鹽堿地野生植物資源分布對不同土地利用方式的響應(yīng)

沈立銘，張建鋒，陳光才，王 麗

（1. 浙江省余姚市林業(yè)特產(chǎn)技術(shù)推廣總站，浙江 余姚 315400；2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400）

鹽堿地野生植物資源分布對不同土地利用方式的響應(yīng)

沈立銘1，張建鋒2*，陳光才2，王 麗2

（1. 浙江省余姚市林業(yè)特產(chǎn)技術(shù)推廣總站，浙江 余姚 315400；2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400）

選取林地、農(nóng)田和荒地3種不同土地利用方式，研究不同鹽堿地土地利用方式對野生植物資源分布的影響。結(jié)果表明：不同土地利用類型下野生植物資源種類、分布和優(yōu)勢度有明顯不同；與荒地相比，林帶內(nèi)優(yōu)勢野生植物有明顯變化；在鹽堿地營造混交林帶可有效改良植物立地環(huán)境，加速植物群落演替。

鹽堿地；野生植物；土地利用方式

土壤鹽漬化是一個世界性的資源問題和生態(tài)問題[1]，據(jù)統(tǒng)計我國鹽堿化土壤約有3 466.7萬hm2，鹽荒地1 000 萬hm2，且有逐年增加的趨勢[2]。濱海鹽堿土由海水浸漬形成，內(nèi)陸鹽堿土因地勢低洼，降水少而蒸發(fā)量大，使地下鹽分隨水上升地表面積累而形成[3]。鹽堿地過高的鹽分濃度，使植物根毛細(xì)胞里的水分反滲出去，造成植物根系干縮地上部萎蔫，嚴(yán)重時會造成植物整株死亡[4]。

鹽堿土地區(qū)由于土壤條件差，土地生產(chǎn)力低，難以建立植被，嚴(yán)重制約濱海和內(nèi)陸地區(qū)綠化造林質(zhì)量與數(shù)量[5]。利用生物措施改良鹽堿地，引種栽培耐鹽抗性植物來緩解土壤鹽漬化、次生鹽漬化，適應(yīng)鹽堿環(huán)境并最終達(dá)到改善環(huán)境的目的是最經(jīng)濟(jì)有效、切實可行的辦法。為此，我們對杭州灣濱海鹽堿地不同土地利用方式下綠化植物進(jìn)行調(diào)查，分析野生植物資源在不同立地條件下的分布差異，以期開發(fā)利用耐鹽綠化植物資源，為濱海地區(qū)綠化建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗點位于浙江省余姚市灘涂新圍墾地（30° 12' 50.31" ～ 30° 13' 58.81" N，121° 1' 22.11" ～ 120° 59' 34.37" E），約3.5 km的地段。屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，年平均氣溫16.2℃，日照1 792 h，相對濕度78%，全年無霜期230 d，初霜從11月中旬開始，終霜在3月下旬，年平均年降水量1 425 mm，一年中11月到翌年2月是降水量最少時期，6月和9月是兩個雨量高峰期，7-8月受副熱帶高壓控制，以晴熱干旱天氣為主。氣候特點溫暖濕潤，四季分明，陽光充足，雨量豐沛。

試驗點所在地區(qū)余姚市地處寧紹平原中心，總體地貌呈南部低山丘陵，中部水網(wǎng)平原和北部濱海平原分布，山地丘陵、平原（含海涂）、水域（含海域）面積比例為53：29：18，總面積1 527 km2，人口83萬，年生產(chǎn)總值410億元，財政收入63.37億元（2007年）。全市林地面積60 470.3 hm2，占土地總面積的46.54%，森林覆蓋率45.05%，其中生態(tài)公益林地面積22 628.7 hm2，商品林地面積37 841.6 hm2。主要植被類型為針葉林、竹林、常綠落葉闊葉林、灌木草叢等，主要經(jīng)濟(jì)林種類有楊梅、茶葉、葡萄和綠化苗木等。

試驗點周圍土地利用方式主要有農(nóng)業(yè)用地（漁業(yè)和種植業(yè)如榨菜、棉花）和荒地（堆淤、降鹽、培肥）。2012年營造的試驗林帶樹種主要有夾竹桃（Nerium indicum）、光蠟樹（Fraxinus griffithii）、中山杉（Taxodium hybrid ‘zhongshanshan’）、金絲垂柳（Salix X aureo-pendula）、欒樹（Koelreuteria paniculata）、女貞（Ligustrum lucidum）、無患子（Sapindus mukorossi）等。

1.2 樣品采集和分析方法

采樣設(shè)計：土壤樣品采集和野生植物資源調(diào)查采用網(wǎng)格（樣方）布局，在采樣點植物生長比較均勻的地方，隨機(jī)選擇三塊5 m×5 m的大樣方，在每個大樣方中再圈定個1 m×1 m的小樣方（圖 1），登記小樣方中全部植物種類，觀察群落分布特征，采集整株植物樣品（室內(nèi)分析干重），同時在每個小樣方中用土鉆取0～20 cm土層土壤樣品，多樣方內(nèi)土壤混合成一個土壤樣品。

試驗點土地利用方式主要分為：①林帶，距海岸1.0 ～ 1.5 km的內(nèi)陸范圍；②農(nóng)田（榨菜、棉花、油菜等作物，比較單一），距海岸1.5 km以上內(nèi)陸范圍；③荒地（蘆葦、堿蓬、檉柳等野生植物），范圍為海岸至內(nèi)陸1 km左右的寬帶。

采用網(wǎng)格法調(diào)查不同利用方式下野生植物資源的種類、分布和優(yōu)勢度，方法同圖1。

樣品處理：土壤樣品在實驗室自然風(fēng)干，研磨并分別過尼龍篩（孔徑：2.0、1.0、0.25 cm），分析土壤物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)。植物樣品用自來水沖洗干凈，然后用蒸餾水沖洗3次，用吸水紙吸干水分，105℃殺青0.5 h，75℃烘干至恒重，稱重法分析植物樣品干重。

土壤指標(biāo)分析方法：土壤pH，用25 mL去離子水浸提過2 mm篩的風(fēng)干土壤樣品（10 g），pH計法；土壤含鹽量：電導(dǎo)率法；土壤顆粒組成：過2 mm篩土樣，比重計法；土壤有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀外加熱法；土壤全氮：凱氏消煮法；全磷：氫氧化鈉堿熔—鉬銻抗比色法；土壤有效磷：碳酸氫鈉浸提鉬藍(lán)比色法；全鉀：氫氧化鈉堿熔—火焰光度法；速效鉀：1 mol/L乙酸銨浸提—火焰光度法；過氧化氫酶：高錳酸鉀滴定法，以每克土壤的0.02 mol/L KMnO4的毫升數(shù)表示；脫氫酶：2，3，5-三苯基四唑化氯（TTC）比色法，以每克土壤的2,3,5-三苯基甲譖的毫克數(shù)表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

鹽堿地各野生植物的優(yōu)勢度（Dominance）用質(zhì)量密度（Mass density）和頻度（Frequency）表示。

質(zhì)量密度是指單位面積上的植物干物質(zhì)量，用公式（1）表示：

式中：D為質(zhì)量密度；W為樣方內(nèi)某種植物的干物質(zhì)量（g），S為樣方面積（m）。

頻度是指植物種在群落中的分布狀況，即各種植物個體在不同地點的出現(xiàn)率，可用百分率表示：

式中：F為頻度（%），P為某一種出現(xiàn)的樣方數(shù)目，T為全部樣方數(shù)目。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同立地土壤特性

余姚灘涂圍墾地土壤（0 ～ 20 cm），不同土地利用方式其土壤理化性質(zhì)見表1。由表1可知，土壤pH值變幅為7.51 ～ 8.61，屬于堿性土，不利于土壤保水保肥，林帶、農(nóng)田、荒地土壤pH變異系數(shù)（CV%）分別為3.4%，3.9%和3.6%；含鹽量較高（荒地最高為0.46%±0.12%）但鹽分含量空間分布不均；土壤機(jī)械組成以砂粒為主。

表1 不同試驗點土壤理化性質(zhì)Table 1 Physiochemical properties of the tested soils

根據(jù)全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，各試驗點土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量較低（表 1），在林地和荒地中均處于六級水平，在農(nóng)田土壤中均處于5級水平（表2），各土壤源地土壤中有效磷和速效鉀含量中等，分別處于3級和4級水平，試驗點土壤肥力薄。林帶土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、有效磷、全鉀和速效鉀的變異系數(shù)分別為 36.91%、17.33%、7.69%、42.19%、14.52%和 42.17%；農(nóng)田土壤其各養(yǎng)分變異系數(shù)分別為29.01%、25%、11.11%、42.29%、17.84%和53.48%；荒地土壤其各養(yǎng)分變異系數(shù)分別為61.2%、31.67%、32%、60.41%、17.62%和45.39%。以上結(jié)果表明各土壤源地土壤養(yǎng)分變異系數(shù)普遍偏大，養(yǎng)分分布不均，空間差異較大。林帶土壤有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)較農(nóng)田的大，這可能是農(nóng)田種植過程中人為施肥所造成的農(nóng)田養(yǎng)分增加，養(yǎng)分空間分布差異減小。林帶較荒地而言，土壤有機(jī)質(zhì)含量有所升高，這可能是因為林帶建設(shè)可以促進(jìn)土壤脫鹽，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)[6]。同時林帶改造還有助于增加空氣負(fù)離子數(shù)量，調(diào)節(jié)大氣溫濕度，生態(tài)效應(yīng)比較顯著。

表2 土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard for grading of soil nutrient

2.2 不同立地土壤酶活性特征

過氧化氫酶能表征土壤的主要養(yǎng)分狀況，但不能有效表征土壤生物學(xué)特性，土壤類型和肥力是影響過氧化氫酶活性的主要因素。劉建華等[7]認(rèn)為過氧化氫酶的活性與土壤有機(jī)質(zhì)的含量有關(guān)，并隨土層的深度而減弱，但與微生物的數(shù)量沒有多大關(guān)系。研究表明：試驗點林帶、農(nóng)田區(qū)和荒地土壤過氧化氫酶活性平均值分別為1.49 ±0.13，1.87±0.35，1.46±0.22 mL/g干土，林帶土壤活性值介于農(nóng)田和荒地土壤之間（表3），變異系數(shù)為15.43%，空間變異度較大。

通常認(rèn)為，土壤中具有活性的脫氫酶是生物細(xì)胞的必要組成部分，只能存在于生物體內(nèi)，由于土壤中不可能存在脫離活體的脫氫酶，測得的脫氫酶活性多表征土壤微生物的瞬時代謝活性。研究顯示：林地土壤脫氫酶活性平均值為54.38±26.39 μgTPF/g干土，變異系數(shù)為48.52%；農(nóng)田土壤脫氫酶活性平均值為115.52±34.92 μgTPF/g干土，變異系數(shù)為30.22%；荒地土壤脫氫酶活性平均值為38.24±35.48 μgTPF/g干土，與林帶土壤和農(nóng)田土壤脫氫酶比較，其空間變異度大，變異系數(shù)為91.53%，活性偏低，土壤微生物代謝活性較低。

土壤的脲酶活性與土壤的微生物數(shù)量、有機(jī)質(zhì)含量、全氮和速效氮含量呈正相關(guān)，常用于表征土壤的氮素狀況[8]。研究顯示：林帶土壤脲酶活性平均值為1.59±0.27 mgNH4+-N/100 g干土·3h，變異系數(shù)為16.98%；農(nóng)田土壤脲酶活性平均值為3.96±1.68 mgNH4+-N/100 g干土·3h，變異系數(shù)為42.4%，荒地土壤脲酶活性平均值為0.93±0.45 mgNH4+-N/100 g干土·3h，變異系數(shù)為48.39%，與其它土壤相比，荒地土壤脲酶活性最低，空間變異度大，這可能與其低養(yǎng)分特征有一定的相關(guān)性。

表3 不同立地土壤酶活性特征Table 3 Soil enzymes activities of the tested soils

2.3 野生植物資源在不同立地土壤上的分布

2012年試驗示范林完成后，于2013年10月和2014年10月對灘涂新圍墾地不同土地利用方式下野生植物資源的種類、分布和優(yōu)勢度進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，結(jié)果顯示：

2.3.1 林帶野生植物名錄（植物名錄中帶“*”表示常見種） 禾本科：蘆葦*（Phragmites australis）、狗牙根*（Cynodon dactylon）、狗尾草*（Setaria viridis）、白茅*（Imperata cylindrica）、稗（Echinochloa crusgalli）、棒頭草（Polypogon fugax）；菊科：苣荬菜（Sonchus arvensis）、小蓬草*（Conyza canadensis）、艾*（Artemisia argyi）、蒼耳（Xanthium sibiricum）、一枝黃花（Solidago decurrens）；莧科：喜旱蓮子草*（Alternanthera philoxeroides）、莧（Amaranthus tricolor）；豆科：天藍(lán)苜蓿（Medicago lupulina）；傘形科：野胡蘿卜（Daucus carota）；大麻科：葎草*（Humulus scandens）；車前草科：車前草（Plantago depressa）；蝶形花科：田菁* （Sesbania cannabina.）。

2.3.2 農(nóng)田野生植物名錄 禾本科：狗牙根*、狗尾草*、茅草*、燕麥草*（Arrhenatherum elatius）；菊科：飛廉（Carduus nutans）、一枝黃花、艾草*（Artemisia argyi）、苣荬菜（Sonchus brachyotus）；莧科：空心蓮子草*，莧；大戟科：鐵莧菜（Acalypha australis）；豆科：天藍(lán)苜蓿*；傘形科：野胡蘿卜*（Daucus carota）；蓼科：齒果酸模*（Rumex dentatus）、水蓼*（Polygonum hydropiper）；藜科：堿蓬（Suaedae glaucae）；旋花科：牽?；ǎ↖pomoeanil nil）。

2.3.3 荒地野生植物名錄 禾本科：蘆葦、狗牙根*、稗草、千金子（Leptochloa chinensis）、棒頭草、狗尾草、馬唐草（Digitaria sanguinalis）；菊科：小蓬草*、飛廉、一枝黃花、苣荬菜、一年蓬（Erigeron annuus）；藜科：堿蓬*；莎草科：海三棱藨草*（Scirpus mariqueter）；檉柳科：檉柳*（Tamarix chinensis）；莧科：空心蓮子草；傘形科：野胡蘿卜；豆科：天藍(lán)苜蓿；蓼科：酸模葉蓼（Polygonum lapathifolium）、水蓼（Polygonum hydropiper）。

2.4 野生植物資源在不同土地利用上的優(yōu)勢度分析

荒地野生植物有9科20種，其中禾本科7種，菊科5種，藜科1種，莎草科1種，檉柳科1種，莧科1種，傘形科1種，豆科1種和蓼科2種；蘆葦、堿蓬、檉柳（Tamarix chinensis）、狗牙根和小蓬草為常見種，其余為偶見種。

林帶野生植物有8科19種，其中禾本科6種，菊科6種，莧科2種，豆科1種，傘形科1種，大麻科1種，車前草科1種，蝶形花科1種；蘆葦、狗牙根、茅草、小蓬草、艾草、空心蓮子草、葎草和田菁為常見種，其余為偶見種。

農(nóng)田野生植物有9科17種，其中禾本科4種，菊科4種，莧科2種，大戟科1種，豆科1種，傘形科1種，蓼科2種，藜科1種，旋花科1種；狗牙根、狗尾草、茅草、燕麥草、艾草、空心蓮子草、天藍(lán)苜蓿、野胡蘿卜、齒果酸模和水蓼為常見種，其余為偶見種。

表4 不同土地立地下野生植物質(zhì)量密度和頻度分析Table 4 Mass density and frequency of plants in tested plots with different land utilization

根據(jù)質(zhì)量密度（D）和頻度指標(biāo)（F）（表4），林帶內(nèi)優(yōu)勢野生植物主要有蘆葦、狗牙根、狗尾草、空心蓮子草、小蓬草和艾草，次級植物有田菁、一枝黃花、一年蓬和茅草，苣荬菜、蒼耳和車前草相對較少。

荒地優(yōu)勢野生植物主要有海三棱藨草和堿蓬，次級植物有蘆葦、檉柳和小蓬草，千金子、稗草和狗牙根呈局部散生。值得指出的是狗牙根雖然在空間分布上不具有優(yōu)勢，但在其著生的地方有著相當(dāng)大生物量，表明在土壤條件有所改良的情況下狗牙根具有很強(qiáng)的繁殖和擴(kuò)張能力。由于荒地面積大，高程不統(tǒng)一，空間環(huán)境條件差異大，使得植物群落形成過程的各階段同時存在于荒地，表現(xiàn)為第一階段開敞的植物群落由堿蓬、檉柳和蘆葦組成，第二階段郁閉混合的植物群落由海三棱藨草、堿蓬、檉柳、蘆葦、小蓬草、千金子、稗草、狗牙根和一些偶見種組成，第三階段相對密閉的植物群落由蘆葦組成。

農(nóng)田的野生植物主要著生于路邊和水溝邊，以及人為除草、家禽和家畜的啃食，使得農(nóng)田野生植物資源難于標(biāo)準(zhǔn)量化分析，所以未對農(nóng)田野生植物資源做量化分析。

不同利用類型下野生植物資源種類、分布和優(yōu)勢度有明顯不同。與荒地相比，林帶內(nèi)優(yōu)勢野生植物有明顯變化，耐鹽先鋒植物海三棱藨草、堿蓬和檉柳被淘汰，而一些田間常見雜草由于競爭優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸成為林帶植物群落的重要組成部分，表明通過營造混交林帶，在短期內(nèi)有效改良了立地環(huán)境，加速了植物群落演替。

3 結(jié)論與討論

（1）余姚灘涂圍墾地試驗點經(jīng)過多年的溫度、水鹽和土壤養(yǎng)分的自然調(diào)節(jié)，表現(xiàn)出自身特有的土壤屬性和植物群落組成。土壤為強(qiáng)堿性土，含鹽量較高，但鹽分含量空間分布不均；土壤機(jī)械組成以砂粒為主，不利于土壤保水保肥；容重偏大，總孔隙度偏小，毛管孔隙度偏大而非毛管孔隙度偏小，對植物生根有一定的負(fù)面影響；土壤肥力薄，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量低，均處于5級以上水平，有效磷和速效鉀含量中等，分別處于3級和4級水平，養(yǎng)分空間差異較大；土壤酶活性普遍偏低且空間變異度大。

（2）不同利用類型下野生植物資源種類、分布和優(yōu)勢度有明顯不同。與荒地相比，林帶內(nèi)優(yōu)勢野生植物有明顯變化，耐鹽先鋒植物海三棱藨草、堿蓬和檉柳被淘汰，而一些田間常見雜草如狗牙根、狗尾草、空心蓮子草、小蓬草、艾草、小飛蓬和茅草等由于競爭優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸成為林帶植物群落的重要組成部分。

（3）余姚灘涂圍墾地試驗點混交林的營建，增加了土壤有機(jī)質(zhì)，豐富了植物群落物種組成，對調(diào)節(jié)鹽堿地土壤水鹽，養(yǎng)分，改善鹽堿地生態(tài)環(huán)境，具有重要意義。通過對杭州灣濱海鹽堿地不同土地利用方式下植被組成進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，營造適應(yīng)其自身特有土壤屬性和植物群落組成的混交林帶，可有效改良立地環(huán)境，加速了植物群落演替。

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Wild Plant Distribution on Saline-alkali Soil with Different Land Uses

SHEN Li-ming1，ZHANG Jian-feng2*，CHEN Guang-cai2，WANG Li2
（1. Yuyao Forestry Extension Station of Zhejiang, Yuyao 315400, China; 2. Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Fuyang 311400, China）

Investigations were carried out on wild plant on saline-alkali soil with different land uses in Yuyao, Zhejiang province in 2013 and 2014. The results showed that species, distribution and dominance of wild plant had great difference among different land uses soil. Compared with the plants on barren land, the dominant plants on woodland had changed. The investigation demonstrated that planting mixed forest on saline-alkali soil could improve site conditions for plants, and accelerate plant community succession.

Saline-alkali soil; wild plant; different land use

S718.51

A

1001-3776（2015）04-0052-06

2015-03-08；

：2015-05-19

浙江省——中國林業(yè)科學(xué)研究院合作項目（2013SY02）；浙江省森林生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊項目（2011RS0027）；國家科技支撐項目（2012BAJ24B05）

沈立銘（1963-），男，浙江余姚人，高級工程師，從事林業(yè)技術(shù)推廣工作；*通訊作者。