碱地碱斑59.docx

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碱地碱斑59

学士学位毕业论文

羊草生境土壤盐碱成因及其空间扩散规律的研究

学生姓名：

朱伟

指导教师：

杜广明、杨智明

所在学院：

动物科技学院

专业：

草业科学

中国·大庆

2010年04月

摘要：

以松嫩羊草草甸光碱斑为研究对象，通过盐碱斑测绘的方法，在土壤退化的条件下，对羊草生境中的碱斑形态和性质进行了研究讨论。

观察在实施保护区禁牧的条件下，天然草地发生的植被演替及土壤情况，着重观测碱斑的扩散形状及其分布的变化。

观察并测量其相同间隔子长度下各个方向测量点温度，电导率及其分布植物变化，用F检验分析它们之间的差异性，结合当地气候、地理位置、土壤条件和环境因素，结果表明：

温度随土层深度增加而降低，电导率随土层深度增加而增大，碱斑边缘与碱斑中心电导率差异显著，温度差异不显著。

相对于温度而言，电导率值可以有效的反映土壤盐碱化程度。

碱斑的扩散动力主要是碱格土层的上升。

缺少植被，表层土壤被风沙带走，或阳光暴晒造成土壤水分蒸发，引起局部脱碱层的流失，碱格层露于地表形成碱斑。

简而言之，最主要限制扩散因素就是草。

草原演替可以归纳以下顺序：

过度放牧、畜群践踏→草地植被破坏→碱斑扩大→光板地形成→多雨滋生虎尾草→虎尾草+少量羊草→羊草草原

关键词：

羊草碱斑空间扩散

前言

东北羊草草原是我国主要草地资源之一，为为畜牧业发展的重要基地。

近年来随着人们对草原的过渡利用，植被遭到严重破坏，土壤盐碱化程度日益加重，盐碱斑面积迅速扩大，盐碱斑化草地的治理迫在眉睫。

[1]因此，研究盐碱斑的成因和自然恢复的规律，对盐碱化草地的改良治理和植被的重建与恢复，在理论和生产实践上均有一定的指导意义。

土壤是构成生态系统的一个基本要素之一,是人类赖以生存的物质基础。

土壤污染问题直接关系到农产品质量,关系到人类健康,关系到生态安全。

对土壤环境监测分析至关重要,在土壤分析中含盐量是一个重要的综合指标。

而测定土壤电导率可以直接反映出混合盐的含量。

[2]

本文以松嫩羊草草原的次生光碱斑为研究对象，通过野外碱斑测绘取样，研究了早春羊草生境的盐碱化程度，从畜牧业对土壤盐碱化影响的角度探讨了早春时期次生盐碱地的形成原因、影响因素以及对土壤碱斑的空间扩散规律的探讨，旨在为利用虎尾草、羊草等的生长特性恢复盐碱退化草地提供理论依据与实践指导。

1样地自然概况

研究地点位于图牧吉自然保护区[3]外东泡子附近草地。

草地植被呈现明显的斑块状，分布广泛且大小形状各异。

草地群落以羊草为优势种，并伴生不同种类的伴生植物形成单优小群落或混合小群落。

图牧吉自然保护区位于扎赉特旗南部的图牧吉镇内，距旗政府所在地音德尔50公里。

地处大兴安岭山地与松嫩平原的过渡地带，也是我国温带草原与干旱草原的过渡地带。

地质、地貌、植被的过渡性特点使之具有独特的地理景观。

扎赉特旗处于温带大陆性半干旱季风气候区。

年平均日照为2855小时，平均降水量400毫米，无霜期110—135天，其境内共有大小河流74条，沿河两岸流域面积内均是本旗土质较好的粮食产地。

2试验设计与方法

2.1试验设计

在实际工作中，盐碱斑测绘的主要目的是观察不同时期碱斑的形状、大小以及碱斑边缘草地植被的分布情况，进而确定盐碱斑恢复的先锋草种。

借鉴其他研究员的中心点法[4]，采取“八方位中心点法”，取得了很好的效果。

本实验观察并测量不同土壤层深度下温度和电导率的变化，以此推断土壤盐碱化的形成原因并推测碱斑的扩散趋势。

同时在不同盐碱化程度的天然草地草被植物取样，测量，记录和整理数据，各测定数据取三次重复。

每次观测后，用相机照相作为图片资料。

2.2试验方法

根据设计先选择一块碱斑试验地，选定一点为中心点，以此向八个方向延伸选取试验点。

按下图以{x，o，y}坐标系为基础，逆时针旋转形成新的坐标系{x’,o’,y’}，o和o’点重合且单方向上每两点间距50cm。

先标记好给给试验点位置，然后用铁锹向下掘土，土坑垂直深度约20cm为宜。

分别在垂直剖面0-5cm、5-10cm、10-15cm三个区间段选择三个点，将电导仪插入土层中，待数据稳定后，记录下温度、电导率值和每个挖掘点最近的各种植物的名称和距离；每个土坑中三个重复，降低实验误差。

注意的是，由于阳光致使水分蒸发，当已挖掘的土壤层发干时，可重新再挖一个剖面来测量。

最后对试验地拍照，作为图像资料保存。

根据记录数据，借助计算机工具AutoCAD进行描点、连线。

这样就可以较为准确地绘制出碱斑的形状大小以及各种草在碱斑边缘的分布位置。

3数据处理与分析

用SPSS13.0对所得数据进行差异显著性分析，主要是Analyze（分析）→CompareMeans（比较均数）→One–WayANOVA（单因素方差分析），用MicrosoftExcel2003软件对数据进行表格整理并根据实验的数据利用中望CAD制图。

图1测绘碱斑效果图

图中4个坐标轴指代方向，黑色线内为碱斑区域，左斜线为虎尾草，粗横线为羊草，方框为委陵菜，点点为过渡带，×为蒿子等其他草。

4结果与分析

4.1温度对碱斑的影响

4.1.1不同土壤深度土壤温度变化

图2碱斑区域（左）和长草区域（右）不同土壤层温度变化趋势

在阳光照射下，一般物体的表面温度会高于内部的，这是热传导的方向性决定的。

由上图可知，本次试验结果页符合此规律。

不论是碱斑区域内还是在长草区域内，温度是随着土壤层深度增加而呈现逐渐降低的趋势。

在左图的碱斑区域，0-5cm深度除-y’方向外，其余各点大致处于同一渐近线上。

5-10层、10-15层和0-5层各方向温度趋势大体相同，那么造成-y’各层温度均显著高于其他各方向的原因是什么呢？

本人推测，这个-y’所处的位置有很大关联。

-y’上的几个点处于碱斑和长草地带的交叉临界区域，由于叶片的遮挡很可能影响光线的照射。

在右图的长草区域，-x明显温度低于其他方向的，造成这种现象极有可能是大量生长的虎尾草造成的。

虎尾草能够吸收50-60cm深处的水分，水的比热大，容易接吸到阳光的热量，但是由于虎尾草大量吸水，热量不能保留在土壤中，所以测得土壤温度会降低，尤其随着土壤深度增加，下面的温度就更低了。

从植被分布图也可以看出，y，y’，-x都处于虎尾草大量生长的地方。

整体图形看似一个“M”型。

4.1.2开始长草临界点与中心的温度比较

温度℃

0-5cm

5-10cm

10-15cm

X

30.8±0.3ab

27.8±0.4d

26.8±0.2c

x'

30.0±0.7ab

29.6±0.2b

28.1±0.6abc

Y

30.8±0.9ab

29.6±0.3b

28.3±0.3ab

y'

29.5±0.2ab

29.1±0.5bc

27.6±1.3bc

﹣x

27.6±0.2c

25.8±0.2e

24.9±0.2d

﹣x'

31.1±0.9a

30.9±0.5a

29.4±0.5a

﹣y

29.0±1.6bc

28.3±1.0bcd

28.7±0.7ab

﹣y’

29.9±0.5ab

29.6±0.6b

27.7±0.8bc

0

28.9±0.1bc

28.2±0.1cd

27.4±0.3bc

表1边缘与中心比较温度方差分析结果

图3边缘和中心点不同土壤层各处温度方差分析效果图

（图中直线圈和虚线圈中连在一起的各个点之间差异不显著，2个圈相互差异显著，以下各图均如此，不另外注明）

根据方差分析和多重比较可知，o、x、x’、y、y’、-y’这6个方向上的温度变化差异不显著，而-x、-x’、-y与另外6个方向上的温度变化差异显著。

这体现了温度变化的区域特性。

结合植被分布图可以看，三个分层大部分点都可以连在一起，说明他们之间差异不显著。

O点和右侧区域的差异显著，和左边区域差异不显著。

右侧有大量的羊草和虎尾草群生，下方有羊草和委陵菜左上方是大量的虎尾草，很有可能是因为水分的分布影响温度的变化。

4.1.3完全长草和开始长草临界点的温度比较

温度℃

0-5cm

5-10cm

10-15cm

x1

30.8±0.3ab

27.8±0.4ef

26.8±0.2cde

x'4

30.0±0.7bc

29.6±0.2bc

27.6±1.3abc

y'3

29.5±0.2bcd

29.1±0.1cd

27.6±1.3bc

﹣x2

27.6±0.2e

25.8±0.2g

24.9±0.2f

﹣x'4

31.1±0.9ab

30.9±0.5a

29.4±0.5a

﹣y4

29.0±1.6cde

28.3±1.0de

28.7±0.7ab

﹣y'4

29.9±0.5bc

29.6±0.6bc

27.7±0.8bc

x5

32.0±0.3a

30.3±0.5ab

27.3±0.9bcd

x'7

28.2±0.4de

27.6±0.1ef

26.5±0.1cde

y'6

29.0±0.4cde

27.8±0.2ef

26.7±0.6cde

﹣x4

29.9±0.2bc

27.9±0.6ef

25.8±0.8def

﹣x'6

29.9±0.8bc

29.4±0.2bc

28.3±0.5abc

﹣y9

27.7±0.2e

27.1±0.1f

25.3±0.2ef

﹣y'8

27.8±0.2e

27.3±0.2ef

24.5±0.6f

表2完全长草和开始长草各处温度方差分析结果

图4完全长草和开始长草各处温度方差分析结果效果图

根据上图可知0-5cm层直线圈各个点大都处于碱斑边缘刚生虎尾草的位置，虚线圈的点处于长有虎尾草或羊草的位置。

5-10cm、10-15cm和0-5cm层显示结果差不多，即完全长草和刚开始长草边缘土壤温度差异较显著，且完全长草处的温度要低于开始长草边缘的温度。

土壤温度是太阳辐射平衡，土壤热平衡和土壤热学性质共同作用的结果。

[5]不同地区（生物气候带）、不同时间（季节变化等）和土壤不同组成、性质即利用状况，都不同程度上影响土壤热量的收支平衡。

地形地貌和土壤性质对土温的影响主要包括以下三方面：

1海拔高度2坡向与坡度3土壤的组成和性质。

这主要是由于土壤的结构、质地、松紧度、孔性、含水量等影响了土壤的热容量和导热率以及土壤水蒸发所消耗的热量。

因此正是由于完全长草处比刚长草处土壤湿度大，土壤导热性高，所以在自然条件下，白天干旱的表层土壤要比湿润的表土温度高。

[6]

4.2电导率对碱斑的影响

电导率是物体传导电流的能力。

电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。

根据欧姆定律，电导率（G）--电阻（R）的倒数，由导体本身决定的。

电导率的基本单位是西门子（S）。

因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。

单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数（L/A）的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。

水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比，而且固体量浓度越高，电导率越大。

电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为：

1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm。

利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值，如前述，为了近似换算方便，1μs/cm电导率=0.5ppm硬度。

电导率是物质传送电流的能力，与电阻值相对，单位Siemens/cm（S/cm），单位10-3时以mS/cm表示。

[7]

4.2.1不同土壤深度土壤电导率变化

图5碱斑区域（左）和长草区域（右）不同土