芦苇对黄河三角洲湿地土壤理化性质及盐分的影响_吴林川.pdf

第 51 卷 第 3 期东北林业大学学报Vol51 No32023 年 3 月JOUNAL OF NOTHEAST FOESTY UNIVESITYMar 2023作者简介:吴林川，男，1989 年 1 月生，沃德兰特(北京)生态环境技术研究院有限公司，工程师。Email:wulinchuan 126com。收稿日期:2022 年 3 月 6 日。责任编辑:段柯羽。芦苇对黄河三角洲湿地土壤理化性质及盐分的影响吴林川(沃德兰特(北京)生态环境技术研究院有限公司，北京，100192)摘要为了研究黄河三角洲湿地芦苇(Phragmites australis)不同生长时期、不同深度(h)土壤理化性质及盐分的分布规律，采用野外土壤样品采集和室内测定相结合的方法，旨在探索芦苇对黄河三角洲湿地的改良效果。结果表明:芦苇不同生长期表层(0h20 cm)土壤有机质质量分数均显著大于对照组，其中抽穗期和腐烂期土壤有机质质量分数分别比对照组增加了 175%和 239%。芦苇从发芽期到腐烂期，表层土壤粉粒含量逐渐增加，由发芽期的 6166%增加到腐烂期的 6812%，且均大于对照组。芦苇湿地表层土壤电导率和 pH 值随着芦苇的生长发育逐渐降低，底层(40 cmh60 cm)土壤电导率和 pH 值则随着芦苇的生长逐渐升高。芦苇湿地土壤表层盐分离子较对照组显著减少，且随着芦苇的生长逐渐减少;底层土壤 K+随着芦苇生长呈逐渐升高的趋势。关键词黄河三角洲;芦苇;湿地;土壤理化性质;土壤盐分分类号S157Effects of Phragmites australis on Soil Physicochemical Properties and Salinity in Wetland of the Yellow iver Del-ta/Wu Linchuan(Water Land ECO-environment Technology Institute of Beijing Co Ltd，Beijing 100192，P Chi-na)/Journal of Northeast Forestry University，2023，51(3):103106The experiment was conducted to explore the improvement effect of Phragmites australis on the wetland of the Yellowiver Delta The methods of field soil sample collection and indoor measurement were used to study the physicochemicalproperties and salt distribution of soil in different Phragmites australis growth periods and depths in the wetland of theYellow iver Delta The content of soil organic matter in the surface layer(0h20 cm)at different P australis growthstages was significantly higher than that in the control group，and the content of soil organic matter in heading stage and de-cay stage increased by 175%and 239%，respectively The content of surface layer(0h20 cm)silt particles increasedgradually from germination stage to decay stage，from 6066%in germination stage to 6812%in decay stage，which weresignificantly higher than those in the control group The conductivity and pH value of surface layer(0h20 cm)gradual-ly decreased with the growth of P australis，while the conductivity and pH value of bottom layer(40 cmh60 cm)grad-ually increased Compared with the control group，the surface layer(0h20 cm)salinity decreased significantly，andgradually decreased with the growth period of P australis K+in bottom layer(40 cmh60 cm)soil increased graduallywith the growth of P australisKeywordsYellow iver Delta;Phragmites australis;Wetlands;Soil physicochemical properties;Soil salinity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 153 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45。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(Phragmites australis(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1215，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。1研究区概况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 122，年均降水量 594 mm，蒸发量约DOI:10.13759/ki.dlxb.2023.03.0022 000 mm16。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(Tamarix chinensis Lour)及纵翅碱蓬(Suaeda pterantha(Kar et Kir)Bunge)17。2研究方法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0h20 cm(表层)、20 cmh40 cm(中层)、40 cmh60 cm(底层)分层进行采样，设置 3 个重复，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。土壤机械采用马尔文激光粒度仪测定;土壤 pH采用 pH 计(酸度计)测定;土壤电导率采用电导率仪测定;K+、Na+采用火焰光度计法测定，Ca2+、Mg2+采用 EDTA 滴定法测定;Cl采用硝酸银滴定法测定;SO24采用 EDTA 间接络合滴定法测定;CO23、HCO3采用双试剂中和法测定18。使用 Excel 2010 处理数据，IBM SPSS Statistics19 软件对数据进行统计分析。3结果与分析31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(0h20cm)土壤有机质质量分数均大于对照组，其中抽穗期和腐烂期土壤有机质质量分数显著大于对照组(CK)，分别比对照组增加了 175%和 239%。随着芦苇的生长发育，各层土壤有机质质量分数均逐渐增加，且不同生长期土壤有机质质量分数差异显著。由此可见，黄河三角洲湿地芦苇生长发育有助于提高土壤有机质质量分数。表 1芦苇不同生长期土壤有机质质量分数生长期土壤有机质质量分数/gkg10h20 cm20 cmh40 cm40 cmh60 cm发芽期(904084)c(638084)d(567083)e抽穗期(1013076)b(807076)c(770036)c腐烂期(1068156)a(928060)b(876049)cCK(862046)c(528030)e(521052)f注:表中数据为平均值标准差;同列不同小写字母表示差异显著(P005)。32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 0h20cm 土层土壤黏粒百分比基本无变化，粉粒百分比逐渐增加，粉粒百分比由发芽期的 6166%增加到腐烂期的 6812%，且均大于对照组。该现象表明，芦苇可以改变黄河三角洲湿地表层土壤粉粒百分比，从而起到改良湿地土壤质地的作用。表 2各土层土壤颗粒组成土层(h)/cm生长期土壤颗粒组成/%黏粒粉粒砂粒0h20发芽期246161661374抽穗期25216754725腐烂期26276812561CK22596002173920h40发芽期251764281055抽穗期25536556891腐烂期25666445990CK22436102165540h60发芽期26206463917抽穗期247763051218腐烂期228663951320CK200359352062芦苇各生长期中层(20 cmh40 cm)土壤颗粒百分比差异较小，但中层土壤黏粒及粉粒百分比均大于对照组。底层(40 cmh60 cm)土壤砂粒百分比随芦苇生长逐渐增加，砂粒百分比由发芽期的917%增加到腐烂期的 1320%，这是由于芦苇生长发育过程中根系在土壤中穿插，从而导致土壤颗粒百分比发生变化。33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，0h20 cm 土层土壤电导率逐渐降低，由 575 mScm1下降到210 mScm1，且均小于对照组(表 3)。20 cmh40 cm 土层土壤电导率变化不显著。发芽期，40 cmh60 cm 土层土壤电导率显著低于 0h20 cm 和20 cmh40 cm 土层;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 0h20 cm 土层土壤电导率影响最大。垂直方向上，发芽期不同土层土壤电导率由大到小依次为:0h20 cm 土层、20 cmh40 cm土层、40 cmh60 cm 土层，抽穗期和腐烂期不同土层土壤电导率由大到小依次为:40 cmh60 cm土层、20 cmh40 cm 土层、0h20 cm 土层。表 3芦苇不同生长期土壤电导