全 文 ：深圳福田白骨壤群落 Cr、Ni、Mn
的累积及分布*
郑文教 林 鹏 (厦门大学环境科学研究中心,厦门 361005)
【摘要】 探讨了深圳福田自然保护区白骨壤红树林对 Cr、Ni、Mn 的吸收、累积及分布.结
果表明, 该林地土壤 Cr、Ni、M n 含量从底层至表层逐步提高; 表层( 0～30 cm 深) 3 种元素
含量分别为 7. 97、25. 0 和 537g·g- 1,贮量分别为 1099. 86、3450. 00 和 74106. 00 mg·
m- 2 . 白骨壤植物各部位 Cr、Ni、Mn 含量范围分别为 0. 28～0. 75、0. 43～7. 65 和 25～
1552 g·g - 1; 植物对表层土壤加权平均富集系数为 Mn> N i≈Cr . 该群落 Cr、Ni、Mn 的
现存累积量分别为 6. 06、20. 76 和 1631. 17 mg·m- 2,年净存留累积量分别为 0. 43、1. 43
和 107. 98 mg·m- 2; 林地残留物相应元素储量分别为 Cr 78. 00 g·m- 2、Ni 1536. 33 g
·m- 2和 Mn 405. 54 mg·m- 2. 该林区 3种不同类型群落叶层 Cr、Ni现存累积量为白骨
壤林> 桐花树林> 秋茄林, Mn 为秋茄林> 白骨壤林> 桐花树林.
关键词 红树林 重金属 深圳福田
Accumulation and distribution of Cr, Ni and Mn in Avicennia marina mangrove communi-
ty at Futian of Shenzhen. Zheng Wenjiao and L in Peng ( Res earch Center f or Envir onmen-
tal Science, X iamen Univ er sity , X iamen 361005) . -Chin. J . App l. Ecol. , 1996, 7( 2) : 139～
144.
The accumulation and distr ibution o f Cr , N i and Mn in A vicennia mar ina mangrove com-
munity at Futian Mang ro ve Nature Reser ve of Shenzhen ar e st udied. The r esults show
that t he Cr、Ni and Mn contents in for est so il are incr ea sed from bo ttom to surface layer ,
and in the sur face layer ( depth 0～30 cm ) , their cont ents are 7. 79, 25. 0 and 537 g·g - 1
and st or ages ar e 1099. 86, 3450. 00 and 74106. 00 mg·m- 2, r espectiv ely . Cr, N i and Mn
contents in different par ts of the plant are 0. 28～0. 75, 0. 43～7. 65 and 25～1552 g·
g - 1, and t heir stor ag es in the community ar e 6. 06, 20. 76 and 1631. 17 mg·m- 2, r espec-
tiv ely . T he accumulation index of plant to soil is in the order of Mn > N i≈Cr . The annu-
al net retention accumulation of Cr , N i and Mn in the community is 0. 43, 1. 43 and
107. 98 mg·m- 2, r espectively. The stor ag e of the elements in residues is 78. 00 g·m- 2
for Cr , 1536. 33 g·m- 2 fo r N i and 405. 54 mg·m- 2 for Mn. T he Cr , N i and Mn stor-
ages in leaves o f var ious types o f communities ar e in the order of A vicennia marina>
A egiceras corniculatum> K andelia candel fo r Cr and Ni, and K . candel > A . mar ina> A .
corniculatum fo r Mn.
Key words M ang rove, Heavy metal, Futian of Shenzhen.
* 国家自然科学基金资助项目.
1995年 5月 3日收到, 9月 29日改回.
1 引 言
红树林是热带、亚热带海岸潮间带的
木本植物群落, 在河口生态系统中占有十
分重要的地位[ 3～6, 9, 10] . 深圳河口-深圳湾
的湿地生态系统是华南地区具有国际意义
的重要生态系统之一, 其核心部分是香港
一侧米埔和深圳一侧福田 2个红树林自然
保护区.该区域为许多珍稀和濒危生物种
提供栖息、繁衍和觅食场所,特别是大量的
应 用 生 态 学 报 1996 年 4 月 第 7 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Apr . 1996, 7( 2)∶139～144
水鸟和候鸟.随着深、港两岸的发展,大量
的泥沙及未经处理的废水经深圳河及沿岸
排入深圳湾, 造成淤积和生态环境的污染.
本文探讨福田保护区典型红树群落对重金
属 Cr、Ni、Mn的吸收、累积及分布,为红树
林生态系统的保护和管理提供科学依据.
2 研究地概况与研究方法
2. 1 样地概况
福田保护区红树林位于深圳湾的东北部, 沿
海岸呈带状分布,长达 11 km, 林带宽几十至 200
m 不等. 该地区濒临热带海洋, 属南亚热带季风
气候. 研究地点位于该保护区管理处车公庙观鸟
亭林区. 该地段林带宽 120 m, 中潮滩为白骨壤
( A vicennia mar ina)纯林, 周缘为秋茄 (K andelia
cand el)林和桐花树( A eg iceras corniculatum)林分
布. 样地是中潮滩的白骨壤纯林, 林冠高 6. 5～
7. 0 m, 叶面积指数 4. 5,郁闭度0. 9,平均胸径9. 2
cm, 平均树龄 56 a 生,平均密度 16 株·100 m- 2,
树木分布均匀. 林相整齐,灰绿色.林地受潮汐周
期淹浸, 淤泥深厚, 土壤无结构, 表土含盐量
14. 4‰(表 1) .
表 1 白骨壤林地土壤的理化特性
Table 1 Physical and chemical feature of soi l in Avicen-
nia marina forestland
土 层
Soil layer ( cm)
pH 盐 度
S al inity
(‰)
容重
Bulk
weight
( g·cm- 3)
表层 Surface layer( 0～30) 5. 30 14. 48 0. 460
中层 M iddle layer( 30～60) 6. 58 18. 21 0. 618
底层 Bot tom layer( 60～90) 7. 14 19. 28 0. 640
2. 2 分析方法
1994年 3月于白骨壤林地, 采用样方法计算
种群密度, 逐株测定树高和胸径, 求得平均标准
木并砍伐标准木 2 株,进行树干解析, 挖取 2 个 1
m×2 m、深 0～100 cm 的地下根系, 求得生物量.
从标准木中求出当年材积的年生长量与总干材
的总量比,推算各组分 1993年的年生长量[ 2, 7] .生
物量分别按叶、花、幼枝、多年生枝、枯枝、树干
材、树干皮、地上呼吸根、大根 ( d≥2 cm )、中根
(榄状根 2> d> 0. 2 cm )、细根( d≤0. 2 cm)和小
苗等组分计量.同时, 采用样方法测定 4 个 1 m×
1 m 林地残留物量和白骨壤林周缘的秋茄林和桐
花树林单位面积叶生物量. 以上各项分别取样测
定含水量和样品分析样. 分析样 105℃杀青 15
min, 60℃烘干. 土壤按分层采样法, 分别采集 0～
30、30～60和 60～90 cm 土样, 60℃烘干.
各样品用玛瑙研钵磨粉过 100 号尼龙筛.粉
样经 HNO 3-HClO 3消化, 用WFX-1B 型原子吸收
分光光度计火焰法测定 Mn 和石墨炉法测定 Cr、
Ni含量. 土壤盐度采用 AgNO 3滴定法, 土壤 pH
用电位法测定,水土比为 5∶1[ 1] .
3 结果与讨论
3. 1 林地土壤 Cr、Ni、Mn 含量及贮量
从表 2可知, 深圳福田白骨壤林地不
同层次土壤Cr、Ni、Mn含量均为表层> 中
层> 底层,即从底层至表层含量逐步提高,
表层的含量分别比底层高 28. 8%、35. 9%
和 31. 6%. 上层含量较高, 可能在于生境
受污染之故. 由于目前海洋沉积物中的污
染物尚无统一适用的评价标准,因而对该
林区受重金属的污染程度难以作确切的评
价. 与广西英罗湾红海榄( Rhiz op hora sty-
losa)红树林区相比, 该林区表土( 0～30
cm 深) Ni、Mn 含量分别比英罗湾红海榄
林区表土 (含量分别为14 . 6和89 . 5g
表 2 白骨壤林地土壤Cr、Ni、Mn的含量及贮量
Table 2 Content and storage of Cr, Ni andMn in soil of Avicennia mar ina f orestland
土 层
Soil layer
( cm )
含量 C on tent ( g·g- 1)
Cr Ni Mn
贮量 Storage ( mg·m - 2)
Cr Ni Mn
表层 Surface layer ( 0～30) 7. 97 25. 0 537 1 099. 86 3 450. 00 74 106. 00
中层 M iddle layer (30～60) 6. 66 19. 3 464 1 235. 36 3 579. 96 86 067. 36
底层 Bot tom layer ( 60～90) 6. 05 18. 4 408 1 161. 60 3 532. 80 78 336. 00
140 应 用 生 态 学 报 7 卷
·g- 1) 1)高 71. 2%和 498. 7%, 而 Cr 含量
则低于英罗湾(表土含量 9. 27g·g- 1 ) 2)
16. 3% .根据土壤元素含量结合土壤容重
计算, 该林区表层土壤 Cr、N i、Mn 贮量分
别为 1 099. 86、3 450. 00和 74 106. 00 mg
·m- 2 ; Cr、Mn 贮量为中层略多于底层略
多于表层, N i为中层与底层贮量相近而略
多于表层(表 2) .
3. 2 白骨壤植物体 Cr、Ni、Mn 含量及富
集系数
3. 2. 1 植物体各部位元素含量 从图 1可
以看出,白骨壤植物各部位 Cr、Ni、Mn含
量大都有明显差异,含量范围分别为 0. 28
～0. 75、0. 43～7. 65和 25～1 552 g·
g- 1 ,加权平均分别为 0. 37、1. 25和 95 g
·g- 1, 元素含量 Mn N i> Cr, 这与土壤
中含量 Mn Ni> Cr 相一致. 从植物体各
部位看, 细根及呼吸根元素含量均居最高
或其次, 树干材居最低, 如树干材 Cr、Ni
含量分别仅为细根含量的 36. 7%和
5. 6%, M n含量仅为呼吸根含量的 1. 7%,
表明植物体不同部位Cr、Ni、Mn 含量高低
差异依次为 Mn> Ni> Cr ;最大的累积部
位是细根和呼吸根, 树皮(及 Mn 在叶片)
也有较大的累积. 从图 1也可以看出,从细
根→中根→大根, 元素含量迅速降低,如中
根和大根Mn 含量仅是细根含量的14. 5%
和 4. 1%. 细根是植物的主要吸收器官,
Cr、Ni、Mn 含量显著高于其他部位,表明
细根吸收重金属可能大部份仍停留于根的
外皮层之外,呼吸根此 3种元素含量也显
著较高,其原因尚待探讨.
3. 2. 2 植物对土壤元素的富集系数 植物
对土壤元素的吸收富集能力, 可以用富集
系数来表示,即植物体内某元素的含量与
该元素在土壤中含量的比值. 本文仅讨论
在现状生境综合条件下植物对土壤全量的
富集系数.从表 3可知,深圳福田白骨壤植
图 1 Cr、Ni、Mn在白骨壤植物体不同部位中的含量
Fig. 1 C ontent of C r, Ni and Mn in dif ferent part s of
Av icennia marina.
1. 叶 Leaf , 2. 花 Flow er, 3. 幼枝 Tw ig, 4. 多年枝
Peren nial branch, 5. 枯枝 Dead bran ch, 6. 树干皮
Trunk bark, 7. 树干材 Trunk w ood, 8.呼吸根 Pneu-
m atophore, 9.大根 Big root , 10.中根 Middle root , 11.
细根 Fine root .
1) 郑文教等.厦门大学学报,待发表.
2) 郑文教等.植物生态学报,待发表.
物对表土 Cr、Ni、Mn加权平均富集系数为
Cr 与 Ni相近,在 0. 05水平, M n则约为前
二者的 4倍,在 0. 2水平,对植物体不同部
位, Cr 在 0. 03～0. 1、Ni在0. 02～0. 3 和
Mn 在 0. 05～3. 0水平, 其中树干皮、呼吸
根和细根各元素富集系数为 Mn> Ni>
Cr , 其余组分均为 Mn> Cr> Ni(多年枝
Mn≈Cr) .这一结果表明,在该生境综合条
件下,白骨壤植物整体对 Cr、Ni的吸收富
集能力相近, Mn 则显著大于 Cr、Ni; 不同
部位对各元素富集能力具有一定的差异.
1412 期 郑文教等: 深圳福田白骨壤群落 Cr、Ni、Mn 的累积及分布
表 3 白骨壤植物对土壤( 0～30 cm 深)的富集系数
Table 3 Accumulation index of Avicennia marina to soil ( depth 0～30 cm)
元素
Ele-
ment
叶
Leaf
花
Flow er
幼枝
T w ig
多年枝
Perenn ial
bran ch
树干材
T runk
w ood
树干皮
Tr unk
bark
呼吸根
Pneuma-
tophore
大根
Big
root
中根
Midd le
root
细 根
Fine
root
加权平均
Weig hted
average
Cr 0. 049 0. 050 0. 050 0. 049 0. 035 0. 063 0. 079 0. 045 0. 061 0. 096 0. 047
Ni 0. 039 0. 047 0. 043 0. 022 0. 017 0. 125 0. 298 0. 035 0. 099 0. 306 0. 051
Mn 0. 510 0. 197 0. 165 0. 046 0. 049 0. 534 2. 890 0. 053 0. 186 1. 279 0. 189
3. 3 白骨壤群落 Cr、Ni、Mn 累积及分布
3. 3. 1 群落 Cr、Ni、Mn现存累积量及分布
从表 4可知, 该群落 Cr、N i、Mn 现存累
积量分别为 6. 06、20. 76和 1631. 17 mg·
m
- 2
,其中地上部分别占 60. 2%、44. 5%和
66. 2% ,即 Cr、Mn 为地上部> 地下部, Ni
则为地下部> 地上部.从群落不同组分的
分布看, 根系生物量所占比例为 35. 5%,
而 Cr、Ni、Mn 分布量则分别占 43. 5%、
68. 7%和 68. 6%; 树干和树枝生物量也较
大,分别占 33. 8%和 27. 4%, 而 Ni、Mn 分
布量仅占 8～15% , Cr 贮量比也低于生物
量比;叶、花因生物量小(占 3. 3%) , Cr、Ni
分布量也只占2. 6～3. 5% , 但Mn则占总
表 4 白骨壤群落Cr、Ni、Mn 的现存累积量及分布
Table 4 Accumulation and distribution of Cr, Ni andMn in Avicennia marina community
组 分
Fract ion
生物量 Biom as s
g·m- 2 %
Cr
g·m- 2 %
Ni
g·m - 2 %
Mn
mg·m- 2 %
叶 L eaf 551. 34 3. 32 208. 96 3. 45 537. 56 2. 59 151. 07 9. 26
花 Flow er 1. 66 0. 01 0. 64 0. 01 1. 96 0. 01 0. 18 0. 01
幼枝 T w ig 238. 33 1. 44 92. 47 1. 53 255. 01 1. 22 21. 14 1. 30
多年枝 Perenn ial branch 3505. 35 21. 14 1342. 55 22. 15 1899. 90 9. 15 86. 93 5. 33
死枝 Dead branch 796. 43 4. 80 176. 01 2. 90 645. 90 3. 11 25. 49 1. 56
树干材 T runk w ood 5330. 01 32. 14 1465. 75 24. 18 2265. 25 10. 91 141. 25 8. 66
树干皮 T runk bark 281. 98 1. 70 138. 45 2. 28 882. 60 4. 25 80. 93 4. 96
呼吸根 Pneumatophore 365. 92 2. 21 223. 94 3. 69 2722. 44 13. 11 567. 91 34. 82
大根 Big root 2186. 20 13. 18 765. 17 12. 62 1904. 18 9. 17 62. 09 3. 81
中根 M iddle root 3054. 18 18. 42 1450. 74 23. 93 7574. 37 36. 48 305. 11 18. 70
细根 Fine root 268. 63 1. 62 196. 10 3. 24 2055. 02 9. 90 184. 55 11. 31
小苗 S eedling 3. 85 0. 02 1. 36 0. 02 20. 10 0. 10 4. 52 0. 28
地上部 Aboveground 11074. 87 66. 78 3650. 13 60. 21 9230. 72 44. 45 1079. 42 66. 18
地下部 U nderg round 5509. 01 33. 22 2412. 01 39. 79 11533. 57 55. 55 551. 75 33. 82
总计 T otal 16583. 88 100. 00 6062. 14 100. 00 20764. 29 100. 00 1631. 17 10. 00
量的 9. 3% .
从生态系统食物链而言, 地下根和质
地较坚硬的树干材和多年生枝, 是不易被
动物直接利用的组分,此 3项的累积量之
和 Cr、Ni、Mn 分别占总量的 86. 1%、
75. 6%和 47. 8% ; 另一方面, 该群落 Cr、
Ni、Mn现存累积量中, 较易直接提供给动
物利用的量分别占总量的 13. 9%、24. 4%
和 52. 2% .
3. 3. 2 群落 Cr、Ni、Mn年净存留累积量
由群落年增长量和各组分元素含量计算
(表 5) , 福田白骨壤林一年内吸收而净存
留在植物体内 Cr、Ni、Mn年累积量分别为
0. 43、1. 43和 107. 98mg·m - 2, 其中根系
累积量居最大, 分别占 37. 1%、60. 7%和
63. 0% , 再者幼枝各占 21. 4%、17. 9%和
19. 6%, Cr 多年生枝和树干材各占 18. 9%
和 20. 6%,其余组分在 10%以下.
3. 4 林地残留物 Cr、Ni、Mn含量及贮量
从表 6可知, 福田白骨壤林地残留物
中, M n含量为残留叶> 残留枝, Cr 为残留
枝> 残留叶, Ni含量两者相近. 与植物体
142 应 用 生 态 学 报 7 卷
相应组分鲜叶和枝条(图 1)相比, 残留叶
及残留枝 Ni、Mn含量远高于植物体鲜叶
及枝条, Cr 含量残留物也较高,如 Ni、Mn
含量残留叶分别是鲜叶的 11. 6 和 13. 7
倍,残留枝分别是多年枝的 21. 6和 102. 9
倍.残留物含浓度较高的重金属,主要因为
它们直接接触海水和土壤, 吸附了环境中
的重金属之故. 林鹏等 [ 7]对红树秋茄落叶
及残留叶对 Hg 的模拟实验也表明对 Hg
有明显的吸附作用. 这对以残留物为食的
林区动物较为不利, 但富载重金属等污染
物的残留物, 不时随潮流向外海漂移扩散,
减少了污染物在河口红树林区的累积和再
循环,则起到净化河口生态环境的作用.
根据残留物元素含量结合残留物量计
算(表 6) ,该林区残留物, Cr、Ni、Mn的潜
在贮量分别为 78. 00 g·m- 2、1 536. 33
g·m - 2和 405. 54 mg·m- 2 ,其中残留叶
中贮量分别占 37. 9%、41. 7%和 51. 8%,
残 留枝 中 分 别 占 62. 1%、58. 3%和
48. 2%.
3. 5 不同类型群落叶层 Cr、Ni、Mn 含量
及累积量
福田红树林保护区群落类型以白骨壤
林、秋茄林和桐花树林为主.群落叶层既是
鸟、虫、蟹等动物的主要啃食对象, 同时叶
片年年更新, 是系统物质循环最活跃的动
态层.从表 7可知, 车公庙林区 3种类型群
落叶片 Cr、N i、Mn 含量有显著差异, Cr、
Ni含量白骨壤叶分别比秋茄叶高 81. 4%
和 14. 2%、比桐 花树叶高 139. 9%和
84. 7% ; M n含量则秋茄叶分别比白骨壤
表 5 白骨壤群落Cr、Ni、Mn 年净存留累积量( 1993)
Table 5 Annual net retention accumulation of Cr, Ni and Mn in Avicennia marina community( 1993)
组 分
Fract ion
增长量 In crem ent
g·m- 2 %
Cr
g·m- 2 %
Ni
g·m - 2 %
Mn
mg·m- 2 %
幼枝 T w ig 238. 33 20. 73 92. 47 21. 42 255. 01 17. 85 21. 14 19. 58
多年枝 Perenn ial branch 213. 06 18. 54 81. 60 18. 90 115. 48 8. 09 5. 28 4. 89
树干材 T runk w ood 323. 96 28. 18 89. 09 20. 63 137. 68 9. 64 8. 59 7. 95
树干皮 T runk bark 17. 14 1. 49 8. 42 1. 95 53. 65 3. 76 4. 92 4. 56
树根 Root 357. 09 31. 06 160. 22 37. 10 866. 50 60. 66 68. 05 63. 02
总计 T otal 1149. 58 100. 00 431. 80 100. 00 1428. 32 100. 00 107. 98 100. 00
表 6 白骨壤群落林地残留物 Cr、Ni、Mn的含量及贮量
Table 6 Content and storage of Cr, Ni andMn in residues of Avicennia marina forestland
组分 Fract ion 残留物 Residues
g·m- 2 %
含量 Content ( g·g - 1)
Cr Ni Mn
贮量 Storage
Cr
g·m- 2 %
Ni
g·m - 2 %
Mn
mg·m- 2 %
残留叶 Res idal leaf 56. 15 42. 30 0. 527 11. 4 3741 29. 59 37. 94 640. 11 41. 66 210. 06 51. 80
残留枝 Res idal b ranch 76. 60 57. 70 0. 632 11. 7 2552 48. 41 62. 06 896. 2 58. 34 195. 48 48. 20
总计 T otal 132. 75 100. 00 78. 00 100. 00 1536. 33 100. 00 405. 54 100. 00
表 7 3种红树群落叶片 Cr、Ni、Mn的含量及累积贮量
Table 7 Content and storage of Cr, Ni andMn in leaves of three mangrove communities
群 落
Commun ity
生活型
Life
form
树 高
Heigh t
( m)
叶面积指 数
LAI
叶生物量
L eaf
biomas s
( g·m- 2)
含量 Content
Cr
( g·
g- 1)
Ni
( g·
g - 1)
Mn
( g·
g- 1)
累积量 Accumulated amount
Cr
( g·
m- 2)
Ni
( g·
m- 2)
Mn
( mg·
m- 2)
白骨壤
A v icennia marina
乔木
Arb or
6. 5～
7. 0
4. 53 551. 34 0. 379 0. 975 274 208. 96 537. 56 151. 07
秋 茄
K and elia cand el
乔木
Arb or
6. 5～
7. 0
2. 00 279. 58 0. 209 0. 854 1098 58. 43 238. 76 306. 98
桐花树
A egiceras
cor niculatum
灌木
Shrub
1. 5～
2. 0
6. 95 666. 40 0. 158 0. 528 130 105. 29 351. 86 86. 63
1432 期 郑文教等: 深圳福田白骨壤群落 Cr、Ni、Mn 的累积及分布
叶和桐花树叶高 300. 7%和 744. 6% .这表
明在该林区生境综合条件下, 不同植物叶
对元素的吸收累积能力不同, Cr、Ni为白
骨壤> 秋茄> 桐花树, M n 则为秋茄 白
骨壤> 桐花树.
根据叶片元素含量结合群落叶生物量
计算, 各群落叶层 Cr、Ni、Mn 现存累积量
(表 7) : Cr、Ni为白骨壤林> 桐花树林>
秋茄林,其中 Cr 白骨壤林分别是后二者的
2. 0 和 3. 6倍, Ni 分别是 1. 5 和 2. 3 倍,
M n 则为秋茄林> 白骨壤林> 桐花树林,
秋茄林分别是后二者的 2. 0和 3. 5倍.
致谢 李振基、杨志伟、林益民和胡宏友参加野
外工作,同时还得到福田自然保护区陈相如等的
热情支持和帮助. 在此谨表谢忱!
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