盐渍农田典型排水沟边坡土壤特征及其与植被耦合关系研究

【摘要】：黄河三角洲是我国重要的中低产田后备资源库,具有很大的开发潜力,但在盐渍化的影响下田间产量受到极大的制约。作为重要的盐碱地改良措施,农田排水沟在黄河三角洲地区得到了广泛的应用,但在使用的过程中存在着坡面崩塌、沟道淤积等情况,极大制约了排水沟功能的发挥,使用植被进行生态修复是沟道养护的重要措施,植被与土壤的动态耦合关系的研究为进行生态修复提供重要的理论基础。本文选择黄河三角洲典型农田排水沟(斗沟、农沟)作为研究对象,研究了不同季节(春、夏、秋)、坡面(东E、西W、南S、北N)和坡位(上、中、下)土壤特征的时空动态变化规律,通过对农田斗沟不同坡向、坡位的土壤和植被调查分析,揭示土壤-植被耦合关系,并探寻盐渍土农田排水沟边坡植被生长的关键限制因子,进而理清生态建群植被的分布规律,以期为盐渍土农田生态修复提供参考,主要研究结果如下:(1)农田排水沟坡面土壤特征表现出显著时空变化规律。土壤含水量在中下坡位集中,且不同沟型分布规律不同,秋季土壤含水量较春夏季高。坡面土壤盐分春季集中在中坡位,在斗沟北坡盐分表聚显著;在夏秋季向中下坡位集中,并在夏季土壤盐分达到相对最高(4.74 g·kg~(-1))。土壤p H呈春季夏季秋季的显著季节变化规律。土壤有机质、全氮含量在中坡位最高,且坡面整体呈现夏低、春秋高的季节变化规律。土壤有效磷含量夏秋季在土壤表层增高显著,并在下坡位富集明显。(2)农田排水沟边坡植被表现出显著的坡面坡位差异,植被Shannon-Wiener多样性指数显示在土壤水分较为集中的下坡位较高,而在土壤盐分最高的中坡位物种多样性最低。Simpson物种优势度指数呈下坡位上坡位中坡位的规律。Pielou均匀度指数与土壤盐分的富集区域重合,且南坡较北坡均匀度高。Margalef物种丰富度指数表现为上坡位中坡位下坡位。坡面植被地上生物量也表现出显著空间差异,且不同样地分布规律显著不同。(3)农田排水沟植被分布受到土壤特征的显著制约,主要限制因子为土壤含水量、有机质、全盐、p H,且随调查区域、坡位不同主要影响因子组成存在差异,通过边坡土壤-植被耦合形成了各自不同的生态策略。因此对盐渍土农田排水沟进行生态修复应当依据土壤条件动态变化和植被应对策略,选择适宜的植被种类和建植方式。