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Journal of Tropical Oceanography >

2025 , Vol. 44 >Issue 6: 155 - 164

DOI: https://doi.org/10.11978/2025013

Forest biomass and carbon storage of different mangrove communities in Shenzhen, China

  • SU Chunqing ,
  • GAO Yuhui ,
  • LUO Xinwu ,
  • HAN Mengmeng ,
  • GONG Yanzhang ,
  • ZHENG Weiguo
Expand
  • Guangdong Wenke Green Technology Corp., Ltd., Guangdong Landscape and Ecological Restoration Engineering Technology Research Center, Shenzhen 518111, China
ZHENG Weiguo. email:

Received date: 2025-01-22

  Revised date: 2025-03-06

  Online published: 2025-03-13

Supported by

Shenzhen Municipal Science and Technology Plan Project(KCXFZ202002011006491)

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Abstract

To explore the community characteristics and carbon accumulation function of mangroves under different coastal conditions in Shenzhen, we measured plant growth indices, soil organic carbon, and plant carbon content in three mangrove wetlands: Bao'an Xiwan Mangrove, Dapeng Luzui Mountain Mangrove, and Futian Mangrove National Nature Reserve. The biomass and soil carbon density of different communities were compared. The results showed that Kandelia obovata, Sonneratia caseolaris, and Sonneratia apetala were the constructive, dominant or associated species in the three mangrove communities of Shenzhen. The vegetation carbon density was highest in the K. obovata (88.03 t·hm-2) and S. caseolaris+S. apetala (233.56 t·hm-2) communities in the Xiwan Mangrove. The Futian Mangrove Reserve exhibited the highest soil organic carbon and soil carbon density (63.10 g·kg-1, 134.65 t·hm-2), though its soil water content and bulk density were significantly lower than the other two sites. The Dapeng Luzui Mangrove community showed the richest species composition and highest soil bulk density, but had relatively smaller plant height, DBH, and biomass. Among all communities, the S. apetala community displayed the greatest tree height, DBH, and vegetation carbon density, yet the lowest soil organic carbon content and soil carbon density. The soil organic carbon content in Futian’s natural K. obovata stand was higher than in other native and exotic mangroves. Among nine mangrove species, K. obovata showed the highest organic carbon content in stems, leaves, and fruits, while Acanthus ilicifolius had the lowest. In terms of carbon content in different plant organs, K. obovata and Bruguiera gymnorrhiza had the highest carbon content in fruits, whereas other mangrove species had higher carbon content in stems and leaves.

Key words： mangrove; biomass; soil carbon density; plant carbon content; Shenzhen

Cite this article

SU Chunqing , GAO Yuhui , LUO Xinwu , HAN Mengmeng , GONG Yanzhang , ZHENG Weiguo . Forest biomass and carbon storage of different mangrove communities in Shenzhen, China[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2025 , 44(6) : 155 -164 . DOI: 10.11978/2025013

目前, 已知全球由光合作用固定的碳(绿碳)中, 45%的碳储存于陆地生态系统, 另外55%储存在海洋中(蓝碳)(Choudhary et al, 2024)。红树林、盐沼和海草床是滨海湿地“蓝碳”的主要类型, 它们能容纳大量的碳储量并实现长期碳储存, 其中红树林的固碳速率可达194g C·m-2·a-1, 高于盐沼(168g C·m-2·a-1)和海草床(140g C·m-2·a-1), 是“蓝碳”碳汇的主要贡献者, 是热带地区含碳量最高的森林之一(Donato et al, 2011; Wang et al, 2021)。同时红树林具有防风消浪、促淤护岸、净化海水、维护生物多样性等生态功能, 在长期捕获、转化和储存大气的CO2到海岸带沉积物、将有机碳从海岸带驱替到近海和海洋发挥着重要作用(彭聪姣 等, 2016)。
近几年对红树林生态系统固碳及碳储量已有较多研究, 如颜葵(2015)对海南东寨港12种红树林群落和土壤的固碳量进行了分树种测量; 胡懿凯(2019)对淇澳岛红树林的研究表明: 8个不同树种红树林群落, 无瓣海桑(Sonneratia apetala)群落的植被碳密度最大为159.99t·hm-2, 土壤有机碳含量最大值出现在0~20cm和20~40cm土层, 无瓣海桑+老鼠簕(Acanthus ilicifolius)+卤蕨(Acrostichum aureum)群落为6个不同林下恢复方式的最优恢复类型。红树林的固碳效率受多方面因素影响, Yu等(2020)研究表明植被碳储量与无瓣海桑的林龄呈正相关, 15年生的无瓣海桑已具有与40年秋茄相似的生物量, 但其土壤和生态系统碳密度仍低于秋茄群落。陈瑶瑶 等(2019)研究显示, 红树林的植被生物量、土壤有机碳、全氮、全磷均随潮滩高程增加而增加, 高潮位植被和土壤碳密度显著大于中低潮位。高天伦 等(2018)研究也表明红树林碳储量随树龄增加而增大, 高潮位红树林碳储量高于低潮位, 潮位与树种因素对碳储量的影响具有交互作用。彭逸生 等(2023)则发现低潮位无瓣海桑群落的植被碳密度、系统碳密度显著高于高潮位, 桐花树(Aegiceras corniculatum)因较高的植株密度获得了更高的单位面积碳储量。
全球范围内以亚洲地区的红树林资源最为丰富, 占比为39.2%, 主要集中在印度洋和西太平洋沿岸, 截至2020年第三次全国国土调查, 我国红树林面积为2.71×104hm2, 其中, 广东省红树林面积占全国红树林总面积的39.3%, 面积约1.2×104hm2(张欢欢 等, 2024)。深圳沿海具有丰富的红树林资源, 深圳湾还保留有一定面积的天然红树林, 当前深圳红树林的研究多集中于福田红树林自然保护区, 其余的红树林湿地较少涉及, 本研究通过对深圳东西海岸3个典型红树林湿地的主要红树群落进行群落调查、土壤有机碳和植株碳含量测定, 获得不同群落生物量和土壤碳储量, 以期为深圳红树林的碳汇研究及保护修复提供理论参考。

1 研究区域与方法

1.1 研究区概况

深圳市位于广东省南部, 东临大亚湾和大鹏湾, 西濒珠江口和伶仃洋, 毗邻香港特别行政区, 北部与东莞市、惠州市接壤, 属亚热带季风气候, 年平均气温23.3℃, 年降水量为1932.9mm。深圳市红树林主要分布于福田红树林保护区, 部分分布在宝安区、南山区、大鹏新区的海岸、港湾、河口湾等周期性受淹水域中。

1.2 样方调查及样品采集

1.2.1 样地设置

2023年11月—2024年1月, 基于不同海岸带尺度探讨深圳红树林群落区域性和局部性差异, 选择深圳市宝安西湾红树林公园、大鹏鹿咀山庄红树林湿地、福田红树林国家级自然保护区3个红树林湿地作为调查样点, 分别位于深圳的西部、东部和南部, 均有河流流经。根据3个样点红树林的群落面积、优势群落组成类型和分布情况选点设置10m×10m样方, 其中西湾红树林样方15个, 鹿咀山庄红树林样方8个, 福田红树林保护区样方18个, 共41个, 调查样点情况、样方位置如表1、图1所示。
表1 深圳3个红树林样点情况

Tab. 1 Information of three mangrove sampling sites in Shenzhen

样点 所在区位 面积/hm2 红树林生境类型 流经河流 土壤质地 样方号
宝安西湾红树林 深圳西部 7.34 河口边缘开阔海岸 铁岗水库排洪河、南昌涌 粉砂土 A1—A15
大鹏鹿咀山庄红树林 深圳东部 8.00 浅滩潟湖 鹿咀河 粉砂土 B1—B8
福田红树林保护区 深圳南部 100 河口内湾 凤塘河 黏壤土 C1—C18
图1 深圳3个样点红树林群落样地(红点)分布图

左上为宝安西湾红树林群落样地分布图; 左下为福田红树林保护区群落样地分布图; 右下为鹿咀山庄红树林群落样地分布图; 图像来源: 深圳市地理信息公共服务平台[审图号: 粤BS(2024)056号]、百度地图

Fig. 1 Distribution of mangrove community plots in three sampling sites in Shenzhen. Upper left: plot distribution in Bao'an Xiwan mangrove community; Lower left: plot distribution in Futian Mangrove Nature Reserve; Lower right: plot distribution in Luzui Mountain Villa mangrove community. Image sources: Shenzhen Geospatial Information Service Platform, Baidu Map

1.2.2 群落调查

进行样地编号, 并用全球定位系统(global positioning system, GPS)记录样方的经纬度。由于红树林群落内枯立木和枯倒木较少, 此次调查为测定每个样方内所有活木的物种、数量、胸径、树高, 每测完1株将作记号, 避免重复测量。根据胸径和株数计算平均间距, 公式为(彭聪姣 等, 2016):
$L=\sqrt{S/N}-D$
式中, L为平均间距(m), S为样方面积(m2), N为样方株数(株), D为平均胸径(cm)。

1.2.3 土壤与植株采样

于每个红树林样方中随机选择2~3个取样点, 用铲子采取土壤表层0~20cm的土样混匀, 将每份样品的一部分土样挑出凋落物等杂物后自然风干并研磨过60目筛用于土壤有机碳含量测定, 剩余土样置于4℃冰箱保存用于土壤含水量与容重的测定。
在各调查样点的红树林样方中分别采集红树植物的成熟叶、茎、花、果样品, 同一样点树种采样至少分布于3个样方中, 每个树种不同组织样品各3份, 每份样品约200g, 将样品烘干、粉碎、过筛后用于植株各部位的有机碳含量测定。

1.3 分析方法

1.3.1 植株碳含量和土壤有机碳测定、土壤有机碳密度计算

土壤容重采用环刀法测定(陈瑶瑶 等, 2019); 土壤含水量采用YDSC-A01土壤温湿度测试仪测定; 土壤有机碳质量分数(soil organic carbon, SOC)、植株有机碳含量均采用重铬酸钾氧化外加热法测定(陈瑶瑶 等, 2019; 朱德煌, 2023), 土壤有机碳密度(soil carbon density, SCD)为有机碳含量、容重和土壤厚度之积, 计算公式为(陈瑶瑶 等, 2019):
${{T}_{c}}=\underset{i}{\overset{n}{\mathop \sum }}\,\left( {{C}_{i}}\times {{d}_{i}}\times {{D}_{i}}/10 \right)$
式中, Tc为第i层土壤碳储量(t·hm-2); Ci为第i层土壤有机碳质量分数(g·kg-1); di为第i层土壤容重(g·cm-3); Di为第i层土壤厚度(cm)。

1.3.2 红树林植被生物量及植被碳密度计算

考虑方程数据来源的地理位置、具体物种最大直径及木材密度等差异, 具有特定物种的方程通常会比通用方程的精确度更高(Howard et al, 2014), 且由于收割法取样困难, 应用异速生长方程(表2)估算红树林样方每棵树木的生物量, 样地生物量为样地单木生物量之和, 并将植物生物量乘红树物种的碳密度系数得到该树种的碳含量, 植被碳密度(vegetation carbon density, VCD)为群落样方的总碳含量除以样方面积; 不同红树树种的碳密度系数分别为: 白骨壤(Avicennia marina)41.5%; 桐花树41.8%; 秋茄(Kandelia obovate)42.3%; 木榄(Bruguiera gymnorrhiza)47.5%、红海榄(Rhizophora stylosa)43.2%、无瓣海桑50.0%(曹庆先, 2010; 孙学超 等, 2022), 其余红树的碳密度系数本文统一采用生物量乘0.46得到碳含量(Howard et al, 2014)。
表2 不同红树的异速生长方程

Tab. 2 Allometric growth equations of different mangrove species

红树树种 异速生长方程 参考文献
秋茄Kandelia obovata WAGB=0.0341(D2H)1.03; WBGB =0.0483(D2H)0.834 Clough et al, 1989
木榄Bruguiera gymnorrhiza WAGB=0.186D2.31; WBGB=0.4697D1.5541 Clough et al, 1989
桐花树Aegiceras corniculata WTGB=0.251ρD2.46 Howard et al, 2014
海桑Sonneratia caseolaris WTGB=0.251ρD2.46 Howard et al, 2014
无瓣海桑Sonneratia apetala WAGB=0.280(D2H)0.693; WBGB=0.038(D2H)0.759 Ren et al, 2005
拉关木Laguncularia racemosa WTGB=0.251ρD2.46 Howard et al, 2014
白骨壤Avicennia marina lgWAGB=2.113lgD−0.511
lgWBGB=1.171lgD+0.106		 Comley et al,2005
红海榄Rhizophora stylosa WAGB =0.2206D2.4292
WBGB=0.261D1.86		 Tamai et al, 1988
海漆Excoecaria agallocha WAGB=0.1029D2.46
WBGB=0.08928D2.22		 Komiyama et al, 2005

注: WTGB为总生物量(kg); WAGB为地上生物量(kg); WBGB为地下生物量(kg); ρ为木材密度(g·cm-3), 其中海桑为0.42(李艺蝉, 2021), 桐花树为0.43(广东省市场监督管理局, 2024), 拉关木为0.60(Howard et al, 2014); D为胸径(cm); H为高度(m)。

1.4 数据处理

采用Excel 2016进行数据统计和图表分析, 采用SPSS 21.0对3个样点的土壤含水量、容重、土壤有机碳与碳密度进行单因素方差分析(analysis of variance, ANOVA)及Duncan法多重比较; 由于西湾红树林植株有机碳和鹿咀山庄红树林果实有机碳的组间数均少于3, 因此西湾红树林仅对2个树种在不同样点间做叶、茎及植株平均有机碳的方差与多重比较, 分别对鹿咀山庄红树林的叶、茎及植株平均碳含量在不同树种间做方差与多重比较, 对福田红树林的各部位植株有机碳在不同树种间做方差比较。

2 结果与分析

2.1 深圳3个红树林样点的群落结构特征

由表3可知, 相同群落条件下, 秋茄群落均以西湾红树林的平均树高、平均胸径最大, 分别为6.29、12.73m, 海桑+无瓣海桑群落以福田红树林的平均树高最大(8.46m), 以西湾的平均胸径最高(22.98cm)。西湾红树林群落物种组成较为单调, 秋茄、海桑、无瓣海桑3个树种作为建群种和优势种广泛分布于西湾红树林, 其种群年龄较大, 林下少见幼苗或幼树更新。福田红树林的层间植物较多, 木榄、桐花树是福田自然秋茄林重要的伴生种, 其种群以幼树和壮树为主, 树高分别在1.5~6.2m和2.1~4.0m, 白骨壤零星分布于群落中, 木榄、卤蕨及老鼠簕幼苗是林下灌草层的主要物种, 海桑和无瓣海桑作为引进树种在福田红树林形成了局部优势群落。大鹏鹿咀山庄红树林群落物种组成丰富, 以无瓣海桑、拉关木、海漆及红海榄为优势种, 鹿咀山庄红树林由于近年补植和引种, 群落密度较大, 树种平均树高和平均胸径均较小, 分别在1.85~4.12m和3.41~5.46cm, 以无瓣海桑、拉关木、海漆的树高和胸径较大, 木榄、白骨壤及桐花树为小面积或零星分布, 且以幼树为主。西湾和福田红树林均以海桑+无瓣海桑群落的平均树高、胸径最大, 鹿咀山庄红树林以拉关木群落的平均树高最大, 以无瓣海桑群落的平均胸径最大。3个样点的红树林群落平均间距均以福田的海桑+无瓣海桑群落最高, 秋茄群落最低, 分别为2.14和1.48m。
表3 深圳3个样点调查样方红树林主要群落参数特征

Tab. 3 Characteristics of main community parameters of mangroves in three sampling sites in Shenzhen

样点 群落类型 样方号 样方数 每100m2
平均株数		 平均树
高/m		 平均胸
径/cm		 平均间
距/m		 树种组成
宝安西湾红树林 秋茄 A1—A4, A11—A15 9 30 6.29 12.73 1.83 多为秋茄纯林, 个别样方伴生有海桑
海桑+无瓣海桑 A5—A10 6 22 7.96 22.98 2.00 以海桑、无瓣海桑为优势种, 个别样方伴生有秋茄
大鹏鹿咀山庄红树林 无瓣海桑 B1、B2、B6 3 38 2.96 5.46 1.59 以无瓣海桑为优势种, 伴生种海漆, 多见木榄、白骨壤、秋茄、红海榄、桐花树等幼苗
红海榄 B5、B7 2 39 1.85 3.41 1.58 以红海榄为优势种, 伴生种秋茄、无瓣海桑
海漆 B3、B8 2 30 2.95 5.11 1.78 以海漆为优势种, 伴生种秋茄、桐花树、拉关木
拉关木 B4 1 37 4.12 4.44 1.62 以拉关木为优势种, 伴生种秋茄、海漆
福田红树林保护区 秋茄 C1—C11, C14—C18 16 41 5.42 10.29 1.48 以秋茄占绝对优势种, 伴生种木榄、桐花树, 林下老鼠簕、木榄、卤蕨幼苗密布
海桑+无瓣海桑 C12—C13 2 19 8.46 20.34 2.14 以海桑为优势种, 伴生种无瓣海桑, 林下老鼠簕密布

2.2 深圳3个红树林样点的群落生物量与植被碳密度

由表4可知, 相同群落条件下, 秋茄、海桑+无瓣海桑群落的生物量、植被碳密度均以西湾红树林最大。秋茄群落的生物量和植被碳密度分别为203.81和88.03t·hm-2, 与福田红树林差别不大; 海桑+无瓣海桑的生物量和植被碳密度分别为494.61和233.5t·hm-2。大鹏鹿咀山庄红树林群落的植被碳密度均较小, 介于11.84~21.64t·hm-2, 群落生物量表现为无瓣海桑(44.37t·hm-2)>海漆(37.24t·hm-2)>拉关木(35.51t·hm-2)> 红海榄(26.56t·hm-2), 以无瓣海桑群落最大, 红海榄群落最小。3个样点不同群落以海桑+无瓣海桑的植被碳密度最高, 且远远大于其他群落, 西湾和福田红树林群落的植被碳密度均表现为海桑+无瓣海桑> 秋茄。
表4 深圳3个样点红树林生物量和植被碳密度

Tab. 4 Biomass and vegetation carbon density of mangroves in three sampling sites in Shenzhen

样点 群落类型 总生物量/(t·hm-2) 植被碳密度/(t·hm-2)
宝安西湾红树林 秋茄 203.81 88.03
海桑+无瓣海桑 494.61 233.56
大鹏鹿咀山庄红树林 无瓣海桑 44.37 21.64
红海榄 26.56 11.84
海漆 37.24 15.40
拉关木 35.51 17.87
福田红树林保护区 秋茄 189.14 81.67
海桑+无瓣海桑 313.05 146.46

2.3 深圳3个红树林样点的土壤有机碳与碳密度

如表5所示, 在西湾和福田红树林, 海桑+无瓣海桑群落的土壤有机碳、土壤碳密度均小于秋茄群落, 土壤容重、含水量大于秋茄群落。大鹏鹿咀山庄红树林以红海榄群落的土壤有机碳含量最高(27.52g·kg-1), 各红树林群落土壤碳密度在44.63~86.92t·hm-2, 以拉关木群落最高, 无瓣海桑群落最低。相同0~20cm土层下3个样点的土壤含水量差异显著(P<0.05), 以西湾红树林最大, 为87.59%, 福田红树林的土壤含水量显著最小, 为74.96%。土壤容重以大鹏鹿咀山庄最大, 为1.39g·cm-3, 福田红树林的土壤容重显著小于其余样点(P<0.05), 为1.04g·cm-3。福田红树林的平均土壤有机碳和土壤有机碳密度均含量最高, 分别为63.10g·kg-1和134.65t·hm-2, 与其余2个样点差异显著(P<0.05); 西湾红树林的土壤有机碳和有机碳密度最小, 分别为16.10g·kg-1和38.94t·hm-2, 与鹿咀山庄红树林无显著差异(P>0.05)。
表5 深圳3个样点红树林群落的土壤有机碳与碳密度

Tab. 5 Soil organic carbon and carbon density of mangrove communities in three sampling sites in Shenzhen

样点 群落/均值 含水量/% 容重/(g·cm-3) 土壤有机碳/(g·kg-1) 土壤有机碳密度/(t·hm-2)
西湾红树林 秋茄 85.74 1.40 16.91 39.16
海桑+无瓣海桑 89.71 1.32 15.73 38.73
地区均值 87.59±3.92a 1.36±0.09a 16.40±4.58b 38.94±9.78b
大鹏鹿咀山庄红树林 无瓣海桑 84.66 1.36 17.01 44.63
红海榄 78.9 1.33 27.52 72.46
海漆 76.9 1.34 23.52 64.41
拉关木 76.5 1.68 25.92 86.92
地区均值 80.26±4.91b 1.39±0.17a 22.38±3.82b 61.82±22.77b
福田红树林保护区 秋茄 74.55 1.02 64.80 139.42
海桑+无瓣海桑 81.15 1.21 26.24 63.67
地区均值 74.96±6.10c 1.04±0.13b 63.10±23.75a 134.65±49.96a

注: 数据为平均值±标准差, 不同小写字母表示0.05水平上的差异性(P<0.05)。

2.4 深圳3个红树林样点的不同植株有机碳

由表6可知, 9种不同红树的植株C含量平均值范围在: 285.93~453.76g·kg-1, 3个样点均以秋茄的植株平均C含量最高, 老鼠簕的叶、茎的C含量最小。除茎有机碳外, 西湾秋茄的叶、果的C含量均高于无瓣海桑, 以花托的C含量最高。在福田红树林, 秋茄、海桑的叶C含量明显高于其余树种(P<0.05), 秋茄茎、果和植株平均C含量显著最高(P<0.05)。鹿咀山庄红树林中, 不同红树叶、茎的C含量分别以海漆、秋茄显著最高(P< 0.05), 均以拉关木最低, 植株平均C含量以秋茄、海漆显著高于其余树种(P<0.05)。同一树种不同样点条件下, 秋茄叶、茎、果的C含量均以福田红树林最大, 其中秋茄叶片及植株平均有机碳显著高于其余2个样点(P<0.05), 福田秋茄茎的C含量与西湾差异显著(P<0.05); 无瓣海桑的叶C含量在3个样点间差异不显著(P>0.05), 茎、果及平均C含量均在西湾最高, 其中茎和植株平均C含量显著高于其余样点(P< 0.05)。福田和鹿咀山庄的桐花树叶、茎的C含量差异较小, 木榄的叶、茎、果有机碳含量均以鹿咀山庄最大。同一树种不同部位条件下, 秋茄、木榄均以果的C含量最高, 无瓣海桑在西湾、福田、鹿咀山庄红树林分别表现为茎、叶、果的C含量最高, 海漆、红海榄、海桑、桐花树、老鼠簕均以叶C含量最高, 拉关木、白骨壤均以茎的C含量最大。
表6 深圳3个样点红树林植株有机碳含量

Tab. 6 Organic carbon content of mangrove plants in three sampling sites in Shenzhen

样点 序号 有机碳含量/(g·kg-1)
树种 叶 茎 果 花托 平均值
宝安西湾红树林 1 秋茄 398.90±7.38B 379.37±5.58B 446.32±17.42 463.06±11.39 421.91±36.99B
2 无瓣海桑 373.79±12.78A 437.95±10.06A 404.48±15.53 - 405.41±29.98A
大鹏鹿咀山庄红树林 1 秋茄 387.39±7.17Bb 417.19±14.33Aa - - 402.29±19.21Ba
2 无瓣海桑 379.26±9.77Abc 379.26±12.41Bbc 387.39±13.27 - 381.97±12.04Bb
3 红海榄 363.01±11.81c 360.30±8.13cde - - 361.66±9.75cd
4 海漆 414.48±16.48a 387.39±10.84b - - 400.94±19.38a
5 桐花树 390.10±12.41b 371.14±7.16bcd - - 380.62±13.79b
6 木榄 360.30±8.13cd 365.72±9.77cd 403.65±11.06 - 376.56±22.46bc
7 拉关木 330.50±9.77e 344.05±8.13e - - 337.28±10.94e
8 白骨壤 341.34±11.81de 352.17±10.84de - - 346.76±11.75de
福田红树林保护区 1 秋茄 446.32±8.37Aa 432.37±10.06Aa 482.58±14.76a - 453.76±24.52Aa
2 无瓣海桑 393.32±8.37Ab 362.63±12.78Bbc - - 377.98±19.39Bc
3 海桑 446.32±15.53a 373.79±12.16b 404.48±5.85b - 408.20±33.15b
4 桐花树 398.90±5.58b 367.19±9.78b - - 383.05±18.77bc
5 木榄 343.11±7.38c 345.90±10.05c 401.69±13.95b - 363.57±30.11c
6 老鼠簕 304.06±12.16d 267.79±8.37d - - 285.92±21.95d

注: 数据为平均值±标准差, 不同小写字母表示同一样点同一植株部位在不同树种间差异显著(P< 0.05); 不同大写字母表示同一树种同一部位在不同样点间差异显著(P<0.05)。

3 讨论

3.1 深圳红树林群落特征与植被碳密度特征

秋茄、海桑、无瓣海桑作为建群种、优势种或伴生种广泛分布于深圳3个样点红树林群落内, 形成了单优或混合群落。西湾与福田的秋茄、海桑+无瓣海桑群落在近岸内滩的植株高度与密度均较大, 因而具有较高的固碳能力, 这与红树植物生长空间和生长形态有关。6种不同红树林群落以西湾红树林海桑+无瓣海桑群落的平均生物量(494.61t·hm-2)和植被碳密度(233.56t·hm-2)最大, 高于全国红树林植被碳储量平均值(355.25mg·hm-2)(Liu et al, 2014), 也大于淇澳岛无瓣海桑纯林群落碳密度168.38t·hm-2(孙学超 等, 2022)和福田红树林无瓣海桑群落(175.53t·hm-2)(胡柳柳 等, 2024)。西湾和福田的秋茄群落生物量(189.14~210.95t·hm-2)与福建九龙江口树高7.50m、胸径12.50cm的秋茄生物量(183.16t·hm-2)相近(徐芳, 2020), 与淇澳岛(141.12t·hm-2)(胡懿凯, 2019)、雷州半岛附近沿海高潮带秋茄群落(100.04t·hm-2) (彭逸生 等, 2023)、广西英罗港(62.75t·hm-2)(温远光, 1999)报道的结果差异较大, 本文秋茄样点均位于高潮带区域, 受潮汐浸淹频率较低及浸淹时间较短, 秋茄的平均胸径(10.29~12.73cm)、树高(5.42~6.29m)大于淇澳岛(胡懿凯, 2019)所报道的秋茄胸径10.19cm、英罗港(温远光, 1999)秋茄混交林3m左右的生长高度, 也与采用的林分生物量计算公式不同有关。与福田红树林相比, 相同秋茄、海桑+无瓣海桑群落均以西湾红树林的生物量、植被碳密度最大, 主要是西湾秋茄的平均树高(6.29m)和平均胸径(12.73m)相对更大, 海桑+无瓣海桑的群落密度和平均胸径(22.98cm)较高, 但由于长期城市建设、虫害频发、西部海域水质污染等因素影响, 西湾红树林的树种组成较为单一, 群落稳定性不高, 与前人研究一致(朱利永 等, 2019), 建议在西湾红树林适当开展补植套种工程, 提高物种多样性与丰富度。3个样点以鹿咀山庄红树林群落物种组成最为丰富, 群落密度较高, 主要是近年来湿地公园建设在天然林基础上引种了多种红树(李海生 等, 2019), 但其红树林种植时间较短, 种群年龄小, 整体较低矮(1.85~4.12m), 因而群落生物量均较低, 植被碳密度在11.84~21.64t·hm-2, 与广东英罗湾低潮位红树林群落的植被碳储量27.99t·hm-2相近(陈瑶瑶 等, 2019), 表明本研究中各红树林群落碳密度差异主要受到物种和林龄的影响。

3.2 深圳红树林土壤有机碳与碳密度特征

土壤容重反映了土壤结构、透气性和保水性条件, 对土壤有机碳含量影响较大, 一般认为土壤容重在1g·cm-3左右的土壤较肥沃(周治刚 等, 2024)。本研究中, 深圳红树林高潮位0~20cm土层下3个样点土壤容重(1.02~1.68g·cm-3)均高于广东省红树林群落土壤容重平均值的0.72g·cm-3(覃国铭 等, 2023)。其中, 福田红树林土壤具有最高的土壤有机碳含量和土壤有机碳密度, 分别为63.10g·kg-1和134.65t·hm-2, 高于广西英罗湾高潮位红树林0~60cm平均有机碳质量分数(32.87g·kg-1), 略低于其土壤碳密度(154.29t·hm-2)(陈瑶瑶 等, 2019), 低于前人的福田同地区研究(深度50cm, 188.02~|430.39t·hm-2)(毛子龙 等, 2012)。西湾与鹿咀山庄红树林群落的土壤有机碳总体较低(15.73~27.52g·kg-1), 与淇澳岛0~20cm土壤有机碳含量(14.03~31.26g·kg-1)相近(胡懿凯, 2019), 高于湛江高桥红树林的11.48g·kg-1(周治刚 等, 2024)。从生境条件看, 西湾红树林土壤有机碳密度最低可能是由于其处在河口边缘的开阔海岸, 海水冲刷频繁, 滩面窄、粉砂土底质粗, 红树类型为大面积秋茄纯林和海桑+无瓣海桑混合林, 灌草层植物少, 植物凋落物易被潮水带走; 鹿咀山庄红树林生长于沿河流上溯的淤积浅滩潟湖内, 受潮汐影响不规律, 外源沉积物输入有利于形成较厚的土壤碳库层, 且红树物种组成较丰富, 因而土壤有机碳含量较高; 福田红树林层间植物多, 加上位于深圳湾的河口内湾区域且泥质海岸更有利于红树植物有机碳埋藏累积于土壤(陈顺洋 等, 2021)。研究表明, 土壤有机碳主要取决于植被凋落的释归量, 植被结构复杂性与沉积物有机碳之间存在正相关关系, 且自然生长的乔木土壤有机碳含量显著高于人工造林(姜生秀 等, 2024; Perera et al, 2024)。不同群落条件下, 红海榄和拉关木的土壤有机碳密度(72.46~86.92t·hm-2)均大于其他群落, 高于淇澳岛桐花树、木榄、秋茄、无瓣海桑等群落的0~20cm表层土壤碳密度(33.91~43.05t·hm-2)(胡懿凯, 2019), 与前人研究结果相同(覃国铭 等, 2023)。尽管西湾秋茄群落土壤容重较高, 但其土壤有机碳、土壤碳密度显著小于福田红树林(P< 0.05), 除砂质土壤与较少的群落物种组成影响外, 也可能与西湾秋茄林主要为人工栽种, 福田的秋茄林多为原始林有关(毛子龙 等, 2012)。张子鸣 等(2023)研究显示植被碳储量与土壤SOC储量呈显著正相关关系, 且在浅层土壤中相关性更显著, 本研究深圳3个样点无瓣海桑群落的生物量与植被碳密度均最高, 而土壤有机碳与土壤碳密度均小于其他群落, 原因可能为海桑、无瓣海桑是红树林造林的重要引进树种, 能快速积累生物量, 但其幼林龄阶段土壤碳累积速率低, 原始红树林的存在时间明显更长, 浅层土壤中较强的SOC稳定性保障了SOC储量的累积, 与覃国铭 等(2023)研究中广东省乡土红树林群落的土壤有机碳含量大部分显著高于外来红树林的结果相似。

3.3 深圳红树林植株有机碳特征

与其他地区相比, 本研究中秋茄、木榄、桐花树、老鼠簕叶片C均值(383.71g·kg-1)高于漳江口4种植物叶片C均值345.41g·kg-1(樊月 等, 2019)、白骨壤、秋茄和木榄的叶C均值(379.56g·kg-1)与广西山口3种植物均值 (374.83mg·g-1)相近(邱瑾 等, 2023), 拉关木叶片C含量(330.50g·kg-1)小于海南石梅湾地区(503.00g·kg-1)(陈毅青 等, 2020), 海桑、秋茄叶片有机碳含量(446.32g·kg-1、387.39~446.32g·kg-1)高于朱德煌测定的福田保护区海桑、秋茄叶C含量(370.05mg·g-1、404.85mg·g-1)(朱德煌, 2023), 而白骨壤、桐花树、无瓣海桑的叶C含量(341.34~379.26g·kg-1)均低于同地区研究(420.56~454.27mg·g-1)(朱德煌, 2023), 许多红树植物叶片C含量均较高, 表明其具有较高的储碳能力, 可能与真红树叶片较厚的角质层和蜡质层有关(周丽丽 等, 2020)。以老鼠簕的植株有机碳较低(267.79~304.06g·kg-1), 可能是其为灌木幼苗, 植株平均高度较低(< 2m), 因而碳储存能力和抵御外界干扰能力相对较弱(樊月 等, 2019)。本研究以福田自然秋茄林的叶、茎、果有机碳显著最大(P<0.05), 与其土壤有机碳的表现一致, 可能是沉积物养分状况对红树植物生长存在一定促进作用, 并影响植物器官中养分含量, 与邱瑾 等(2023)研究结果相似, 但多数优势树种的植株碳含量并未与其群落生物量、土壤碳密度呈现明显相关性, 3个样点均以秋茄的平均C含量最高, 无瓣海桑叶C含量在3个样点间差异不显著(P>0.05), 表明不同树种C含量的差异可能更受其物种生理特征的影响。海桑、无瓣海桑的植株C含量与桐花树、木榄等乡土红树差异较小, 可能是由于其多为同一群落类型的优势种和伴生种, 土壤、气候、水文等环境基本一致, 与周元慧(2020)研究显示天然红树林与人工林的叶片C含量相差甚微的结果相似。植株不同部位的C含量差异来自它们的功能和生理特点, 本研究秋茄、木榄均以果实碳含量最高, 与高州油茶各器官碳储量分布特征结果一致(郭梦晴 等, 2020)。海漆、红海榄、海桑、桐花树、老鼠簕均以叶C最高, 拉关木、白骨壤均以茎有机碳最大, 与樊月 等(2019)、邱瑾 等(2023)研究发现白骨壤、桐花树、老鼠簕各器官C含量均表现为茎、叶较大的结果类似。

4 结论

本研究基于不同红树林海岸生境类型, 探讨了深圳3个红树林样点的群落结构、植被碳密度、土壤有机碳、与植株不同器官有机碳差异, 主要结论如下。
1) 3个样点中, 西湾红树林的秋茄和海桑+无瓣海桑群落具有最高的植被碳密度; 基于河口内湾型海岸、泥质土壤与较丰富的群落结构, 福田红树林保护区的土壤有机碳、土壤有机碳密度最大, 但其土壤含水量、容重均显著低于其余2个样点; 大鹏鹿咀山庄红树林群落物种组成最丰富, 土壤容重最大, 而群落树高、胸径及生物量均较小。
2) 秋茄、海桑、无瓣海桑是3个样点红树林群落的建群种、优势种或伴生种, 不同红树群落均以无瓣海桑群落的树高、胸径、生物量与植被碳密度最大, 但其土壤有机碳含量、土壤碳密度均最低, 福田自然秋茄林的土壤有机碳含量高于其余乡土与外来红树林。
3) 9种红树植物叶、茎、果的有机碳含量均以秋茄最高, 以老鼠簕最低, 秋茄、海桑均具有较高的储碳能力, 不同器官碳含量中, 秋茄、木榄均以果实有机碳最高, 其余红树植物以茎、叶的有机碳较高。

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