英那河水庫消落帶土壤理化特性對生態(tài)環(huán)境影響研究

單志猛，張 華，張 俊，王效葦，苑知言

（遼寧師范大學 地理科學學院，遼寧大連116029）

引言

消落帶是指水庫季節(jié)性漲落使土地周期性出露水面而形成的特殊濕地生態(tài)系統(tǒng)，長期水陸交替勢必會引起土壤理化性質(zhì)的變化，理化性質(zhì)不僅能反映濕地土壤結(jié)構(gòu)和蓄水能力，也能影響濕地植被生長，關系到區(qū)域濕地環(huán)境形成和演替[1]。水分是濕地生態(tài)系統(tǒng)基本生態(tài)因子，水分含量高低取決于地下水的埋藏深度，而地下水的埋深又由淡水補給量和地貌條件決定[2]。土壤鹽分受水文條件制約，含鹽量空間差異分布著不同的植物類型，野外調(diào)查表明，當鹽量超過4 g/L消落帶的水生植物會消失[3]。土壤酸堿性是衡量土壤肥力的重要指標，影響土壤養(yǎng)分存在形態(tài)和生物生長發(fā)育[4]。土壤有機質(zhì)對濕地生態(tài)生產(chǎn)力作用顯著，研究土壤有機質(zhì)的時空分布特征及動態(tài)變化機制，對探索有機質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化機制，預測消落帶土壤營養(yǎng)變化趨勢至關重要[5]。許多專家學者把消落帶土壤特性研究重點放在長江、黃河流域，鮮有對遼河流域的研究。本文基于英那河水庫消落帶的特點，旨在分析土壤理化性質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律，為英那河流域動態(tài)管理、環(huán)境監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境保護提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

英那河水庫位于遼寧省莊河市仙人洞鎮(zhèn)境內(nèi)，研究地點位于英那河上游地區(qū)（123°02′E，39°58′N），屬暖溫帶季風氣候，年均降水量為900 mm，主要集中在7～10月份。水庫周邊地形以低山丘陵為主，森林覆蓋率高，集水面積為692 km2，干支流達20 多條。地帶性土壤為棕壤，平地分布有草甸土。植被類型主要是刺槐（Robina pseudoacacia）、落葉松（Larix gmelinii）和蒙古櫟（Quercus mongolica）等經(jīng)濟林。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 野外調(diào)查與取樣

英那河水庫每年7月末到9月初為洪水期，基于代表性和典型性原則，在2018年7月2日以上游枯水期濕地土壤作為研究對象。樣帶設置采用水平距離法，在消落帶邊緣區(qū)和水域間垂直設置樣地，樣地1 靠近消落帶邊緣，樣地23 接近水域，樣方1 m×1 m，樣間距10 m，共采集23 塊0～20 cm 表層土壤，將土樣混合均勻后裝入無菌塑料袋并編號，置于陰涼處風干，剔除植物殘體和砂石后研磨，分別過5.00 mm 和2.00 mm 土篩，將土樣保存以備物理性質(zhì)和化學性質(zhì)測定。

2.2 土壤樣品測定

為確保數(shù)據(jù)精準，實驗測定重復三次，測定的項目為土壤含水量、含鹽量、電導率、緊實度、pH 和有機質(zhì)。土壤的含鹽量、電導率和緊實度的測定分別使用含鹽量測定儀、電導率測定儀和緊實度測定儀；土壤含水量、pH 值和有機質(zhì)的測定分別采用烘干法、電位法和鉻酸鉀氧化外加熱法。

3 結(jié)果分析

3.1 土壤物理和化學性質(zhì)

水庫消落帶土壤表層含水量范圍是13.1%～32.6%，均值為19.27%，變異系數(shù)為28.3%，屬于中等變異性。消落帶土壤含水量大，水分含量最高為樣地1，最低為樣地13，整體變化由樣地1 向樣地23 下降。

消落帶土壤表層含鹽量范圍是0.30～1.01 g/kg，均值為0.59 g/kg，變異系數(shù)為34.4%，屬于中等變異性。含鹽量較低，空間分布變化不明顯。根據(jù)土壤含鹽量的分類標準可知，英那河消落帶為非鹽漬化土壤。

消落帶土壤表層電導率范圍是67.12～160.24 ms/m，均值為94.13 ms/m，變異系數(shù)是27.8%，屬于中等變異性。電導率和鹽分的相關性顯著，說明電導率與土壤性質(zhì)密切相關，同時土壤電導率隨溫度變化明顯，研究測得消落帶土壤平均溫度為26.7℃。

消落帶土壤表層緊度范圍是104～240 Kpa，均值為166 Kpa，變異系數(shù)為19.8%，屬于中等變異性。樣地1到23 呈顯著下降趨勢，因為樣地1 靠近消落帶邊緣，土質(zhì)結(jié)構(gòu)堅硬，樣地23 靠近水域，土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松。

消落帶土壤表層pH 范圍是5.20～5.98，均值為5.56。依據(jù)土壤酸堿性劃分標準，消落帶土壤酸堿度處于酸性和強酸性之間，強酸性土樣有11個，酸性土樣有12個。pH 是衡量土壤酸堿性指標，自然條件下土壤酸堿性取決于土壤鹽基狀況，而鹽基狀況又取決于淋溶過程和復鹽基過程強弱。

消落帶土壤表層有機質(zhì)范圍是0.85～5.98 g/kg，均值為1.77 g/kg，變異系數(shù)為55.8%，屬于中等變異性。樣地1 和樣地2 有機質(zhì)含量分別為5.98%、3.04%，余下樣地均介于0.85%～1.93%，有機質(zhì)含量低。土壤有機質(zhì)是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要因子，其含量高低對濕地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力產(chǎn)生直接影響（表1）。

3.2 土壤理化相關性

含水量與含鹽量、電導率、緊實度在0.05 水平下呈顯著正相關，相關系數(shù)分別是0.452、0.465、0.425，含鹽量和電導率在0.01 水平下呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.947。含水量與有機質(zhì)在0.01 水平下呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.746（表2）。

表2 2018年英那河土壤理化性質(zhì)之間的相關性

4 結(jié)論與討論

4.1 英那河水庫消落帶表層土壤受季節(jié)性干濕交替水文狀況的影響，土壤水分含量高，空間差異顯著。鹽分含量低，為非鹽漬化土壤。含水量和含鹽量呈顯著正相關，說明含鹽量與土壤保水能力高度吻合。含水量與緊實度呈顯著正相關，含鹽量與電導率呈極顯著相關。

4.2 英那河消落區(qū)土壤為酸性土，水位季節(jié)性漲落淋溶過程明顯。有機質(zhì)含量低，含水量和含鹽量與有機質(zhì)在0.01 水平下呈相關極顯著，說明土壤水分和鹽分組成的土壤溶液在有機質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化過程中起關鍵作用。

4.3 土壤發(fā)育的時空差異導致特性差異，土壤特性影響植物生長的水分和營養(yǎng)量，并由此調(diào)控水分與營養(yǎng)的生態(tài)循環(huán)。水庫消落帶土壤水分和鹽分對生態(tài)環(huán)境作用明顯。因此，應建立水污染監(jiān)測機制，合理調(diào)配水資源，保護濕地生態(tài)安全，為流域開發(fā)和恢復提供科學依據(jù)。