黄河三角洲湿地植被空间分布对土壤环境的响应1)

王 岩 陈永金 刘加珍

(聊城大学，聊城，252059)

黄河三角洲是我国三大河口三角洲之一，又是世界著名的河口三角洲中目前开发度很低的三角洲之一，被誉为“金三角”地带，是我国的重点经济开发区［1］。鉴于黄河三角洲生态系统的脆弱性和土地盐渍化的严重性，国内许多专家学者对这一地区的盐渍土治理［2］、湿地演化［3］以及生态系统的恢复与重建［4］等进行了深入探讨，而对植被群落演替过程中土壤性质与植被群落分布的耦合关系研究较少。近10a来，黄河三角洲的淡水湿地面积萎缩现象加剧，淡水湿地植被逐渐消亡，植被类型由原来的芦苇群落、香蒲群落向盐地碱蓬群落和柽柳群落演替。因此，文中初步分析了植被分布与土壤各环境因子间的响应关系，揭示植被自然演替规律，以期为黄河三角洲湿地的保护、修复及开发提供科学依据。

1 研究区概况

黄河三角洲国家级自然保护区位于山东省东营市黄河入海口处，渤海湾南岸和莱州湾西岸(N37°35'～ 38°12'，E118°33'～ 119°20')，总面积 15.3×104hm2，属温带大陆性季风气候，四季分明，年平均气温 12.1℃，多年平均降水量 551.6 mm［5］。区内地势平坦，地下水位较浅，水质矿化度较高，植被以水生植被和盐生植被为主(85%以上)［6］，植物群落组成简单，柽柳、碱蓬及芦苇分布较广，植被的分布主要受土壤盐碱化程度影响。柽柳群落主要分布于干旱高盐的生境中，可溶性盐质量分数为19.1% ～29.7%，由于土壤可溶性盐过高，局部地方有盐结晶出现;碱蓬群落主要分布于湿润高盐区域，可溶性盐质量分数为13.0% ～24.8%，是潮沟分布区主要湿地植被类型;芦苇群落主要分布于土壤可溶性盐质量分数较低的地方，伴生植物种类较为丰富［7－8］。土壤质地以轻壤土和中壤土为主，土壤类型以潮土和盐土为主。

2 材料与方法

野外调查与采样:将研究区样地划分为5种植被群落，离海岸线距离由近及远分别为:柽柳群落(A)，柽柳—碱蓬群落(B)，芦苇—柽柳群落(C)，碱蓬—芦苇群落(D)和芦苇群落(E)，在一定程度上反映了研究区盐生植被向淡水植被进行正向演替的过程。按照灌丛样地10 m×10 m，草本样地1 m×1 m的原则，在每种植被群落中选择有代表性的样地，每个样地内随机选择3～5个采样点，每个采样点采样深度(H)分别为0≤ H ＜5 cm，5 cm≤ H ＜10 cm，10 cm≤ H ＜30 cm，30 cm≤ H ＜50 cm、50 cm≤ H ＜100 cm。

样品分析与测定:将采集的土壤样品自然风干、研磨、过筛等预处理后，采用电导法测定土壤可溶性盐质量分数;pH计测定pH值(V(土)∶V(水)=1∶5);重铬酸钾容量法测定有机质质量分数;凯氏蒸馏法测定全氮质量分数;钼锑抗比色法测定全磷质量分数;碱解扩散法测定有效氮质量分数;Olsen法测定有效磷质量分数;火焰光度法测定Na+和K+;常规滴定法测定Cl－和Ca2+;每个样地与海岸之间的距离用GPS定位，结合Google earth软件进行计算，记为DT值。

3 结果与分析

3.1 不同植被群落下土壤理化性质

黄河三角洲湿地土壤基本性质如表1所示。土壤可溶性盐质量分数变化范围较大，为0.04% ～6.59%，大部分属于重盐土(＞0.4%)［9－10］;土壤呈偏碱性，土壤中有机质、总氮、有效氮和有效磷质量分数差异也很大。有效氮和可溶性盐质量分数的变异系数较高，分别为1.02和0.99，质量分数差异显著;pH值与总磷质量分数的变异系数最小，分别为0.05 和0.07，区域差异不明显。

表1 黄河三角洲湿地不同植被群落下土壤理化性质

3.2 土壤可溶性盐与植物群落分布的关系

不同植被群落土壤剖面可溶性盐质量分数的垂直变化见图1。

图1 黄河三角洲湿地土壤可溶性盐质量分数垂直变化

从平均值来看，各层土壤可溶性盐质量分数变化范围为0.99% ～1.76% ，总体上属于重盐土类型(可溶性盐质量分数大于0.4%)。群落A、B和C的0≤ H＜5 cm层土壤可溶性盐明显高于其他各层，垂直方向上变异较强，总体上可溶性盐分布具有较强的表聚性。主要是由于这3个群落所处区域地势较低，地下水埋深较浅，受海水影响大，土壤积盐强烈，故表层土壤可溶性盐质量分数高。群落D与E随着土壤中可溶性盐质量分数的降低，植被覆盖率增加，因而明显地抑制了土壤蒸发，减少了可溶性盐从土壤深层向地表的积聚;同时由于地表有不同程度的积水，土壤中水溶性盐被溶出，存在可溶性盐向下淋溶的过程，造成表层土壤盐度较低，随深度增加质量分数呈上升趋势，故呈现出底聚型可溶性盐剖面特征。

不同植被群落下表层土壤(0～30 cm)可溶性盐质量分数为0.118% ～3.646%(图2)。土壤可溶性盐质量分数是植被空间分布的主要限制因素，随着离海距离的增加可溶性盐质量分数逐渐降低，群落优势种由盐生植物柽柳最终过度为耐盐能力弱的芦苇。通过单因素方差分析中L－S－D两两比较可知，柽柳群落与其他所有群落表层土壤可溶性盐质量分数差异显著。

对植物样方调查结果与对应的土壤可溶性盐质量分数进行分析，结果见图3。由于不同植物种类对土壤可溶性盐质量分数适应性的差异，随着含盐量的增大，植物群落中荻、蓼、芦苇、罗布麻低耐盐植物种类逐渐减少，当土壤可溶性盐质量分数大于1.52%时只有耐盐强度大的柽柳能够生存，成为群落的单优势种。由于黄河三角洲从内陆到沿海存在着可溶性盐梯度，造成植被分布也表现为随距海远近和地势相对高低呈明显的带状分布。

3.3 土壤养分与植物群落分布的关系

土壤中有机质和总氮的质量分数在0～30 cm表层土壤中由海向陆地方向呈现波动性变化，而总磷的质量分数变化不明显。不同植被群落下各土壤养分平均质量分数如图2所示。

图2 湿地表层土壤中不同群落间SC、SOM、TN和TP质量分数变化

图3 湿地植物种类与土壤可溶性盐质量分数的关系

3.3.1 土壤有机质质量分数与植物群落分布的关系

土壤有机质质量分数的变化取决于有机物输入量和输出量的相对大小［11－13］。湿地土壤有机质的主要来源是植物残体分解［14］，不同群落下土壤有机质质量分数存在差异的最主要原因是群落生产力的差异。不同群落下表层土壤有机质质量分数为0.216% ～0.544%，其中芦苇—柽柳群落(C)下的土壤有机质平均质量分数最高。由于该群落土壤可溶性盐质量分数适中，植被生产能力高且生物量大，表层积累大量枯枝落叶，腐殖化作用明显［15］，有机质易于积累。通过L－S－D两两比较可知，群落C与其他所有群落差异显著。

3.3.2 土壤全氮质量分数与植物群落分布的关系

不同群落下表层土壤全氮质量分数为128.7～315.0 mg·kg－1，呈现波动性变化，由大到小依次为C、E、A、B、D，与有机质质量分数表现出相同的消长趋势，这与前人研究结论基本一致［12，16－17］。天然湿地土壤中的氮主要来源于动植物残体和生物固氮［18］，土壤中氮素95%以上以有机氮的形式存在于土壤表层［19］，随着土壤中有机质的逐步矿化，氮素也被逐渐释放出来。芦苇—柽柳群落(C)与芦苇群落(E)的生物量和地表凋落物较其他群落有所增加，利于氮素的累积。L－S－D两两比较可知，群落C与A、B、D差异显著。

3.3.3 土壤全磷质量分数与植物群落分布的关系

不同群落下表层土壤全磷平均质量分数为507.7 ～563.0 mg·kg－1，单因素方差分析可知群落差异不显著(p=0.231)。土壤中磷素主要来源于成土母质和动植物残体归还，其质量分数主要受土壤类型和气候条件的影响［20］，受演替中植被群落结构变化影响较弱［5］。黄河三角洲是由黄河携带的大量泥沙淤积在滨海地带而形成的新生陆地，因此，整个调查区域土壤全磷质量分数差别不大［21］。

3.4 环境因子相关性分析

由表2表明，研究区土壤可溶性盐质量分数与Cl－质量分数、Na+质量分数具有极强的正相关关系(相关系数分别为0.995和0.997)，与DT值呈很强的负相关关系(－0.961)，同时 Cl－和 Na+质量分数与DT值具有较强的负相关关系(分别为－0.958和－0.942)。说明构成黄河三角洲土壤可溶性盐的主要元素是Cl－和Na+，距离海洋的远近也影响土壤可溶性盐质量分数的高低。离海洋越远的地方，潮沟的影响力越小，可溶性盐质量分数也越低，反之越大［11］。有机质、全氮、有效磷质量分数呈两两显著相关，这表明氮磷有相当一部分是以有机质结合态存在。白军红等［22］研究也证实湿地土壤氮素主要以有机氮的形式存在于有机质中。也有研究［23］表明，土壤对磷的储存能力与有机质质量分数有关，一般有机质质量分数愈高，对磷的吸附能力愈强。pH值与全磷质量分数相关密切，这主要是由土壤类型决定的。

4 结论与讨论

黄河三角洲湿地不同植被群落下表层土壤(0～30 cm)可溶性盐质量分数为0.118% ～3.646%，构成土壤可溶性盐的主要元素是Cl－和Na+，随着离海距离的增加而逐渐降低。不同植被群落下土壤可溶性盐剖面变化差异较大，群落A、B和C的可溶性盐分布具有较强的表聚性，而群落D与E则呈现出底聚型可溶性盐剖面特征。可溶性盐剖面分布应该与地下水性质密切相关，此方面还有待进一步研究。

土壤中氮磷部分是以有机质结合态存在的。不同植被群落下表层土壤中有机质和全氮质量分数表现出相同的消长趋势，其中芦苇—柽柳群落(C)下土壤的平均质量分数最高。

表2 土壤中各环境因子的相关性

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