征；垂直分布特征；季節(jié)分布特征

中圖分類(lèi)號(hào)： S181 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2017）01-0263-04

紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)是潮間帶5種生態(tài)類(lèi)型之一[1]，主要位于熱帶、亞熱帶海灣河口區(qū)，處于海洋、陸地、大氣的動(dòng)態(tài)交界面，周期性遭受海水浸淹的潮間帶環(huán)境，使其在結(jié)構(gòu)和功能上既不同于海洋生態(tài)系統(tǒng)，也不同于陸地生態(tài)系統(tǒng)[2]。海南東寨港紅樹(shù)林濕地位于海南省?？谑袞|北部寨港內(nèi)（110°32′～110°37′E，19°51′～20°01′N(xiāo)），是我國(guó)最典型、最原始的天然紅樹(shù)林分布區(qū)[3]。保護(hù)區(qū)總面積為3 337.6 hm2，其中紅樹(shù)林面積2 180 hm2，保護(hù)區(qū)內(nèi)共有紅樹(shù)植物19科35種，占全國(guó)紅樹(shù)植物種類(lèi)的95%。該地區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫23.8 ℃，年降水量1 700 mm，平均水溫24.5 ℃，十分適宜紅樹(shù)林生長(zhǎng)[4-5]。

紅樹(shù)林盤(pán)根錯(cuò)節(jié)的發(fā)達(dá)根系對(duì)于減少海浪沖擊，保護(hù)海岸環(huán)境具有重要作用，獨(dú)特的板狀根、支柱根和膝狀根在防風(fēng)消浪的同時(shí)，也固持了大量土壤，蓄積了大量土壤有機(jī)碳[2，6]，全球紅樹(shù)林每天平均生產(chǎn)力為2 500 mg C/m2[7]。單位面積紅樹(shù)林地上部分固碳能力約為熱帶雨林的10倍[8-10]，而整個(gè)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)單位面積的固碳能力約為熱帶雨林的50倍[11]。因此紅樹(shù)林是重要的碳匯，在全球碳循環(huán)中扮演著重要的角色，目前紅樹(shù)林濕地碳儲(chǔ)量、碳匯能力在全球碳平衡中的作用和地位越來(lái)越受到重視。國(guó)內(nèi)外對(duì)于土壤有機(jī)碳的研究一般在30 cm[12]、1 m[13]到3 m[10]或數(shù)米[14]不等。針對(duì)海南島紅樹(shù)林有機(jī)碳的相關(guān)報(bào)道已經(jīng)有很多，辛琨等通過(guò)對(duì)比群落結(jié)構(gòu)、土壤理化性質(zhì)、不同區(qū)域的自然條件，探討了海南省紅樹(shù)林土壤有機(jī)碳的分布規(guī)律以及影響碳儲(chǔ)量的主要因素[6]；郭志華等通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查，研究了海南清瀾港紅樹(shù)林濕地離文昌河河口和海洋的距離對(duì)紅樹(shù)林土壤有機(jī)碳分布的影響及土壤有機(jī)碳與pH值的關(guān)系[15]。本研究于2012年6月至2013年3月，分4次測(cè)定了海南東寨港紅樹(shù)林沉積物中有機(jī)質(zhì)水平、垂直含量，分析了其在水平、垂直及季節(jié)的分布規(guī)律，以期為后續(xù)沉積物中底棲生物的相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間和地點(diǎn)

于2012年6月9日、2012年10月20日、2012年12月16日、2013年3月19日在東寨港紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)選取A、B、C、D、E共5個(gè)采樣站點(diǎn)，每個(gè)采樣站位點(diǎn)采集5個(gè)沉積物柱狀樣品。A測(cè)站（110.586 0E，19.955 0N）在當(dāng)?shù)厣轿残W(xué)遠(yuǎn)離水門(mén)閘排出口300 m左右的位置，主要的樹(shù)種為海蓮；B測(cè)站（110.585 0E，19.953 5N）距離A點(diǎn)200 m左右，靠近水門(mén)閘排出口，主要的樹(shù)種為白骨壤；C測(cè)站（110.580 5E，19.951 5N）在東寨港紅樹(shù)林研究所育苗圃附近位置；D測(cè)站（110.580 0E，19.951 1N）距C點(diǎn)300 m左右的位置，主要樹(shù)種為海桑；E測(cè)站（110.583 0E，19.950 0N）位于河邊位置，靠近碼頭，紅樹(shù)林生長(zhǎng)環(huán)境較差，受陸地和人的活動(dòng)影響較大（圖1）。

1.2 樣品采集與處理

采用內(nèi)徑為2.9 cm的有機(jī)玻璃管，選擇具有代表性、底質(zhì)類(lèi)型相對(duì)均勻、較完整、無(wú)人為破壞或人為擾動(dòng)且相對(duì)較穩(wěn)定的地點(diǎn)取芯樣，每個(gè)地點(diǎn)采5個(gè)芯樣，每個(gè)芯樣按0～2、2～5、5～8 cm 3個(gè)層面分層裝入封口袋，用于有機(jī)質(zhì)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

將樣品分別置于玻璃皿中，在無(wú)風(fēng)條件下自然晾干，研磨勻凈，使其通過(guò)0.25 mm篩孔的的分離篩，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.15 g土壤樣品，然后采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定土壤樣品中有機(jī)質(zhì)含量[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)數(shù)據(jù)資料的處理和分析采用SPSS 18.0軟件包中的有關(guān)程序來(lái)進(jìn)行，同時(shí)采用 Surfer 8.0 軟件繪制取樣站位分布圖和等值線(xiàn)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 沉積物中有機(jī)質(zhì)的水平分布

4次采樣測(cè)定調(diào)查區(qū)有機(jī)質(zhì)的含量范圍為331.366～430.298 mg/g，總平均值為373.47 mg/g，不同調(diào)查時(shí)間其水平分布趨勢(shì)發(fā)生了一定變化。

2012年6月，有機(jī)質(zhì)最高濃度值出現(xiàn)在A站（390.534±79.14 mg/g），最低濃度值出現(xiàn)在B站（331.366±46.85 mg/g）；2012年10月，有機(jī)質(zhì)最高濃度值出現(xiàn)在A站（430.298±55.24 mg/g），最低濃度值出現(xiàn)在D站（365.828±45.46 mg/g）；2012年12月，有機(jī)質(zhì)最高濃度值出現(xiàn)在A站（389.13±71.37 mg/g），最低濃度值出現(xiàn)在B站（339.626±39.60 mg/g）；2013年3月，有機(jī)質(zhì)最高濃度值出現(xiàn)在E站（402.528±18.97 mg/g），最低值出現(xiàn)在B站（338.274±21.73 mg/g）（圖2）。

2.2 沉積物中有機(jī)質(zhì)的垂直分布

2012年6月，沉積物在0～2 cm表層、2～5 cm分層和 5～8 cm 分層有機(jī)質(zhì)含量的變化范圍分別是116.54～134.08、111.55～132.76、103.28～123.69 mg/g，平均含量分別是（126.174±7.76）、（121.336±9.09）、（114.97±8.95） mg/g。平均34.80%的有機(jī)質(zhì)分布在0～2 cm表層。

2012年10月，沉積物在0～2 cm表層、2～5 cm分層和5～8 cm 分層中有機(jī)質(zhì)含量的變化范圍分別是124.63～152.29、121.33～143.89、119.87～134.11 mg/g，平均含量分別是（135.882±10.068）、（132.136±8.063）、（125.858±5.338）mg/g。平均34.52%的有機(jī)質(zhì)分布在0～2 cm表層。

2012年12月，沉積物在0～2 cm表層、2～5 cm分層和5～8 cm 分層有機(jī)質(zhì)含量的變化范圍分別是117.12～137.88、115.59～132.42、106.91～124.40 mg/g，平均含量分別是（128.648±7.732）、（122.964±6.925）、（114±7.380） mg/g。平均35.19%的有機(jī)質(zhì)分布在0～2 cm表層。

2013年3月，沉積物在0～2 cm表層、2～5 cm分層和 5～8 cm 分層有機(jī)質(zhì)含量的變化范圍分別是124.23～140.78、106.59～130.41、107.45～131.33 mg/g，平均含量分別是（134.864±6.58）、（118.768±9.87）、（118.276±9.34）mg/g。平均36.26%的有機(jī)質(zhì)分布在0～2 cm表層。

東寨港紅樹(shù)林沉積物有機(jī)質(zhì)的垂直空間分布如圖3。在4次采樣調(diào)查中發(fā)現(xiàn)沉積物0～2 cm表層、2～5 cm分層和 5～8 cm 分層中有機(jī)質(zhì)呈依次遞減的趨勢(shì)的垂直分布，表層有機(jī)質(zhì)濃度最高，平均35.19%的有機(jī)質(zhì)分布在0～2 cm表層。

2.3 沉積物中有機(jī)質(zhì)的季節(jié)變化

2012—2013年4次5個(gè)站點(diǎn)東寨港紅樹(shù)林沉積物0～2 cm 表層、2～5 cm分層和5～8 cm分層有機(jī)質(zhì)平均含量的季節(jié)變化曲線(xiàn)并不太一樣，但是較為相似（圖4）。5個(gè)站點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量呈一個(gè)按照夏秋冬春4季先增加后減小再增加的大體趨勢(shì)，但是高峰值出現(xiàn)的季節(jié)不同。0～2 cm表層（152.29 mg/g）、2～5 cm分層（143.89 mg/g）和5～8 cm分層（134.11 mg/g）有機(jī)質(zhì)最高含量均出現(xiàn)在2012年10月A站位，這說(shuō)明秋季（2012年10月）沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量要高于其他季節(jié)。表層有機(jī)質(zhì)最低含量（116.54 mg/g）、深層有機(jī)質(zhì)最低含量（103.28 mg/g）都出現(xiàn)在2012年6月B站位，這說(shuō)明夏季（2012年6月）沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量要低于其他季節(jié)。次表層有機(jī)質(zhì)最低含量（106.59 mg/g）出現(xiàn)在2013年3月B站位，這可能與不同采樣點(diǎn)具體的不同環(huán)境條件有關(guān)系。

從季節(jié)變化上看，春季與秋季的沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量相差不大，夏季與冬季的沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量相差不大，秋季沉積物中有機(jī)質(zhì)含量最高。從各采樣點(diǎn)來(lái)看，A站和B站站位點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)含量較C、D、E位點(diǎn)的含量大。

3 討論

2012年6月至2013年3月調(diào)查期間，東寨港沉積物有機(jī)質(zhì)含量的水平分布在不同季節(jié)明顯不同，有機(jī)質(zhì)含量南北高、中部低，近岸高、遠(yuǎn)岸低，人為因素、紅樹(shù)類(lèi)型、生物因素是影響水平分布的主要原因。在不同季節(jié)，沉積物中有機(jī)質(zhì)含量會(huì)隨著采樣點(diǎn)紅樹(shù)種類(lèi)、地理?xiàng)l件、人為因素而變化。本試驗(yàn)調(diào)查范圍有限，未發(fā)現(xiàn)與緯度、地形的顯著關(guān)系。

東寨港沉積物有機(jī)質(zhì)的垂直分布按照表層、次表層和深層3個(gè)層次隨季節(jié)變化趨勢(shì)相似，大體呈一個(gè)依次遞減的趨勢(shì)，表層有機(jī)質(zhì)含量最高。土壤有機(jī)碳含量主要來(lái)源于地面上的植物凋落物和根系分泌物以及動(dòng)物殘?bào)w和排泄物，經(jīng)土壤微生物的分解作用積累到土壤表層中，所以土壤表層的有機(jī)碳含量高[17]。

在春季沉積物中有機(jī)質(zhì)含量最高值出現(xiàn)在E站位，在秋季沉積物中有機(jī)質(zhì)含量最低值出現(xiàn)在D站位，E站位、D站位人為活動(dòng)較多，其變化受陸地和人的活動(dòng)影響較大。在夏、秋、冬3個(gè)季節(jié)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量最高值均出現(xiàn)在A站位， 在春、夏、冬3個(gè)季節(jié)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量最低值均出現(xiàn)在B站位，說(shuō)明季節(jié)變化對(duì)不同站點(diǎn)沉積物有機(jī)質(zhì)影響不大，同時(shí)對(duì)采樣點(diǎn)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)不同生長(zhǎng)位置的不同種紅樹(shù)群落有機(jī)質(zhì)含量差異較大。A站位是遠(yuǎn)離水門(mén)閘排出口300 m左右的海蓮群落，其樹(shù)冠較大，長(zhǎng)勢(shì)較好，這海蓮是東寨港土壤有機(jī)碳含量最高的群落，海蓮群落平均胸徑為（8.2±0.12） cm，根系垂直延伸較深，因此根系分解在各層的土壤有機(jī)質(zhì)累積中起到主要作用[6]。B站位是距離A點(diǎn)200 m左右，靠近水門(mén)閘排出口的白骨壤群落，造成紅樹(shù)植物長(zhǎng)勢(shì)不好，樹(shù)冠小，枯枝落葉較多，雖然紅樹(shù)植物對(duì)污水有一定的凈化效應(yīng)[18-19]，但是長(zhǎng)期以來(lái)各種生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)污水集中排放到此，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了白骨壤群落的凈化能力，造成白骨壤群落長(zhǎng)勢(shì)不好，進(jìn)而影響其對(duì)有機(jī)質(zhì)的固定作用。

值得注意的是，東寨港沉積物有機(jī)質(zhì)在2012年10月最高濃度值為（430.298±55.24） mg/g，最低濃度值為 （365.828 ±45.46） mg/g，而其他3次采樣調(diào)查的最高濃度、最低濃度相比變化卻不大。在季節(jié)變化中發(fā)現(xiàn)，2012年10月，5個(gè)站點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)濃度在0～2 cm表層、2～5 cm分層和 5～8 cm 分層都明顯要高于其他3次調(diào)查，通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)因?yàn)樗|(zhì)污染嚴(yán)重和海洋天敵減少，東寨港紅樹(shù)林自然保護(hù)區(qū)在2012年8月團(tuán)水虱爆發(fā)，造成上百畝紅樹(shù)林死亡，團(tuán)水虱是生活在潮間帶暖水海域的一類(lèi)海洋鉆孔動(dòng)物，在全球紅樹(shù)林區(qū)廣泛分布，會(huì)傷害紅樹(shù)林的氣生根，它靠濾食懸浮在水中的浮游生物、藻類(lèi)和細(xì)菌為生。穴居在紅樹(shù)林中的團(tuán)水虱能通過(guò)不斷濾食圍繞在紅樹(shù)周?chē)w中的浮游生物、藻類(lèi)和細(xì)菌進(jìn)行大量繁殖，然后鉆空紅樹(shù)林的樹(shù)根、樹(shù)莖造成紅樹(shù)大面積死亡[4，20]。因此筆者推論，2012年8月東寨港紅樹(shù)林的死亡導(dǎo)致根、莖、葉等凋落物大面積覆蓋在表層，蔓延至次表層、深層，爆發(fā)式的死亡造成了沉積物有機(jī)質(zhì)濃度的爆發(fā)式增加，2012年10月的沉積物有機(jī)質(zhì)濃度顯著增加與團(tuán)水虱的爆發(fā)有關(guān)，隨著時(shí)間推移、海水沖刷、人為保護(hù)，沉積物有機(jī)質(zhì)濃度又漸漸趨于一個(gè)平緩的變化規(guī)律。

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