鹽堿化對(duì)草原植物發(fā)育的影響

1、鹽堿化對(duì)草原植物發(fā)育的影響材料和方法1試驗(yàn)樣地自然概況及其變遷試驗(yàn)樣地位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟阿巴嘎旗呼日查干淖爾，其地理坐標(biāo)是東經(jīng)114° 45' '113° 04'，北緯43° 22' 43。29z，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(diǎn)是干旱、寒冷、冷暖多變。20世紀(jì)50年代以前，呼 日查干淖爾湖中間有個(gè)小島，島上野草叢生，湖周?chē)敳菝?是候鳥(niǎo)產(chǎn)仔繁育的地 方。然而，從20世紀(jì)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(bǔ)湖水的蒸發(fā)，水位逐年降低,小島和兩岸連了起來(lái)，形成了一條天然壩，將

2、大湖分成 大小兩個(gè)湖。小湖山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(fā) 水位下降,便成了咸水湖，干涸的湖底形成次生鹽堿地。每當(dāng)春季大風(fēng)日，大面鹽堿 化土地表面的松散鹽分沉積物隨風(fēng)卷起，形成“化學(xué)塵暴”，直接危害當(dāng)?shù)氐娜恕⑿?正常生活,而且以驚人的速度擴(kuò)大草地鹽堿化的進(jìn)程，威脅著周邊地區(qū)乃至京、津、 唐地區(qū)的生態(tài)安全。2試驗(yàn)樣地的設(shè)計(jì)2011年5-9月在湖區(qū)分別選取3個(gè)樣地，其中樣地1是2010年人工種植堿 蓬,2011年自然生長(zhǎng)，其土壤可溶性鹽為0. 59%, pH值為10. 10o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

3、2009年人工種 植堿蓬后自然生長(zhǎng)，其土壤可溶性鹽為1. 14%, pH值為10. 58o每個(gè)樣地的大小為 10mX 10m,在每個(gè)樣地用對(duì)角線取樣法設(shè)8個(gè)樣點(diǎn)。3試驗(yàn)方法3. 1人工種植角果堿篷對(duì)鹽堿化草地種子庫(kù)的影響在堿蓬種植前期，對(duì)每個(gè)樣 地土壤種子庫(kù)進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查00cm 土層的種子庫(kù)，調(diào)查樣點(diǎn)大小為 locmXlocmo將采集到的土樣用1mm的土壤篩過(guò)篩，充分混勻后進(jìn)行萌發(fā)。選用邊 長(zhǎng)為15cm的正方形花盤(pán)作為發(fā)芽床,花盤(pán)上直接鋪卑度為3cm的土壤樣品。設(shè)置4 個(gè)重復(fù)，用噴壺適時(shí)澆水保持土壤濕潤(rùn)。每日觀察種子的萌發(fā)情況，待幼苗能鑒別出 植物種后除去。3. 2草地鹽堿化對(duì)角果堿篷出苗率

4、的影響5月份堿蓬出苗后對(duì)出苗狀況進(jìn)行 調(diào)查分析，測(cè)定每平方米的出苗數(shù)。3. 3草地鹽堿化對(duì)角果堿篷種群生長(zhǎng)的影響分別在角果堿篷苗期、拔節(jié)期、 花期和結(jié)果期訃數(shù)各樣地所有植物個(gè)體數(shù)，并算出角果堿篷種群密度。測(cè)100株角 果堿篷株高，取平均值。采用齊地面剪割法測(cè)地上部分生物量。收割植物裝入布袋, 帶回實(shí)驗(yàn)室在85°C烘干至恒重，以干物質(zhì)表示其生物量。結(jié)果與分析1人工種植角果堿篷對(duì)鹽堿化草地種子庫(kù)的影響對(duì)一年生植物來(lái)說(shuō)，種子庫(kù)是一種重要適應(yīng)性表現(xiàn)。當(dāng)環(huán)境條件不適或脅迫超 過(guò)種子萌發(fā)的耐受域限時(shí)，未萌發(fā)種子常常進(jìn)入強(qiáng)迫休眠狀態(tài),在土壤中保存一個(gè)暫 時(shí)或持久的種子庫(kù)。當(dāng)脅迫增強(qiáng)時(shí),種子庫(kù)是植物

5、個(gè)體增加的唯一來(lái)源，使種質(zhì)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(fā)，從而種子庫(kù)乂起到了進(jìn)化 過(guò)濾器的作用，決定特定條件下特定基因型種子的萌發(fā)。對(duì)不同年份人工種植角果 堿篷鹽堿化草地土壤種子庫(kù)分析結(jié)果如表lo在樣地1發(fā)現(xiàn)堿茅和角果堿蓬種子， 而在樣地2和樣地3只發(fā)現(xiàn)角果堿蓬。2草地鹽堿化對(duì)角果堿篷出苗的影響出苗是在鹽堿草地上恢復(fù)植被的關(guān)鍵和敏感階段。鹽生植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò) 程中形成了多樣的萌發(fā)特性和生存機(jī)制來(lái)適應(yīng)多變的脅迫環(huán)境，它們具有特殊的種 子傳播及萌發(fā)策略,確保植物在合適的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行種子的萌發(fā)與幼苗的建成。 在不同程度鹽堿化草地上人丄種植堿篷出苗狀況如表2。在土壤可溶性鹽

6、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(dá)到極顯著水平(P0. 01),而樣地2與樣地3之間差異不 顯著(P>0. 05) o3草地鹽堿化對(duì)人工種植角果堿篷種群密度的影響草地鹽堿化對(duì)人匸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(jié)變化呈雙峰曲線型，高峰出現(xiàn)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

7、于干旱少雨,干旱、鹽堿脅迫進(jìn)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%o樣 地2和樣地3山于土壤含鹽量過(guò)高，隨季節(jié)氣溫的逐步升高，堿篷種群密度呈下降趨 勢(shì)。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

8、地2和樣地3呈散點(diǎn)式分布，說(shuō)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(zhǎng)分析人工種植角果堿篷種群生長(zhǎng)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(zhǎng)曲線呈典型的“S”生長(zhǎng)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(dá)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. Ocm和11. 5cm,株高與土壤可溶性鹽 之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，其R2二-0. 921。5人丄種植角果堿篷地堿蓬群落生物量的季節(jié)變化人工種植堿篷種群生物量的季節(jié)變化如表4。樣地1的地上生物量

9、顯著高于 樣地2和樣地3 (P<0. 01)，樣地2和樣地3間無(wú)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(guān)極顯著(R2二0. 729, R2二0. 730)。堿蓬種群地 上生物量與株高(xl)和種群密度(x2)間的相關(guān)模型為y二-93. 131+14. 348x1+0. 125x2, R2二0. 0894, F二 167. 788。討論土壤種子庫(kù)是一定面積土壤內(nèi)具有發(fā)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(kù)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(shì)。本試驗(yàn)結(jié)果表明

10、，人 工種植堿蓬對(duì)鹽堿化草地土壤堿篷種子庫(kù)恢復(fù)的影響是顯著的。樣地1山于鹽堿化 程度比較輕，種植1年后堿蓬種子庫(kù)容達(dá)644. 44±179. 56(粒/m2),同時(shí)還檢出了堿 茅,庫(kù)容為11. 11±33. 33(粒/m2)。樣地2是當(dāng)年種植堿蓬地,堿蓬自然生長(zhǎng)非常有 限,種子庫(kù)容只有11. 11±33, 33(粒/m2),并且未檢出堿茅，說(shuō)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(dá)1. 14%,但仍可檢出 444.44±81. 333(粒/m2)的堿蓬種子庫(kù)容。土壤種子庫(kù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的植被還取決于出苗悄況和幼苗的存活悄況。在鹽堿 地，山于水分狀況的變動(dòng)，土壤鹽分垂直分布，尤其表層鹽分含量處在動(dòng)態(tài)變化之中, 在很大程度上影響著出苗狀況及幼苗的存活。詢?nèi)藢?shí)驗(yàn)證明，土壤中含有高量的可 置換的鈉是堿篷生長(zhǎng)所需要的條件，可在含鹽量高于2%的土壤中生長(zhǎng)。不過(guò)當(dāng)土壤 含鹽量在1%左右而較濕潤(rùn)時(shí),生長(zhǎng)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. &2SO4、NaHCO3和立2CO3以不同比例混合形成 pH值7. 1810. 64的鹽堿脅迫梯度處理里瓦爾繭草(Phalarisarundinaceacv. Li