松嫩盐碱化草地水盐分布格局及盐碱裸地植被快速恢复技术研究

摘要

松嫩平原是我国重要的商品粮及畜牧业发展基地，但由于近年来人类社会活动的加强，导致该地域草地面积减少，植被退化严重，草地盐碱化程度加剧，严重限制了该地区草地畜牧业的可持续发展。本文通过研究松嫩盐碱化草地土壤冻融过程中水盐迁移过程、不同盐碱化程度草地水盐分布的时空格局，利用创建微生境、增加空间异质性、人工促进增加生物多样性及丰富度、适时种子介入与充分利用自然周期性规律等方法，为松嫩盐碱化草地改良提供一个方法快速有效、成本低廉、可持续及可推广的盐碱地改良方法。
　　 论文实验部分在东北师范大学松嫩平原羊草草地野外实验站进行，研究松嫩不同盐碱化程度草地及土壤消融期的水分、盐分在时间与空间上的分布格局；研究扦插玉米秸秆并撒播多年生禾草种子，不同筑垄、翻耙，适时浅耙并撒播野大麦(Hordeumbrevisublatum)等多种改良措施下盐碱裸地的植被恢复效果。
　　 研究结果表明，松嫩盐碱化草地季节性冻融作用是诱发土壤发生盐碱化的重要原因之一。土壤冻结历时半年之久，在土壤冻结过程中，土壤水分表现为上渗型，携带深处的土壤盐分向上迁移，形成“隐蔽性积盐”。冻结层消融过程中，消融的水分向上和向下运移，向下水分因冻结层阻隔，在融冻过渡层上易形成滞水潴积现象，逐渐向上迁移的土壤水分带动深层土壤盐分向上运动，水分从地表蒸发，水中的盐分积聚于表层土壤，使表层土壤盐分增高，形成表层土壤盐分春季“大爆发”。与羊草草地相比，盐碱裸地在冻融过程中水分降低，表层盐分表聚强烈。改善盐碱裸地地表覆盖力能有效地减少水分蒸发，从而能抑制盐分表聚。松嫩盐碱化草地土壤水分与盐分受大陆性季风性气候特点的影响，表现了较强的季节动态变化规律。松嫩盐碱化草地表层土壤含水量在春秋季节较低，深层土壤含水量较高，四种生境中土壤剖面水分含量最高、随季节变化幅度最大的为芦苇群落(Phragmites australis community)，其次是羊草群落(Leymuschinensis community)，盐碱裸地变幅最小。盐碱化草地土壤剖面盐分基本上呈现“楔”形分布，羊草群落、朝鲜碱茅群落(Puccinellia chinampoensis conmunity)和盐碱裸地三种生境土壤剖面盐分呈现出上高下低，而芦苇群落呈现出上低下高的分布。在春季蒸发拉力、植物蒸腾作用的作用下，土壤盐分表现出深层土壤盐分向上迁移，积聚在表层土壤中；而在夏季降水淋溶下，积累于土壤表面向下运动到深层，盐碱裸地与朝鲜碱茅群落土壤剖面盐分季节动态变化明显。6月末、7月初雨季初期，盐碱裸地表层土壤含盐量较低、含水量增高期是进行盐碱化草地改良的最佳时期。
　　 对于中度盐碱化草地，深翻作业的改良效果并不显著。由于深翻的耕层较深，导致深层较高盐分的土壤翻至表层，同时易造成多年生植物死亡。对于中度盐碱化羊草草地的恢复应采取封育的措施，或对其实施浅耙。适时浅耙撒播野大麦改造盐碱裸地的方法快速、有效。适时对盐碱裸地进行浅耙并撒播野大麦，能改善土壤的理化性质，快速增加植被覆盖力。降水淋盐并为野大麦提供充足的水分，保证了野大麦种子萌发、定居并成功越冬。翌年一年生虎尾草能继续改善土壤理化环境，并对野大麦起到保育作用。野大麦分蘖能力较强，其无性繁殖和有性繁殖确保野大麦种群在盐碱裸地上得以维持。筑垄能快速地增加盐碱裸地覆盖力，达到植被快速建植的目的。盐碱裸地土壤种子库种子种类单一，数量匮乏，筑垄并提供种子源对于盐碱裸地植被建植更为快速和有效。筑小垄能更有效地增加土壤水分，降低土壤容重和土壤盐分，从而对植被恢复更为有利。扦插玉米秸秆并撒播多年生植物种子能快速恢复盐碱裸地植被。扦插玉米秸秆能创建适宜的安全立地或微生境（如扦插秸秆）利于初始植被重建，并有助于提供一个更好的、更安全的安全立地或微生境，利于后期植被恢复和演替。其较低廉的改良成本使大面积、大范围推广使用该方法称为可能。因此采用扦插玉米秸秆改良盐碱裸地，符合现代恢复生态学“恢复方法有效、成本低廉、效果可持续、操作简单易推广”的恢复原则，特别适宜于在其他区域中具有紧实土壤表面、干旱的、有盐碱影响的极度退化生态系统中推广应用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 立题依据及研究意义

1.2 文献综述

1.2.1 松嫩草地土壤盐碱化现状

1.2.2 松嫩草地土壤盐碱化成因

1.2.3 松嫩平原盐渍土主要类型

1.2.4 盐碱化土壤水盐分布格局

1.2.5 盐渍土改良措施

1.2.6 松嫩盐碱化草地改良方法的选择及评价

第二章 研究地区概况

2.1 研究地区自然概况

2.1.1 气候特点

2.1.2 水文地质

2.1.3 地质地貌

2.1.4 土壤类型

2.1.5 植被

2.2 实验地概况

第三章 松嫩平原盐碱化草地消融期土壤水盐运移特征

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验地点

3.2.2 研究方法

3.3 结果与分析

3.3.1 冻结层消融过程

3.3.2 消融期土壤水分运移特点

3.3.3 消融期土壤盐分运移特点

3.4 讨论

3.5 结论

第四章 松嫩草地盐碱退化过程中水盐动态分布格局

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.2.1 研究地自然概况

4.2.2． 研究方法

4.3 结果与分析

4.3.1 温度、潜在蒸发量与降水量

4.3.2 四种生境植被特征

4.3.3 土壤水分动态

4.3.4 土壤盐分动态

4.3.5 土壤pH

4.4 讨论

4.5 结论

第五章 深翻作业对退化的盐碱化草地的影响

5.1 研究地自然概况

5.2 研究方法

5.3 结果与分析

5.3.1 植物群落物种多样性

5.3.2 植被平均盖度和高度

5.3.3 植物及裸碱斑占地面积

5.3.4 地上生物量及枯枝落叶量

5.4 结论

第六章 适时浅耙、种植野大麦改良盐碱裸地的研究

6.1 研究方法

6.1.1 浅耙作业时间的确定

6.1.2 浅耙作业与撒播野大麦

6.1.3 植物调查与土壤理化性质测定

6.2 结果与分析

6.2.1 作业后植物生长状况

6.2.2 野大麦单丛特征

6.2.3 作业后土壤理化性质

6.3 结论与讨论

第七章 筑垄改良盐碱裸地的植被快速建植技术研究

7.1 前言

7.2 材料与方法

7.2.1 研究地自然概括

7.2.2 研究方法

7.2.3 土壤分析

7.3 结果与分析

7.3.1 土壤愈合情况

7.3.2 植物生长位置

7.3.3 筑垄后植被恢复状况

7.3.4 筑垄作业后土壤理化性质变化

7.4 结论与讨论

第八章 扦插玉米秸秆撒播多年生牧草改良盐碱裸地的研究

8.1 前言

8.2 材料与方法

8.2.1 实验设计

8.2.2 植物调查

8.2.3 植物繁殖体生产量调查

8.2.4 土壤分析

8.3 结果与分析

8.3.1 扦插玉米秸秆后植物生长位置

8.3.2 植物恢复状况

8.3.3 土壤理化性质

8.4 讨论

8.5 结论

第九章 结论

参考文献

致谢

在学期间公开发表论文及著作情况