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濱海濕地土壤表層鹽分在不同群落的變異分析

2017-04-12 21:10張?zhí)炫e陳永金
科技資訊 2017年5期
關(guān)鍵詞:黃河三角洲

張?zhí)炫e 陳永金

摘 要:依據(jù)檉柳、堿蓬、蘆葦、棉田4種植物群落下的土壤樣品資料,分析了濱海濕地不同植物群落下土壤表層鹽離子的變異性,結(jié)果表明:(1)不同植被類型表土中全鹽含量分布不同,檉柳群落土壤表層全鹽含量相對(duì)最高,堿蓬次之,蘆葦和棉田全鹽含量較低。(2)Na+含量都明顯高于其他陽(yáng)離子的含量,均表現(xiàn)為鈉離子>鎂離子>鈣離子>鉀離子。同樣,陰離子均表現(xiàn)為氯離子>硫酸根離子>碳酸氫根離子>碳酸根離子。(3)可溶性鹽離子變異性分析表明,檉柳群落是以SO42-為強(qiáng)變異的群落;堿蓬群落以CO32-為強(qiáng)變異的群落;蘆葦以Mg2+、Cl-、為強(qiáng)變異的群落,棉田地?zé)o強(qiáng)變異鹽離子。而全鹽含量?jī)H蘆葦屬于強(qiáng)變異,這與蘆葦?shù)牡乇砀吒采w,而局部裸露地形成“鹽斑”有明顯的關(guān)系。

關(guān)鍵詞:黃河三角洲 植物群落 表層土壤 可溶性鹽

中圖分類號(hào):S153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2017)02(b)-0117-04

黃河三角洲是陸地、海洋、河流相互作用而形成的生態(tài)系統(tǒng),具有明顯的復(fù)雜性與特殊性[1-2],該區(qū)域的植被分布與土壤含鹽量、潛水水位、地形地貌、礦化度等有較大的關(guān)系,其中,土壤含鹽量的制約作用較大,是表征土壤鹽分狀況的主要參數(shù),也是確定土壤鹽漬化程度的重要指標(biāo)[3]。該區(qū)天然植被以蘆葦(Phragmites australis)群落、檉柳(Tamarix chinensis)群落及鹽地堿蓬(Suaeda salsa)群落分布較廣[4],群落組成比較簡(jiǎn)單,檉柳、堿蓬、棉田及蘆葦?shù)姆植寂c土壤可溶性鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)[5-6]。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者針對(duì)黃河三角洲地區(qū)植被群落[7-9]、水鹽運(yùn)移[10-12]土壤元素分布及影響因素[13-15]、植物對(duì)鹽漬土的生理生態(tài)適應(yīng)[16-18]等相關(guān)方面進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)黃河三角洲地區(qū)檉柳、堿蓬、蘆葦、棉田4種植被土壤表層中Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、Cl-、CO32-、HCO3-八大鹽溶離子以及全鹽含量的分析,闡明黃河三角洲不同植被土壤中可溶性鹽分離子含量變化及掌握土壤主要離子的含量及相關(guān)關(guān)系,以期為判斷土壤的鹽漬化狀況和鹽分動(dòng)態(tài),改良土壤提供參考。

1 數(shù)據(jù)采集與研究方法

1.1 樣品采集與預(yù)處理

于2012年10月在大汶流管理站北,選擇4種典型的植被群落即檉柳群落、堿蓬群落、蘆葦群落、棉田群落,分別進(jìn)行土壤剖面采樣,采樣深度為0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm等分層采樣,直至采到地下水水位,同時(shí)每個(gè)群落表層隨機(jī)布點(diǎn)6次,除棉田群落采集表層0~5 cm的土壤樣品7個(gè)外,其余均為6個(gè)。并用GPS對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行定位,且記錄其周圍的地形地貌和植被類型。土壤樣品裝入聚乙烯袋內(nèi),標(biāo)明編號(hào),帶回實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行自然風(fēng)干,除去土樣中的石塊及植物殘?bào)w等雜物,進(jìn)行研磨、過(guò)篩常規(guī)方法(水土5∶1)得到土壤浸提液。

1.2 樣品的測(cè)定與數(shù)據(jù)分析

對(duì)土壤浸提液中可溶性鹽離子進(jìn)行測(cè)定。其中,Cl-采用硝酸銀滴定法,CO32-與HCO3-采用雙指示劑滴定法,SO42-采用EDTA容量法,K+與Na+采用火焰分光光度法,Ca2+與Mg2+采用EDTA容重法,全鹽含量采用離子加和法。

對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(求均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)),變異系數(shù)計(jì)算原理為:

2 結(jié)果與分析

2.1 不同群落土壤表層可溶性鹽的特征

2.1.1 土壤全鹽特征

圖1表明,不同植被類型表土中全鹽含量分布不同,檉柳群落土壤表層全鹽含量相對(duì)最高,堿蓬次之,蘆葦和棉田全鹽含量較低,這表明在黃河三角洲地區(qū)土壤鹽漬化與植被類型分布有密切的關(guān)系。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是檉柳屬于泌鹽性植物,吸收的鹽分常使葉片中含鹽較高,并通過(guò)凋落物的形式返回土壤表層,使得檉柳周圍產(chǎn)生“鹽島效應(yīng)”[19]。堿蓬喜高濕、耐鹽堿、耐貧瘠、具有很強(qiáng)的耐鹽力[20],對(duì)于可溶鹽離子具有高度的選擇吸收性而使其表層鹽分僅次于檉柳。蘆葦群落在研究區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)旺盛,有較大的植被覆蓋度,從而有效減少了土壤蒸發(fā),抑制了可溶性鹽分在表層積累。棉田是人為干擾下的植被類型,且離黃河較近,淡水的補(bǔ)給及灌溉淋洗掉大量的鹽分使得棉田含鹽量相對(duì)較低。

2.1.2 可溶性鹽離子特征

鹽漬土壤中可溶性鹽離子是其判斷土壤性質(zhì)的重要手段之一。由圖2可知,同種可溶性鹽離子含量在不同植被類型表層土中不同,不同離子在同種植被類型表層土中也不同。對(duì)于可溶性陽(yáng)離子來(lái)說(shuō)(圖2(A)),4種植被群落土壤中的Na+含量都明顯高于其他離子的含量。均表現(xiàn)為鈉離子>鎂離子>鈣離子>鉀離子。其中,Na+、Ca2+、Mg2+都以檉柳群落最高,這是因?yàn)闄f柳為泌鹽性植物,Ca2+是其分泌物中最高的陽(yáng)離子,常以結(jié)晶態(tài)形式出現(xiàn)加之陰離子分泌物多是HCO3-,在堿性環(huán)境下常與Ca2+形成CaCO3沉淀、而Mg2+也是其分泌較多的陽(yáng)離子,同樣易形成MgCO3沉淀[21]。Na+含量在堿蓬群落僅次于檉柳群落,這是因?yàn)閴A蓬為真鹽性植物,其根系對(duì)于Na+有較強(qiáng)的吸收能力,在吸收Na+過(guò)程中起到鹽泵作用[22],使得Na+富集于表層。對(duì)于K+來(lái)說(shuō)整個(gè)群落表土中趨于虧缺狀態(tài),這與李加宏[23]等研究一致,是由于根系對(duì)離子的選擇吸收和吸收的速率不同造成的[24]。蘆葦表層土壤以Na+含量最高,有研究表明Na+相對(duì)K+、Ca2+ 、Mg2+對(duì)蘆葦群落特征影響較大[25]。

對(duì)于可溶性陰離子來(lái)說(shuō)(圖2(B)),與可溶性陽(yáng)離子有相似的變化特征,均表現(xiàn)為氯離子>硫酸根離子>碳酸氫根離子>碳酸根離子,在0~5 cm的土層上,氯離子以檉柳群落土壤中的含量為最高,這是因?yàn)橥寥辣韺硬簧婕奥入x子的遷移過(guò)程,只是氯離子的聚集部位[23],檉柳群落灌木較稀疏,土壤蒸發(fā)作用使得氯離子隨水分由下層向上層積累,使檉柳群落氯離子含量較高;而堿蓬對(duì)氯離子有明顯的抑制作用[26],其根系對(duì)氯離子具有較強(qiáng)的積累而導(dǎo)致表層土壤氯離子含量相對(duì)檉柳土壤表層要低。硫酸根離子含量是僅次于氯離子的可溶性陰離子,這說(shuō)明在黃河三角洲地區(qū)硫酸鹽是除氯鹽外導(dǎo)致土壤鹽漬化的主要成分。而對(duì)于該地區(qū)表層土壤中的碳酸根離子和碳酸氫根離子來(lái)說(shuō)含量很低,尤其是碳酸根可以忽略不計(jì)。因此,在這一地區(qū)可主要通過(guò)控制氯鹽和硫酸鹽來(lái)降低鹽漬化程度,起到改良鹽漬化土壤的效果。

2.2 土壤表層可溶鹽離子的變異性

變異系數(shù)通常用來(lái)反應(yīng)參數(shù)的變異程度,表示離散度的大小。一般可分為弱變異性(<10%)、中等強(qiáng)度變異性(10%≤≤100%)、強(qiáng)變異性(>100%)3類[27]。因此,通過(guò)分析4種不同植被類型下的表層(0~5 cm)土壤可溶性鹽離子及全鹽的變異系數(shù)可知(見(jiàn)表1),檉柳群落中SO42-的變異系數(shù)為1.38,屬?gòu)?qiáng)變異性,其余離子以及全鹽的變異系數(shù)均屬于中等強(qiáng)度變異性;堿蓬群落除CO32-(=2.45)屬于強(qiáng)變異性外,K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、Cl-及全鹽均屬于中等強(qiáng)度變異性;蘆葦群落中屬于強(qiáng)變異性的有Mg2+、Cl-,其余各離子均屬于中等強(qiáng)度變異;在棉田群落中可溶性鹽離子及全鹽均屬于中等強(qiáng)度變異性。全鹽含量看,蘆葦屬于強(qiáng)變異群落,這與蘆葦絕大部分地表高覆蓋,而局部裸露地形成“鹽斑”有明顯的關(guān)系??偟膩?lái)說(shuō),4種不同植被類型下的表層(0~5 cm)土壤可溶性鹽離子及全鹽大多屬于中等強(qiáng)度變異性,這與黃河三角洲地區(qū)特殊的氣候、水文、地形等條件的季節(jié)性積鹽密切相關(guān),另外也受到濱海潮化鹽土物理結(jié)構(gòu)的影響,土壤入滲性差,土粒絮散、透水性較弱[28-29]以及植物群落特征的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)土壤全鹽特征分析表明,不同植被類型表土中全鹽含量分布不同,檉柳群落土壤表層全鹽含量相對(duì)最高,堿蓬次之,蘆葦和棉田全鹽含量較低。4種植被群落土壤中的Na+含量都明顯高于其他陽(yáng)離子的含量,均表現(xiàn)為鈉離子>鎂離子>鈣離子>鉀離子。同樣,陰離子均表現(xiàn)為氯離子>硫酸根離子>碳酸氫根離子>碳酸根離子,在0~5 cm的土層上,硫酸根離子含量?jī)H次于氯離子含量,這說(shuō)明在黃河三角洲地區(qū)硫酸鹽是除氯鹽外導(dǎo)致土壤鹽漬化的主要成分。因此,可通過(guò)控制氯鹽和硫酸鹽來(lái)降低鹽漬化程度,起到改良鹽漬化土壤的效果。

(2)可溶性鹽離子變異性分析表明,在黃河三角洲地區(qū)4種不同植被類型下的表層(0~5 cm)土壤可溶性鹽離子及全鹽大多屬于中等強(qiáng)度變異性。這與黃河三角洲地區(qū)特殊的氣候、水文、地形等條件以及植物群落特征密切相關(guān)。其中,檉柳群落是以SO42-為強(qiáng)變異的群落;堿蓬群落以CO32-為強(qiáng)變異的群落;蘆葦以Mg2+、Cl-為強(qiáng)變異的群落。全鹽含量看,蘆葦屬于強(qiáng)變異群落,這與蘆葦絕大部分地表高覆蓋,而局部裸露地形成“鹽斑”有明顯的關(guān)系。

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