梁 萌， 米晓军， 李晨华， 赵 金， 王玉刚，马 健， 胡江玲

（1.中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；2.中国科学院阜康荒漠生态系统国家野外科学观测站，新疆 阜康 831505；3.中国科学院大学，北京 100049；4.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆 乌鲁木齐 830054；5.新疆师范大学人文社会科学重点研究基地丝绸之路经济带城市发展研究中心，新疆 乌鲁木齐 830054）

土壤盐渍化是干旱地区最严重的生态问题之一。相关研究表明全球土壤盐渍化面积在2050 年增长将超过50%［1-2］。我国土壤盐渍化面积为1.0×108hm2，尤以新疆所占比重大，达1336.4×104hm2［3］。其中新疆准噶尔盆地未开垦盐碱土的面积为49.5×104hm2，未开垦盐碱土作为土地资源的后备军，对其进行改良与治理成为未来土地利用的研究热点［4］。因此，对新疆准噶尔盆地未开垦盐碱土盐分特征研究具有重要意义。

本文选取准噶尔盆地作为研究区域，结合2018年土样、植被数据，采用主成分分析法（PCA）和多元统计法研究未开垦盐碱土的盐分与植被多样性特征，旨在为生态修复、土地资源合理利用提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

新疆准噶尔盆地地处阿尔泰山和天山之间，位于82°07′52.6″～90°53′54.5″E，44°07′17.6″～47°09′04.3″N，平均海拔739 m，地势由西向东逐渐递减。降水年际变化大，气温波动大，年平均蒸发量（1828 mm）大于年均降水量（416 mm）［20］，属于典型的温带大陆性干旱气候。准噶尔盆地土壤盐分大量聚集，不易淋洗，形成了卤泊滩和盐池洼两大构造侵蚀洼地。采样区盐生植被分布多且广，柽柳（Tamarix chinensis）、梭梭（Haloxylon ammodendron）、琵琶柴（Reaumuria songarica）、猪毛菜（Salsola collina）等灌木、草木为优势种，同时伴有芦苇（Phragmites australis）、新疆绢蒿（Seriphidium nitrosum）等。特殊的地形地貌、土壤类型（灰漠土、风沙土）、气候条件，形成了该区域独特的土壤盐渍化现象［21］。

1.2 样品采集与处理

本研究在准噶尔盆地选取未开垦、未破坏的自然盐碱地，实地考察后确定样点。依据行政区域对准噶尔盆地四大地区（昌吉回族自治州、阿勒泰地区、塔城市、博尔塔拉蒙古自治州）进行土壤样品采集，共88个样点，采样点位置如图1所示。

图1 准噶尔盆地采样点分布Fig.1 Distribution of sampling sites in Junggar Basin

依据未开垦盐渍化土壤采样点进行植物调查，每隔50 km 设置一个样地，共设置10 m×10 m 灌木样方85个、1 m×1 m草本样方420个，用GPS标记样地位置。调查盐生植被物种类别、记录植被个体数等植物特征，同时记录环境特征［23］。

1.3 土壤盐渍化的分析方法

1.4 盐生植被多样性的分析方法

依据文献记录鉴定准噶尔盆地未开垦盐碱土盐生植被的名称。盐生植被的筛选标准为：能在含盐量＞0.5%的生境中生长的植被。植被盖度采用目测的方法估计盐生植被地上部分垂直投影的面积与样方面积比。盐生植被多样性指标：Shannon-Wiener 指数表征盐生植被的富集程度，即群落丰度；Hurlbert 指数可表征盐生植被的物种间的相遇几率，即物种多样性；Pielou均匀度指数表示盐生植被不同物种数目的分布特征［19］。

Shannon-Wiener多样性指数（H）：

Hurlbert多样性指数（d）：

Pielou均匀度指数（Piel）:

式中：N为所调查全部物种数；ni为第i个物种的个体数；m为样方中调查的物种数。

1.5 数据处理与统计

本文利用SPSS 21.0软件进行数据统计分析，采用ArcGIS 10.2、Origin 8.0、R-3.6.2的“vegan”包作图。

2 结果与分析

2.1 土壤盐碱化的离子特征分析

表1 准噶尔盆地土壤盐分、pH与盐基离子统计分析Tab.1 Statistical analysis of soil salinity,pH and base ions in Junggar Basin

表2 不同土层土壤盐分、pH、盐基离子含量Tab.2 Contents of soil salinity,pH and base ions in different soil layers

表3 0～20 cm土层土壤盐分、pH、盐基离子含量的Pearson相关关系Tab.3 Pearson correlations of soil salinity,pH and base ion contents in 0～20 cm soil layer

表4 20～40 cm土层土壤盐分、pH、盐基离子含量的Pearson相关关系Tab.4 Pearson correlations of soil salinity,pH and base ion contents in 20～40 cm soil layer

2.2 土壤盐渍化分布特征

土壤盐渍化程度划分如图2a 所示。采样区中度、重度盐渍化占比较大，分别为34.5%和26.5%，且以链状或条带状分布在准噶尔盆地。11.9%的样地为轻度盐渍化，呈点状分布。总体上盐土所占比重大，为92.9%；碱土占7.1%。盐碱土类型划分如图2b所示，盐土以条带状分布而碱土则以点状分散在准噶尔盆地。不同阴离子所占比重划分盐土类型（图2c～d）表明，研究区以硫酸盐-氯化物盐土、硫酸盐盐土为主，苏打碱土为辅。

图2 准噶尔盆地不同盐土类型分布Fig.2 Spatial distributions of different saline soil types in Junggar Basin

各地区土壤矿质含量的差异性使得盐土类型的分布特征不同，昌吉回族自治州和博尔塔拉蒙古自治州土壤矿物以氯化物、硫酸盐为主，硫酸盐-氯化物盐土和硫酸盐盐土呈条带状交错分布在两地区（图2）。苏打碱土、盐土则以面状形式分布在昌吉回族自治州，而呈斑点状分散在塔城市。由盐土类型比例统计（图3）可得，昌吉回族自治州的硫酸盐-氯化物盐土所占比例高，博尔塔拉蒙古自治州硫酸盐所占比例最高（图3c）；苏打碱土在阿勒泰地区所占比例高（图3d）。

图3 不同地区盐碱土类型所占比例统计Fig.3 Statistics of the proportion of saline-alkali soil types in different regions

2.3 盐生植被与土壤盐分、pH、盐基离子关系分析

植被调查结果如表5、表6 所示，准噶尔盆地未开垦盐碱土的优势植被群落以一年生、多年生草本和小灌木为主，其中灌木优势种为琵琶柴（Reaumuria songarica）、梭梭（Haloxylon ammodendron）、盐生假木贼（Anabasis salsa）、盐节木（Halocnemum strobilaceum）、灌木亚菊（Ajania fruticulosa）、里海盐爪爪（Kalidium caspicum）等，草本优势种为叉毛蓬（Petrosimonia sibirica）、盐生草（Halogeton glomeratus）、猪毛菜（Salsola collina）、骆驼刺（Alhagi sparsifolia）、新疆绢蒿（Seriphidium kaschgaricum）等。随着土壤盐渍化程度的加重，黎科、蓼科、柽柳科物种数目增多，而菊科的物种数目则降低。

表5 不同区域的优势盐生植被群落Tab.5 Dominant halophytic vegetation communities in different regions

表6 不同区域的优势盐生植被群落物种统计Tab.6 Species statistics of dominant halophytic vegetation communities in different regions

图4 土壤盐分含量与盐生植被类型、盖度的关系Fig.4 Relationship between soil salinity content and vegetation types and coverage

图5 土壤盐分含量、pH与植被多样性的关系Fig.5 Relationship between soil salinity content,pH and vegetation diversity

图6 土壤盐基离子含量与植被多样性的关系Fig.6 Relationship between soil base ion content and vegetation diversity

表7 主成分分析（PCA）前两轴土壤因子的特征向量Tab.7 Eigenvectors of soil factors in the first two axes of PCA

图7 盐生植被优势种与土壤性状的关系Fig.7 Relationship between dominant specieses of halophytic vegetation and soil properties

3 讨论

本研究结果表明，准噶尔盆地未开垦盐碱土其盐生植被优势建群种为藜科，藜科植被物种数目随着土壤盐分含量的升高而增多，菊科物种数目则降低。这与钱亦兵等［19］对准噶尔盆地边缘部分荒漠植被覆盖特征的研究类似，是植被长期适应盐碱土环境的结果。随着研究区土壤盐分含量的升高，盐生植被由抗盐（拒盐）型向真盐（聚盐）型植被转变。随着土壤的盐渍化程度的加剧，盐生植被物种丰富度和均匀度指数并非线性拟合关系，而是二次多项式曲线关系。土壤盐分在5～10 mg·g-1之间，Shannon-Wiener 指数、Pielou 均匀度指数逐渐增加，超过10 mg·g-1物种丰富度逐渐下降。这与大多数研究中认为中盐生境干扰使得荒漠生态系统植物多样性较高的结果相吻合［30-31,14］。产生这种现象的原因可能是由于不同生境条件下盐生植被都有一个最优盐分值，超出盐分范围，其物种丰度、多样性则会降低；其次，物种间的相互竞争、群落逆行演替也使得多样性降低［32］。从酸碱度的角度看，未开垦盐碱土的pH与植被群落多样性表现为U型相关，但不显著，说明土壤pH 值并非影响物种丰富度和多度的直接因子，但它可能会通过土壤其他指标（养分、盐分、水分等）对植物生活型、建群种等特征产生间接影响［33］。盐生植被优势种与土壤因子的PCA 分析表明，土壤盐分、pH 是影响未开垦盐渍化景观盐生植被优势种分布的主要因子。部分学者对新疆阜康荒漠植物群落多样性与土壤因子相互关系、干旱半干旱地区黑河湿地植物多样性研究、克拉玛依盐生植被多样性的空间分布特征等研究也得出类似结果，即土壤含盐量和酸碱度是影响荒漠景观植被多样性的关键因子［15,31,34］。

4 结论

准噶尔盆地未开垦盐碱土作为土地资源的后备军，本文对其盐碱土的空间分布特征及其盐生植被覆盖特征进行研究，得出以下结论：

（2）梭梭、柽柳、琵琶柴、猪毛菜等盐生植被广泛分布在昌吉回族自治州。博尔塔拉蒙古自治州以琵琶柴、骆驼刺为优势种。阿勒泰地区则以耐盐碱植物新疆绢蒿为优势种。塔城市盐生植被优势种为唐古特白刺、芨芨草。

（3）准噶尔盆地未开垦土壤盐渍化景观内，土壤盐分与盐生植被多样性表现为二次曲线关系，而pH与植被丰富度呈U型相关。