鹽堿化對草原植物發育的影響范文

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作者：白紅霞斯琴巴特爾單位：內蒙古師范大學生命科學與技術學院

材料和方法

1試驗樣地自然概況及其變遷

試驗樣地位于內蒙古錫林郭勒盟阿巴嘎旗呼日查干淖爾，其地理坐標是東經114°45′～115°04′，北緯43°22′～43°29′，平均海拔高度為1020m，屬于溫帶半干旱大陸性氣候，其氣候特點是干旱、寒冷、冷暖多變。20世紀50年代以前，呼日查干淖爾湖中間有個小島，島上野草叢生，湖周圍葦草茂盛，是候鳥產仔繁育的地方。然而，從20世紀70年代以后，由于氣候變化，降水減少，流入湖中的水不能夠彌補湖水的蒸發，水位逐年降低，小島和兩岸連了起來，形成了一條天然壩，將大湖分成大小兩個湖。小湖由于高格斯太河水流入而成了淡水湖，而大湖由于失去水源，蒸發水位下降，便成了咸水湖，干涸的湖底形成次生鹽堿地。每當春季大風日，大面鹽堿化土地表面的松散鹽分沉積物隨風卷起，形成“化學塵暴”，直接危害當地的人、畜正常生活，而且以驚人的速度擴大草地鹽堿化的進程，威脅著周邊地區乃至京、津、唐地區的生態安全。

2試驗樣地的設計

2011年5－9月在湖區分別選取3個樣地，其中樣地1是2010年人工種植堿蓬，2011年自然生長，其土壤可溶性鹽為0.59%，pH值為10.10。樣地2是2011年人工種植的堿蓬，其土壤可溶性鹽為0.73%，pH值為10.55。樣地3是2009年人工種植堿蓬后自然生長，其土壤可溶性鹽為1.14%，pH值為10.58。每個樣地的大小為10m×10m,在每個樣地用對角線取樣法設8個樣點。

3試驗方法

3.1人工種植角果堿篷對鹽堿化草地種子庫的影響在堿蓬種植前期，對每個樣地土壤種子庫進行調查。調查0～10cm土層的種子庫，調查樣點大小為15cm×15cm。將采集到的土樣用1mm的土壤篩過篩，充分混勻后進行萌發。選用邊長為15cm的正方形花盤作為發芽床，花盤上直接鋪厚度為3cm的土壤樣品。設置4個重復，用噴壺適時澆水保持土壤濕潤。每日觀察種子的萌發情況，待幼苗能鑒別出植物種后除去。

3.2草地鹽堿化對角果堿篷出苗率的影響5月份堿蓬出苗后對出苗狀況進行調查分析，測定每平方米的出苗數。

3.3草地鹽堿化對角果堿篷種群生長的影響分別在角果堿篷苗期、拔節期、花期和結果期計數各樣地所有植物個體數，并算出角果堿篷種群密度。測100株角果堿篷株高，取平均值。采用齊地面剪割法測地上部分生物量。收割植物裝入布袋，帶回實驗室在85℃烘干至恒重，以干物質表示其生物量。

結果與分析

1人工種植角果堿篷對鹽堿化草地種子庫的影響

對一年生植物來說,種子庫是一種重要適應性表現。當環境條件不適或脅迫超過種子萌發的耐受域限時,未萌發種子常常進入強迫休眠狀態,在土壤中保存一個暫時或持久的種子庫。當脅迫增強時,種子庫是植物個體增加的唯一來源,使種質基因得以保存和流傳。在特定條件下特定基因型種子的萌發，從而種子庫又起到了進化過濾器的作用,決定特定條件下特定基因型種子的萌發。對不同年份人工種植角果堿篷鹽堿化草地土壤種子庫分析結果如表1。在樣地1發現堿茅和角果堿蓬種子，而在樣地2和樣地3只發現角果堿蓬。

2草地鹽堿化對角果堿篷出苗的影響

出苗是在鹽堿草地上恢復植被的關鍵和敏感階段。鹽生植物在長期的進化過程中形成了多樣的萌發特性和生存機制來適應多變的脅迫環境，它們具有特殊的種子傳播及萌發策略,確保植物在合適的時間和地點進行種子的萌發與幼苗的建成。在不同程度鹽堿化草地上人工種植堿篷出苗狀況如表2。在土壤可溶性鹽含量為0.59%的樣地1上，堿蓬出苗率最好，其出苗率為1023.13株/m2，而在土壤可溶性含量分別為0.73%和1.14%的樣地2和樣地3上，其出苗率分別為71.25株/m2和99.5株/m2，其降幅分別為93.04%和90.27%。樣地1出苗率與樣地2、樣地3的出苗率差異均達到極顯著水平（P＜0.01），而樣地2與樣地3之間差異不顯著（P＞0.05）。

3草地鹽堿化對人工種植角果堿篷種群密度的影響

草地鹽堿化對人工種植堿篷種群密度的影響如圖1。樣地1堿篷種群密度季節變化呈雙峰曲線型，高峰出現在6月份和8月份，特別是6月份的種群密度增加特別明顯。到7月份，由于干旱少雨，干旱、鹽堿脅迫進一步加劇，使部分堿蓬植株旱死，其種群密度較6月份下降18.91%。8月份隨著雨水的增加，土壤表層鹽分被壓，土壤水分得到改善，土壤表層鹽濃度得到緩解，種群密度較7月份增加了5.83%。樣地2和樣地3由于土壤含鹽量過高，隨季節氣溫的逐步升高，堿篷種群密度呈下降趨勢。6月份，樣地2大量堿篷死亡，其種群密度較5月份下降了52.63%，7、8月份種群密度下降幅度為2.07%和1.38%。樣地3，8月份有大量堿蓬死亡，其種群密度下降40.87%，6、7月份其種群密度下降為3.14%和14.01%。由表3可知，樣地1堿篷分布較為均勻，而在樣地2和樣地3呈散點式分布，說明土壤鹽分含量不僅影響堿篷種群密度，而且也影響分布格局。

4人工種植角果堿篷種群生長分析

人工種植角果堿篷種群生長變化如圖2。從圖2可知，在鹽堿化程度較低的樣地1上，角果堿蓬生長曲線呈典型的“S”生長曲線型，隨著土壤鹽堿化程度的加劇，堿蓬種群曲線趨于直線。

在鹽堿化程度最輕的樣地1上，平均株高可達34.63cm。隨著土壤鹽堿化程度的加深，樣地2和樣地3堿蓬種群株高只有21.0cm和11.5cm，株高與土壤可溶性鹽之間呈極顯著負相關，其R2=-0.921。

5人工種植角果堿篷地堿蓬群落生物量的季節變化

人工種植堿篷種群生物量的季節變化如表4。樣地1的地上生物量顯著高于樣地2和樣地3（P＜0.01），樣地2和樣地3間無顯著差異（P＞0.05）。堿蓬種群地上生物量與種群密度和種群株高間的相關極顯著（R2=0.729，R2=0.730）。堿蓬種群地上生物量與株高（x1）和種群密度（x2）間的相關模型為y=-93.131+14.348x1+0.125x2，R2=0.0894，F=167.788。

討論

土壤種子庫是一定面積土壤內具有發芽能力或生活力的種子的總和，是潛在的植被群落，是種群生活史的潛種群階段。研究鹽堿化土壤種子庫的組成和密度，可以揭示鹽堿地生物治理的效果，也可以揭示鹽堿地植被演替趨勢。本試驗結果表明，人工種植堿蓬對鹽堿化草地土壤堿篷種子庫恢復的影響是顯著的。樣地1由于鹽堿化程度比較輕，種植1年后堿蓬種子庫容達644.44±179.56（粒/m2），同時還檢出了堿茅，庫容為11.11±33.33（粒/m2）。樣地2是當年種植堿蓬地，堿蓬自然生長非常有限，種子庫容只有11.11±33.33（粒/m2），并且未檢出堿茅，說明堿茅耐鹽性不如堿蓬。樣地3是2009年人工種植堿蓬地，盡管土壤含鹽量高達1.14％，但仍可檢出444.44±81.333（粒/m2）的堿蓬種子庫容。

土壤種子庫轉化為實際的植被還取決于出苗情況和幼苗的存活情況。在鹽堿地，由于水分狀況的變動，土壤鹽分垂直分布，尤其表層鹽分含量處在動態變化之中，在很大程度上影響著出苗狀況及幼苗的存活。前人實驗證明，土壤中含有高量的可置換的鈉是堿篷生長所需要的條件，可在含鹽量高于2%的土壤中生長。不過當土壤含鹽量在1%左右而較濕潤時，生長最為繁茂,莖葉呈綠色,植株高大,分枝多，可形成大面積的群落。張永亮等以NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3以不同比例混合形成pH值7.18～10.64的鹽堿脅迫梯度處理里瓦爾虉草（Phalarisarundinaceacv.Liwar）發現，當鹽脅迫濃度超過50mmol/L時，堿性鹽脅迫使植株體內K+含量下降和Na+含量升高的程度極顯著大于中性鹽脅迫。中性鹽脅迫與堿脅迫實際是兩種性質不同的脅迫，而且堿脅迫比鹽脅迫具有更大的生態破壞力。因此，在堿化程度較高的草地生態治理過程中，植被恢復的主要障礙不是鹽，而是堿，這也暗示著將生物治理與其它技術配合使用才能治本。