辽河口湿地2016–2021年土壤监测数据集 - 中国科学院计算机网络信息中心

生态系统国家野外站历史数据整编专题 II 区论文（已发表） • 版本 ZH2 Vol 9 (1) 2024

辽河口湿地2016–2021年土壤监测数据集

A dataset of soil monitoring of the Liaohe Estuary Wetland during 2016–2021

苏星月，李海福，苏芳莉

SU Xingyue, LI Haifu, SU Fangli

DOI: 10.11922/11-6035.csd.2023.0084.zh
CSTR: 32001.14.11-6035.csd.2023.0084.zh
: 10.57760/sciencedb.o00119.00014

： 2023 - 03 - 23

： 2023 - 09 - 14

： 2023 - 05 - 29

： 2024 - 03 - 29

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5624 52 0

摘要&关键词

摘要：辽河口湿地属北方滨海河口湿地类型，主要建群物种为芦苇和盐地碱蓬，土壤类型以滨海盐沼土为主。本数据集由辽宁盘锦湿地生态系统国家野外科学观测研究站2016–2021年的持续定位观测积累形成，主要数据观测指标包括土壤容重、饱和导水率、土壤含水量、pH、氧化还原电位、钙离子、钾离子、镁离子、钠离子、碳酸根、碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子、全氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、全钾、有机质、有机碳、重金属离子等理化性质。观测数据中除氧化还原电位为便携式仪器在观测点原位观测，其余指标均在固定观测点采集土壤后，带回实验室按照标准实验方法分析测定。本数据集的建立为完善区域湿地土壤环境质量监测体系，建立土壤质量环境监测网络提供基础数据，有助于探明区域湿地生态系统的变化规律、生态过程、演变趋势与驱动机理，为解决北方滨海湿地及区域环境研究中基础性及关键性问题及社会公共服务提供长期数据支撑。

关键词：滨海湿地；土壤监测；土壤理化性质

Abstract & Keywords

Abstract: The Liaohe Estuary wetland falls into category of northern coastal estuary wetlands. Dominated by species such as Phragmites australis (Cav.) Trin. ex andSteud Suaeda salsa (L.) Pall., the primary soil type in this wetland is coastal salt marsh soil. This dataset includes the long-term positioning observations from Liaoning Panjin Wetland Ecosystem National Field Scientific Observation and Research Station during 2016—2021. The primary data observation indicators include soil bulk density, saturated water conductivity, soil water content, pH, REDOX potential, calcium ions, potassium ions, magnesium ions, sodium ions, carbonate ions, bicarbonate ions, chloride ions, sulfate ions, total nitrogen, nitrite nitrogen, total phosphorus, available phosphorus, total potassium, organic matter, organic carbon, heavy metal ions, and other physical and chemical properties. In the observation data, apart from the oxidation-reduction potential observed in situ at the observation sites using a portable instrument, all other indicators are collected as soil samples at fixed observations sites. The samples are then taken back to the laboratory and analyzed using standardized instruments to determine various indicators. The establishment of observation datasets furnishes basic data for enhancing the regional wetland soil environmental quality monitoring system and establishing the soil quality environmental monitoring network. It is expected to contribute to exploring the patterns of change, ecological process, evolution trend, and driving mechanism of regional wetland soil ecosystems. Moreover, it can provide long-term data support for solving basic and key problems in the research of northern coastal wetlands as well as regional environment and social public services.

Keywords: coastal wetland ; soil monitori; ; soil physical; nd chemical properties

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	辽河口湿地2016–2021年土壤监测数据集
数据通信作者	苏芳莉（sufangli@syau.edu.cn）
数据作者	苏星月、李海福、苏芳莉
数据时间范围	2016–2021年
地理区域	辽河口湿地（121°28′24.58″E–121°58′27.49″E，40°45′00″N–41°05′54.13″N）
数据量	402 KB
数据格式	*.xlsx
数据服务系统网址	http://doi.org/10.57760/sciencedb.o00119.00014
基金项目	国家科技基础资源调查专项（2021FY100704）；国家自然科学基金（31670711、31570706）；国家重点研发计划（2016YFC0500408-9、2018YFD0800904）。
数据库（集）组成	本数据由5部分组成，分别为：2016–2021年湿地土壤物理性质（土壤容重、土壤饱和导水率、含水量和氧化还原电位）表；2017–2021年湿地土壤可溶性盐分（钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子）含量表；2016–2021年湿地土壤化学性质（pH、有机质、全氮、亚硝态氮、全磷、可溶性磷、全钾、有效钾和有机碳）含量表；2017年、2019年、2020年和2021年湿地土壤重金属离子（钼离子、锰离子、锌离子、铜离子、铁离子）含量表；2017年、2019年、2020年和2021年湿地土壤金属离子（镁离子、钙离子、硼离子）含量表。

Dataset Profile

Title	A dataset of soil monitoring of the Liaohe Estuary Wetland during 2016–2021
Data authors	SU Xingyue, LI Haifu, SU Fangli
Data corresponding author	SU Fangli (sufangli@syau.edu.cn)
Time range	2016-2021
Geographical scope	Liaohe Estuary Wetland (121°28′24.58″E–121°58′27.49″E, 40°45′N–41°5′54.13″N)
Data volume	402 KB
Data format	.xls
Data service system	<http://doi.org/10.57760/sciencedb.o00119.00014>
Sources of funding	Special Foundation for National Science and Technology Basic Research Program of China (2021FY100704); National Natural Science Foundation of China (31670711, 31570706); National Key Research and development Development Program of China (2016YFC0500408-9, 2018YFD0800904).
Dataset composition	The dataset is composed of five parts, as follows: which are: the table of physical property content of wetland soil from 2016 to 2021 (soil bulk density, soil saturated hydraulic conductivity, water content and oxidation-reduction potential); the table of soluble salt content in wetland soil from 2017 to 2021 (calcium ion, magnesium ion, potassium ion, sodium ion, carbonate ion, bicarbonate ion, chloride ion, sulfate ion); the table of soil chemistry of Wetlands from 2016 to 2021 (pH, organic matter, total nitrogen, nitrite nitrogen, total phosphorus, soluble phosphorus, total potassium, available potassium, and organic carbon); the table of heavy metal ion content in wetland soil in 2017, 2019, 2020, and 2021 (molybdenum ion, manganese ion, zinc ion, copper ion, iron ion); and the table of metal ion content in wetland soil in 2017, 2019, 2020, and 2021 (magnesium ion, calcium ion, boron ion).

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引言

土壤是人类社会发展赖以生存的基础，而土壤质量的优劣决定了土壤的功能和未来治理利用的方向^[1]。土壤质量主要取决于土壤的组成成分，能够反映土壤的肥力和土壤的环境状况。土壤肥力无法直接测定，但可间接通过测定土壤物理、化学指标（土壤有机质、氮、磷以及钾含量等）来计算评估^[2-3]。土壤容重可用于评定土壤结构的好坏、退化程度及透气透水性^[4]，是指导区域水土资源管理、构建区域水文模型以及估算不同尺度上土壤有机碳和氮贮量的关键性因素^[5]；土壤饱和导水率是土壤水力参数的重要指标之一，与湿地生态水文和土壤侵蚀等过程密切相关^[6]；土壤水分是湿地物质循环的重要介质，对生态系统的恢复和持续发展起着关键作用；土壤pH作为衡量土壤酸碱性的指标，影响着土壤中养分离子的有效性^[7-8]；土壤可溶盐反映了土壤盐分动态，是进行土壤盐渍土分类及次生盐渍化预测、作物种植、土壤改良、采取灌溉排水等措施的重要依据^[9]。土壤有机质、有机碳是评价土壤质量及健康状态的关键指标，其含量不足将影响土壤的团聚作用，土壤团聚体含量减少，进而引起土壤质量的退化^[10]；土壤全氮、全磷、全钾等化学指标是土壤养分的重要组成元素，是植物生长的关键养分来源，是评估湿地土壤养分质量的重要指标^[11]；土壤中的重金属离子极易通过与有机物间的络合作用累积在土壤中，且其进入食物链后通过生态放大效应，对动物及人类的健康造成威胁^[12]。通过上述指标的综合分析，可以有效评估湿地土壤质量和污染程度，以反映湿地土壤的健康状况^[13]。

辽宁盘锦湿地生态系统国家野外科学观测研究站研究定位是服务于全球生物多样性保护及湿地资源可持续利用，重点开展湿地生态系统在海陆交互作用下结构与功能的变化规律、重要生态过程、演变趋势与驱动机理的研究，探索退化或受损湿地的恢复重建与科学保护，实现湿地资源的可持续利用。野外站基于对辽河口湿地土壤全域120000 hm²区域范围进行长期定位监测，有助于准确了解区域湿地的土壤质量与污染状态，为解决北方滨海湿地及区域环境研究中基础性及关键性问题提供理论基础和长期数据支撑，为我国区域生态与环境安全提供重要数据积累。本数据集是在2016–2021年间，对辽河口湿地土壤理化性质指标每年3期的定位观测积累的科学数据，可有效提升对湿地土壤理化性质季节性差异的认识，以探明湿地土壤基础特性在年内及年际间的变化特征；通过有效评估湿地土壤质量变化，以明确制约湿地土壤质量改变的关键因子；结合与地表植被分布的耦合关系分析，探明湿地植被地带性分布的土壤主导因子；进一步开展植物、微生物活动与土壤理化性质间的作用关系解析，以认清河口湿地物质循环和能量流动过程，为湿地保护政策的制定和湿地生态治理修复方案的优化提供科学依据^[14]。

1 数据采集和处理方法

1.1 数据采集样地描述

辽宁盘锦湿地生态系统国家野外科学观测研究站（以下简称野外站，121°40′19.35″E，40°57′14.14″N）所在区域属北方滨海典型河口湿地—辽河口湿地，主要建群物种为芦苇和盐地碱蓬。地处北温带，属暖温带大陆性半湿润季风气候区。湿地内四季分明，雨热同季，干冷同期，年均气温8.40℃，年降水量为623.20mm，年蒸发量为1392～1705 mm。土壤类型主要为滨海盐沼土。野外站技术依托单位为沈阳农业大学，建设依托单位为盘锦市林业和湿地保护服务中心。野外站建成了以南井子、羊圈子3处综合实验楼为中心，包含32个定位观测点及10处标准样地的湿地监测网络。通过对野外站32个定位观测点为期6年的持续观测，得到盘锦湿地野外站湿地监测网络的土壤监测数据集。

野外站配备有电感耦合等离子体发射光谱仪、全自动凯式定氮仪、紫外分光光度计、便携式土壤水分测定仪、便携式pH计、氧化还原电位测定仪、土壤溶液提取器、土壤化学性质综合分析仪、便携式分析实验室等土壤观测与分析设备，为湿地土壤长期监测提供基础支撑。

1.2 数据来源及采集方法

辽宁盘锦野外站根据确定的32个定位观测点（如图1），其观测点具体信息如表1所示。在原位使用便携式设备测定其氧化还原电位，采集0–10 cm土壤带回实验室测定其余指标，测定方法如表2所示。

图1 辽河口湿地长期定位观测样点分布图

Figure 1 Distribution of long-term positioning observation sample sites in the Liaohe Estuary Wetland

表1 辽河口湿地长期定位观测样点基本信息

样点编码	样地坐标	样地植被类型
LNPJYWZ–YD–001	41°8′24.23″N，121°46′16.25″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–002	41°5′18.12″N，121°44′20.18″E	水稻（Oryza sativa L.）
LNPJYWZ–YD–003	41°5′54.63″N，121°47′11.15″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–004	41°5′5.97″N，121°51′43.25″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–005	41°2′16.83″N，121°43′19.26″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–006	41°03′19.06″N，121°47′25.4″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–007	41°03′6.95″N，121°50′41.29″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–008	41°2′42.83″N，121°53′50.26″E	玉米（Zea mays L.）
LNPJYWZ–YD–009	41°05′8.7″N，121°54′37.17″E	水稻（Oryza sativa L.）
LNPJYWZ–YD–010	40°59′19.75″N，121°57′19.49″E	水稻（Oryza sativa L.）
LNPJYWZ–YD–011	40°59′41.45″N，121°51′59.92″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–012	41°00′1.81″N，121°48′42.12″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–013	41°00′1.65″N，121°45′22.8″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–014	40°59′44.7″N，121°41′53.7″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–015	40°58′32.33″N，121°41′27.65″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–016	40°55′57.22″N，121°46′54.56″E	盐地碱蓬（Suaeda salsa (L.) Pall.）
LNPJYWZ–YD–017	40°58′41.95″N，121°48′42.49″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–018	40°58′8.42″N，121°50′49.17″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–019	40°57′33.91″N，121°57′35.58″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–020	40°54′31.52″N，121°37′44.17″E	芦苇、蒲草（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud、Typha angustifolia L.）
LNPJYWZ–YD–021	40°53′20.20″N，121°41′16.93″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–022	40°53′43.72″N，121°44′10.04″E	盐地碱蓬（Suaeda salsa (L.) Pall.）
LNPJYWZ–YD–023	40°55′14.08″N，121°50′29.18″E	盐地碱蓬、芦苇（Suaeda salsa (L.) Pall.、Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–024	40°54′59.17″N，121°52′49.28″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–025	40°55′17.54″N，121°55′58.89″E	水稻（Oryza sativa L.）
LNPJYWZ–YD–026	40°56′49.17″N，121°59′2.76″E	水稻（Oryza sativa L.）
LNPJYWZ–YD–027	40°52′54.80″N，121°37′43.51″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–028	40°54′9.76″N，121°38′5.47″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–029	40°54′15.86″N，121°38′23.01″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–030	40°53′30.34″N，121°43′49″E	盐地碱蓬、芦苇（Suaeda salsa (L.) Pall.、Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）
LNPJYWZ–YD–031	40°57′6.71″N，121°49′22.37″E	芦苇、盐地碱蓬（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud、Suaeda salsa (L.) Pall.）
LNPJYWZ–YD–032	41°3′37.53″N，121°49′43.78″E	芦苇（Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud）

表2 数据来源及采集方法

指标	测定仪器	数据采集和处理方法
容重、饱和导水率和含水量	环刀、烘箱	在2016–2021年期间，每年6、9、11月左右采取土样，利用环刀法测定其容重、含水量和饱和导水率
pH	土壤pH测定仪	同批次土样，配置土壤溶液（土液比1:2.5），再利用pH计测定
氧化还原电位	土壤氧化还原电位测定仪	同批次土样，利用土壤氧化还原电位测定仪测定氧化还原电位
土壤可溶性盐分	火焰光度计、滴定法	同批次土样，钙离子和镁离子采用EDTA滴定法测定，钾离子和钠离子采用火焰光度计法测定，碳酸根离子和碳酸氢根离子采用双指示剂滴定法测定，氯离子采用硝酸盐滴定法测定，硫酸根离子采用EDTA间接滴定法测定
土壤化学性质	往复振荡机、火焰光度计、坩埚、分光光度计、凯式定氮仪	有机质含量采用稀释热法测定，全氮、全磷含量采用水杨酸法测定，亚硝态氮含量采用分光光度法测定，有效磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用NaOH熔融—火焰光度法测定，速效钾含量采用NH₄OAc浸提—火焰光度法测定
土壤金属离子	电感耦合等离子发射光谱仪	同批次土样，经消解、过滤、定容后，待测液采用电感耦合等离子发射光谱仪测定土样中的金属离子含量

注：本数据集提到的每年定期采样是指按照东北寒冷地区植物生长周期及辽河口关键建群种芦苇的生态特征，分别在发芽展叶期、快速生长期、成熟期三期，根据每年的实际生长情况确定合适的时间去采集土壤样品。另外，2021年，因受新冠疫情影响，采样时间与常年定期采集时间有所差异。

2 数据样本描述

2.1 数据库结构

本数据结构由5部分组成，分别为：

（1）2016–2021年湿地土壤物理性质表：包括年、月、日、样地编码、土壤容重，土壤饱和导水率、土壤含水量、pH、氧化还原电位和备注共10个字段，包括主要观测指标5项：土壤容重、土壤饱和导水率、土壤含水量、pH、氧化还原电位。

（2）2016–2021年湿地土壤可溶性盐分含量表：包括年、月、日、样地编码、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子和备注共13个字段，包括主要观测指标8项：钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子和硫酸根离子。

（3）2016–2021年湿地土壤化学性质表：包括年、月、日、样地编码、有机质、全氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、全钾、有效钾、有机碳和备注共13个字段，包括主要观测指标8项：有机质、全氮、亚硝态氮、全磷、可溶性磷、全钾、有效钾和有机碳。

（4）2016–2021年湿地土壤重金属离子含量表：包括年、月、日、样地编码、钼离子、锰离子、锌离子、铜离子、铁离子和备注共10个字段，包括主要观测指标5项：钼离子、锰离子、锌离子、铜离子和铁离子。

（5）2016–2021年湿地土壤金属离子含量表：包括年、月、日、样地编码、镁离子、钙离子、硼离子和备注共8个字段，包括主要观测指标3项：镁离子、钙离子和硼离子。

2.2 数据缺失情况

本数据集中部分年份和字段数据缺失。其中数据表中“备注”字段多为空，仅在需要特殊说明时才有记录。固定观测样点中21、22、30号样点，因2020年在辽河口保护区实施的退养还滩及油田退出等工程，拆除了保护区内的部分道路，无法到达设置的固定观测样点进行采样，因此2020年后缺少了21、22、30号样点的土壤观测数据。因项目研究需求，2016年土壤水溶性盐分指标测定了钾离子和碳酸根离子，缺少其余离子数据，土壤化学性质指标2019年测定了亚硝态氮、全磷、有效磷和全钾指标，缺少其他指标数据；因实验仪器问题出现异常，剔除2017年和2018年的氧化还原电位数据；饱和导水率数据因实验设备出现问题，缺少2017，2019年饱和导水率数据；土壤重金属和金属离子因按照5年一次的观测频率要求，缺少了2016年和2018年数据。

3 数据质量控制和评估

辽河口湿地土壤观测数据中氧化还原电位使用便携式仪器在观测样点原位观测，其余指标均在固定观测样点采集土样后，带回实验室分析测定。为保证实验数据规范，本数据集中各项指标均按照国家标准方法（LY/T 1228-2015^[15]、HJ 634—2012^[16]）分析测定。

（1）样品采集：在土壤样品采集前，对参与实验的硕士研究生及博士研究生进行样品采集培训，保证样品采集的规范性和准确性。采样过程中，采用同一型号采样器采样及观测仪器测定，避免仪器误差。采样过程中及时对样本进行封存标记和记录，确保试验样品与观测点位一致。根据设置的固定采样点，在每个采样点采集0–10 cm的土壤样品封存在8号自封袋中。为避免采样偶然性，在每个采样点重复三次取样，带回实验室后混合均匀，并风干后进行过筛，用于相关指标的测定。

（2）分析测定：实验室内进行分析测定之前，对仪器设备和实验室条件进行检查，并按照标准操作流程规范操作；对测试人员进行标准实验方法和仪器操作流程的技术培训，以保证分析数据的质量。对于滴定法测定的指标，需人工判断滴定终点，由固定研究人员测定完成，以减小数据的系统误差。

（3）数据录入：纸质版数据录入数据表时，由另一名实验人员对数据进行复核，检查原始记录表和电子版数据表的一致性，确保数据输入的准确性。

（4）其他数据说明：根据采样日志记录，2021年采集的土样为降雨后采集，因此本数据集中2021年土壤含水量数据比其他采样批次相对偏高。

在2016–2021年监测阶段，各项指标的观测工作从指标体系设计、样品采集、数据观测及测定过程、数据整理汇交，均按照标准流程规范开展，以保障所获取数据的一致性和准确性。除此之外，为确保各项观测数据的可靠性，盘锦湿地野外站定期开展观测仪器设备的日常维护工作，确保观测仪器设备的正常运转。

4 数据价值

辽宁盘锦湿地土壤各理化性质的变化是湿地环境变化和碳氮循环的关键过程之一，长期受辽河口湿地水文过程、植被覆盖和人类因素的影响。此外，土壤理化性质是研究湿地植物-土壤-水相互作用基底指标。本数据集可为评估辽河口及区域湿地土壤环境质量、土壤污染风险及环境土壤学研究提供数据支持；用于探究河口湿地土壤季节性变化规律，结合地表植被、微生物变化探明河口湿地物质循环和能量流动；为完善湿地土壤环境质量监测体系，建立土壤质量环境监测网络提供基础数据；有助于揭示湿地生态系统的变化规律、生态过程、演变趋势与驱动机理，为解决北方滨海湿地及区域环境研究中的基础性及关键性问题提供长期数据支撑。

辽宁盘锦湿地野外站针对辽河口湿地生态过程开展长期定位观测，以湿地类型野外站弥补现有国家野外站体系中部分空缺。野外站制定的长期观测方法、指标体系及数据集具有科学性和可比性，可反映湿地生态系统的过程及变化。野外站可为建立适用的、可操作的湿地野外站监测指标体系和规范提供技术指导，为湿地生态系统演变机理的研究提供长期观测数据支撑；针对区域生态需求的特色观测内容，也可支撑我国湿地生态系统定位研究网络的建设，助力区域湿地的生态恢复。

[1]

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