時(shí) 林，馮若昂，靖淑慧，張?zhí)炫e

(聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，山東 聊城 252059)

黃河三角洲不同植被類型下土壤pH與鹽分差異分析

時(shí) 林，馮若昂，靖淑慧，張?zhí)炫e

(聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，山東 聊城 252059)

在土壤樣品資料的基礎(chǔ)上，分析了黃河三角洲檉柳、堿蓬、蘆葦、棉田4種植被類型下土壤pH與全鹽的差異，結(jié)果表明：①土壤垂直剖面上，檉柳、堿蓬全鹽為表聚型，其中，檉柳群落土壤鹽分明顯高于堿蓬；而pH在0～10cm的土層上表現(xiàn)為堿蓬>棉田地>蘆葦>檉柳，檉柳群落土壤表現(xiàn)出全鹽含量越高，pH越小的趨勢(shì)。②土壤全鹽、pH表層與深層差異顯示出兩種狀態(tài)，一種是表層低于深層，如堿蓬、蘆葦群落；另一種是表層高于深層，如檉柳群落、棉田地；而pH以棉田地為代表表層高于深層，其它3個(gè)群落土壤表層pH均低于深層。③變異系數(shù)表明，水平分布的表層土中全鹽強(qiáng)變異類群是蘆葦群落，這是因?yàn)樘J葦群落生境的異質(zhì)性較高，其pH變異相對(duì)較低；而在垂直土壤剖面上，土壤全鹽及pH都以檉柳群落變異性較高，屬于強(qiáng)變異類群，這與檉柳灌木的根際微生物活動(dòng)有密切關(guān)系。

黃河三角洲濕地；不同植被；鹽分；pH；差異

黃河三角洲位于渤海西岸的渤海灣與萊州灣之間，以山東省墾利縣寧海為頂點(diǎn)，北起套爾河口，南至淄脈溝口，陸地面積約5400km2[1]。受海洋和黃河河道擺動(dòng)、徑流側(cè)滲等因素的影響，黃河三角洲形成了我國(guó)暖溫帶地區(qū)最年輕、最廣闊、生物多樣性最豐富的河口濱海濕地[2,3]。該區(qū)域土壤以潮土為主，且成土的時(shí)間較短，土壤質(zhì)地疏松，養(yǎng)分含量少，加之地勢(shì)低，地下水位高，使得鹽分向地表聚集，導(dǎo)致濕地土壤鹽漬化較嚴(yán)重[4]。突出的鹽漬化問(wèn)題已引起眾多學(xué)者的重視，有研究表明，在黃河三角洲高水位高鹽分地區(qū),以檉柳、堿蓬為優(yōu)勢(shì)種的群落為主,低水位低鹽分地區(qū),以蘆葦為優(yōu)勢(shì)種的群落為主[5]，其潮間帶和潮上帶土壤鹽分及養(yǎng)分在不同群落間也存在著明顯差異[6]，表現(xiàn)為土壤全氮與全鹽之間存在明顯的倒數(shù)關(guān)系[5]。本文將運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析典型植被群落的鹽分及pH空間分布差異，探討不同植物類型影響下土壤鹽分及pH空間差異特征，為黃河三角洲濕地鹽漬化土壤改良提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)采集與方法

1.1 土壤樣品的采集和制備

分別于檉柳群落、堿蓬群落、蘆葦群落、棉田群落，設(shè)置典型土壤剖面，每個(gè)采樣剖面按0～5cm、5～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm等進(jìn)行分層采樣直至地下水埋深處，同時(shí)，每個(gè)群落采集表層0～5cm的土樣6個(gè)，采樣總數(shù)50個(gè)，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。野外采回的土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，剔除石塊、植物根莖、人為侵入物等雜物，經(jīng)過(guò)磨細(xì)，然后過(guò)100目的篩，裝入聚乙烯袋，然后進(jìn)行土壤pH和全鹽含量的測(cè)定。

1.2 樣品測(cè)定與數(shù)據(jù)分析

土壤pH在1∶5土水比浸提后，采用哈希Sension+PH1型號(hào)pH測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定；土壤全鹽采用離子加和法計(jì)算得出；文中的土壤變異系數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)差與平均值的比值表示；全鹽變異系數(shù)的等級(jí)的劃分以<10%(弱性變異)，10%～100%(中等變異)，>100%(強(qiáng)性變異)3個(gè)等級(jí)[12]，pH變異系數(shù)的等級(jí)的劃分以<1%(弱性變異)，1%～5%(中等變異)，>5%(強(qiáng)性變異)3個(gè)等級(jí)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤全鹽與pH的垂直變化特征

在0～10cm土壤層上(圖1A)，檉柳群落的全鹽含量最高，堿蓬僅次于檉柳，而蘆葦群落與棉田地的全鹽含量相對(duì)要低的多；在土層10cm以下，除堿蓬外其它3種群落土壤全鹽都有較明顯的下降趨勢(shì)，堿蓬在垂直剖面上鹽分的波動(dòng)性較大，這是因?yàn)闄f柳、堿蓬群落可溶性鹽分布具有較強(qiáng)的表聚性[7]，且堿蓬為真鹽生植物，對(duì)Na+、Cl-吸收能力尤為突出[8]，故堿蓬群落土壤表層含鹽量低于檉柳的全鹽含量，垂直分布波動(dòng)較大。

土壤pH則表明(圖1B)，0～10cm的土層上堿蓬群落pH最高，棉田地、蘆葦次之，檉柳群落pH值最小;在10～20cm土層，檉柳pH值卻相對(duì)較大，土層20cm以下，4種植被類型土壤pH都有較明顯的下降趨勢(shì)。這是因?yàn)閴A蓬生長(zhǎng)的土壤含有較高的可交換型鈉，其不斷進(jìn)入土壤膠體，可使土壤呈較強(qiáng)的堿性[8]；檉柳整體表現(xiàn)為pH值越小，土層全鹽含量越高，這是檉柳根系與土壤微生物共同作用的結(jié)果[9]，檉柳的根際微生物呼吸作用會(huì)產(chǎn)生CO2，植物殘?bào)w經(jīng)微生物分解會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸[10]，且植物根系呼吸作用也會(huì)產(chǎn)生CO2，這些酸性物質(zhì)會(huì)使得土壤堿性降低，增加土壤中鹽分的可溶性，使得土壤中可溶性鹽分的含量升高。

2.2 表層與深層全鹽及pH差異

由圖2(A)可知，檉柳群落土壤表層與深層差異最大且表層的鹽分明顯高于深層，棉田表層、深層的差異規(guī)律與檉柳相同，這是因?yàn)闄f柳灌叢間較稀疏，棉田裸露的地面也較多且地下水埋深較淺，強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用使表層土壤的鹽分含量相對(duì)增加；另一方面，檉柳屬于泌鹽植物，根系吸收鹽分，但灌木根系相對(duì)較深，所吸收鹽分的土層不是土壤表層而是較深土層，加之其含鹽分的枯枝葉，掉落在灌叢周邊，使得表層含鹽量升高。堿蓬是草本植物，土壤表層覆蓋度較低，強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用使表層積鹽，但堿蓬對(duì)Na+、Cl-吸收能力較強(qiáng)，從而降低了表層土壤的鹽分；蘆葦群落覆蓋度較高，表層有積累多年的枯枝落葉，從而有效地減少了地面的蒸發(fā)作用，致使表層鹽分含量略低于深層。

由圖2(B)可知，檉柳、堿蓬、蘆葦3種群落的土壤表層pH均低于深層，而棉田地土壤表層pH明顯高于深層。分析原因可知，原生自然植被因?yàn)椴皇芊?、施肥的影響，植物根際微生物呼吸作用會(huì)產(chǎn)生CO2，加之植物殘?bào)w經(jīng)微生物分解會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，這些酸性物質(zhì)會(huì)使得土壤堿性降低，從而使自然植被表層pH值低于深層。然而，棉田屬于耕作田地，距離黃河較近，有定期的淡水補(bǔ)給，使土壤表層的碳酸氫根離子被稀釋，加之棉田的種植會(huì)使土壤中堿解氮含量升高[11]，從而使得土壤表層堿性增強(qiáng)，明顯高于深層。

2.3 變異分析

不同植被在土壤0～5cm土層的全鹽具有明顯的空間變異性(表1)，變異系數(shù)為0.20～1.21，其中蘆葦?shù)淖儺愊禂?shù)最大，為1.21，屬于強(qiáng)變異群落，棉田變異系數(shù)僅次于蘆葦，檉柳群落的最??；這是因?yàn)樘J葦根系發(fā)達(dá)，有橫向根狀莖，地上部分對(duì)地面覆蓋度較大，但局部生境存在鹽斑裸地，故0～5cm土層全鹽具有較大變異性。而0～5cm表層土壤的pH以棉田地變異系數(shù)最大，為0.05，堿蓬群落pH變異系數(shù)次之，蘆葦群落的最??；這是因?yàn)槊尢飳儆诟魈锏兀湓谔锏厥浅尚械挠幸?guī)律分布，作物生長(zhǎng)過(guò)程能使土壤中堿解氮含量升高，同時(shí)有定期的黃河淡水灌溉，易在裸露土壤與作物之間形成不均勻酸堿值，故其pH具有較大變異性。

土壤垂直剖面上(表2)，不同植物群落的土壤全鹽變異系數(shù)在0.19～0.52，以檉柳群落的變異系數(shù)最大，為0.52，棉田地土壤變異性次之，蘆葦?shù)淖钚?；而土壤垂直剖面pH變異系數(shù)在0.02～0.06，其中，檉柳群落變異系數(shù)最大，為0.06，屬于強(qiáng)變異群落，堿蓬群落次之，蘆葦群落的最?。贿@由于檉柳的根際微生物易產(chǎn)生CO2，植物殘?bào)w經(jīng)微生物分解會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，這些物質(zhì)造成檉柳群落土壤垂直剖面上的pH強(qiáng)變異。

表1 不同植被0～5cm表層全鹽及pH統(tǒng)計(jì)分析

表2 不同植被垂直剖面全鹽及pH統(tǒng)計(jì)分析表

3 小結(jié)

(1)從土壤全鹽與pH的垂直變化來(lái)看，在0～10cm土壤全鹽含量檉柳>堿蓬>蘆葦>棉田，在土層10cm以下，堿蓬群落垂直分布波動(dòng)較大，其它3種群落土壤全鹽含量均有下降趨勢(shì)；在0～10cm的土層pH表現(xiàn)為堿蓬>棉田>蘆葦>檉柳，土層20cm以下，4種植被類型土壤pH都有下降趨勢(shì)，這與植被對(duì)可溶性鹽吸收及其根系作用有關(guān)。

(2)從土壤全鹽、pH表層與深層差異來(lái)看，堿蓬、蘆葦表層的鹽分低于深層，檉柳群落、棉田地土壤表層高于深層，這是因?yàn)闄f柳群落、棉田地覆蓋度較低且地下水埋深較淺，強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用使表層土壤的鹽分含量相對(duì)增加；檉柳、堿蓬、蘆葦群落的土壤表層pH均低于深層，棉田地表層高于深層，這是因?yàn)槊尢飳俑魈锏?，有淡水補(bǔ)給，碳酸氫根離子被稀釋，加之棉田的種植會(huì)使土壤中堿解氮含量升高，從而使得土壤表層堿性增強(qiáng)。

(3)從變異性來(lái)看，蘆葦群落表層土壤全鹽屬于強(qiáng)變異，與生境的異質(zhì)性較高有關(guān)，表層土全鹽空間變異大小為蘆葦>棉田>堿蓬>檉柳，而表層土的pH變異大小順序?yàn)槊尢?堿蓬>檉柳>蘆葦；但在土壤垂直剖面上，全鹽空間變異性為檉柳>棉田>堿蓬>蘆葦，而土壤pH變異性為檉柳>堿蓬>棉田>蘆葦，檉柳群落屬于強(qiáng)變異群落，pH變異系數(shù)為0.06。

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Characteristics of Soil pH and Salinity under the Different Vegetation Types in Yellow River Delta

SHI Lin, FENG Ruo-ang, JING Shu-hui, ZHANG Tian-ju

(School of Environment and Planning, Liaocheng University, Liaocheng Shandong 252059, China)

The differences of soil pH and salts in the soil sample were analyzed among tamarixchinensis, suaeda salsa, phragmitescommunis, and cotton fields. The results showed thattamarixchinensis and suaeda salsa were accumulated in the soil surface on the vertical soil profile. And the soil salts of tamarixchinensis were significantly higher than that of suaeda salsa. While pH value in 0～10cm soil layer showed as follows, suaeda salsa> cotton field>phragmitescommunis>tamarixchinensis. The soil salts of tamarixchinensis showed that the more total salts, the less pH. Two states of total salt and pH of soil between the surface and the deep layer were revealed. One is that they arelowerinsurface than in deep layer like suaeda salsa and phragmitescommunis. The other is that they are higher in surfacethan in deep layer like tamarixchinensis and cotton fields. However, pH showed that apart from the cotton fields, the soil pHinsurface is lower than the deepinother three communities. Coefficients of variation showed that the horizontal distribution surface of soil total salt of phragmitescommunis had the strongest variability due to the high heterogeneity of habit with relatively low variability of pH. On the vertical soil profile, the soil total salt and pH of tamarixchinensis were higher with strong variation, which had close relations with the tamarix shrub rhizosphere microbial activities.

Yellow River Delta; the differences of plant communities; salts; pH

2016-11-15

聊城大學(xué)基金：黃河三角洲濕地“檉柳肥島”效應(yīng)研究(318011407)與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目(26312151007)資助。

劉加珍(1974-)，女，四川遂寧人，教授，從事與陸面生態(tài)過(guò)程相關(guān)的教學(xué)與科研工作。

X171.1

A

1673-9655(2017)03-0014-04