芦苇对黄河三角洲湿地土壤理化性质及盐分的影响

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吴林川

(沃德兰特(北京)生态环境技术研究院有限公司,北京,100192)

The experiment was conducted to explore the improvement effect of Phragmites australis on the wetland of the Yellow River Delta. The methods of field soil sample collection and indoor measurement were used to study the physicochemical properties and salt distribution of soil in different Phragmites australis growth periods and depths in the wetland of the Yellow River Delta. The content of soil organic matter in the surface layer (0

湿地生态系统作为海洋生态系统和绿地生态系统的过渡带,兼具陆地和海洋生态系统的生境[1],具有十分丰富的生物多样性。在人为活动及气候变化的影响下,湿地生态系统面源污染、土壤盐渍化、重金属污染等问题日益凸显[2]。黄河三角洲湿地总面积约15.3万hm2,拥有我国温带地区最完整的湿地生态系统[3]。近几年因过渡开垦和水资源的不合理开发利用,导致黄河三角洲湿地土壤盐渍化程度不断加重[4-5]。科学保护黄河三角洲湿地对调节区域气候、保护生物多样性、调节水资源、维系生态系统平衡具有重要意义[6]。

学者对黄河三角洲湿地盐碱地治理方式进行了多角度的研究。乔艳辉等[7]研究发现NyPa牧草种植可以有效改良盐碱地土壤理化性质;
贺文君等[8]通过研究微地形对滨海盐碱地盐分分布的影响发现,随着高程的增加,土壤盐分出现“表聚”现象[8];
王月海等[9]通过造林绿化技术探索了黄河三角洲盐碱地的改良方法;
李庆国等[10]通过改进排水系统提升了黄河三角洲盐碱地治理效果;
耿雨晗[11]通过室内土柱模拟试验,发现埋设高孔隙材料可以降低土壤盐分含量。

芦苇(Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steud.)作为一种广泛生长于黄河三角洲湿地的天然水生湿地禾草,对土壤具有一定的改良作用,但目前研究重点集中于芦苇对土壤重金属吸附方面[12-15],关于其对湿地土壤理化性质及盐分改良的研究较少。本研究通过分析芦苇不同生长期土壤垂直方向上盐分分布的变化规律,目的在于研究芦苇对黄河三角洲湿地土壤理化性质及盐分的改良效果,为黄河三角洲湿地土壤修复提供参考。

试验选取黄河三角洲芦苇湿地作为研究区域。研究区位于山东省东营市垦利区,该地为黄河携带大量泥沙在渤海凹陷处沉积形成的冲积平原。多年平均气温为12.2 ℃,年均降水量594 mm,蒸发量约2 000 mm[16]。研究区土壤类型以潮土和盐碱土为主。植被主要为盐生植物,物种组成简单,主要分布的植物种包括芦苇、柽柳(TamarixchinensisLour.)及纵翅碱蓬(Suaedapterantha(Kar. et Kir.) Bunge)[17]。

在山东东营垦利区黄河三角洲湿地选取地势平坦、植被类型单一、人为活动少、密度均匀的芦苇群落采集土壤样品,分别于芦苇的发芽期(2020年4月)、抽穗期(2020年7月)和腐烂期(2020年10月)在土壤深度(h)为0对照组(CK)土壤样品采集于芦苇湿地附近裸地。采样完毕后分别用保鲜袋密封带回实验室处理。< p>

使用Excel 2010处理数据,IBM SPSS Statistics 19软件对数据进行统计分析。

3.1 芦苇不同生长期对土壤有机质的影响

通过观察各生长期不同深度土壤有机质质量分数可以看出(表1),芦苇不同生长期表层(0

表1 芦苇不同生长期土壤有机质质量分数

3.2 芦苇不同生长期土壤质地变化特征

由表2可知,芦苇从发芽期到腐烂期0

表2 各土层土壤颗粒组成

芦苇各生长期中层(20 cm

3.3 芦苇不同生长期土壤电导率及pH值变化特征

研究表明,从发芽期到腐烂期,0抽穗期和腐烂期,该土层土壤电导率逐渐增加并接近对照组。由此可见,芦苇对黄河三角洲湿地0

表3 芦苇不同生长期土壤电导率

从芦苇发芽期到腐烂期,020 cm40 cm腐烂期,20 cm

表4 芦苇不同生长期土壤pH值

3.4 芦苇不同生长期土壤盐分变化特征

通过研究黄河三角洲湿地不同深度土壤中八大离子质量分数的分布规律,结果见表5。

表5 芦苇不同生长期土壤盐分离子质量分数

通过对黄河三角洲芦苇湿地土壤盐分质量分数分析得出,与对照组相比,芦苇湿地土壤盐分离子均有所减少。土壤垂直方向上,0

从发芽期到腐烂期,0

从发芽期到腐烂期,0

土壤有机质是提供植物生长发育的主要物质,其质量分数是土壤肥力状况的重要指标之一,与土壤水分、孔隙度、颗粒组成及植被等多种因素相互制约、相互影响[19-20]。植物生长过程中,根系分泌物、脱落物对土壤孔隙度和粒径组成等有所影响,有助于提高土壤有机质质量分数[20-21]。本研究发现,随着黄河三角洲湿地芦苇的发育,其土壤有机质逐渐升高,原因是芦苇生长季内,温度逐渐升高,芦苇根系生物量逐渐增加,进而导致土壤有机质质量分数升高,这与其他学者[22]研究结论基本一致。

土壤机械组成与植物根系具有显著相关关系,植物根系通过穿透和根际效应影响土壤孔隙度和水分,进而影响土壤机械组成[23-24]。本研究中,芦苇湿地土壤粉粒百分比大于对照组,且随着芦苇的生长发育,土壤粉粒百分比逐渐增加,这是在芦苇根系穿插物理作用和根系分泌、腐解化学作用下[25],土壤机械组成不断改良的结果。

本试验芦苇湿地40 cm腐烂期,芦苇根系枯萎腐烂,芦苇体内盐分被土壤微生物群落分解后返回到土壤中[27],导致电导率和盐分离子质量分数升高[28]。因此,为了降低黄河三角洲湿地土壤湿地土壤盐分,可定期采取割刈[29]等管理措施。< p>

芦苇湿地土壤有机质质量分数显著高于对照组。单个芦苇生长季,土壤有机质质量分数逐渐增加,且表层(0底层(40 cm

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