生态化学计量学主要探究生态系统中能量和化学元素间的平衡^[1]，揭示土壤化学元素的可获得性、循环和平衡机制，以及生态系统植被养分限制性等^[2]，是目前研究元素在生物地球化学循环和生态过程中计量关系和规律的综合有效方法^[3]。碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征在生态系统中具有重要意义^[4]。近十年来，C、N、P化学计量特征广泛应用于几个重要的生态过程并取得了很大进展，如养分限制^[5]，空间格局及驱动因素^[6]，固氮能力^[7]，生态系统组成与多样性^[8]，生物对环境胁迫的适应能力^[9]。养分的可利用性是生态系统更替的驱动力，能够影响陆地生态系统的群落结构、生物多样性、生产力，以及植物、动物和微生物种群间的相互关系^[10]。在陆地生态系统中，由于土壤中C、N、P等元素中的某一种或多种元素可利用性的改变会影响土壤C/N/P比，从而导致植物C/N/P比的改变。研究表明：N/P比的临界值可以用来诊断周围环境养分的供给状况^{[11, 12]}。国内外的研究主要集中在对植物生态化学计量学特征的一些研究^{[7, 8, 9]}，对土壤C、N、P生态化学计量学研究多集中在草地生态系统^[3]、农田生态系统^[13]、河口湿地生态系统^{[14, 15, 16, 17]}。

湿地土壤中C、N、P是植物光合作用和初级生产力形成过程中最受限制的营养元素^[18]，显著影响湿地生态系统的生产力，成为确定土壤C、N、P平衡特征的一个重要参数^[19]。湿地有机碳是其重要的结构性物质，具有良好的指示作用^[20]，能够用来指示湿地对气候变化的响应^[21]；N和P是植物生长最常见的限制性养分^[22]，C、N、P三者密切相关。不同的湿地类型，土壤养分具有高度的空间差异性^[23]。湿地土壤养分的分布和变化受湿地生态系统的植物群落类型、土壤理化性质、水文过程等多种因素的影响^{[24, 25]}，人类活动对土壤C、N、P的生态化学计量特征有重要影响^[19]。湿地土壤C、N、P生态化学计量特征的研究，对揭示养分的可获得性以及C、N、P等元素的循环与平衡机制及认识生态系统碳汇潜力具有重要意义^[26]。目前对于湿地C、N、P的研究多集中在三江平原^{[27, 28]}、河口^{[29, 30]}、高寒湿地^{[31, 32]}、滨海湿地^{[33, 34]}，而对于西北内陆干旱半干旱区湿地土壤的生态化学计量特征研究较少。

宁夏平原是典型的冲积-湖积平原，湿地广布，数量众多，类型丰富，湿地总面积约为15.77万hm²，占宁夏湿地总面积的76.27%。平原湿地在调蓄洪水、控制污染物、控制小气候方面有重要的作用。宁夏平原湿地具有干旱区水面蒸发量大，容易造成湖水咸化和湖周土壤盐渍化，湖盆地面沉降与黄河水沙淤积相互抵消的独特性质。其最大的特点是与人类的水利活动相辅相成，密不可分。由于受到灌溉农田退水等因素的影响，平原湿地富营养化问题较为突出，结合其历史成因，平原湿地C、N、P分布有其独特的特征。本研究以典型性、代表性湿地为重点，适当兼顾普适性，选择3类9个各具特色的湿地，通过随机采样，从土壤化学计量学角度揭示宁夏平原不同类型湿地土壤内部C、N、P平衡和循环过程及其影响因素。其目的是为该地区恢复植被、提高生物多样性和改善生态环境提供科学依据，完善和补充我国旱区湿地生态系统土壤养分平衡和循环基础数据。本研究对深入研究旱区湿地生态系统土壤元素平衡和碳汇功能有重要科学价值。

宁夏平原地处我国西北地区东部，位于宁夏回族自治区北部，地理坐标为105°5′—106°56′E，37°46′—39°23′N，区域面积约7 790 km²。黄河由中部自南向北流经宁夏平原，沟渠纵横，灌溉便利，素有“塞北江南”之美称。它地处中温带干旱区大陆性气候区，多年平均气温9.0 ℃，年均降水量180~200 mm。多年平均蒸发值为1 825 mm，年平均湿度为55%，年干旱指数7.8~8.0。宁夏平原湿地依托黄河及其灌溉排水体系而形成和消长，土壤类型主要有灌淤土、潮土、沼泽土、盐碱土等，植物主要以芦苇、菖蒲等水生植物为主。

2014年8—9月，在宁夏黄河流域宁夏平原地区从南向北实地踏查，选择了研究区最具有代表性和特色的3类湿地(河流湿地2个、湖泊湿地4个，沼泽湿地3个)，共计9个典型湿地(采样地基本情况见表1，各湿地位置见图1)。用GPS获取典型湿地的坐标，用柱状金属取样器(长3 m，直径5 cm)在每个湿地中随机选10个采样方进行重复取样，每个样方采集3个0~40 cm的土柱，以10 cm为间隔分4层进行采样，各土层取样后相同土层均匀混合，分别装入编号的密封样品袋中带回实验室，去除杂质，经自然风干后研磨过60目筛，密封储存，待测。同时在每个样方用环刀法另取3个土柱分层切割后装入密封袋，带回实验室放入小冰箱中用于测定土壤体积质量(容重)和含水量。

表1(Table 1)

表1 研究区9个典型湿地土壤理化性质Table 1 Physical and chemical properties of soil in the nine typical wetlands

表1 研究区9个典型湿地土壤理化性质Table 1 Physical and chemical properties of soil in the nine typical wetlands 湿地类型 Wetland type 湿地名称 Wetland name pH 土壤含水率 Water content of soil/% w(盐度) Salinity/(g/kg) 土壤体积质量(容重) Soil bulk density/ (g/cm3) 河流 River 吴忠黄河湿地(W1) Wuzhong Yellow River wetland 7.48 115.61 8.95 1.37 黄沙古渡(W2) Huangshagudu wetland 7.53 113.95 6.34 1.37 湖泊 Lake 鹤泉湖(W3) Hequan lake 7.54 107.42 6.93 1.32 阅海(W4) Yuehai wetland 7.62 111.87 12.42 1.34 沙湖(W5) Shahu lake 8.69 121.82 13.38 1.43 星海湖(W6) Xinghai lake 8.42 126.78 14.57 1.45 沼泽 Marsh 青铜峡库区湿地(W7) Qingtongxia reservoir 7.69 118.32 12.41 1.33 银川平原湿地(W8) Yinchuan plain wetland 7.45 113.47 7.83 1.34 鸣翠湖(W9) Mingcui lake 7.69 112.29 6.42 1.33

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图1(Figure 1)

图1 宁夏平原不同类型湿地样地分布图 Fig. 1 Plot distribution of different types wetlands samples in Ningxia plain

采用元素分析仪测定土壤有机碳(soil organic carbon，SOC)和全氮(total nitrogen，TN)含量；采用高氯酸-硫酸消化，钼锑抗比色法(UV-2450)测定全磷(total phosphorus，TP)含量。土壤体积质量和含水量采用烘干法测定，在105 ℃烘箱中烘干至恒量。土壤pH和全盐采用电位法测定(DDS-307A型电导仪和奥立龙868型酸度计)^[35]。

本研究选用美国2014年7月28日OLI的影像(Path 129-row 033，Path 129-row 034)(分辨率为30 m×30 m)，采用Erdas 8.0和ArcgGis 10.0进行影像解译和制图处理。数据运用Microsoft Excel 2007软件进行整理，同时结合ArcgGis 10.0软件进行制图。数据分析采用SPSS 17.0软件，土壤C/N、C/P、N/P比差异性检验采用SPSS 17.0双因素方差分析，用皮尔逊(Pearson)相关系数判定环境因子与生态化学计量学指标(C/N、C/P、N/P)的相关性。

不同湿地类型土壤的SOC、TN和TP变化范围分别为6.45~10.16 mg/g、0.43~1.69 mg/g和0.32~0.63 mg/g，平均值分别为8.60 mg/g、0.90 mg/g和0.43 mg/g，变异系数分别为38.91%、46.85%和26.75%，元素的空间差异性为TP＜SOC＜TN；随着土壤深度的增加，土壤TP含量变化趋势基本与TN含量变化趋势一致(表2，图2)。不同类型湿地SOC、TN含量随土层加深呈减少的变化趋势，湖泊湿地SOC、TN含量均富集于0~10 cm，呈“倒金字塔”分布；沼泽湿地SOC和TN含量20~30 cm最多；河流湿地SOC含量20~30 cm最多，TN含量富集于10~20 cm；SOC、TN含量在30~40 cm明显减少，整体上呈现“表聚性”分布特征。不同类型湿地TP在土壤中的垂直分布上下差异不大。河流湿地不同土层SOC、TN、TP含量显著低于湖泊湿地和沼泽湿地相应的土层(P＜0.05)。

表2(Table 2)

表2 不同类型典型湿地0~40 cm土层土壤SOC、TN、TP及其统计学特征Table 2 Statistical characteristics contents of SOC，TN and TP in depth of 0-40 cm soil layers in different typical wetlands

表2 不同类型典型湿地0~40 cm土层土壤SOC、TN、TP及其统计学特征Table 2 Statistical characteristics contents of SOC，TN and TP in depth of 0-40 cm soil layers in different typical wetlands 湿地类型 Wetland type 湿地名称 Wetland name SOC TN TP w(平均值±标准差) (x±s)/(mg/g) 变异系数CV/ % w(平均值±标准差) (x±s)/(mg/g) 变异系数CV/ % w(平均值±标准差) (x±s)/(mg/g) 变异系数CV/ % 河流 River W1 7.42± 3.24 43.67 0.58± 0.29 50.00 0.43± 0.13 30.23 W2 6.45± 3.19 49.46 0.54± 0.31 57.41 0.32± 0.08 25.00 平均 Mean 6.94± 3.22 46.57 0.56±0.30 53.71 0.38± 0.11 27.62 湖泊 Lake W3 9.44± 2.84 30.08 1.12± 0.35 31.25 0.33± 0.05 16.36 W4 7.87± 5.63 38.30 0.43± 0.20 46.51 0.36± 0.11 30.56 W5 8.87± 3.02 34.05 1.36± 0.65 47.79 0.63± 0.22 34.92 W6 8.27± 3.18 38.45 1.28± 0.51 39.84 0.61± 0.09 14.59 平均 Mean 8.61± 3.67 35.22 1.05± 0.43 41.35 0.48± 0.12 24.11 沼泽 Marsh W7 10.16± 3.32 32.68 1.69± 0.69 40.83 0.58± 0.14 24.14 W8 9.71± 4.43 45.62 0.61± 0.34 55.74 0.34± 0.11 31.69 W9 9.53± 3.34 35.05 0.59± 0.29 49.15 0.34± 0.11 32.35 平均 Mean 9.80± 3.70 37.78 0.96± 0.44 48.57 0.42± 0.12 29.39 9个典型湿地综合分析 Nine typical wetlands comprehensive analysis 8.60±3.58 38.91 0.90±0.40 46.85 0.43± 0.12 26.75 CV:coefficient of variation.

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图2(Figure 2)

图2 不同类型典型湿地土壤SOC、TN和TP的垂直分布特征 Fig. 2 Vertical distribution characteristics of SOC，TN and TP in soils of different typical wetlands

不同类型典型湿地SOC、TN和TP含量空间差异性较大(图3)，湖泊湿地土壤TN和TP最高，沼泽湿地SOC含量最高，河流湿地SOC、TN含量均较低。SOC和TN的变异系数表现为河流湿地>沼泽湿地>湖泊湿地，而TP含量沼泽湿地的空间差异性最大。整体来看，河流湿地土壤SOC、TN和TP含量在水平空间上的差异性均较大。

图3(Figure 3)

图3 不同类型典型湿地SOC、TN和TP的空间分布特征 Fig. 3 Spatial distribution characteristics of SOC，TN and TP in soils of different typical wetlands

从水平空间分布来看，整体上土壤SOC、TN和TP含量从南向北呈先减少后增加的变化趋势，即中部低，南北高。土壤SOC含量南部高于北部，变化表现为W₇＞W₉＞W₈＞W₃＞W₅＞W₆＞W₄＞W₁＞W₂，差异较显著(P＜0.05)(表2，图3)，各湿地间土壤变异系数变化较大(30.08%~42.53%)。土壤TN和SOC变化趋势一致，南部高于北部，但TN含量中部减少程度更显著，表现为W₇＞W₅＞W₆＞W₃＞W₈＞W₉＞W₁＞W₂＞W₄。变异系数范围为31.25%~40.74%，W₂(49.46%，57.41%)、W₈(45.62%，55.74%)、W₁(43.67%，50.00%)SOC和TN含量的变异系数均较其他湿地高，表明这3个湿地土壤SOC和TN含量在水平空间上的差异性较其他湿地大，环境均质性低。土壤TP含量北部高于南部，但整体上变化较稳定，变化趋势为W₅＞W₆＞W₇＞W₁＞W₄＞W₉＞W₈＞W₃＞W₂，变异系数(14.59% ~34.52%)比SOC和TN小。

不同类型典型湿地中土壤 C/N、C/P和N/P变化范围分别为1.20~65.42、4.37~ 68.15和0.65~6.24，其平均值分别为 12.95、22.23和2.25，变异系数分别为49.28%、36.52%和43.79%(表3)，土壤C/N、C/P和N/P空间差异性较大，且C/P＜N/P＜C/N。从湿地类型上来看，C/N沼泽湿地>河流湿地>湖泊湿地，湖泊湿地C/N最低，沼泽湿地C/N较湖泊湿地和河流湿地高。C/P沼泽湿地>湖泊湿地>河流湿地，N/P湖泊湿地>沼泽湿地>河流湿地，河流湿地C/P和N/P较湖泊和沼泽湿地低。在垂直剖面上，C/N、C/P和N/P值呈现不同的分布特征，但整体上比值变化均比较稳定(图4)。随土壤深度的增加，3类湿地土壤不同土层C/N值均表现出先减少后增加的变化趋势；湖泊湿地和河流湿地不同土层C/P表现出先减少后增加的变化趋势；沼泽湿地中不同土层C/P表现出递增的趋势，并且沼泽湿地高于其他2类湿地对应土层的C/P值；河流湿地和湖泊湿地N/P呈现先增加后减少的变化趋势，沼泽湿地则表现出先减少后增加。沼泽湿地C/N、C/P和N/P最高值均出现在20~30 cm，湖泊湿地C/N和C/P最高值出现在0~10 cm，N/P最高值出现在10~20 cm;河流湿地C/N和C/P最高值出现在30~40 cm，N/P最高值出现在0~10cm;不同土层的C/N、C/P和N/P差异性显著(P＜0.05)。

表3(Table 3)

表3 不同类型典型湿地土壤C/N、C/P、N/P化学计量特征Table 3 Stoichiometric characteristics of soil C/N，C/P and N/P ratio in different typical wetlands

表3 不同类型典型湿地土壤C/N、C/P、N/P化学计量特征Table 3 Stoichiometric characteristics of soil C/N，C/P and N/P ratio in different typical wetlands 湿地类型 Wetland type 湿地名称 Wetland name C/N C/P N/P 变化范围Variation range 平均值±标准差 (x±s) 变异系数 CV/ % 变化范围Variation range 平均值±标准差 (x±s) 变异系数 CV/% 变化范围Variation range 平均值±标准差 (x±s) 变异系数 CV/% 河流 River W1 6.98~20.39 13.42±1.41b 33.28 7.59~29.78 17.42±1.91b 34.7 0.79~2.69 1.38±0.19a 43.37 W2 4.12~19.82 11.92±1.57a 41.57 11.56~30.13 20.02±2.23a 35.3 1.34~2.80 1.78±0.14b 25.37 平均 Mean 12.30 37.43 18.68 35.0 1.55 34.37 湖泊 Lake W3 4.71~20.27 9.77±1.52c 49.19 18.62~42.19 28.47±2.12b 23.6 1.46~6.24 3.47±0.49a 44.83 W4 18.53~65.42 19.24±5.19a 42.92 25.31~68.15 22.24±3.92a 29.8 0.65~2.06 1.20±0.13d 35.03 W5 2.18~26.94 13.99±2.43b 60.19 8.75~25.18 15.83±1.3d 71.2 0.72~4.48 1.7±0.34b 71.02 W6 4.37~10.18 6.69±0.83d 30.25 4.37~10.18 13.79±1.85c 33.2 1.66~2.96 2.09±0.19c 23.38 平均 Mean 10.28 45.64 19.52 42.6 2.16 43.57 沼泽 Marsh W7 1.20~25.36 10.46±2.85a 86.23 7.11~28.23 17.11±2.31b 42.7 0.97~6.29 2.56±0.51a 62.39 W8 6.11~34.58 18.11±2.68c 46.85 19.97~36.30 31.03±1.93c 21.9 1.05~4.76 1.89±0.36b 60.44 W9 6.55~39.17 17.96±2.75b 53.04 15.70~46.86 27.39±2.89a 36.6 0.74~2.39 1.70±0.13c 28.33 平均 Mean 12.87 62.04 25.22 33.7 2.14 50.39  同列数据后的不同小写字母表示同一湿地类型不同名称间在P＜0.05水平差异有统计学意义．  CV: coefficient of variation. Values within a column followed by different lowercase letters indicate the significant difference of the same wetland type among different names at the 0.05 probability level.

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图4(Figure 4)

图4 不同类型典型湿地C/N、C/P和N/P值空间分布特征 Fig. 4 Spatial distribution characteristics of C/N，C/P and N/P in soils of different typical wetlands

从空间分布上看，不同类型典型湿地的C/N和C/P空间变化趋势一致，从南向北均呈现先增加后减少的趋势(表3，图5)，即中部高南北低，C/N尤为显著，变化波动较大，N/P的变化比较稳定。C/N变化趋势为W₄＞W₉＞W₈＞W₁＞W₂＞W₃＞W₆＞W₅＞W₇；C/P的变化趋势为W₈＞W₃＞W₉＞W₄＞W₂＞W₇＞W₁＞W₅＞W₆，中部的W₄、W₈、W₉湿地C/N和C/P比值均较其他湿地区大；而北部的W₆、W₅ 和南部的W₇湿地C/N和C/P比值均较其他湿地小。N/P的变化趋势为W₃＞W₇＞W₅＞W₆＞W₈＞W₂＞W₉＞W₁＞W₄，整体上中部低南北高。

图5(Figure 5)

图5 不同类型典型湿地C/N、C/P、N/P空间分布特征 Fig. 5 Spatial distribution characteristics of C/N，C/P and N/P in soils of typical wetlands

由表4可以看出，土壤SOC、TN和TP与土壤含水量之间呈显著正相关(P<0.05)，SOC、TN与土壤体积质量和pH呈显著负相关(P<0.01)，与盐度呈负相关。SOC和TN呈显著正相关(P<0.01)，SOC和TP的相关性不显著。土壤C、N含量对C/N、C/P、N/P的影响均较大，是决定C/N、C/P差异的关键因子。C/N与土壤含水量和盐度呈显著正相关(P<0.05)，N/P主要受土壤含水量的控制，C/P受土壤体积质量和盐度的影响大。土壤C、P含量是决定C/N、C/P的关键因子，土壤含水量和全盐对C/N、N/P的影响大。土壤 pH 值与C/N、C/P、TN均呈负相关，但不显著，随pH升高营养盐浓度降低；总体上，湿地生境类型的自身特点决定着土壤C/N、C/P、N/P的特征^[36]。

表4(Table 4)

表4 土壤SOC、TN、TP及C/N、C/P、N/P与环境因子的相关性分析Table 4 Correlation coefficients between SOC，TN，TP and C/N，C/P，N/P ratio of soil and their impact factors

表4 土壤SOC、TN、TP及C/N、C/P、N/P与环境因子的相关性分析Table 4 Correlation coefficients between SOC，TN，TP and C/N，C/P，N/P ratio of soil and their impact factors SOC TN TP pH 土壤含水量 Water content of soil 全盐 Salinity 土壤体积质量 Soil bulk density SOC 1.000 0.841** 0.199 -0.832 0.831** -0.347 -0.615* TN 1.000 0.502* -0.325* 0.712* -0.056 -0.043 TP 1.000 0.032 0.629* -0.278** -0.272 C/N 0.549* 0.682* -0.712* -0.438 0.573* 0.387* 0.484 C/P 0.674* 0.802* 0.106 -0.277 0.677* 0.297* -0.487 N/P 0.481 0.699* 0.129 0.122 0.334 0.359 -0.006  *相关性显著(P<0.05)；**相关性极显著(P<0.01).  Single asterisk (*) and double asterisks (**) indicate significant correlations at the 0.05 and 0.01 probability levels，respectively.

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宁夏平原地处西北内陆地区，黄河从南向北贯穿，其土壤性质、湿地成因、植被、大气沉降及人类活动干扰程度不同，导致土壤C、N、P及其生态化学计量特征分布呈现显著的空间差异性。

宁夏平原湿地主要成因是黄河干流的引水灌溉，绝大部分湿地依赖于引入黄河水或其通过渠道、农田渗漏为地下水的补给，以及黄河河床水流对地下水的侧向补给，环境均一性较差，导致养分累积的能力空间变化较大。植被生物量是影响表层土壤养分含量的决定性因素^[18]，这也是本研究中土壤SOC和TN含量均随土层深度增加逐渐降低的主要原因。河流湿地SOC、TN、TP含量均较低，这主要与河流植被生物量大小和湿地的成因有关。河流湿地土壤的形成不断受到黄河水泛滥改道和尾闾摆动的影响，且河岸边植被根系不发达，生物量低，导致土壤的C、N、P元素不易积累。沼泽湿地SOC含量较湖泊湿地和河流湿地高，差异性显著，主要因为沼泽湿地优势种为芦苇，且盖度在90%以上，芦苇沼泽湿地为高碳输入-低碳输出，具有较高的生产力，且枯落物完全返还于土壤，湿地土壤经常处于过湿的水饱和状态，抑制了有机质分解^[19]，其土壤固碳效应大；另一方面，大量水生植物残体沉积也可能导致沼泽湿地SOC含量高^[31]，这也说明植被生物量对有机碳积累影响大。TN与SOC变化规律大体一致，因为土壤中的N主要来源于植物残体和生物固氮^[18];此外，大气中的氮素也是土壤N的主要来源^[29]，N通过大气沉降进入土壤，通过湿地土壤中生物的固氮作用进入土壤，从而被生物体吸收利用，所以土壤中的N主要分布于植物的根系分布区。这也进一步反映了植被对TN含量的影响。土壤P元素的来源相对较少，各湿地土壤P累积较为缓慢，含量较低，变化不明显。在0~40 cm土层土壤中，3种不同类型湿地C/N、N/P、C/P差异与湿地植被覆盖度有关^{[36, 37]}，沼泽湿地C/N、N/P、C/P值均较高，主要因为沼泽湿地中植被覆盖度较高，且植被淹水频率较高，有利于土壤C和N的储存^[29]。

此外，城市建设、工农业污染、旅游等人类活动干扰也是影响平原湿地生态化学计量特征的一个重要因素。湖泊湿地TN和TP含量较高，可能因为选取的湖泊湿地周边有大量农田或早期为农田，农药、化肥等的过量使用，使土壤中N和P元素富集^[19,32]。如W₂的SOC、TN、TP含量均较其他典型湿地低，可能因为W₂长期以来很少受到人类活动干扰，天然土壤有机质输入主要依赖有机残体归还量及腐殖质化程度^[21]。平原中部湿地的C/N、C/P值较北部和南部湿地高，可能由于中部湿地银川市旅游、城市建设和工农业污染等人类活动的强度大，干扰程度也大，湿地外源输入的有机质成分较大。平原北部的W₅和W₆湿地C/N、C/P比较之其他湿地低，可能因为W₆所在地受工业活动干扰大，W₅主要以旅游为主，加之所在地受农业活动和养殖活动干扰大，导致C的损失率高于N和P。

C、N、P是土壤中重要的生源要素^[19]，不同湿地类型土壤SOC和TN含量在垂直剖面上变化趋势相似，这与前人的研究结果一致^{[18, 28, 37]}。本研究中SOC含量随着土壤剖面深度的增加而减少，这与刘景双等^[18]、肖烨等^[37]、王佩等^[38]的研究结果一致。SOC的垂直分布规律是由植被根系分布深度不同导致的，研究区湿地植被均以一年生的草本植物为主，植物地下根系主要集中分布在0~20 cm处，有机物在该层分解转化形成土壤腐殖质，为土壤提供了丰富的碳源。JOBBAGY等^[39]的研究指出，植物根系的分布直接影响土壤SOC的垂直分布。此外，植被枯枝落叶的分解和矿化也会导致土壤有机质含量提高^[3]。变异系数是反映变量离散程度的重要指标，在一定程度上揭示了变量的空间分布特征^[40]。土壤有机质较其他养分变化波动最大，可能原因在于不同湿地类型的植被生物量差异性大，使植物的光合固碳作用差异明显，且有些潮湿地区，人为干扰少，植物生物量大，枯枝落叶凋落及根系分泌基质多，促进了有机质积累。自然土壤中的氮主要来自动植物残体和生物固氮，其输出途径主要是通过土壤中有机质的分解，分解后大部分被植物吸收利用^[38]，使土壤TN含量的垂直分布状况发生改变，因此SOC和TN具有明显的表聚性，在剖面上呈现出“倒金字塔”的分布。土壤P元素来源于土壤矿物质的风化。由于矿物质风化是一个漫长的过程，风化程度在0~40 cm土层土壤中差异不大，因此，TP在土壤中的垂直分布差异也不大，这与前人的研究结果一致^[3,15]。

碳氮磷比(C/N/P)是衡量土壤有机质组成和营养平衡的一个重要指标^[29]，可用于估算有机碳含量^[39]，C/N能够影响土壤中有机碳和氮的循环，是土壤质量的敏感指标^[19]。本研究中，C/N随着土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势，主要因为湿地中0~20 cm表层土壤C下降幅度大于N造成的；随着土层深度的增加，表层C/P、C/N呈先减少后增加的趋势，说明SOC的减少导致了N和P的减少，在同等程度下表层N和P的减少比C减少更为敏感^[3]。土壤C/P、N/P在各湿地间表现出一致的变化规律，主要是由于土壤磷含量变化较小。本研究中，虽然不同类型湿地的土壤C/N、C/P和N/P比随着剖面变化而波动，但总体上变化幅度不大，这符合生态化学计量学的动态平衡理论^[41]，且与前人得出的结果一致^[38]。与全国生态系统对应的平均值C/N(13)、C/P(105)和N/P(8)^[42]相比，本研究中，C/N(12.95)、C/P(22.23)和N/P(2.25)均较低。土壤C/P可作为衡量微生物矿化土壤有机物质释放磷或从环境中吸收固持磷素潜力的一种指标^[23]。本研究中，土壤的C/P为22.23，低于我国平均值(105)，表明研究区土壤微生物体有机磷出现了净矿化现象^[33]。土壤N/P较低，比全国生态系统平均值低5.57，尤其是平原北部地区更低，这从另一方面验证了平原北部盐碱土中氮缺乏，因而在盐碱地的改良和植被恢复过程中，除了降盐之外，还要注重氮肥的适当添加^[14]。

宁夏平原湿地受河川径流作用及植被和水量盐度特征的差异，并叠加人类活动干扰方式和程度的变化，使在这种模式下的土壤C、N和P元素的循环过程更为复杂^[8]，相应的元素比也表现出较大的空间变化。本研究湿地土壤 SOC和TN含量呈极显著相关(P＜0.01)，这一结果与前人的研究结果相似^[36]。土壤TP与C/N呈显著负相关，而与C/P、N/P呈正相关，但相关性不显著。C/N与TN的相关性比与SOC的相关性高，表明土壤中C/N主要受TN的影响，这与张立华等^[14]的研究结果一致；C/P与SOC的相关性比TP高，说明土壤中C/P主要受土壤 SOC的影响；N/P值与TN的相关性比与TP的相关性显著，说明TN增加对 N/P的贡献大。通过与土壤理化性质的相关性分析发现，SOC与土壤含水量呈显著正相关，主要因为土壤含水量影响着土壤养分的空间分布，较高的土壤含水率有利于土壤有机质积累^[18]。土壤含水量和盐度是影响C/P、N/P的主要因子，C/N主要受土壤含水量和盐度的影响，N/P主要受土壤含水量的控制，C/P受土壤体积质量和盐度的影响大。土壤体积质量小，表明土壤比较疏松，通透性好，肥力较高；反之，土壤体积质量大，表明土壤结构紧实，通透性较差，肥力也就较低^[41]。这也是本研究中土壤SOC与体积质量呈显著负相关的原因。土壤pH与C/N、C/P、TN均呈负相关但不显著，随pH升高营养盐浓度降低。总体上，土壤C、P含量是决定C/N和C/P的关键因子，土壤含水量和全盐对C/N、N/P的影响大。此外，人类活动对碳氮磷的生态化学计量特征有重要影响^[22]。研究发现，湿地成因和植被物质生物量是影响SOC、TN、TP含量的主要因素；旅游、城市建设、工农业染污等人类活动可导致SOC、TN、TP含量的空间变化；农业生产N肥过量使用、养殖等活动可导致土壤中N和P元素富集^[19,32]；土壤中氮素含量受到大气沉降和生物固氮因素的影响^[18,29]。

宁夏平原不同类型湿地土壤SOC、TN和TP含量平均值分别为9.61 mg/g、0.94 mg/g和0.45 mg/g，土壤SOC含量较为丰富，且与TN、TP含量都呈显著相关性(P＜0.05)。土壤SOC、TN、TP含量呈显著空间差异性，SOC和TN含量的空间差异性高于TP。而SOC、TN含量随土层深度的增加均表现出先增加后减少的趋势，具有明显的“表聚性”。TP含量变化稳定，在垂直剖面上差异不大。9个典型湿地从南向北，土壤SOC、TN和TP含量整体呈先减少后增加的变化趋势，即中部低，南北高；C/N和C/P空间变化趋势一致，整体上均呈现先增加后减少的趋势，即中部高南北低；N/P整体上呈先减少后增加的趋势，即中部低南北高。

从湿地类型来看，土壤TN、TP含量和N/P比值是湖泊湿地最高，SOC含量及C/N和C/P比值是沼泽湿地最高，河流湿地SOC、TN、TP的含量与C/P和N/P比值均最低。河流湿地土壤SOC、TN和TP含量在水平空间上的差异性最大。

宁夏平原湿地C、N和P含量及其生态化学空间差异，受湿地成因、植被、土壤理化性质等环境因子，以及旅游、城市建设、工农业污染等人类活动因子的多重影响。土壤C、P含量是决定C/N和C/P的关键因子，而C/N、N/P受土壤含水量和全盐影响大。

致谢 感谢西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地吴旭东博士、潘军硕士等，在资料收集、采样和实验方面提供的帮助，谨致谢意。