李永濤,王振猛,魏海霞,周 健,王莉莉,張 軍,呂興軍,楊慶山**,王元波**

(1.山東省林業(yè)科學(xué)研究院/黃河三角洲森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站 濟(jì)南 250014; 2.濱州學(xué)院/山東省黃河三角洲生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 濱州 256603; 3.山東省國土空間生態(tài)修復(fù)中心 濟(jì)南 250014)

濱海灘涂作為陸地與海洋兩大生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)地帶,具有生物多樣性高、生態(tài)敏感性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。多年來,由于受海岸侵蝕、沿海圍墾及污染物排放等人為因素和自然因素的雙重影響,造成原生植被大面積死亡,覆蓋度大幅降低[2-3]。黃河三角洲濱海灘涂作為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重要組成部分,其植被的恢復(fù)對(duì)濱海灘涂生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)至關(guān)重要。

植被作為影響土壤特性的重要因子,其覆蓋度在一定程度上反映了地表植被的生長狀況,是表征植被分布、生長以及土壤改良效果的重要參數(shù)[4]。通常植被的生長能夠促使土壤養(yǎng)分不斷向表層聚集、降低表層土壤鹽分含量、減少水分蒸發(fā),使周圍土壤理化性質(zhì)得到改善,進(jìn)而提高植被覆蓋面積[5-6]。目前,在鹽堿地治理和生態(tài)修復(fù)背景下,探究鹽堿區(qū)植被覆蓋度變化與土壤性質(zhì)之間的關(guān)系,始終是廣大學(xué)者探討的重點(diǎn)[7-8]。張芳等[9]研究了鹽(堿)生植被蓋度與土壤堿化指標(biāo)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)植被蓋度與各土壤堿化指標(biāo)均呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。彭曉莉等[10]研究了城市綠化帶植被覆蓋度對(duì)鹽堿地土壤鹽分的調(diào)節(jié)作用,發(fā)現(xiàn)通過增加綠化帶植被覆蓋度、改善土壤肥力能有效改良鹽堿地土壤鹽分。楊志輝等[11]利用Landsat OLI 數(shù)據(jù)計(jì)算植被覆蓋度和改進(jìn)鹽漬化指數(shù),定量分析了不同植被覆蓋度和發(fā)展變化特征對(duì)不同程度鹽漬土的響應(yīng),發(fā)現(xiàn)土壤鹽漬化嚴(yán)重影響植被覆蓋度的時(shí)空變化,植被覆蓋度隨鹽漬土的發(fā)展而逆轉(zhuǎn),鹽漬土的變化直接影響植被覆蓋度的發(fā)展和空間分布。土壤呼吸是衡量土壤通氣性的重要指標(biāo),也是表征土壤質(zhì)量和肥力的關(guān)鍵指標(biāo)[12]。土壤呼吸速率大小在一定程度上反映了土壤的生物活性和物質(zhì)代謝強(qiáng)度,決定了土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化及供應(yīng)能力[13]。而在生態(tài)系統(tǒng)中,土壤呼吸不僅是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分,也是土壤中碳素向大氣輸出的主要途徑[14]。有研究表明,植被類型及覆蓋度是影響土壤呼吸的一個(gè)重要因素,受多種條件驅(qū)動(dòng),植被覆蓋度存在空間差異,這種空間差異可能影響區(qū)域尺度土壤呼吸的評(píng)估[15-16]。盡管有關(guān)植被對(duì)土壤呼吸的影響已有大量研究[17-18],但針對(duì)濱海灘涂區(qū)及植被覆蓋影響下的土壤呼吸變化研究還比較薄弱。探討濱海灘涂區(qū)植被覆蓋狀況與其生長及土壤呼吸的相互影響,對(duì)于維持濱海灘涂生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定及后期土壤碳收支評(píng)估具有重要意義。

鹽地堿蓬[Suaeda salsa(L.) Pall.]為藜科(Chenopodiaceae)堿蓬屬(Suaeda)一年生草本植物,是黃河三角洲濱海灘涂最典型的鹽生植物,在含鹽量為5～30 g·kg-1的土壤生境中均有分布[19-20]。前人對(duì)黃河三角洲鹽地堿蓬的研究主要集中在植物群落分布特征[21-22]、改善土壤特性[23-24]以及營養(yǎng)元素積累與分配特征[25]等方面,而對(duì)濱海灘涂區(qū)不同覆蓋度下堿蓬生長及土壤呼吸的研究還鮮有報(bào)告。在黃河三角洲濱海灘涂地區(qū),受圍墾等人為活動(dòng)及潮汐、水沙過程的影響,鹽地堿蓬覆蓋度動(dòng)態(tài)變化規(guī)律不一。鑒于國家濱海濕地保護(hù)管理政策的實(shí)施和黃河口國家公園建設(shè)的重要驅(qū)動(dòng),本研究以黃河三角洲濱海泥質(zhì)灘涂區(qū)鹽地堿蓬為研究對(duì)象,研究了不同覆蓋度下的植株生長、根系分布、土壤理化性質(zhì)及呼吸速率間的差異,研究結(jié)果有助于揭示鹽地堿蓬覆蓋度與植被生長和土壤間的關(guān)系,并可為濱海灘涂濕地的植被恢復(fù)與生態(tài)保護(hù)提供重要的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省東營市黃河三角洲渤海海堤外側(cè)的天然鹽地堿蓬群落,地理坐標(biāo)118°54′～118°55′ E、37°22′～37°24′ N。該區(qū)緊鄰渤海潮上帶泥質(zhì)海岸區(qū)域,地勢(shì)平坦,地下水位較淺,為0.8～1.3 m。土壤鹽分以氯化鈉為主,類型為濱海鹽土,鹽漬化程度較高。該區(qū)植被單一,主要為鹽地堿蓬。該區(qū)雨熱同季,四季分明,屬溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。根據(jù)國家森林生態(tài)站地面標(biāo)準(zhǔn)氣象站數(shù)據(jù)顯示,2021年平均氣溫14.5 ℃,無霜期為204 d,年降水量為800.1 mm,降水集中于夏季,年際變化大,年蒸發(fā)量為2051.4 mm,是降水量的2.56 倍。其中,7月和8月試驗(yàn)前降雨量分別為177.6 mm 和79.7 mm,9月試驗(yàn)期間降雨量為24.3 mm。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置與樣品采集

通過野外實(shí)地踏查,2021年9月中旬在研究區(qū)內(nèi)選擇潮上帶典型的鹽地堿蓬群落,分別選擇3 個(gè)10 m×10 m 不同覆蓋度等級(jí)的區(qū)域作為樣地,樣地間距離不少于30 m。鹽地堿蓬植被覆蓋度(VC)指植被在地面的垂直投影面積占樣方面積的百分比。分級(jí)參照譚清梅等[26]的標(biāo)準(zhǔn),其中低覆蓋區(qū)為30%＜VC≤50%、中覆蓋區(qū)為50%＜VC≤80%、高覆蓋區(qū)為80%＜VC≤100%。同時(shí),選擇1 個(gè)無鹽地堿蓬生長的灘涂裸地作為對(duì)照樣地。

根據(jù)覆蓋度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),在以上4 個(gè)樣地內(nèi)分別均勻布設(shè)5 個(gè)土壤采樣點(diǎn),并在每個(gè)樣地內(nèi)按對(duì)角線等距離設(shè)置3 個(gè)面積為1 m×1 m 的小樣方,共計(jì)20個(gè)土壤采樣點(diǎn)和12 個(gè)植物樣方,進(jìn)行土壤和植物樣品的采集和調(diào)查。

植物樣品采集時(shí),首先對(duì)樣方內(nèi)全部鹽地堿蓬的高度、分支數(shù)及株數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查,其次分地上和地下兩部分收獲樣方內(nèi)植被。其中,地上部分植被沿著地面剪下; 地下部分取樣采用挖掘法,將樣方內(nèi)深度為0～50 cm 范圍內(nèi)根系全部挖出,挖掘時(shí)避免對(duì)根系的機(jī)械損傷,挖出后裝入密封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室備用。

土壤樣品采集時(shí),根據(jù)根系分布范圍,采用取土鉆鉆取0～20 cm 的原狀土樣,樣品采集好帶回實(shí)驗(yàn)室用于土壤理化指標(biāo)的測(cè)定(表1)。

表1 不同鹽地堿蓬覆蓋度下樣地土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physiochemical properties of sample plots with different coverage rates of Suaeda salsa

1.2.2 植株生物量、根系生長特征及土壤理化指標(biāo)測(cè)定

鹽地堿蓬生物量的測(cè)定采用烘干法,將收獲的植株分地上和地下兩部分清洗干凈,其中地下部分根系的取樣要完整,仔細(xì)挑揀活根,挖出的根系用清水洗凈后,報(bào)紙包裹放入烘箱在105 ℃中殺青0.5 h,之后80 ℃烘干至恒重; 根系生長特征測(cè)定采用游標(biāo)卡尺逐一測(cè)量,按照＜2 mm、2～5 mm、＞5 mm 的粗度進(jìn)行分級(jí)。其中,細(xì)根(≤2 mm)的根長、表面積、體積、平均直徑、根尖數(shù)、分支數(shù)及交叉數(shù)等指標(biāo)的測(cè)定采用WinRHIZO 根系分析系統(tǒng)進(jìn)行。

土壤容重和孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定[27],土壤含鹽量采用電導(dǎo)法測(cè)定[27],土壤含水量采用烘干法測(cè)定[28],土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定[28],土壤總磷采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定[28],土壤總氮采用凱氏定氮法[28]測(cè)定。

1.2.3 土壤呼吸和相關(guān)環(huán)境因子的測(cè)定

在設(shè)置的4 塊樣地中,每塊樣地分別安裝固定3個(gè)PVC 圓環(huán)(d=20 cm;h=11.5 cm)。在不破壞原有土壤及植被的前提下,將PVC 圓環(huán)垂直插入土壤,插入深度為8～9 cm,且同一樣地內(nèi)兩環(huán)之間相隔不小于5 m。土壤呼吸速率的測(cè)定采用LI-8100 A 土壤碳通量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)(LI-COR,USA),測(cè)定時(shí)提前24 h 將PVC 圓環(huán)內(nèi)的植被從地表剪除,為減小測(cè)量誤差,植被剪除時(shí)應(yīng)避免土壤擾動(dòng)及根系受損。選擇晴朗天氣進(jìn)行測(cè)定,從8:00-18:00 每隔2 h 測(cè)定一次。土壤溫濕度的測(cè)定采用儀器自帶的土壤溫度和含水量探針,測(cè)定時(shí)將探針插入PVC 圓環(huán)外圍。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013、DPS 15.10 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖與分析,利用單因素方差分析和最小顯著差異法(LSD)分析不同數(shù)據(jù)組間的差異顯著性,顯著性水平設(shè)定為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋度下鹽地堿蓬的生長狀況

由圖1和表2看出,鹽地堿蓬覆蓋度變化對(duì)植株的高度、生物量、分支數(shù)及密度指標(biāo)影響顯著。隨著鹽地堿蓬覆蓋度的提高,植株的高度、生物量和分支數(shù)均顯著增加(P＜0.05)。同低、中覆蓋區(qū)相比,高覆蓋區(qū)鹽地堿蓬株高分別提高78.54%和33.30%,地上和地下部分生物量分別提高337.78%、131.29%和228.80%、88.41%,分支數(shù)分別提高97.79%和57.71%,且以地上部分和地下部分生物量增加最為顯著(P＜0.05)。植株密度以中覆蓋區(qū)最大、高覆蓋區(qū)次之,且中覆蓋區(qū)和高覆蓋區(qū)密度均與低覆蓋區(qū)差異顯著(P＜0.05)。

3 種覆蓋區(qū)鹽地堿蓬植株的根系均以垂直分布占優(yōu)勢(shì)(圖1、表2),以直根系為主且表皮分布大量細(xì)根,根系在土壤中的深度為8.78～15.56 cm,主要集中在0～20 cm 淺土層。其中高覆蓋區(qū)植株根系分布最深,分別為低覆蓋區(qū)和中覆蓋區(qū)根系深度的1.77倍和1.41 倍,且高覆蓋區(qū)與中、低覆蓋區(qū)均差異顯著(P＜0.05)。

圖1 不同覆蓋度下鹽地堿蓬的植株(a)和根系(b)形態(tài)Fig.1 Phenotypes of Suaeda salsa plant (a) and root (b) grown in areas with different coverage rates

2.2 不同覆蓋度下鹽地堿蓬根系生物量的分布特征

從表3可以看出,不同覆蓋度下鹽地堿蓬不同徑級(jí)根系生物總量為24.17～79.47 g,分別由＜2 mm、2～5 mm 和＞5 mm 的3 種不同徑級(jí)的根系組成,各徑級(jí)根系生物量均表現(xiàn)出隨覆蓋度提高而增加的趨勢(shì),且不同覆蓋度間差異顯著(P＜0.05)。不同覆蓋區(qū)鹽地堿蓬各徑級(jí)根系生物總量均分布在0～20 cm 的淺層土壤中,且均以2～5 mm 徑級(jí)根系為主。在高覆蓋區(qū),鹽地堿蓬根系總生物量比低、中覆蓋區(qū)分別提高228.80%和88.41%,其中以＞5 mm 徑級(jí)提高最多,分別為低、中覆蓋區(qū)的146.10 倍和5.48 倍,差異顯著(P＜0.05)。

表3 不同覆蓋度下鹽地堿蓬各徑級(jí)根系生物量分布特征Table 3 Root biomass and distribution characteristics of each diameter class of Suaeda salsa in areas with different coverage rates

同一覆蓋區(qū)根系各徑級(jí)間,除高覆蓋區(qū)＞5 mm和2～5 mm 徑級(jí)根系生物量差異不顯著外,其他各徑級(jí)間均差異顯著(P＜0.05)。其中在低覆蓋區(qū),＞5 mm、2～5 mm、＜2 mm 徑級(jí)根系生物量分別占根系總量的0.83%、72.53%和26.64%,而中、高覆蓋區(qū)分別為12.64%、59.72%、27.64%和36.77、39.30%、23.93%。

2.3 不同覆蓋度下鹽地堿蓬細(xì)根的生長特征

鹽地堿蓬細(xì)根的根長、表面積、根尖數(shù)、分支數(shù)和交叉數(shù)均隨覆蓋度的提高而逐步增大(表4),且不同覆蓋區(qū)之間差異顯著(P＜0.05)。其中,高覆蓋區(qū)細(xì)根的根長、表面積分別為低、中覆蓋區(qū)的2.43 倍、1.43 倍和2.70 倍、1.78 倍,根尖數(shù)、分支數(shù)、交叉數(shù)則分別為低、中覆蓋區(qū)的2.38 倍和1.42 倍、2.25倍和 1.67 倍、2.36 倍和1.66 倍。各覆蓋區(qū)細(xì)根的平均直徑變化規(guī)律與其他生長指標(biāo)略有差異,表現(xiàn)出中覆蓋區(qū)細(xì)根的平均直徑略小于低覆蓋區(qū)。其次,高覆蓋區(qū)細(xì)根的根體積與低、中覆蓋區(qū)差異顯著(P＜0.05),而低、中覆蓋區(qū)則差異不顯著。

表4 不同覆蓋度下鹽地堿蓬細(xì)根的生長特征Table 4 Growth characteristics of fine roots of Suaeda salsa in areas with different coverage rates

2.4 不同覆蓋度下鹽地堿蓬樣地的土壤呼吸速率

由表5得出,不同覆蓋區(qū)內(nèi)土壤呼吸速率的日變化均呈現(xiàn)出較為明顯的低-高-低單峰曲線,土壤呼吸速率的最低值均出現(xiàn)在早晨8:00 左右,但其峰值出現(xiàn)的時(shí)間存在差異。其中,裸地和低覆蓋區(qū)土壤呼吸速率最大值出現(xiàn)在中午12:00 左右,而中、高覆蓋區(qū)的土壤呼吸速率最大值則出現(xiàn)在14:00 左右,且同一覆蓋區(qū)中12:00 和14:00 土壤呼吸速率之間差異不顯著,而與其他時(shí)間的差異均達(dá)顯著(P＜0.05)。

表5 不同覆蓋度下鹽地堿蓬樣地的土壤呼吸速率變化Table 5 Soil respiration rates in Suaeda salsa areas with different coverages

4 種覆蓋區(qū)土壤呼吸速率的日平均值大小依次為高覆蓋區(qū)(1.01 μmol·m-2·s-1)＞中覆蓋區(qū)(0.86 μmol·m-2·s-1)＞低覆蓋區(qū)(0.58 μmol·m-2·s-1)＞裸地(0.26 μmol·m-2·s-1),高覆蓋區(qū)日平均值分別為中、低覆蓋區(qū)和對(duì)照裸地的1.17 倍、1.74 倍和3.88 倍。不同覆蓋區(qū)一天內(nèi)除8:00、12:00 和18:00 高覆蓋區(qū)與中覆蓋區(qū)土壤呼吸速率差異不顯著外,其他時(shí)間內(nèi)不同覆蓋區(qū)土壤呼吸速率間均差異顯著(P＜0.05)。

2.5 各指標(biāo)間相關(guān)性分析

通過相關(guān)性分析得出(表6),土壤含鹽量與土壤容重呈顯著正相關(guān),與土壤總孔隙度、土壤總磷、地上部分生物量呈顯著負(fù)相關(guān),與土壤有機(jī)質(zhì)、地下部分生物量、分支數(shù)、密度、土壤呼吸速率呈極顯著負(fù)相關(guān); 土壤容重與植株密度呈顯著負(fù)相關(guān),與土壤總孔隙度、有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、地上地下部分生物量、分支數(shù)、土壤呼吸速率和土壤溫度均呈極顯著負(fù)相關(guān); 土壤總孔隙度與土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、地上及地下部分生物量、分支數(shù)、密度、土壤呼吸速率及土壤溫度均呈極顯著正相關(guān); 地上、地下生物量間呈極顯著正相關(guān),且與分支數(shù)、土壤呼吸速率及土壤溫度均呈極顯著正相關(guān); 分支數(shù)與密度、土壤呼吸速率和土壤溫度呈極顯著正相關(guān);植株密度與土壤呼吸速率呈極顯著正相關(guān); 土壤呼吸速率與土壤溫度呈極顯著正相關(guān)。

表6 各指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between indicators

3 討論

濱海灘涂長期受潮汐與蒸發(fā)作用影響,導(dǎo)致植被稀少、土壤鹽漬化嚴(yán)重且結(jié)構(gòu)較差。研究表明,耐鹽植物生長能改善土壤鹽漬環(huán)境[24],且鹽堿地植被覆蓋度與土壤鹽分含量存在顯著的時(shí)空耦合關(guān)系[4]。植被覆蓋度能夠通過改變地表水分蒸發(fā)和植被蒸騰作用,影響鹽基離子隨水分蒸發(fā)運(yùn)移,對(duì)土壤水鹽分布及影響水鹽分布具有顯著的作用力和反作用力,影響著土壤全鹽含量的表聚性和異質(zhì)性,進(jìn)而造成了植被的斑塊化分布和覆蓋度差異[29-30]。本研究中,隨著鹽地堿蓬覆蓋度的提高,土壤物理特性較裸地得到一定改善,且高、中覆蓋區(qū)改善效果顯著(P＜0.05)。與裸地區(qū)相比,3 種覆蓋區(qū)雖顯著降低了土壤鹽分,但各覆蓋區(qū)之間土壤的含鹽量差異較小且變化不規(guī)律,這與鹽堿地植被覆蓋度與土壤鹽分含量的空間變化特征存在一定差異[31]。其主要原因可能與鹽地堿蓬的植物特性密切相關(guān),鹽地堿蓬屬聚鹽植物,其植株和根系均能夠有效吸收土壤中的鹽分并積聚在體內(nèi)。但作為一年生草本植物,隨著植株的死亡和分解,植株體內(nèi)鹽分又重新歸還到土壤中,從而造成各覆蓋區(qū)土壤表層鹽分普遍增高,差異不明顯。其次,土壤中鹽分的分布與降水和地表蒸發(fā)密切相關(guān),本研究取樣時(shí)間設(shè)置在9月中旬,正值雨季后期,可能前期降水造成了地表水鹽的再分配,加之覆蓋區(qū)內(nèi)植被降低了地表溫度和土壤蒸發(fā)量,減緩了鹽分的遷移,從而使得各覆蓋區(qū)表層鹽分差異不明顯。此外,覆蓋區(qū)鹽地堿蓬的生長一定程度上改善了土壤環(huán)境,提高了土壤養(yǎng)分含量。但從表1可以看出,該研究區(qū)內(nèi)土壤氮、磷等總體含量相對(duì)較低,這可能與濱海地區(qū)含鹽量高,導(dǎo)致鹽地堿蓬生物量小,造成植被年凋落物量及養(yǎng)分歸還量較少有關(guān)。同時(shí),研究區(qū)臨近濱海,常年地下水位較高,土壤中氮易隨水遷移[32],導(dǎo)致其含量較低。此外,鹽堿土壤中Ca2+含量相對(duì)較高,從而導(dǎo)致了土壤中磷被沉淀和吸附[33]。

植物的株高和生物量是衡量植株生長狀況的直接形態(tài)指標(biāo),而植株的生長狀況則影響了植被覆蓋度。研究發(fā)現(xiàn)不同覆蓋區(qū)內(nèi)鹽地堿蓬的株高、生物量及分支數(shù)等指標(biāo)差異顯著,呈現(xiàn)出隨覆蓋度增加各生長指標(biāo)大幅提高的趨勢(shì)。雖然鹽地堿蓬密度以中覆蓋區(qū)最大,但高覆蓋區(qū)植株的分支數(shù)為中覆蓋區(qū)的1.58 倍,成為覆蓋度增高的主要原因。根系作為與土壤接觸最為緊密的器官,其生長和分布情況反映了植株對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性[34-35]。研究發(fā)現(xiàn)鹽地堿蓬根系分布呈現(xiàn)淺層化,主要集中在0～20 cm 表層,這與陳立華等[36]的研究結(jié)果一致,其主要原因與研究區(qū)地處濱海灘涂,地下水位高、下層土壤鹽堿化嚴(yán)重密切相關(guān),同時(shí)受季節(jié)性降水的影響,表層土壤有效水相對(duì)充足,從而決定了根系淺層化分布。其次,不同覆蓋區(qū)根系徑級(jí)以2～5 mm 為主,各徑級(jí)根系生物量均表現(xiàn)出隨覆蓋度提高而增加的趨勢(shì),且鹽地堿蓬主根呈現(xiàn)增粗趨勢(shì),其中高覆蓋區(qū)＞5 mm徑級(jí)根系生物量達(dá)到中、低覆蓋區(qū)的5.48 倍和146.10倍,說明隨著覆蓋區(qū)土壤理化性質(zhì)的改善(表1),鹽地堿蓬通過增加根系直徑進(jìn)一步提升了吸收水分和養(yǎng)分的能力,最大限度地降低了鹽堿條件對(duì)鹽地堿蓬的毒害。此外,覆蓋區(qū)鹽地堿蓬細(xì)根的生長特征也決定了植被對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的利用效果,本研究中鹽地堿蓬細(xì)根的根長、表面積、根尖數(shù)、分支數(shù)和交叉數(shù)均隨覆蓋度的提高而逐步增大,說明濱海灘涂有鹽地堿蓬覆蓋的區(qū)域土壤特性明顯改善?；诩?xì)根的向水向肥特性,高覆蓋區(qū)細(xì)根通過增加根長、表面積、根尖數(shù)、分支數(shù)和交叉數(shù)等途徑來擴(kuò)大與土壤的接觸面積,從而更多地吸收土壤水分及養(yǎng)分。

土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳釋放的主要途徑之一,其釋放的CO2是全球碳循環(huán)中最活躍和最重要的組成部分[37-38]。本研究覆蓋區(qū)內(nèi)土壤呼吸速率偏低,4 種覆蓋區(qū)日平均值介于0.26～1.01 μmol·m-2·s-1之間,低于王豐川等[39]的研究結(jié)果,這主要是研究區(qū)地理位置及環(huán)境因子差異等原因造成的。其次,裸地和低覆蓋區(qū)土壤呼吸速率最大值出現(xiàn)在中午12:00 左右,而中、高覆蓋區(qū)的則出現(xiàn)在14:00 左右,這主要由于裸地和低覆蓋區(qū)因無植被或植被覆蓋度低,土壤呼吸速率對(duì)地表溫度響應(yīng)較快,土壤呼吸速率在12:00 左右達(dá)峰值。而中、低覆蓋區(qū)由于受植被覆蓋及凋落物較多影響,地表溫度升溫略有延遲,土壤呼吸速率在14:00 左右達(dá)峰值。同時(shí),土壤溫濕度、微生物等也是影響呼吸速率變化的重要因素[40]。

通過相關(guān)性分析看出,土壤含鹽量除與土壤容重及含水量呈正相關(guān)外,與其他指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān),由此看出濱海灘涂地帶,土壤鹽漬化是限制植物生長和植被恢復(fù)的主要因素。同時(shí),各覆蓋區(qū)鹽地堿蓬的生物量、分支數(shù)和密度等生長指標(biāo)除與土壤含鹽量、容重呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)外,與土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷及總孔隙度、土壤呼吸均呈極顯著正相關(guān)?？梢钥闯鳆}地堿蓬的生長對(duì)該區(qū)土壤理化性質(zhì)的改善具重要作用,且隨著覆蓋度的提高改善效果越明顯,這與前人的觀點(diǎn)基本一致[24,35]。

4 結(jié)論

濱海灘涂鹽地堿蓬的生長影響了土壤理化特性,與灘涂裸地相比,覆蓋區(qū)內(nèi)土壤含鹽量和容重降低,土壤總孔隙度、養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量增加。覆蓋度的提高增加了鹽地堿蓬的生物量、株高及分支數(shù),促進(jìn)了細(xì)根生長。受覆蓋度影響,覆蓋區(qū)內(nèi)土壤呼吸速率日動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)明顯的“低-高-低”單峰曲線,且覆蓋度越高增加越顯著。鹽地堿蓬覆蓋度的差異影響了區(qū)域土壤理化性質(zhì)和呼吸速率,也直接反映了植物的生長狀況。從本研究來看,黃河三角洲濱海灘涂地帶的生態(tài)恢復(fù)是植被覆蓋度和土壤結(jié)構(gòu)與質(zhì)量的綜合恢復(fù),提高鹽地堿蓬覆蓋度,是解決該區(qū)生態(tài)修復(fù)的主要措施之一。

此外,本研究僅對(duì)不同覆蓋度下鹽地堿蓬生長中后期植株的生長狀況及根系分布區(qū)(0～20 cm)內(nèi)的土壤進(jìn)行了靜態(tài)研究,具有一定的局限性。今后有必要對(duì)該區(qū)鹽地堿蓬樣地進(jìn)行多年連續(xù)動(dòng)態(tài)觀測(cè),深入探討鹽地堿蓬覆蓋度與灘涂土壤性質(zhì)間的關(guān)聯(lián)性,以期進(jìn)一步為該區(qū)的植被恢復(fù)和生態(tài)保護(hù)提供依據(jù)。