王 英

(安徽省池州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督處，安徽 池州 247100)

城市濕地公園是城市市容綠化及海綿城市建設(shè)的重要載體，與城市居民生活質(zhì)量及生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)[1-3]。因此，研究城市濕地土壤性質(zhì)的變化對城市發(fā)展具有重要意義。

城市水文條件變化情況下，濕地公園水資源及土壤的性質(zhì)也產(chǎn)生相應(yīng)變化，對城市濕地的生態(tài)環(huán)境影響極大[4-6]。王振芬[7]基于現(xiàn)場試驗(yàn)，深入研究了水文條件變化對對濕地植被CH4和N2O排放量的影響，并選取自然濕地的濕潤、季節(jié)性積水、常年積水3塊試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行觀測，研究成果為我國溫室氣體的減排措施提供了指導(dǎo)作用。吳華莉等[8]深入研究了水文條件變化對化對長江某保護(hù)區(qū)魚類生存的影響，并指出保護(hù)區(qū)河段干流年徑流量無明顯下降趨勢，但在在魚類產(chǎn)卵期3—7月份和11—12月份，保護(hù)區(qū)河流流量均值及峰值均產(chǎn)生了明顯的改變，導(dǎo)致魚類的生存環(huán)境受到了威脅。該研究成果亦為我國長江上游河道生境保護(hù)和水資源管理提供了一定的理論依據(jù)。

綜上所述，現(xiàn)有關(guān)于水文條件變化對城市濕地土壤環(huán)境的影響研究成果較少，且深度不夠。因此，本文依托于長江流域某城市中心濕地公園保護(hù)工程，基于室內(nèi)土壤成分測試試驗(yàn)，深入研究了水文條件變化對城市濕地土壤環(huán)境的影響。研究成果為我國城市濕地公園保護(hù)提供了一定的理論基礎(chǔ)。

1 研究背景

本次研究的對象為我國長江流域某城市中心濕地公園，該城市位于氣候濕潤、湖泊河流分布較為廣闊的地區(qū)；在長江的不斷改道、河水沖積和泥沙沉積等過程的影響下，在該城市形成了多種濕地景觀類型。受淡水、地下水和地表水相互作用的影響，濕地水文特征會產(chǎn)生各種各樣的變化，其中土壤的性質(zhì)變化尤為直觀且影響較大，對濕地公園的生態(tài)環(huán)境造成很大的影響。該濕地公園占地近22500畝，地處長江中下游平原地區(qū)，位于長江之畔，由長江泥沙淤積形成，濕地地層主要為上覆河漫灘沉積物層。濕地公園河流下游接納城南河入江，局部受其來水影響，規(guī)劃范圍內(nèi)水域和沼澤分布廣泛，在夏季來水期水面占總面積近70%。

2 試驗(yàn)研究

2.1 樣品采集與處理

基于區(qū)域水文與地質(zhì)相關(guān)資料查閱及現(xiàn)場勘察結(jié)果，本次研究選擇該濕地公園內(nèi)3個具有不同水文條件的位置作為研究樣地，分別為潮汐蘆葦濕地(場地A)、淡水蘆葦濕地(場地B)及非淹水蘆葦濕地(場地C)。研究小組分別于2019年10月和2020年10月在試驗(yàn)場地進(jìn)行取樣工作，取樣深度分別為地表以下5、10、15、20和25cm深處，且在每個取樣深度處取3個土壤樣品。將取回的土壤試樣編號分類，挑出植物根莖及大塊礫石等成分并進(jìn)行研磨，之后利用直徑為20mm的篩子進(jìn)行篩分，最后進(jìn)行袋裝封存。

2.2 試驗(yàn)方案

為研究水文條件變化下城市濕地公園土壤性質(zhì)的變化情況，室內(nèi)展開了不同土壤試樣的物理化學(xué)性質(zhì)測試、抗氧化穩(wěn)定性有機(jī)碳含量及溶劑性有機(jī)碳含量測試。其中，土壤中的鋁、鐵陽離子含量測試采用Lorenz試驗(yàn)方法進(jìn)行測試[9]，有機(jī)質(zhì)含量、總氮含量、總碳含量、導(dǎo)電率、pH值及有機(jī)碳含量的測定則參考Zhao等的試驗(yàn)測定方法進(jìn)行[10]。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析與討論

3.1 理化性質(zhì)變化

基于室內(nèi)試驗(yàn)，得到三處不同試驗(yàn)場地土壤物理、化學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表1。由表1可知，不同水文條件下濕地公園土壤的物理化學(xué)性質(zhì)具有顯著差異。對于場地A，其有機(jī)質(zhì)含量、總氮含量、總碳含量及導(dǎo)電率明顯高于場地B和場地C。分析認(rèn)為，由于場地A屬于潮汐蘆葦濕地，因此動植物的死亡、埋藏更為廣泛，導(dǎo)致土壤中總碳及總氮的含量更高；此外，由于土壤中導(dǎo)電率成分更高的物質(zhì)更多，因此土壤的導(dǎo)電系數(shù)也就更高。從pH值來看，濕地公園的三種土壤均呈現(xiàn)出堿性(pH>7)，且場地C的堿性最強(qiáng)，其pH值達(dá)到9.33，遠(yuǎn)高于場地A和場地B。分析認(rèn)為，這是由于區(qū)域土地鹽堿化導(dǎo)致的土壤中出現(xiàn)大量的鹽分積累，因此濕地公園土壤呈弱堿性。進(jìn)一步展開三種不同水文條件下城市濕地公園土壤的化學(xué)成分分析，由表1可知，三塊場地中，場地B的鋁離子含量最高，達(dá)到96.12mg/g；其次為場地A，達(dá)到78.32mg/g；場地C的鋁離子含量最低，僅有38.89mg/g。對于土壤中鐵離子含量的測試分析，則有場地A>場地C>場地B。根據(jù)前人研究成果，土壤中鋁鐵離子的含量與土壤的含水率之間成正相關(guān)，而水文條件的變化是控制土壤缺氧狀態(tài)和含水量的重要因素。在堿性土壤中，其鈣鎂離子的含量較高，因此有利于鋁、鐵化合物的聚沉。

表1 三處不同試驗(yàn)場地土壤物理、化學(xué)指標(biāo)參數(shù)均值

3.2 抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，得出濕地公園三個不同場地土壤的抗H2O2氧化有機(jī)碳的含量隨埋深變化規(guī)律如圖1所示。由圖1可知，對于場地A和場地C，土壤中抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量隨埋深呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢。場地A和場地C的抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量最大值均出現(xiàn)在埋深15cm處，含量分別達(dá)到1.99g/kg和2.23g/kg。場地A的抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量最小值出現(xiàn)在埋深25cm處，最低含量為1.54g/kg；場地C的抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量最小值出現(xiàn)在埋深5cm處，最小值為0.85g/kg。場地B的抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量最高，其最大值出現(xiàn)在埋深為5cm處，最大值為2.42g/kg；最小值為1.37g/kg，對應(yīng)埋深為25cm。

圖1 土壤抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量隨埋深變化關(guān)系

3.3 溶解性有機(jī)碳含量

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，得出濕地公園三個不同場地土壤的溶解性有機(jī)碳的含量隨埋深變化規(guī)律如圖2所示。由圖2可知，對于場地B和場地C，土壤中溶解性有機(jī)碳含量較低，而場地A(潮汐蘆葦濕地)的溶解性有機(jī)碳的含量則相對較高。此外，進(jìn)一步研究可以觀察到，3塊場地土壤中的溶解性有機(jī)碳的含量均隨著土壤埋深的增大而呈現(xiàn)出逐漸減小的變化趨勢，其中，場地C的變化最為明顯。當(dāng)埋深為5cm時，土壤溶解性有機(jī)碳的含量達(dá)到18.32g/kg，而在25cm埋深處為7.95g/kg，相對5cm埋深處下降56.60%。分析認(rèn)為，潮汐活動是濕地土壤溶解性有機(jī)碳發(fā)生交換的重要途經(jīng)，因此，場地A(潮汐蘆葦濕地)的平均溶解性有機(jī)碳的含量最低，而場地B、C的平均溶解性有機(jī)碳的含量則相對較高。進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，溶解性有機(jī)碳的含量隨著土壤埋深的增加而不斷降低，這是由于隨著土壤埋深的增加，其密實(shí)度也不斷增加而孔隙度逐漸減小，因此溶解性有機(jī)碳的含量也逐漸降低。

圖2 土壤抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量隨埋深變化關(guān)系

4 結(jié)論

(1)對于潮汐蘆葦濕地和淡水蘆葦濕地，土壤中抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量隨埋深呈現(xiàn)出先增大后減小；然而，非淹水蘆葦濕地的抗氧化穩(wěn)定有機(jī)碳含量最高，其最大值出現(xiàn)在埋深為5cm處，最大值為2.42g/kg；最小值為1.37g/kg，對應(yīng)埋深為25cm。

(2)溶解性有機(jī)碳的含量隨著土壤埋深的增加而不斷降低，這是由于隨著土壤埋深的增加，土壤密實(shí)度也不斷增加而孔隙度逐漸減小，因此溶解性有機(jī)碳的含量也逐漸降低。

(3)受研究設(shè)備條件限制，本次研究僅對濕地公園土壤的部分性質(zhì)展開了研究，下一步應(yīng)當(dāng)增加水文條件對土體成分、孔隙度等因素的影響及微觀機(jī)理研究。