, 陈晓旋1, 陈优阳1, 牟晓杰2, 万斯昂2, 刘兴土2
, 仝川11. 福建师范大学地理研究所, 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室, 福州 350007;
2. 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 中国科学院湿地生态与环境重点实验室, 长春 130120
收稿日期: 2019-04-26; 修回日期: 2019-06-13; 录用日期: 2019-06-13
基金项目: 国家自然科学基金（No.41901111）；国家重点基础研究发展计划课题（No.2013CB430401）；中国博士后科学基金（No.2017M611337）
作者简介: 王纯(1982-), 女, E-mail:wangchun821314@163.com
通讯作者（责任作者）: 刘兴土, E-mail:lxtmxh@163.com
摘要: 为了揭示水盐梯度对河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响，对闽江河口不同淹水环境和盐度下短叶茳芏（Cyperus malaccensis）湿地土壤水稳性团聚体进行了测定与分析.结果表明：①闽江河口半咸水湿地和淡水湿地0~30 cm土壤粉+黏团聚体、微团聚体和大团聚体的含量分别为63.12%~77.49%、6.82%~31.64%、4.38%~22.63%.除20~30 cm土层外，高潮滩0~20 cm土壤粉+黏团聚体和大团聚体含量均随盐度的增加而增加，增幅分别为8.74%~9.85%和105.54%~144.40%；0~20 cm土壤微团聚体含量均随盐度的增加而降低，高潮滩降幅为59.56%~65.20%，低潮滩降幅为55.65%~60.92%.②高潮滩土壤团聚体稳定性随盐度的增加而增加，盐度对微团聚体、大团聚体含量（DR0.25）和平均重量直径（MWD）的作用力在不同土层均影响显著，盐度和淹水的交互作用对各级土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响均不显著.③土壤团聚体稳定性与土壤TC含量呈倒"U"型关系.综上，淹水环境变化对土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响较小，盐度和有机碳含量是影响闽江河口湿地土壤水稳性团聚体分布及稳定性的重要限制性参数.
关键词:盐度淹水环境水稳性团聚体稳定性闽江河口
Effects of hydrologic and salinity gradients on the distribution and stability of wetland soil water-stable aggregates in the Min River estuary
WANG Chun1
, CHEN Xiaoxuan1, CHEN Youyang1, MOU Xiaojie2, WAN Si'ang2, LIU Xingtu2 , TONG Chuan1 1. Key Laboratory of Humid Subtropical Eco-geographical Process, Ministry of Education, Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007;
2. Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130120
Received 26 April 2019; received in revised from 13 June 2019; accepted 13 June 2019
Abstract: In order to reveal the effects of hydrologic and salinity gradients on the distribution and stability of wetlands soil water-stable aggregates in estuarine area, the contents of soil water-stable aggregate-size fractions were determined along a hydrologic gradient within a freshwater Cyperus malaccensis marsh and a brackish C. malaccensis marsh in the Min River estuary. The contents of soil silt and clay aggregates, microaggregates and macroaggregates at a soil depth of 0~30 cm in the brackish and freshwater marsh were 63.12%~77.49%, 6.82%~31.64%, and 4.38%~22.63%, respectively. Except that at 20~30 cm depth, the contents of silt+clay aggregates and macroaggregates at 0~20 cm depth in high tidal flat raised with increasing salinity, and increasing ranges were 8.74%~9.85% and 105.54%~144.40%, respectively. While for both high tidal flat and low tidal flat, the contents of microaggregates at 0~20 cm depth decreased by 59.56%~65.20% and 55.65%~60.92% with increasing salinity in high and low tidal flat, respectively. The stability of soil aggregates in high tidal flat raised with increasing salinity. The effects of salinity on the contents (DR0.25) and mean weight diameter(MWD) of macroaggregates are significant. however, effects of the interaction of salinity and flooding environment on the distribution and stability of soil water-stable aggregate-size fractions among soil layers are insignificant. The relationship between the stability of soil aggregates and soil total carbon contents shows as an inverted "U" shape. In summary, compared with the varied flooding environment, soil salinity and organic carbon content are the important restrictive parameters, demonstrating an obvious effect on controlling the distribution and stability of soil water-stable aggregates in the tidal marsh of the Min River estuary.
Keywords: salinityflooding environmentsoil water-stable aggregatesstabilityMin River estuary
1 引言(Introduction)土壤团聚体是土壤结构的基本单元, 也是决定土壤肥力和质量的物质基础(史奕等, 2002).团聚体的大小、分布及稳定性在维持土壤渗透率(Bronick et al., 2005)、提高肥力(Wright et al., 2009)、促进固碳量(Tian et al., 2015; Soinne et al., 2016)及防止土壤侵蚀退化(Rachman et al., 2003; Erktan et al., 2017)等生态过程和功能中发挥着重要作用.全面认识土壤团聚体的形成和稳定机制及对外界干扰因素的响应机理, 对于利用团聚体的组成与功能来管理土壤有机碳库及土壤可持续保护等方面具有十分重要的意义.
河口湿地位于海洋和陆地生态系统的交错区, 独特的水文条件使其成为地球陆地表面碳密度最高的生态系统(Keller, 2011), 也是对全球变化和人类活动响应最敏感的生态系统(Lunau et al., 2013).根据最低和最高的全球温室气体浓度情景预测, 到2100年全球平均海平面将分别上升0.26~0.55 m和0.45~0.82 m(IPCC, 2013).海平面上升叠加枯水期河流径流减少引起海水上溯, 导致河口湿地盐度和淹水程度增加, 对湿地生态系统结构、过程与功能的影响已引起国内外科学家的广泛关注(Kirwan et al., 2013; Wilson et al., 2015; Ge et al., 2016; Schuerch et al., 2018).盐度增加可通过改变土壤理化性质, 或提高渗透压和离子压来影响动植物(Chambers et al., 2013; Julkowska et al., 2015)及微生物生长(Morrissey et al., 2014; Tong et al., 2017), 直接或间接扰乱生态系统结构与功能.淹水程度增加伴随缺氧或厌氧胁迫增强, 引起有毒物质积累(如乙烯、硫化氢等), 不利于湿地生物的正常代谢过程(Colmer et al., 2013).然而, 与生态系统诸多过程和功能密切相关的土壤团聚体的研究目前主要集中在农田(Tian et al., 2015; Bischoff et al., 2017)和森林生态系统(王小红等, 2016; Xiao et al., 2019), 对河口湿地的研究相对较少, 特别是全球气候变化背景下, 海平面上升引起的盐度和淹水程度增加对河口湿地土壤团聚体分布及稳定性的影响及其驱动机制的研究鲜见报道.基于此, 本研究以我国东南沿海典型的感潮河口——闽江河口为研究区, 沿自然盐度梯度选择闽江入海口的半咸水湿地(鳝鱼滩湿地)和溯流而上的淡水湿地(塔礁洲湿地)2个典型的河口湿地, 同时在每个湿地选择2个潮水水淹环境差异显著的高低潮滩作为研究样地.通过分析各级土壤团聚体的质量百分数及评价其稳定性的3个指标—大团聚体含量(DR0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD), 探讨不同盐度和淹水环境对河口湿地土壤团聚体空间分布及其稳定性的影响, 以期为科学评估未来海平面上升背景下河口湿地土地管理措施和预测土壤碳库演变提供科学依据.
2 材料与方法(Materials and methods)2.1 研究区概况研究区位于闽江河口区, 该河口区拥有闽江流域最大的天然河口湿地群(119°5′36″~119°41′5″E, 25°50′43″~26°9′42″N), 总面积约为467.6 km2.该区气候暖热湿润, 年平均气温为19.7 ℃, 年降水量约为1346 mm, 降水主要集中在3—9月, 呈双峰型, 峰值分别出现在6月(梅雨期)和8月(台风期)(刘剑秋等, 2006).潮汐属正规半日潮, 5—12月潮水盐度均值为4.2‰(仝川等, 2009).鳝鱼滩半咸水湿地为闽江河口湿地群中面积最大的潮汐湿地, 地处闽江入海口, 土壤以滨海盐土为主(Mou et al., 2014).上游方向的塔礁洲湿地为感潮区淡水湿地, 土壤电导率、质量含水量和pH均低于鳝鱼滩湿地(表 1).短叶茳芏(Cyperus malaccensis)是这2个河口湿地的主要土著优势植物群落, 本研究分别在鳝鱼滩半咸水湿地和塔礁洲淡水湿地短叶茳芏长势较一致的地段沿高程选择一个典型样带(高低潮滩)开展实验(图 1), 通过2种湿地土壤显著的盐度差异(用电导率表征)和每种湿地高低潮滩间显著的淹水环境差异来探讨水盐梯度对河口湿地土壤团聚体的影响.
表 1(Table 1)
| 表 1 土壤基本理化性质 Table 1 Soil physiochemical properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表 1 土壤基本理化性质 Table 1 Soil physiochemical properties
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图 1(Fig. 1)
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| 图 1 研究区和采样点示意图 Fig. 1Distribution of the study area and the sampling sites in Min River estuarine wetland |
2.2 土样采集与处理该研究区6—10月为台风的多发季节, 且从10月开始河流进入枯水期.河流径流减少叠加台风诱发的风暴潮, 导致10月海水上溯现象十分严重, 此时研究盐度和水文变化对河口湿地土壤团聚体分布及稳定性的影响尤为典型, 故本研究于2016年10月在落潮后时段采集土壤样品.分别在上述2个湿地短叶茳芏群落典型地段, 沿高程先确定淹水频率低的高潮滩和淹水频率高的低潮滩样线, 然后沿海岸线或河岸线平行方向在高潮滩和低潮滩样线分别随机布置3个采样点(样点间距约5 m), 设为3个重复.取样时先去除样地土壤表层凋落物, 然后用直径5.5 cm的不锈钢取土器采集0~30 cm深度的原状土柱, 分0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm 3个层次.将采集的土样置于便携式保鲜盒中运回实验室.回到实验室后, 将采集的土样沿土壤的自然结构轻轻剥开, 挑除根系和砂砾, 一部分直接用于团聚体相关指标的测定, 另一部分置于通风处自然风干, 过100目筛, 用于测定土壤全碳(TC)含量.
2.3 水稳性团聚体和土壤TC含量测定土壤水稳性团聚体含量测定采用湿筛法(Cambardella et al., 1994).将土样置于套筛顶部(套筛孔径自上而下依次为2、0.25和0.053 mm, 底部装有底盒), 在纯水环境中浸润10 min, 然后进行湿筛(上下振幅3 cm, 频率30次·min-1, 持续时间2 min), 得到>2、0.25~2、0.053~0.25和 < 0.053 mm 4个粒级土壤团聚体.本研究中由于部分土样>2 mm粒径组分缺失, 故将>2 mm和0.25~2 mm这2个粒级合并为>0.25 mm粒级团聚体, 可分别称为大团聚体(>0.25 mm)、微团聚体(0.053~0.25 mm)和粉+黏团聚体(Bossuyt et al., 2005; Wright et al., 2009).得到的不同粒级土壤团聚体置于55 ℃烘箱中烘干并称重, 用于计算不同粒级土壤团聚体的质量百分比.土壤TC含量采用碳氮元素分析仪(vario MAX, Germany)测定.
2.4 计算公式不同粒级土壤水稳性团聚体质量百分比(中国科学院南京土壤研究所, 1978)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)(Márquez et al., 2004; Barreto et al., 2009)的计算公式分别如下：
 | (1) |
 | (2) |
 | (3) |
 | (4) |
2.5 数据处理与分析采用EXCEL 2010软件计算平均值和标准误差, 采用Origin 8.0绘图软件作图, 采用SPSS 17.0统计软件进行数据统计分析.首先, 检验所有数据是否符合正态分布和方差齐性, 当未通过检验时, 将所有原始数据进行数据转换, 直到数据符合条件后, 用独立样本T检验比较同一湿地不同淹水条件或不同湿地同一淹水条件下土壤理化性质、土壤水稳性团聚体的分布及其稳定性的差异, 用回归分析检验土壤团聚体稳定性与土壤TC含量之间的关系.作用力分析为两因素随机区组进行方差分析时, 将试验变异来源分为区组间、A因素(盐度)、B因素(淹水)、两因素交互效应(盐度-淹水)、误差及总变异几部分, 各部分所引起的变异大小由其所产生的平方和表示, 因此, 盐度因素、淹水因素及其交互效应作用力(各部分所引起的变异占总变异的比值)可用以下公式计算(杜荣骞等, 2003; 田慎重等, 2013)：
 | (5) |
 | (6) |
 | (7) |
3 结果与分析(Results and analysis)3.1 水盐梯度下土壤水稳性团聚体分布特征由图 2a可知, 0~10 cm土层, 鳝鱼滩半咸水湿地和塔礁洲淡水湿地土壤粉+黏团聚体(< 0.053 mm)含量为63.12%~72.44%.2种湿地高低潮滩间土壤粉+黏团聚体含量差异均不显著(p>0.05), 即淹水程度增加对土壤粉+黏团聚体含量影响不显著.半咸水湿地高潮滩土壤粉+黏团聚体含量显著高于淡水湿地(p < 0.05), 即高潮滩土壤粉+黏团聚体含量随盐度增加而增加, 增幅为9.85%.2种湿地土壤微团聚体(0.053~0.25 mm)含量为11.79%~31.64%.2种湿地高低潮滩间土壤微团聚体含量差异均不显著(p>0.05), 即淹水程度增加对土壤微团聚体含量影响不显著.半咸水湿地高低潮滩土壤微团聚体含量均显著低于淡水湿地(p < 0.05), 即土壤微团聚体含量随盐度增加而降低, 低潮滩降幅为60.92%, 高潮滩降幅为59.56%.2种湿地土壤大团聚体(>0.25 mm)含量为4.38%~18.87%.2种湿地高低潮滩间土壤大团聚体含量差异均不显著(p>0.05), 即淹水程度增加对土壤大团聚体含量影响不显著.半咸水湿地高潮滩土壤大团聚体含量显著高于淡水湿地(p < 0.05), 即高潮滩土壤大团聚体含量随盐度增加而增加, 增幅为144.40%.
图 2(Fig. 2)
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| 图 2 水盐梯度对土壤水稳性团聚体分布的影响(柱上小写字母表示同一湿地不同潮滩某粒级土壤团聚体之间的差异, 大写字母表示同一潮滩不同湿地某粒级土壤团聚体之间的差异, 显著性p < 0.05；鳝-低：鳝鱼滩湿地低潮滩；鳝-高：鳝鱼滩湿地高潮滩；塔-低：塔礁洲湿地低潮滩；塔-高：塔礁洲湿地高潮滩) Fig. 2Effects of hydrologic and salinity gradient on soil water-stable aggregate distribution |
由图 2b可知, 10~20 cm土层, 2种湿地土壤粉+黏团聚体、微团聚体和大团聚体含量分别为66.63%~77.49%、8.36%~25.63%和7.18%~19.19%.10~20 cm土层各粒级土壤团聚体含量在2种湿地高低潮滩间的分布特征与0~10 cm土层分布特征类似.高潮滩土壤粉+黏团聚体和大团聚体含量均随盐度增加而增加(p < 0.05), 增幅分别为8.74%和105.54%.土壤微团聚体含量随盐度增加而降低(p < 0.05), 低潮滩降幅为55.65%, 高潮滩降幅为65.20%.
由图 2c可知, 20~30 cm土层, 2种湿地土壤粉+黏团聚体、微团聚体和大团聚体含量分别为66.57%~75.04%、6.82%~26.09%和7.06%~22.63%.盐度或淹水程度增加对土壤粉+黏团聚体和大团聚体含量影响均不显著(p>0.05).淹水程度增加对土壤微团聚体含量影响不显著(p>0.05), 高潮滩土壤微团聚体含量随盐度增加而降低(p < 0.05), 降幅为70.31%.
3.2 水盐梯度下土壤水稳性团聚体的稳定性土壤水稳性团聚体稳定性是评估土壤质量和土壤抗侵蚀能力的一个重要参数(Márquez et al., 2004; Nichols et al., 2011).土壤大团聚体含量(DR0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD), 它们既反映了土壤团聚体的大小分布, 也是表征土壤团聚体稳定性的常用指标.DR0.25、MWD和GMD值越大, 表明土壤颗粒团聚效果越好, 土壤结构越稳定(Barreto et al., 2009; Peng et al., 2017; Erktan et al., 2017).2种湿地土壤DR0.25含量即土壤水稳性大团聚体含量在2种湿地不同土层的分布特征如3.1节所示.简言之, DR0.25在2种湿地不同土层的含量为4.38%~22.63%, 0~10 cm和10~20 cm土层中DR0.25随盐度增加而增加(p < 0.05)(表 2).2种湿地土壤水稳性团聚体MWD在不同土层的范围为0.29~1.19 mm, 淹水程度增加对MWD影响不显著(p>0.05), 不同土层表现相似, 0~10 cm和10~20 cm土层MWD随盐度增加而增加(p < 0.05)(表 2).2种湿地土壤水稳性团聚体GMD在不同土层的范围为0.06~0.10 mm, 淹水程度增加对GMD影响不显著(p>0.05), 不同土层表现相似, 0~10 cm土层高潮滩GMD随盐度增加而增加(p < 0.05)(表 2).
表 2(Table 2)
| 表 2 水盐梯度下0~30 cm土壤团聚体稳定指数 Table 2 Effects of hydrologic and salinity gradient on soil aggregate stability indices in 0~30 cm layers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表 2 水盐梯度下0~30 cm土壤团聚体稳定指数 Table 2 Effects of hydrologic and salinity gradient on soil aggregate stability indices in 0~30 cm layers
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3.3 水盐梯度及其交互作用对土壤水稳性团聚体的分布及其稳定性的作用力分析通过作用力分析(表 3)可知, 盐度对微团聚体、DR0.25和MWD的作用力在不同土层均达到显著水平(p < 0.05或p < 0.01).10~20 cm土层, 盐度也是影响土壤粉+黏团聚体含量的重要因子(p < 0.05).20~30 cm土层, DR0.25和MWD还受淹水的显著影响(p < 0.05).而盐度和淹水的交互作用对各级土壤水稳性团聚体分布及其稳定性的影响均不显著(p >0.05).
表 3(Table 3)
| 表 3 水盐梯度及其交互作用对各级土壤水稳性团聚体分布及其稳定性的作用力分析 Table 3 Affect force analysis of different hydrologic, salinity gradient and their interaction on soil water-stable aggregate distribution and stability | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表 3 水盐梯度及其交互作用对各级土壤水稳性团聚体分布及其稳定性的作用力分析 Table 3 Affect force analysis of different hydrologic, salinity gradient and their interaction on soil water-stable aggregate distribution and stability
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3.4 土壤水稳性团聚体稳定性与土壤碳含量之间的关系0~30 cm土层平均土壤TC含量与土壤团聚体稳定指标的回归分析表明(图 3), 土壤团聚体各稳定性指标, 特别是DR0.25和MWD与土壤TC含量呈较高相关度的倒“U”型关系(TC含量可解释DR0.25和MWD的变异达60%以上).
图 3(Fig. 3)
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| 图 3 土壤TC含量与土壤水稳性团聚体稳定性的回归分析 Fig. 3The regression analysis between soil TC content and soil water-stable aggregate stability |
4 讨论(Discussion)4.1 水盐梯度对土壤水稳性团聚体分布与稳定的影响水文条件(包括土壤含水量和地表水位波动等)是影响湿地生态系统结构和功能的重要环境因子(Str?m et al., 2007).本研究中由于高低潮滩导致的淹水环境差异, 不仅通过影响潮滩湿地土壤含水量干扰土壤团聚过程, 还会导致土壤温度、pH、Eh、溶解氧浓度、盐度、有机质分解矿化等多种环境因子协同变化, 因此, 水文条件对土壤团聚体分布与稳定的影响是十分复杂的.Kvarno和Oygarden(2006)研究发现, 黏粒含量较高的土壤, 含水量较高时增加了土壤颗粒之间的粘附作用, 提高了土壤团聚体含量.秦胜金等(2009)对东北三江平原沼泽湿地土壤水稳性团聚体的研究中也得到了类似的结论.本研究发现, 尽管本研究中土壤黏粒含量较高(粉+黏颗粒含量在60%以上), 水文条件对土壤团聚体分布与稳定的影响不显著.造成这种研究结果差异的原因可能与土壤属性有关, 虽然本研究中高低潮滩间地表淹水程度不同, 但土壤含水量和通气性已无显著差异(表 1).进一步通过作用力分析(表 3)发现, 除20~30 cm土层DR0.25和MWD受淹水的显著作用(4% < FB < 6%)之外, 淹水对其余土层各级土壤水稳性团聚体分布与稳定的影响均不显著(FB < 4%), 且盐度和淹水的交互作用也对各级土壤水稳性团聚体分布与稳定影响不显著(FAB < 2%), 表明这种淹水环境差异对土壤团聚体的分布与稳定的影响较小, 不足以产生空间异质性上的显著影响.
本研究发现高潮滩土壤粉+黏团聚体(<0.053 mm)和大团聚体(>0.25 mm)含量均随盐度的增加而增加, 微团聚体(0.053~0.25 mm)含量随盐度的增加而减少, 这与以往研究结论类似.Zhang等(2016)研究发现, 盐度对不同粒级土壤水稳性团聚体的影响不同, 表现为与0.053~0.25 mm和>2 mm粒级的水稳性团聚体呈负相关, 而与0.25~2 mm粒级水稳性团聚体呈正相关, 特别是0.5~2 mm粒级间的水稳性团聚体与土壤盐度的相关性显著.徐爽等(2012)研究氮肥对土壤团聚体稳定性的影响时也发现, 氯化铵盐溶液增加了土壤大团聚体(>0.25 mm)含量.还有研究发现, 氯化钾溶液有利于土壤中较小粒级土壤颗粒的团聚, 且能够增加团聚体稳定性(Holthusen et al., 2010), 这一现象与本研究结论相似.本研究发现高潮滩DR0.25、MWD和GMD等表征土壤团聚体稳定性的指标均随盐度的增加而增加.通过作用力分析(表 3)发现, 盐度对微团聚体含量、DR0.25和MWD的作用力在不同土层均达到显著水平(5% < FA < 17%), 特别是土壤表层(0~10 cm), 盐度对团聚体稳定性的作用力(FA)达13%以上, 而微团聚体的分布在不同土层均受盐度的深远影响(FA>14%).盐度对土壤团聚过程的作用机制是十分复杂的, 盐溶液中的化学物质可通过离子交换或阳离子桥作用改变土壤胶体的离子组成, 影响矿物膨胀性能, 也可溶解胶结剂使大团聚体分散或破坏, 抑或通过电解质对分散黏粒的絮凝作用促进土壤颗粒团聚.Bronick等(2005)认为, 盐溶液中的Ca2+等可通过阳离子桥作用使黏粒与有机胶结物质紧密结合, 促进土壤颗粒团聚.但也有研究认为, 盐度升高后, 通过增加阳离子交换量加速黏粒分散或黏粒级有机质组分的直接解聚, 或通过降低植物生产力间接影响土壤的团聚过程(von Lützow et al., 2007).Zhang等(2002)的研究也发现, Mg2+对土壤颗粒团聚具有负效应, 这种负效应的程度取决于电解质浓度和土壤中黏粒的类型.此外, 本研究中半咸水湿地更接近入海口, 河水流速在此减弱, 从上游携带的营养物质和动植物残体被湿地截获, 新输入的残余物可作为土壤微生物的生长核, 从而结合残余物及土壤颗粒进入大团聚体中, 促进土壤团聚体的发育(马雪莹等, 2014).相反, 上游方向的淡水湿地水流速度较快, 土壤颗粒物和养分易迁移流失, 不利于土壤大团聚的形成与稳定.
4.2 土壤水稳性团聚体与土壤有机碳含量之间的相关性分析本研究表明, 土壤团聚体DR0.25和MWD与土壤TC含量呈较高相关度的倒“U”型关系, TC含量可解释DR0.25和MWD的变异达60%以上, 这与以往研究结论一致.马帅等(2011)对黄土高原子午岭林区土壤团聚体特征的研究中也发现, 当土壤有机碳含量未达到饱和时, 土壤团聚体稳定性随有机碳含量的增加而增加, 当有机碳含量超过某一阈值后, 土壤团聚体趋于稳定.这是因为土壤团聚体是有机碳的储存场所, 团聚体形成的实质是黏粒等颗粒通过阳离子桥或比表面积吸附有机碳的过程, 团聚体粒径越小, 所固持的有机碳周转时间越长(Chenu et al., 2010; Han et al., 2016).团聚体形成的等级理论也表明有机碳在其形成与稳定过程发挥着重要作用(Tisdall et al., 1982; Six et al., 2002).有机胶结物质基于时间的持久性可分成三大类：瞬时的(主要是多糖)、暂时的(根、真菌菌丝、微生物细胞、藻类等)和持久的(与多价金属阳离子联系的芳香族腐殖物质或被黏粒强烈吸附的聚合物)(Tisdall et al., 1982).微团聚体相对稳定, 主要由持久性有机质胶结而成, 而大团聚体主要通过瞬时的和暂时的有机质胶结在一起(Tisdall et al., 1982).Alag?z等(2009)研究发现, 有机质可促进土壤中较大粒级团聚体的形成与稳定, 特别是腐殖质中胡敏酸、富里酸和碳水化合物的含量在大团聚体形成的初始阶段扮演了重要角色, 这可能与腐殖质-黏粒复合物的形成及多价阳离子效应有关.也有研究认为, 以黏粒为主的土壤, 胡敏酸对土壤团聚体的形成没有影响(Painul et al., 1990).此外, 一些活性较高的有机质组分(如多糖、聚氨酯等), 它们能被土壤微生物快速分解, 对土壤结构的影响是暂时的.对于有机质含量较低的土壤(如高度风化的氧化土), 在团聚体形成过程中无机胶体占主导作用, 无机胶体(如铁铝氧化物)可通过阳离子桥形成有机-矿质复合体, 促进土壤颗粒团聚(Zhao et al., 2017).
5 结论(Conclusions)1) 闽江河口区无论半咸水湿地还是淡水湿地, 高低潮滩淹水环境变化对土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响较小, 不足以产生空间异质性上的显著差异.
2) 盐度对土壤不同粒级水稳性团聚体含量的影响不同, 高潮滩土壤粉+黏团聚体和大团聚体含量均随盐度的增加而增加, 微团聚体含量随盐度的增加而减少.盐度增加提高了土壤团聚体稳定性.
3) 土壤团聚体DR0.25和MWD与土壤TC含量呈较高相关度的倒“U”型关系, 有机碳含量是影响土壤团聚体形成与稳定的重要因子.
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