朱伟华，张俊捷，侯 宇，朱 梅，孙海明

(北华大学理学院，吉林 吉林 132013)

松嫩草地是我国东北地区三大草原之一，近几年，由于人为因素和环境因素的影响，松嫩草地盐碱化程度加剧，绝大多数地区出现盐碱斑[1].土壤盐碱化加剧使得土壤N含量、有机质碳含量下降，进一步导致植物多样性降低，植物高度、覆盖率下降，致使草原生态系统遭到破坏[2].植被能够改变土壤中的含水量、温度、pH、碳氮水平以及通气性等，进而影响土壤无机环境[3-4].研究[5]发现，土壤盐碱化会改变土壤理化性质，通气透水能力下降；并且，植物在高盐碱环境下极易出现“烧苗”现象，阻碍植物吸收一些必要离子，影响植物合成蛋白质，最终导致植物萎蔫[6].松嫩草地植物群落占主导地位的是羊草群落，其丰富度、均匀度和多样性等多个测定指标均随土壤盐碱化增加表现为单调下降趋势[7].随着土壤盐碱化程度加深，植物生长受到抑制并最终消亡，物种组成成分减少，进而导致植物群落结构发生明显改变[8].过度放牧引起草地生物多样性降低，导致生态系统和环境条件恶化[9].但刘占锋等[10]的研究发现，在区域尺度上，植物群落结构和多样性不再是影响土壤群落的重要驱动因子，植被的生物量、土壤含水量和土壤N/P比值才是主要的影响因素.因此，有待进一步研究某一特定生态系统植物多样性与土壤环境的关系[11].本文通过分析松嫩草地不同盐碱化程度样地植被的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、地上生物量、植物高度，探讨不同盐碱化程度草地植物多样性差异，以期为盐碱化草地修复提供参考依据.

1 研究方法

1.1 样地设置

在松嫩草地按照盐碱化程度分别选取30个10 m×10 m样点，调查各样点地上植被状况，多样性指数以Shannon-Wiener指数和Simpson指数标示.

Shannon-Wiener指数[12]：

式中：Pi为该物种个体数占个体总数的比例；S为物种数目.

Simpson指数[13]：

1.2 样品采集及测定

在样点中，采用五点取样法将1 m2内的植物地上部分剪下，剔除枯草，放入纸袋中带回实验室测量株高和地上生物量；用铁铲去除表层2 cm土壤，按五点取样法采集土壤样品[14]，采用四分法混合装袋，带回实验室.采用烘干法测定植物地上生物量：将野外采集回来的植物地上部分放在烘箱中65 ℃烘干24 h，百分之一电子天平称重；采用酸度计测定土壤pH；采用电导率仪测定土壤电导率；测量所有植物高度.

1.3 数据处理方法

采用Excell 2007和SPSS 21.0统计分析数据，利用单因素方差分析和相关分析分别计算植物特征指数，分析与土壤盐碱化指数的关系.

2 结果与分析

2.1 植物多样性与土壤盐碱化的关系

土壤pH和电导率增加标志着土壤盐碱化加重.本研究分析了30个样点植物群落的Shannon-Wiener指数、Simpson指数与土壤pH、电导率的相关性，结果见图1～图4.由图1、图2可见：松嫩草地土壤pH、电导率与Shannon-Wiener指数在一定范围内均呈负相关，且Shannon-Wiener指数与土壤pH显著相关；由图3、图4可见：松嫩草地植物群落的Simpson指数与土壤pH和电导率在一定范围内呈正相关，且Simpson指数与土壤pH显著相关.

2.2 地上生物量与土壤盐碱化的关系

植物地上生物量可以在一定程度上反映植物的生长状况.地上生物量与土壤pH、土壤电导率关系见图5、图6.由图5、6可见：松嫩草地地上生物量与土壤pH、土壤电导率无线性关系，原因可能与不同盐碱度土壤上的植物种类不同有关.

2.3 植物高度与土壤盐碱化的关系

植物高度是判断植物生长状况的重要指标，研究植物高度对分析植物是否适合在土壤盐碱化环境生长具有重要意义.植物高度与土壤pH和电导率相关性分析结果见图7、图8.由图7、图8可见：植物高度与土壤pH、土壤电导率存在负相关关系，且与土壤pH显著相关.

图1Shannon-Wiener指数与土壤pH相关性Fig.1Correlation of Shannon-Wiener index and soil pH图2Shannon-Wiener指数与土壤电导率相关性Fig.2Correlation of Shannon-Wiener index andsoil electrical conductivity 图3Simpson指数与土壤pH相关性Fig.3Correlation of Simpson index and soil pH图4Simpson指数与土壤电导率相关性Fig.4Correlation of Simpson index and soil electrical conductivity 图5地上生物量与土壤pH关系Fig.5Relationship of above ground biomass and soil pH图6地上生物量与土壤电导率关系Fig.6Relationship of above ground biomass and soil electrical conductivity图7植物高度与土壤pH关系Fig.7Relationship of plant height and soil pH图8植物高度与土壤电导率关系Fig.8Relationship of plant height and soil electrical conductivity

3 小结与讨论

植物对整个生物圈而言具有重要作用.本次研究发现，植物群落Shannon-Wiener指数、植物高度与土壤盐碱化呈现负相关关系，这一结果与陈向全等[15]的研究结果一致，由此表明，盐碱化草地植物多样性水平升高能够改善土壤的肥力和质量，进而提高土壤生态系统多样性和稳定性[16].但Simpson指数与土壤盐碱化呈现正相关关系，与Shannon-Wiener指数结果相反.分析认为：首先可能是因为随着土壤pH和电导率的增加导致同一种耐盐碱物种数量增多，而其他物种被淘汰，同一种物种出现的概率增加，致使Simpson指数增加；其次，对比植物群落生境发现，即使生境相似的植物群落也会出现Simpson多样性指数与Shannon-Wiener指数相反的结果，可能与降水量有关，本次试验开展时，松嫩草地降水量显著高于往年同期的降水量；另外，可能也与土壤理化性质有关，如腐殖质含量高促使植物生长旺盛，植物群落多样性指数升高.

植物地上生物量在一定程度上可以反映植物的生长状况.有研究[11]认为，响应胁迫能够影响植物的生产力和生态系统功能.但是本研究发现，与植物多样性相比，松嫩草地植物地上生物量与土壤盐碱化无显著相关性，这与大多数研究结果[17-19]是一致的，说明在局部尺度上，土壤环境主要受植物物种组成影响.

本研究表明，松嫩盐碱化草地植物多样性指数与土壤pH和电导率显著相关，而植物地上生物量与土壤pH和电导率无相关性.因此，可通过增加松嫩草地植物种类和数量来提高植物多样性水平，进而修复和改良盐碱化草地.