蘇打鹽堿化草原改良后植物多樣性評價分析

司振江，黃　彥，滕　云

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

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蘇打鹽堿化草原改良后植物多樣性評價分析

司振江，黃彥，滕云

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

摘要：通過采取振動深松、對角耙、圍欄封育、淺翻輕耙等技術措施對蘇打鹽堿化草原的改良效果進行研究評價，利用生物多樣性評價方法進行分析，結果顯示振動深松、對角耙、圍欄封育、淺翻輕耙4種改良措施均取得顯著改良效果，改良3 a平均產草量較對照提高了423.8%、219%、128.6%、261.9%，特別是采用振動深松改良措施3 a后，草原蓋度達到90.33，人工播種的羊草蓋度達到35.0，羊草相對蓋度達到38.75，羊草重要值達到79.52，均勻度指數達到0.869，豐富度指數和多樣性指數較改良當年分別提高了199.9%和50.8%。綜合比較4種改良措施，以振動深松改良效果最顯著。

關鍵詞：蘇打鹽堿化草原；振動深松；改良措施；植物多樣性；分析

物種多樣性是從生態學角度對群落的組織水平、形成演化及維持機制進行研究，它是群落生物組成結構的重要指標。眾多研究顯示，物種的多樣性在不同環境不同質地下表現不同[1-3]。因此，群落的穩定性通過其物種多樣性可以反映出來，通過測定物種豐富度指數(D)，均勻度指數(E)，多樣性指數(H)，可反映不同植被類型物種的多樣性，為草原生態環境恢復與重建提供科學依據，進而在滿足人類經濟目標的同時保持地表植被的完整和功能的發揮。

本文以蘇打鹽堿化草原為對象，通過采取對角耙、圍欄封育、淺翻輕耙、振動深松等改良措施[4]的對比研究，分析實施4種改良措施后的牧草產量、重要值、豐富度指數，均勻度指數，多樣性指數等指標變化，優選適宜蘇打鹽堿化草原改良的技術措施，最終確定振動深松是改良蘇打鹽堿化草原的有效方法。該研究對于松嫩平原蘇打鹽堿化草原改良具有重要的指導意義[5-6]。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗在黑龍江省安達市萬寶山鎮試驗區進行，試驗區受內陸及海上高低氣壓和季風交替影響，冬季漫長、寒冷、干燥，多西北風；夏季短促、溫暖、雨熱同期，多南風；春秋兩季為過渡期，時間短。多年平均降雨量430 mm，多年平均蒸發量1645 mm ，年蒸發量是降水量的3～4倍。試驗區土地板結、堿斑連片、生態脆弱，土壤含鹽量達 1.12% ，平均pH值為 9.92。

試驗設對角耙、圍欄封育、淺翻輕耙、振動深松、對照5個試驗區，并人工播種羊草，對照區為蘇打鹽堿化草原原狀區，3次重復，每個試驗小區面積0.33 hm2。每年8月20日采草測產，每個小區隨機選擇3個1 m2測點調查產草量、物種數、每個種個數、蓋度、密度、頻度等指標。

1.2生態恢復效果評價方法

從物種重要值和物種多樣性分析植被的變化[7-8]。

重要值=(相對蓋度+相對密度+相對頻度)/300

蓋度=樣方內某種個體胸面積和/樣方面積；

密度=樣方內某種植物的個體數/樣方面積；

頻度=一個種在所調查的全部樣方內出現的頻率；

相對蓋度=某個種的蓋度/所有種蓋度之和；

相對密度=某個種的密度/所有種密度之和；

相對頻度=某個種的頻度/所有種頻度之和；

豐富度指數：

(1)

均勻度指數：

(2)

多樣性指數：

(3)

(4)

式中：S為物種數，N為全部種的個體數，Ni為種i的個體數，Pi為種i的個體數在全部個體數中的比例。

2結果與分析

2.1不同措施對牧草產量的影響

表1為實施4種改良措施后，連續三年的牧草產量。

表1　各試驗區牧草產量

從表1連續3 a測產結果看出，采取對角耙、圍欄封育、淺翻輕耙、振動深松改良措施后牧草產量均有顯著提高，牧草產量提高最少的也較對照區提高了128.6%，其中振動深松改良措施使牧草產量提高的最多，較對照區產量提高423.8%，且比采取對角耙、圍欄封育、淺翻輕耙改良措施也分別提高了64.2%、129.2%、44.7%。說明采取振動深松措施改良蘇打鹽堿化草原能夠獲得最高的產草量，產草效果最好。

對表1進行差異顯著性分析，其結果見表2。

表2　不同改良措施間差異比較表

注：差異顯著標準的計算結果為5%平準=0.023(*)，1%平準=0.033(**)。

將表1按實施不同改良措施后獲得的3 a平均牧草產量的高低排序，算出不同試驗區的產量差異(見表2)，可見不同改良措施對蘇打鹽堿化草原草場產草量均有顯著提高，振動深松改良措施較其它改良措施產量都高，而且差異達到極顯著程度。其它各處理區與對照區產量差異也極顯著，說明各改良措施都有顯著效果，但從產草量上來看，振動深松是改良蘇打鹽堿化草原后產草量最高的技術措施，此項改良技術有利于恢復草原植物綜合產草量能力。

2.2不同措施在改良當年對植物多樣性的影響

實施幾種改良措施后，在改良當年反映植物多樣性的各項指標見表3。

表3　不同改良措施植物多樣性對比

由表3可以看出，改良當年，4種改良措施使蘇打鹽堿化草原的物種數由原來的2個增加到5～10個。4種方法的豐富度指數、均勻度指數、多樣性指數、蓋度均高于對照區。豐富度指數最高的是對角耙區和圍欄封育區為1.578，均勻度指數最高的是淺翻輕耙區為0.938，多樣性指數最高的是對角耙區為2.115，蓋度最高的是振動深松區為74.50。雖然采取振動深松措施的豐富度指數、均勻度指數、多樣性指數較采取其它措施相應的最高值分別降低了11.1%、10.0%、12.3%，但是仍較對照區分別提高了701.7%、19.4%、278.6%。蓋度指標不同改良措施間差異較大，振動深松區的蓋度分別較對照區、對角耙區、圍欄封育區、淺翻輕耙區分別提高了391.1%、71.7%、106.9%、52.0%。蓋度增加說明植物的郁蔽度和植物的出現率就會增加，通過比較分析可見振動深松改良措施改良蘇打鹽堿化草原效果較好。

2.3振動深松對植物多樣性的影響

采用振動深松改良蘇打鹽堿化草原3 a的物種種類、密度、頻度、蓋度、重要值等詳見表4。

表4　振動深松區物種重要值

續表4

由表4可見采用振動深松改良措施在改良當年，草地植被得到迅速恢復，改良后的蘇打鹽堿化草原被野生的水稗草、虎尾草、谷有子等植物所覆蓋，結合表3可知，在改良當年植物種類就達到9種，比對照區多出7種；改良第二年人工播種草種與野生草并生，植物種類達到18種；改良第三年植物種類達到25種。人工播種的羊草蓋度由改良當年的9.5提高到改良第三年的35.0，相對蓋度由改良當年的12.8%提高到改良第三年的38.75%；羊草重要值由改良當年的38.59增加到改良第三年的79.52。采用振動深松措施改良蘇打鹽堿化草原3 a后，蓋度、密度、頻度等指標逐年遞增，草原植物種類增多，植物生長茂盛，特別是人工播種的羊草各項指標均是逐年迅速增加，使得蘇打鹽堿化草原變成了高產牧草區。

對振動深松區進行連續3 a的植物多樣性跟蹤調查結果如表5，豐富度指數、均勻度指數、多樣性指數、蓋度均呈逐年增加趨勢，其中，豐富度指數在改良第二年、第三年較改良當年分別提高了112.4%和199.9%；多樣性指數在改良第二年、第三年較改良當年分別提高了32.2%和50.8%；蓋度在改良當年、第二年、第三年分別為74.50、84.55、90.33，改良第二年、第三年較改良當年分別提高了13.5%和21.2%。雖然只有均勻度指數提高幅度較小，但改良3年也均達到了0.8以上。

表5　振動深松區植物多樣性對比

3結論

(1)采取振動深松、對角耙、圍欄封育、淺翻輕耙改良措施改良蘇打鹽堿化草原均取得顯著的改良效果，改良3 a平均產草量較對照提高了423.8%、219%、128.6%、261.9%，其中以振動深松改良措施的提高產草量效果最顯著。

(2)采用振動深松改良措施3 a后，草原蓋度達到90.33，人工播種的羊草蓋度達到35.0，羊草相對蓋度達到38.75%，羊草重要值達到79.52，植物生長茂盛，變成了高產牧草區。

(3)對振動深松區調查結果顯示，均勻度指數、豐富度指數和多樣性指數呈連年遞增趨勢，均勻度指數達到0.869，豐富度指數和多樣性指數較改良當年分別提高了199.9%和50.8%。

(4)綜合比較4種改良措施中以振動深松改良效果最顯著。

參考文獻：

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[4]戈敢.鹽堿地改良[M].北京：水利電力出版社，1987.

[5]司振江,黃彥.蘇打鹽堿土改良及生態環境修復效果評價[C]// 首屆“寒區水資源及其可持續利用”學術研討會,2008:53-56.

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[8]司振江,張忠學,黃彥.大慶市鹽堿土深松改良生態修復試驗研究[J].土壤通報,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

基金項目：黑龍江省發展高新技術產業專項資金 (FW06B914)

作者簡介：司振江(1959-)，男，研究員級高級工程師，主要從事農業生態環境修復及灌溉排水技術等研究。E-mail：si_zj@163.com

中圖分類號：S156.4

文獻標志碼：A

文章編號：2096-0506(2015)02-0021-05