东营市土壤与植被生物多样性的相关性研究

◇沈 睿

北京理工大学 生命学院，北京 100081

摘 要：本文通过对盐碱地样方土壤及相应植被分布的研究对比，反映目前该地区土壤改造的质量及其与植被多样性的相关性。本文用测试纸法检测菌落种群、蛇形布点法和混合样采样法采集样本、用α多样性指数测度法分析植被的物种多样性，经过各样方内土壤理化性质、土壤微生物群落、植物的生物多样性等数据的比对，得出如下结论：①东营地区土壤的理化性质仍处于盐碱性质，土壤质量有待提高，同时土壤的盐碱性从保护区核心区至居民生活区递减；②当地的植被依据对盐碱的喜好分布，没有出现极性生物；③保护区土壤由于保护得当，相应的物种丰富度较高，盐碱地的环境限制导致微生物群落的丰富度不高。

关键词：生态学；功能区；植被生物多样性；盐碱地土壤；菌种群落

1.绪论

在生态学研究中，不少研究者对于土壤指标与植物群落的相关性及相互影响进行了一定的研究，欧阳芷等对桂西南卡斯特山地的土壤对植物群落的影响进行了分析研究，研究表明植物种群的影响因素中，土壤肥力因子占32.82%，地形因子占22.54%，8.98%是土壤因子与地形因子的耦合，未能解释部分占53.62%。2014年生态科考团赴山东东营市进行科考，东营市的生态标志是黄河入海口自然保护区，而保护区里面最常见的是盐碱地。盐碱土是指各种发生盐碱化过程的土壤。土壤盐碱化是世界性的问题，黄河三角洲的盐碱地多达70%以上，制约着当地农业的可持续发展。本文在设备受限制的情况下对东营市的土壤与植物物种多样性的相关性进行了研究，以期得到如下方向的结论：①不同功能区盐碱地土壤的理化性质与植被物种群落的关系；②不同盐碱性质下的pH指示植物；③不同盐碱性质下微生物群落的活性；④盐碱地的极端生物情况。

2.采样与方法

2.1　采样地介绍

本次采样地点是东营市自然和城市湿地保护区内、石油开采地点周边、蔬菜大棚周边，在每个样地选三个样方（依据离核心地点的距离控制在每100米选择一个样方），三个采样地的选取依据是东营市的功能区划分。以上采样地属于不同的功能区，即湿地的自然区域、城市湿地的居住区、石油开采的工业区、蔬菜大棚的农业区。

2.1.1　黄河入海口自然保护区

黄河口湿地保护区有15.3万公顷之广，为联合国环境署重点保护的全球13处湿地之一，也是中国暖温带最完整、最广阔、最年轻的湿地生态系统。黄河口湿地以每年2 000～3 000米的速度向前推进，成为世界上年造陆地面积自然增长最快的湿地。由此可见，东营市湿地周边的土壤属于海平面降低后海水冲击而成的。

2.1.2　胜利石油采油基地

胜利油田是我国东部重要的石油工业基地，是全国第二大油田，在东营市的经济发展过程中起着重要的作用。石油的开采过程会对周边的水体、土壤造成一定影响，使之相对于自然状态会有一定的差异，从而造成土壤表层生长植被的差异性变化。

2.1.3　寿光蔬菜大棚

寿光蔬菜大棚在黄河入海口附近地区中属于开发比较成熟的地区，当地的蔬菜种植收益颇高，也是“中国蔬菜之乡”，资源丰富，物产富饶。作为农业地区的代表，当地的非蔬菜种植地的土壤及其植被的关系可以成为农业功能区的研究典型。

2.1.4　东营市城市湿地

在东营市区内，人们经过几年的规划与改造建成了明月湖湿地公园、清风湖湿地公园，相较于自然保护湿地而言，周边居民的日常活动会对城市湿地公园造成较大的影响，这种人为活动的影响对人造湿地资源而言会使其发生一定的改变。

2.2　采样过程

2.2.1　采样方法

依据离采样地核心区域的距离，每50米设立一个10米×10米的样方，在样方内采用蛇形布点法和混合样采样法，在每个布点处取0～15厘米表层土壤（除去植物根系），将所有布点处采集的土壤混合成1千克待测土样带回实验室分析。土样分析指标包括土壤微生物数量及三种微生物数量对比、土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解钾（AvN）、速效磷（AvP）、速效钾（AvK）。

2.2.2　植被物种研究方法

对于植物群落多样性指标，通过α多样性指数测度方法进行测量，其反映群落内物种多样性的情况。

（1）群落物种的丰富度和种群的重要值。丰富度（R）用物种数来表示；重要值=相对多度+相对盖度+相对频度。其中，相对多度=物种多度/所有物种多度之和，相对盖度=物种盖度/所有物种盖度之和，相对频度=物种频度/所有物种频度之和。

（2）Shannon-Wiener指数。

（3）Simpson指数

（4）均匀度，采用两个指标测算：

①Pielou均匀度指数：

②Alatalo均匀度指数：

2.2.3　土壤微生物群落研究方法

对样方内土壤菌落的研究，只针对细菌、真菌、放线菌的培养与数量研究，分别采用牛肉膏蛋白胨培养基、马丁氏培养基、高斯一号培养基进行培养并完成相应的菌落数量的统计工作。每个功能区有三组样方，对每个样方内的混合土样进行相应的实验操作。在进行三种菌落的数量统计工作之前，先对每个样本的总菌落数量进行检测统计，以期得到大方向上的对比。

2.2.4　土壤理化性质研究方法

在具体研究土壤的理化性质之前，采样方对样本的pH值进行了测定，并对样方的环境参数进行了记录。

3.结果与分析

3.1　土壤微生物群落统计结果

依据微生物测试纸法测得各样方内微生物的数目，该结果由于操作环境较差，大致呈现情况为数量及种类自核心区向开放区呈递增趋势，采油机周边微生物的数量及种类较少，城市湿地及蔬菜大棚周边微生物的数量相对于开放区及采油机周边高出许多。

3.2　土壤基本理化性质检测结果（未测）

依据国标，作出数据表格，见表12。

对表12中的数据进行如下分析：氮磷钾含量是衡量土壤肥力的重要指标，综合氮磷钾及有机质指标可以得出，湿地保护区自核心区至开放区土壤肥力呈增长趋势，相对而言城市湿地公园以及蔬菜种植地经过改造，土壤十分肥沃，适合植被的生长。盐分总含量以及pH值可以显示出东营市的土壤盐碱化相对不太严重，处于弱碱区。改造后土壤的盐分含量相对减少，适宜植被的正常生存。

3.3　植被多样性统计结果

经现场统计以及后期计算，得出各样方内植被的α多样性指数，由于本次统计工具缺少一定的专业性，没有专业方向的数据认可度，故对结果不做展示，仅利用数据进行大致分析。对于采样的12个样地的植被分布可从两个角度来分析。黄河口自然保护区内的植被分布自核心区至开放区数量持平，种类呈递增趋势，这说明黄河口保护区内的植被在近核心区呈现数量多种类少的特征，比较符合盐碱度的结果；从湿地与不同功能区之间的植被情况来分析，采油机周边与湿地核心区的植被相对种类较少，采油机周边的植被不但种类少数量也少，而蔬菜大棚周边、城市湿地公园的植被在数量上和种类上相对丰富很多。

4.结论与建议

4.1　结论

结合上述三个角度的数据结果与分析可以作出以下结论：

（1）黄河口自然保护区内，土壤的盐碱化严重影响了微生物的生存，同时限制了植被的种类，但是对于喜盐碱环境的植被而言这没有限制其正常生长，物种的丰富度与盐碱化程度大致呈正相关关系。

（2）对于无人类活动区域、工厂区、农业区、生活区的物种种类，生活区和农业区经过改造，适宜多种植被的生长与微生物的生存，工厂区由于工业活动使土壤不适于物种的发展。

（3）东营市的农业活动、商业活动、保护措施在很大程度上成功改造了土壤的条件，使之逐步适应生物的生存与发展，在一定程度上改善了当地的环境。

4.2　建议

针对以上三项结论，对于东营市当地的土壤改造提出以下建议：

（1）减少工业活动的频度与范围，严格控制工厂的各种环境指标，减轻土壤改造的压力。

（2）继续投入到土壤改造的工作中去，推动绿色农业从而加快农业，区域的土壤改造进程。

（3）在自然保护区不适宜进行幅度过大的改造，应尽可能以保护原生态环境为原则进行相应的保护措施，为鸟类等生物提供原生环境。

参考文献

［1］欧阳芷，苏志尧，袁铁象，等.土壤肥力及地形因子对桂西南卡斯特山地木本植物群落的影响［J］.生态学学报，2014，34（14）.

［2］关元秀，刘高焕，王劲峰.基于GIS的黄河三角洲盐碱地改良分区［J］.地理学报，2001，56（2）.