吳林川

（沃德蘭特（北京）生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究院有限公司，北京 100192）

鹽漬土廣泛分布于世界干旱地區(qū)及沿海平原。據(jù)報(bào)道，鹽漬土面積約占陸地面積的10%左右[1]。在全球灌溉土地面積中，約50%的土地在不同程度地遭受著土壤次生鹽漬化和水淹的危害。世界上每年約有1 000萬hm2土地由于土壤次生鹽漬化而被丟棄，土壤鹽漬化已成為世界性問題。我國鹽堿地面積已由過去的2 600萬hm2發(fā)展到3 300萬hm2[2]，是世界上鹽堿土較多的國家之一。我國擁有長達(dá)18 000 km的海岸線和眾多島嶼，濱海地區(qū)因其特殊的地理位置以及受到海水的周期性影響，土壤鹽堿化、鹽漬化更嚴(yán)峻[3]。

山東省昌邑市北部瀕臨渤海灣，沿海7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)有低荒鹽堿地13 350 km2，成土母質(zhì)為海相沉積物和河流沖積物。昌邑海洋生態(tài)特別保護(hù)區(qū)位于黃河三角洲，屬于濱海濕地，其水鹽分布受潮汐等因素變化較大，進(jìn)而影響植物群落特征[4]。長期受鹽分含量較高的地下潛水層影響，濱海土壤中積累了大量可溶性鹽分，土壤含鹽量一般在1%以上，潛水礦化度10～20 g/L，局部大于50 g/L[5]。濱海地區(qū)土壤具有鹽分重、養(yǎng)分含量低的特性，是擴(kuò)大開發(fā)濱海鹽土資源、提高墾殖效果亟待解決的問題。在昌邑市濱海鹽堿地開展植物群落生物多樣性與水分特征研究[6]，有助于進(jìn)一步綠化、美化生態(tài)環(huán)境，以改善濱海地區(qū)生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)防護(hù)抗災(zāi)能力，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、景觀效果。我國廣大沿海地區(qū)多為鹽堿化土壤，實(shí)行多林種科學(xué)布局，在鹽堿地上打造生態(tài)綠洲，對濱海地區(qū)灘涂鹽堿地改良綠化進(jìn)行探索研究，不僅可明確該區(qū)植物的分異性，同時也能摸清與其土壤水分特征的相關(guān)性，對鹽堿地植被恢復(fù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

昌邑海洋生態(tài)特別保護(hù)區(qū)位于山東省昌邑市、萊州灣南岸、防潮壩以北，東起國防大學(xué)鹽場西防潮壩，西至堤河，東西長5 000 m，南北長7 000 m，總面積 29.3 hm2，中心坐標(biāo)為北緯 37°06′15″、東經(jīng)119°22′00″。 昌邑海洋生態(tài)特別保護(hù)區(qū)在 2007年10月獲得國家海洋局批準(zhǔn)建立，主要保護(hù)以檉柳為主的多種濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)和各種海洋生物，是我國唯一以檉柳為主要保護(hù)對象的國家級海洋特別保護(hù)區(qū)，同時也是山東省設(shè)立的首個國家級海洋特別保護(hù)區(qū)[7]。昌邑海洋生態(tài)特別保護(hù)區(qū)包括檉柳林、灘涂濕地、淺海等多種生態(tài)類型，生物種類繁多，生長著大片茂盛的檉柳，有天然檉柳林面積2 070 hm2，其規(guī)模和密度在全國濱海鹽堿地區(qū)罕見[4]。

研究區(qū)所在區(qū)域?qū)儆跍貛О霛駶櫦撅L(fēng)型大陸性氣候區(qū)。多年太陽輻射總量達(dá)123.2×103K/cm2，年平均日照時數(shù)2 640.1 h，年平均氣溫11.9℃，最高氣溫40.4℃，最低氣溫-19.5℃，≥0℃活動積溫4 582℃，＞10℃有效積溫4 127.5℃，無霜期187 d，年平均降水量為660.1 mm，年均蒸發(fā)量為1 859.4 mm，降水多集中在7月、8月，降水量約占全年降水量的52%，年平均總蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于年平均降水量[4，8]。地勢南高北低，地質(zhì)構(gòu)造屬于華北地臺渤海凹陷的一部分，地層為第四紀(jì)堆積層，地勢平坦，地貌形態(tài)屬堆積平原海岸，土壤母質(zhì)為近代黃河沖積物。萊州灣屬正規(guī)半日潮，并受風(fēng)暴潮影響，濱海濕地在抵御風(fēng)暴潮中發(fā)揮著重要作用[4]。

經(jīng)過綠化改良，昌邑濱海地區(qū)森林資源已有很大改善。全區(qū)林業(yè)用地面積近750 hm2，占全區(qū)土地總面積的9%。昌邑濱海地區(qū)擁有豐富的森林資源，當(dāng)前樹林覆蓋率達(dá)13%，在非林業(yè)用地中，村鎮(zhèn)林木覆蓋面積1 500 hm2，占非林業(yè)用地面積的18%。

1.2 研究方法

1.2.1 植物群落生物多樣性測定。根據(jù)距海不同距離的植物演替所處的階段的不同特征，2013年在昌邑海洋生態(tài)特別保護(hù)區(qū)設(shè)置了2條樣線，這2條樣線均垂直于海岸線。根據(jù)距海距離的不同，在植物群落有明顯變化的部位分別設(shè)置調(diào)查樣地，樣地大小20 m×20 m，在樣地內(nèi)設(shè)置灌木樣方3個，每個灌木樣方內(nèi)設(shè)置草本樣方3個，其中灌木樣方10 m×10 m、草本樣方1 m×1 m。每個樣方內(nèi)調(diào)查植物種類、密度、高度、蓋度、頻度、生物量等。

物種多樣性指數(shù)可用物種重要值、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和物種多樣性指數(shù)度量，其具體公式如下：

其中：相對多度（%）=100×某個種的株數(shù)/所有種出現(xiàn)的總次數(shù)；相對頻度（%）=100×某個種在樣地中出現(xiàn)的次數(shù)/所有種出現(xiàn)的總次數(shù)。

計(jì)算出每一樣方各物種的重要值，通過樣方合并，分別統(tǒng)計(jì)出各物種重要值的平均值。

不同群落物種的多樣性指數(shù)是以各樣地物種重要值平均數(shù)為基礎(chǔ)，按生長型（喬木、灌木、草本）度算各群落物種多樣性物種豐富度指數(shù)（S）[9]。物種豐富度指數(shù)等于出現(xiàn)在樣地內(nèi)的物種數(shù)。

“岡”內(nèi)部構(gòu)件“山”常異寫作“”“止”等，所以“岡”字又作、。《龍龕手鑒·冂部》：“岡：音古郎反?！北砻魅呦狄袅x相同而形體不同的異體字。又構(gòu)件“”與構(gòu)件“亡”形似而訛，故“岡”字又作“罔”，與表“捕捉魚鳥之工具”的“罔”字形成同形字。寫本文獻(xiàn)中“岡”、“罔”兩字多混用，歷代字書常將兩字收錄在一起以示區(qū)分，如《佩觿》卷中：“岡罔：上古郎翻，山脊；下亡郎翻，欺也?！薄对鰪V字學(xué)舉隅·卷一·兩字辨似》：“岡罔：上音剛，山脊；下忘，上聲，無也，誣也?！?/p>

多樣性指數(shù)包括 Simpson指數(shù)（D）、Shannon-Wiener指數(shù)（H′）；均勻度指數(shù)包括Pielou均勻度指數(shù)（Jsw和 Jsi）、Alatalo 均勻度指數(shù)（Ea）。 各指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：Ni為第i個種的重要值；N為種i所在群落的所有物種重要值之和；Pi（Pi=Ni/N）為第i個物種的相對重要值。

1.2.2 土壤水分含量測定。在每個樣地內(nèi)按對角線設(shè)置3個測點(diǎn)，在每個測點(diǎn)開挖土壤剖面，采用WET 水分鹽分測定儀， 分層測定 0～10、10～20、20～30、30～40 cm的土壤水分、電導(dǎo)率和土壤溫度。同時，用鋁盒分層土，采用烘干法測定土壤含水量；用土樣袋裝土帶回室內(nèi)進(jìn)行土壤含鹽量測定。同步采用環(huán)刀浸水法測定上述各層的土壤孔隙度，計(jì)算其貯水特性。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被群落生物多樣性特征

群落組成種類數(shù)量以及空間配置的不同，形成了群落不同的結(jié)構(gòu)格局。由表1可知，昌邑生態(tài)特別保護(hù)區(qū)研究區(qū)域共發(fā)現(xiàn)17種高等植物，隸屬8科，其中禾本科5種、菊科3種、藜科2種、蓼科2種、藍(lán)雪科2種、莧科1種、百合科1種、夾竹桃科1種。含有3個種以上的科只有2個，分別為禾本科和菊科，占總科數(shù)的25%，此2科含有植物8種，占總種數(shù)的47%。由于各類生境因子的影響，草本層和灌木層出現(xiàn)較多的禾本科和菊科植物。上述植物種個體數(shù)量多、蓋度大、生物量高、生活能力強(qiáng)，形成了草本層和灌木層的優(yōu)勢種。以上結(jié)果表明，研究區(qū)域以禾本科和菊科植物種類居多。

表1 昌邑海洋生態(tài)特別保護(hù)區(qū)植物類型及重要值

物種豐富度是指單位樣方面積中所包含的物種數(shù)目。試驗(yàn)樣地面積差異較大，給群落多樣性的準(zhǔn)確度量帶來困難[10]。本研究選擇了Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Alatalo均勻度指數(shù)綜合度量人工林下物種多樣性水平[11]。Simpson指數(shù)是表示群落優(yōu)勢度的統(tǒng)計(jì)量，其值越大表明群落的優(yōu)勢種越明顯[12]。Shannon-Wiener指數(shù)是用于表征物種個體密度、生境差異、群落類型、演替階段的指數(shù)。Pielou均勻度指數(shù)是一種反映個體數(shù)量分布均勻程度的良好指標(biāo)。Simpson指數(shù)被認(rèn)為是反映群落優(yōu)勢度較好的指標(biāo)[13]。

從冠幅與種蓋度來看，狗尾草與堿蓬占絕對優(yōu)勢，構(gòu)成了該區(qū)域的優(yōu)勢種。狗尾草平均高度為50.67 cm，而翅堿蓬平均高度為35.77 cm。樣地內(nèi)狗尾草平均重要值達(dá)到了0.437，翅堿蓬平均重要值達(dá)到了0.128。研究區(qū)域內(nèi)的Simpson指數(shù)為0.958，Shannon-Wiener指數(shù)為1.122，Pielou均勻度指數(shù)為0.488，Alatalo均勻度指數(shù)為10.900 1。

從整體看，從陸向海方向，由于土壤含水率和可溶性鹽含量升高，有機(jī)質(zhì)含量降低，群落組成種類減少，群落蓋度降低。由以狗尾草為優(yōu)勢種多種植物伴生的雜草群落演變成單一的檉柳、堿蓬群落，最后耐鹽的翅堿蓬成為群落的單優(yōu)勢種，物種的豐富度和多樣性均顯著降低。

2.2 土壤物理性質(zhì)與植被群落生態(tài)分布的關(guān)系

2.2.2 樣地土壤容重和孔隙度。各樣地土壤水分物理特征參數(shù)如表2所示。各樣地平均土壤容重為1.19～1.55 g/cm3，表現(xiàn)為堿蓬樣地＜檉柳林樣地＜狼尾草樣地＜茵陳蒿樣地＜狗尾草樣地＜翅堿蓬樣地＜鵝絨藤樣地。各樣地土壤容重變異系數(shù)為0.04～0.17，全部表現(xiàn)為弱變異性，其中：堿蓬樣地土壤不同層次的土壤容重差異最大；翅堿蓬樣地土壤不同層次的土壤容重差異最小。

表2 各樣地土壤水分物理特征參數(shù)

表2（續(xù)）

不同樣地平均總孔隙度變幅在38.819%～49.620%，各樣地均值表現(xiàn)為狼尾草樣地＜鵝絨藤樣地＜狗尾草樣地＜翅堿蓬樣地＜茵陳蒿樣地＜檉柳林樣地＜堿蓬樣地。鵝絨藤、狼尾草、堿蓬樣地的表層（0～10 cm）土壤總孔隙度較大，檉柳林、茵陳蒿樣地的20～30 cm土層的土壤總孔隙度較大，檉柳林、堿蓬樣地10～20 cm土層土壤總孔隙度較大。各樣地不同土層的總孔隙度均呈弱變異性，其中：檉柳林樣地變異系數(shù)最大，為0.25；翅堿蓬、狗尾草樣地最小，均為0.03。各樣地各土層毛管孔隙度均大于23%，不同樣地毛管孔隙度平均值表現(xiàn)為狼尾草樣地＜鵝絨藤樣地＜狗尾草樣地＜翅堿蓬樣地＜茵陳蒿樣地＜堿蓬樣地＜檉柳林樣地。毛管孔隙度越大，土壤中有效水的貯存容量越大，可供樹木根系利用的有效水分的比例越多。各樣地平均非毛管孔隙度為2.657%～9.060%。非毛管孔隙度與土壤通透性存在顯著相關(guān)性，非毛管孔隙度越大，土壤通透性越好，越有利于降雨入滲，進(jìn)而減少地表徑流。

2.2.3 樣地土壤持水和蓄水。由表3可以看出，不同樣地土壤持水蓄水特征存在差異。各樣地毛管最大持水量平均為24.34%～35.32%，其中檉柳林樣地最大，鵝絨藤樣地最小。各樣地土壤飽和含水率均值為26.26%～43.67%，其中堿蓬樣地最大，鵝絨藤樣地最小。各樣地土層貯水量均值為336.83～465.02 m3/hm2，其中檉柳林樣地最大，狼尾草樣地最小。各樣地土壤飽和含水量均值為388.19～496.20 t/hm2，其中堿蓬樣地最大，狼尾草樣地最小。從土壤垂直方向上看：檉柳林樣地各土層特征參數(shù)的變異性較大，CV值為0.25～0.46，均處于中等變異程度；堿蓬樣地現(xiàn)有土壤貯水的變異系數(shù)達(dá)0.83，處于強(qiáng)變異程度；其余樣地各特征參數(shù)的變異性均處于弱變異程度。

表3 各樣地土壤持水蓄水特征參數(shù)

表3（續(xù)）

3 結(jié)論與討論

（1）植被分布與土壤水分之間成顯著相關(guān)性。隨著水分的降低，植物種類減少，豐富度減小，生物多樣性降低。植被群落分布與土壤水分之間成顯著相關(guān)性，隨著土壤含水量的減少，群落組成種類逐漸減少，耐旱性植被檉柳增多，成為單優(yōu)勢種。

（2）檉柳林樣地持水蓄水特征參數(shù)在垂直方向上處于中等變異程度，堿蓬樣地現(xiàn)有土壤貯水處于強(qiáng)變異程度，其余樣地各特征參數(shù)的垂直變異性均處于弱變異程度。

（3）檉柳耐鹽堿、耐干旱，涵養(yǎng)土壤水分的能力較強(qiáng)，可作為改造濱海鹽堿地的優(yōu)良樹種。