欧芙容　吕殿青　杨文　刘春　赵丹丹

摘要：运用统计学方法研究了土壤有机质在东洞庭湖湖滨带不同生态功能区的空间分异特征。结果表明：土壤有机质的水平分异为君山旅游区>漉湖芦苇区>采桑湖湿地区>岳阳市区>麻塘居民区>团州农场区>城陵矶港口区；土壤有机质的垂直分异为除城陵矾港口和岳阳市区外，其余功能区的有机质含量都是从上到下递减，希望为治理东洞庭湖环境污染提供理论指导。

关键词：有机质；生态功能区；湖滨带；空间分布

中图分类号：S154.1 文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2014）04-0010-04

1、引言

湖滨带是介于陆生生态系统和湖泊水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的过渡性生态系统，土壤有机质作为湖滨带土壤的重要生态因子，是植物有机营养和矿质营养的源泉，也是表征土壤肥料和土壤质量的重要指标。同时，土壤有机质在湖滨带环境地球化学、污染化学和碳循环中扮演重要角色，是湖滨带污染物和温室气体的“汇和源”。土壤有机质矿化过程中大量消耗氧、释放出C、N、P、S等营养盐，造成水质严重恶化和水体富营养化，并且土壤有机质矿化过程中还能产生大量CO₂、CH₄等温室气体及挥发性卤代有机化合物等破坏臭氧层物质，通过吸附、络合，土壤有机质还能对土壤中重金属和有毒有机化合物的地球化学行为产生影响，因此，研究湖滨带土壤有机质时空分布特征具有重要意义。

洞庭湖是长江流域最重要的吞吐调蓄性湖泊，近年来污染严重。从20世纪80年代到21世纪初的30年里，洞庭湖水质从Ⅱ类下降到V类，出现中度营养化，重金属Cd和Cu污染较严重。产生这一现象的环境控制因子除了大量的N、P营养元素之外，还与土壤pH值和有机质密切相关。目前，针对土壤有机质在洞庭湖湿地不同演替阶段的空间变异研究较多，但是从不同功能区探索土壤有机质沿水平和垂直两个维度的空间分布并不多见。本文通过分析东洞庭湖湖滨带不同功能区的土壤有机质分布规律和特点，为控制和治理污染作理论指导。

2、材料与方法

2.1 研究区域概况

东洞庭湖是洞庭湖湖系中最大的吞吐湖泊，地处长江中下游荆江段南侧，位于28°59N～29°38N，112°4E～113°15E。天然湖面1328 km²，南有湘江、姿水、沅水、澧水四水汇入，北有松滋、太平、藕池三口与长江相通，湖水最后在岳阳城陵矶注入长江。该区域地处亚热带湿润气候区，全年日照充足，雨量充沛，年均温16.5～17℃，无霜期258～275d，年平均降水量1i00～1400mm，4～6月多大雨和暴雨，降雨占年总降水量50%以上。湖州土壤成土母质为河流冲积物和湖积物，主要植被为芦苇、南荻和短尖苔草。

2.2 土壤样品采集

为了系统研究东洞庭湖湖滨带不同生态功能区土壤有机质空间分布特征，于2009年11月枯水期，在东洞庭湖区的漉湖芦苇区、团州农场区、君山旅游区、采桑湖湿地区、岳阳市区、城陵矶港口区、麻塘居民区等地布设了56个采样点，样点分布如图1所示。取样土层分为0～20 cm和20～40 cm。土壤样品经风干、研磨和过100目筛（O.15 mm孔径）后备用。采样分布图见图1。

2.3 测定方法与数据处理

土壤有机质测定：重铬酸钾容量法一稀释热法；数据统计分析用Excel2003和Spss18.0分析。地图由ArcGIS 9.0绘制。

3、结果与分析

3.1 土壤有机质统计特征

利用Spss软件对东洞庭湖不同生态功能区0～20cm层和20～40cm层土壤有机质进行统计学分析，获得空间变异状况（表1）。漉湖芦苇区20～40cm土壤有机质变异系数最小（18.85%），麻塘居民区O～20cm土壤有机质变异系数最大（71.47%）。不同功能区相比较而言，麻塘居民区、岳阳市区、城陵矶港口区两土层土壤有机质变异系数较大，表明这些功能区受人为干扰程度较大。其原因可能与东洞庭湖不同生态功能区人类活动、土地利用方式、植被类型等因素有关。

对东洞庭湖湖滨带两个土层土壤有机质作统计分布图（图2）。结合表1和图2分析，0～20cm土层有机质含量分布范围在2.26～38.47g/kg之间，最大值采样点A16和最小值采样点A21，均位于采桑湖湿地保护区。从该区0～20cm土层有机质变异系数达59.67%，说明采桑湖湿地土壤有机质变化较大。20～40cm土层有机质含量分布范围在2.82～25.61 g/kg，岳阳市区BLl为最大值采样点，城陵矶港口S9为最小值采样点。从图2可知，东洞庭湖湖滨带0～20cm和20～40cm土壤有机质均值分别为15.11g/kg和11.99g/kg，相对于滇池、玄武湖和西湖，含量明显偏小。

3.2 不同生态功能区土壤有机质的垂直分布

湖滨带土壤有机物来源分为内源与外源，内源主要来源于土壤和动植物有机物的残体（地表枯落物、植物残根等）。外源主要来源于地表径流输入及河流颗粒有机碳输入，除此之外，人类活动大大增加了湖滨带土壤有机质的外源输入。东洞庭湖湖滨带7个功能区两层土壤有机质平均含量如图3所示，城陵矶港口区和岳阳市区的有机质平均含量随着深度的增加而增加，而其他功能区有机质平均含量随着深度增加而呈现递减的趋势。这可能是因为，城陵矶港口区和岳阳市区人口密集，布局有大量的工矿企业，长期的工业排污和城市生活污水的直接排放，扰乱了土壤中有机质的分布规律。相比团州农场区和麻塘居民区，采桑湖湿地区、君山旅游区、漉湖芦苇区0～20cm层有机质含量明显高于20～40cm层有机质含量。其原因主要是这三个功能区受人类干预少，植物生长量大，并且表层土壤是植物根系的主要集中分布区，因此较大量生物残体的腐解归还为该层土壤提供较丰富的C源，从而使土壤有机质含量表层最高。

3.3 不同生态功能区土壤有机质的水平分布

由图3可见，全湖0～20cm层土壤有机质在不同生态功能区的分布规律是：君山旅游区>漉湖芦苇区>采桑湖湿地区>岳阳市区>麻塘居民区>团州农场区>城陵矶港口区。这主要是由于君山旅游区受人类生产活动干预较少，生物量大，每年净同化累积的生物量几乎全部投入该生态系统，有机碳的输入量较大，有机质含量最高；漉湖芦苇区是重要的造纸原料供应基地，地上生长的大部分芦苇主要被人工收割转移，芦苇地下根系可达10cm，由于湖滨带处于干湿交替过程，土壤微生物活动在处于淹水还原状态时微弱，生物残体分解缓慢，故有机质含量较高；采桑湖湿地区周围未见工业活动，主要植被为短尖苔草，地下根系只有6～7cm，故有机质含量低于漉湖芦苇区；由此说明，这三个功能区土壤有机质来源主要以内源为主。相比而言，其余功能区有机质受人类活动影响较大，含量相对较低，岳阳市区有机质含量与工业、城市排放的有机污染物分不开；经调查，新墙河经麻塘居民区注入东洞庭湖，可能是河流带来的有机质堆积在居民区；团州农场区为粮食生产基地，土壤有机质可能来源于植被凋落物和植物残根；城陵矶港口区为洞庭湖唯一出口人江处，植被覆盖较差，受水流冲刷作用较大，致使有机质的滞留能力较差。

4、结语

（1）湖滨带不同生态功能区土壤有机质的垂直分异为：城陵矶港口和岳阳市区的土壤有机质含量随深度增加而增加，其他功能区土壤有机质含量随深度增加而递减，采桑湖湿地区、君山旅游区、漉湖芦苇区递减程度明显高于团州农场区和麻塘居民区。

（2）湖滨带不同生态功能区土壤有机质的水平分异为：受人类干扰程度低的君山旅游区、漉湖芦苇区、采桑湖湿地区土壤有机质含量较高，其他功能区土壤有机质含量和人为干扰因素呈负相关关系。（3）现阶段东洞庭湖水质恶化，不同生态功能区重金属污染程度不同，研究不同生态功能区土壤有机质对治理东洞庭湖的污染具有决定作用。因此，治理洞庭湖，必须减少东洞庭湖外源有机质的注入，同时应有效遏制内源有机质的产生。