苏打盐碱化草原改良后植物多样性评价分析

司振江，黄　彦，滕　云

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)



苏打盐碱化草原改良后植物多样性评价分析

司振江，黄彦，滕云

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

摘要：通过采取振动深松、对角耙、围栏封育、浅翻轻耙等技术措施对苏打盐碱化草原的改良效果进行研究评价，利用生物多样性评价方法进行分析，结果显示振动深松、对角耙、围栏封育、浅翻轻耙4种改良措施均取得显著改良效果，改良3 a平均产草量较对照提高了423.8%、219%、128.6%、261.9%，特别是采用振动深松改良措施3 a后，草原盖度达到90.33，人工播种的羊草盖度达到35.0，羊草相对盖度达到38.75，羊草重要值达到79.52，均匀度指数达到0.869，丰富度指数和多样性指数较改良当年分别提高了199.9%和50.8%。综合比较4种改良措施，以振动深松改良效果最显著。

关键词：苏打盐碱化草原；振动深松；改良措施；植物多样性；分析

物种多样性是从生态学角度对群落的组织水平、形成演化及维持机制进行研究，它是群落生物组成结构的重要指标。众多研究显示，物种的多样性在不同环境不同质地下表现不同[1-3]。因此，群落的稳定性通过其物种多样性可以反映出来，通过测定物种丰富度指数(D)，均匀度指数(E)，多样性指数(H)，可反映不同植被类型物种的多样性，为草原生态环境恢复与重建提供科学依据，进而在满足人类经济目标的同时保持地表植被的完整和功能的发挥。

本文以苏打盐碱化草原为对象，通过采取对角耙、围栏封育、浅翻轻耙、振动深松等改良措施[4]的对比研究，分析实施4种改良措施后的牧草产量、重要值、丰富度指数，均匀度指数，多样性指数等指标变化，优选适宜苏打盐碱化草原改良的技术措施，最终确定振动深松是改良苏打盐碱化草原的有效方法。该研究对于松嫩平原苏打盐碱化草原改良具有重要的指导意义[5-6]。

1材料与方法

1.1试验设计

试验在黑龙江省安达市万宝山镇试验区进行，试验区受内陆及海上高低气压和季风交替影响，冬季漫长、寒冷、干燥，多西北风；夏季短促、温暖、雨热同期，多南风；春秋两季为过渡期，时间短。多年平均降雨量430 mm，多年平均蒸发量1645 mm ，年蒸发量是降水量的3～4倍。试验区土地板结、碱斑连片、生态脆弱，土壤含盐量达 1.12% ，平均pH值为 9.92。

试验设对角耙、围栏封育、浅翻轻耙、振动深松、对照5个试验区，并人工播种羊草，对照区为苏打盐碱化草原原状区，3次重复，每个试验小区面积0.33 hm2。每年8月20日采草测产，每个小区随机选择3个1 m2测点调查产草量、物种数、每个种个数、盖度、密度、频度等指标。

1.2生态恢复效果评价方法

从物种重要值和物种多样性分析植被的变化[7-8]。

重要值=(相对盖度+相对密度+相对频度)/300

盖度=样方内某种个体胸面积和/样方面积；

密度=样方内某种植物的个体数/样方面积；

频度=一个种在所调查的全部样方内出现的频率；

相对盖度=某个种的盖度/所有种盖度之和；

相对密度=某个种的密度/所有种密度之和；

相对频度=某个种的频度/所有种频度之和；

丰富度指数：

(1)

均匀度指数：

(2)

多样性指数：

(3)

(4)

式中：S为物种数，N为全部种的个体数，Ni为种i的个体数，Pi为种i的个体数在全部个体数中的比例。

2结果与分析

2.1不同措施对牧草产量的影响

表1为实施4种改良措施后，连续三年的牧草产量。

表1　各试验区牧草产量

从表1连续3 a测产结果看出，采取对角耙、围栏封育、浅翻轻耙、振动深松改良措施后牧草产量均有显著提高，牧草产量提高最少的也较对照区提高了128.6%，其中振动深松改良措施使牧草产量提高的最多，较对照区产量提高423.8%，且比采取对角耙、围栏封育、浅翻轻耙改良措施也分别提高了64.2%、129.2%、44.7%。说明采取振动深松措施改良苏打盐碱化草原能够获得最高的产草量，产草效果最好。

对表1进行差异显著性分析，其结果见表2。

表2　不同改良措施间差异比较表

注：差异显著标准的计算结果为5%平准=0.023(*)，1%平准=0.033(**)。

将表1按实施不同改良措施后获得的3 a平均牧草产量的高低排序，算出不同试验区的产量差异(见表2)，可见不同改良措施对苏打盐碱化草原草场产草量均有显著提高，振动深松改良措施较其它改良措施产量都高，而且差异达到极显著程度。其它各处理区与对照区产量差异也极显著，说明各改良措施都有显著效果，但从产草量上来看，振动深松是改良苏打盐碱化草原后产草量最高的技术措施，此项改良技术有利于恢复草原植物综合产草量能力。

2.2不同措施在改良当年对植物多样性的影响

实施几种改良措施后，在改良当年反映植物多样性的各项指标见表3。

表3　不同改良措施植物多样性对比

由表3可以看出，改良当年，4种改良措施使苏打盐碱化草原的物种数由原来的2个增加到5～10个。4种方法的丰富度指数、均匀度指数、多样性指数、盖度均高于对照区。丰富度指数最高的是对角耙区和围栏封育区为1.578，均匀度指数最高的是浅翻轻耙区为0.938，多样性指数最高的是对角耙区为2.115，盖度最高的是振动深松区为74.50。虽然采取振动深松措施的丰富度指数、均匀度指数、多样性指数较采取其它措施相应的最高值分别降低了11.1%、10.0%、12.3%，但是仍较对照区分别提高了701.7%、19.4%、278.6%。盖度指标不同改良措施间差异较大，振动深松区的盖度分别较对照区、对角耙区、围栏封育区、浅翻轻耙区分别提高了391.1%、71.7%、106.9%、52.0%。盖度增加说明植物的郁蔽度和植物的出现率就会增加，通过比较分析可见振动深松改良措施改良苏打盐碱化草原效果较好。

2.3振动深松对植物多样性的影响

采用振动深松改良苏打盐碱化草原3 a的物种种类、密度、频度、盖度、重要值等详见表4。

表4　振动深松区物种重要值

续表4

由表4可见采用振动深松改良措施在改良当年，草地植被得到迅速恢复，改良后的苏打盐碱化草原被野生的水稗草、虎尾草、谷有子等植物所覆盖，结合表3可知，在改良当年植物种类就达到9种，比对照区多出7种；改良第二年人工播种草种与野生草并生，植物种类达到18种；改良第三年植物种类达到25种。人工播种的羊草盖度由改良当年的9.5提高到改良第三年的35.0，相对盖度由改良当年的12.8%提高到改良第三年的38.75%；羊草重要值由改良当年的38.59增加到改良第三年的79.52。采用振动深松措施改良苏打盐碱化草原3 a后，盖度、密度、频度等指标逐年递增，草原植物种类增多，植物生长茂盛，特别是人工播种的羊草各项指标均是逐年迅速增加，使得苏打盐碱化草原变成了高产牧草区。

对振动深松区进行连续3 a的植物多样性跟踪调查结果如表5，丰富度指数、均匀度指数、多样性指数、盖度均呈逐年增加趋势，其中，丰富度指数在改良第二年、第三年较改良当年分别提高了112.4%和199.9%；多样性指数在改良第二年、第三年较改良当年分别提高了32.2%和50.8%；盖度在改良当年、第二年、第三年分别为74.50、84.55、90.33，改良第二年、第三年较改良当年分别提高了13.5%和21.2%。虽然只有均匀度指数提高幅度较小，但改良3年也均达到了0.8以上。

表5　振动深松区植物多样性对比

3结论

(1)采取振动深松、对角耙、围栏封育、浅翻轻耙改良措施改良苏打盐碱化草原均取得显著的改良效果，改良3 a平均产草量较对照提高了423.8%、219%、128.6%、261.9%，其中以振动深松改良措施的提高产草量效果最显著。

(2)采用振动深松改良措施3 a后，草原盖度达到90.33，人工播种的羊草盖度达到35.0，羊草相对盖度达到38.75%，羊草重要值达到79.52，植物生长茂盛，变成了高产牧草区。

(3)对振动深松区调查结果显示，均匀度指数、丰富度指数和多样性指数呈连年递增趋势，均匀度指数达到0.869，丰富度指数和多样性指数较改良当年分别提高了199.9%和50.8%。

(4)综合比较4种改良措施中以振动深松改良效果最显著。

参考文献：

[1]杨利民,韩梅,李建东.中国东北样带草地群落放牧干扰植物多样性的变化[J].植物生态学报,2001,25(1):110-114.

[2]郑慧莹,李建东.松嫩平原盐生植物与盐碱化草地的恢复[M].北京:科学出版社,1999.

[3]赵玉晶,白云鹏,韩大勇,等.松嫩平原环境破碎化后羊草斑块植物组成多样性的空间变化[J].草地学报,2008,16(2):158-163.

[4]戈敢.盐碱地改良[M].北京：水利电力出版社，1987.

[5]司振江,黄彦.苏打盐碱土改良及生态环境修复效果评价[C]// 首届“寒区水资源及其可持续利用”学术研讨会,2008:53-56.

[6]曲璐,司振江,黄彦,等.振动深松技术与生化制剂在苏打盐碱土改良中的应用[J].农业工程学报,2008,24(5):95-99.

[7]孙涛,毕玉芬,赵小社,等.围栏封育下山地灌草丛草地植被植物多样性与生物量的研究[J].云南农业大学学报：自然科学版,2007,22(2):246-250.

[8]司振江,张忠学,黄彦.大庆市盐碱土深松改良生态修复试验研究[J].土壤通报,2010 (4):952-956.

Analysis of plant diversity in the improvement of soda saline alkaline grassland

SI Zhenjiang,HUANG Yan,TENG Yun

(HeilongjiangProvincialHydraulicResearchInstitute,Harbin15080,China)

Abstract：Based on the biodiversity assessment method to evaluate the improvement of soda saline alkaline grassland by using vibrating subsoiling, diagonal rake, fencing, shallow ploughing. It shows that the improvement measures including vibration subsoiling, diagonal rake, fencing, shallow ploughing and light harrow have achieved remarkable improvement effect. The average yield is increased by 423.8%, 219%, 128.6%, 261.9% compared with CK in three years. In particular, the natural and artificial grassland coverage rate reaches to 90.33 and 35.0 by using of vibration subsoiling. Moreover, the artificial seeding Leymus chinensisrelative coverage rate reaches to 38.75, the important value reaches to 79.52, and the evenness index reaches to 0.869 after vibrating subsoiling. The richness index and diversity index are increased by 199.9% and 50.8%. Thus, it can be concluded that the most significant improvement effects of vibrating subsoiling comparing the four measures to improvement measures.

Key words：soda saline alkaline grassland；vibrating subsoiling；improvement measures；plant diversity；analysis

基金项目：黑龙江省发展高新技术产业专项资金 (FW06B914)

作者简介：司振江(1959-)，男，研究员级高级工程师，主要从事农业生态环境修复及灌溉排水技术等研究。E-mail：si_zj@163.com

中图分类号：S156.4

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2015)02-0021-05