季洪亮,刘红丽,路 艳
(潍坊学院 生物与农业工程学院,山东省高校生物化学与分子生物学重点实验室,山东 潍坊 261061)
滨海地区因其天然的丰富资源优势和良好的区位条件,蕴藏着巨大的发展潜能,但同样存在因恶劣盐碱生境条件而导致其发展受限的突出问题。为解决滨海盐碱地环境问题,更好开发利用盐碱地资源,国内外众多专家、学者致力于滨海盐碱地改良技术的研究。俄罗斯、澳大利亚、美国等国家在土壤改良剂、植物耐盐性研究、耐盐碱植物的应用与景观价值分析等方面做出了巨大贡献,我国众多科研机构也由最初的排盐排碱、添加土壤改良剂等盐碱地治理手段转移到利用植物对盐碱地进行生态修复,在植物的配置模式、耐盐碱植物新品种的引进与培育等方面取得了突破性进展。目前通过耐盐碱植物进行盐碱地的生态修复与治理已成为国内外研究的重点,且在景观规划方面也更注重生态景观的营造与特色文化的体现[1]。
乡土野生盐碱植物是滨海盐碱环境条件下的自然产物,具有减少返盐碱频度、增强土壤肥力、改善土壤物理性质等作用,是滨海地区生态系统的重要组成部分。作为植物种质资源的特殊类别,不仅对滨海恶劣的生态环境具有较强的适应能力、抗劣性能力,同时凸显着良好的地域文化特色。但受当前园林化景观设计思潮的影响,因其景观观赏价值挖掘不足而导致特有的生态价值被忽视。所以如何从生态学、景观学及文化角度出发,合理开发利用此类植物资源,科学选取,营造稳定的植物群落,因势引入园林式植物,构建良好的滨海园林景观,对滨海地区生态环境建设和发展具有重要意义[2]。
潍坊滨海经济开发区(国家级)地处潍坊市域北部,北邻渤海莱州湾,地势低平,沿海滩涂较多。调研范围以白浪河为南北向轴线,南起荣乌高速,北至白浪河入海口,东西方向以河岸两侧6 km范围内展开调研。场地土壤类型为滨海盐土,土壤含盐量由南往北依次呈现为土壤含盐量<0.4%的轻度盐土区、0.4%~0.6%的中度盐土区、>0.6%的重度盐土区3种盐土区域[3-4]。气候属于暖温带半湿润大陆型季风气候,年平均气温约12.3℃,年平均降水量在640 mm,地下水矿化度较高,植被结构单一。
在查阅已有研究资料基础上,采用线路调查、样方调查和重点调查相结合的方法。因场地盐碱度的变化,乔灌草的植物群落在水平方向上呈现明显差异。按照科学性、全面性、典型性的原则,在调研范围内沿河岸随机设置调查样方260个,其中乔灌型样方50个,单个样方面积为10 m×10 m;灌草型样方120个,单个样方面积为5 m×5 m;草本型样方90个,单个样方面积为3 m×3 m。
调查内容包括植物种类、生态习性、生长势(样方内乔木进行每木调查,主要测定乔木的杆径、冠幅及高度,灌草层分析记录株数或面积数、高度、覆盖度,根据植株杆、枝、叶等方面的生理性状评估其健康状况)、生境条件(植物适生土壤的含盐量)及植物景观观赏价值等。同步标本采集、拍照、记录和建档。标本鉴定以《中国植物志》《中国盐生植物》《山东植物志》及相关参考相关文献为参考。
土壤含盐量的测定方法:分层取土,测定深度为0.6 m,测点的垂向间距为0.2 m,土样风干后称取一定质量加蒸馏水至饱和,过滤后利用电导率仪测定ECe,计算得出结果。借鉴童丽丽[5]等对城市园林绿地规划系统中人工植物群落的调研方法,依环境实际,通过对植物相对盖度(RC)、相对频度(RF)、相对密度(RD)、相对高度(RH)来综合计算乡土野生耐盐碱植被的重要值(IV)[6],重要值(IV乔木)=(RD+RF+RH)/3;重要值(IV灌草)=(RD+RF+RC)/3。
调研发现潍坊滨海地区共有82种乡土野生盐碱植物,隶属34科、69属,包含禾本科植物12属、14种,菊科14属、14种,藜科6属、11种,豆科4属、5种,锦葵科、胡颓子科、桑科各有2属、2种,水麦冬科、旋花科、蓼科和十字花科各1属、2种,其他各科植物均为1属、1种。植物集中分布在禾本科、菊科、藜科、豆科等少数科中,所包含的植物种类之和高达28种,占总种数的34.15%,其中禾本科、菊科植物在研究区域内分布广,再生能力及适应性强,是场地环境的主要优势种(图1)。
图1 潍坊滨海地区乡土野生盐碱植物种类统计
从植物形态、生长环境等方面进行分析,发现盐碱地区植物以草本类陆生植物为主,82种植物中含乔木8种,灌木、半灌木10种,乔灌木仅占总种数的21.95%。从植物季相特征及观赏价值来看,19种植物在单一季节有可观性,占总数的23.17%;39种植物在两个季节有景可观,占总数的47.56%,生态及观赏价值较高的有21种,占总数的25.60%;有18种植物在3个季节有景可观,占总数的21.95%;仅5种植物四季皆有景可观,占总数的6.00%。
盐碱地恶劣生态环境下植物群落结构单一。调查发现滨海盐碱地主要的天然植物群落有柽柳群落、芦苇群落、碱蓬-盐角草群落、碱蓬-芦苇群落、碱蓬群落。柽柳群落在重盐碱地长势良好,成群生长覆盖密度大,下层多有耐盐碱草本植物如碱蓬等;芦苇群落分布较广,作为湿生半湿生的野生植物,在低洼海滩和两岸高处均有大片生长,长势良好;碱蓬-盐角草群落,以碱蓬、盐角草为主要优势种,其中碱蓬覆盖率高达70%以上,盐角草覆盖率约为20%,群落中有芦苇呈片或单株侵入,常见獐毛、补血草单株生长[7-8];碱蓬-芦苇群落以碱蓬为背景,多出现于碱蓬群落靠近浅水的湿地处,碱蓬与芦苇错落有致,成为湿地生态景观的典型代表;碱蓬群落的耐盐性、抗逆性及再生能力较强,数量多,分布广,同时具明显的季相特征,生长周期内受环境影响由嫩绿到深红变化,极具观赏性[9-10]。
将调研获取的82种植物按照其生长环境的土壤含盐量进行耐盐能力的划分:生长在域内土壤含盐量<0.4%的轻度盐土区的为弱耐盐碱植物,生长在土壤含盐量0.4%~0.6%的中度盐土区的为中度耐盐碱植物植物,生长在>0.6%的重度盐土区的为强耐盐碱植物。经统计发现,弱耐盐碱的植物有40种,约占总数的48.78%,中度耐盐碱植物23种,约占总数的28.05%,强耐盐碱植物有19种,约占总数的23.17%(图2)。通过调研对比分析植物的生长周期发现,若某种植物在各盐碱梯度区域内都有分布生长,则在土壤含盐量低的地区植物的生长情况优于土壤含盐量高的地区,说明盐胁迫下植物生长受限而发生相应的胁变,如生理性干旱、危害植物组织等[11],进而导致植物生长受限。为进一步探究盐碱植物与滨海盐碱地相互关系,对同一盐碱梯度的样方进行分类标记,经跟踪调查发现1 a后郁闭度高的植物群落土壤含盐量有降低趋势,植物稀少的区域土壤盐碱量基本没有变化或者盐碱度加重。以上现象说明盐碱植物不仅可以保水固土,减少土壤水分蒸发,还可以有效的抑制土壤返盐碱,进而降低了土壤盐碱含量。因此滨海盐碱地在合理进行植物筛选与配置的基础上进行生态绿化、营造滨海特色景观具有可行性。
注:耐盐系数是指植物生长土壤的含盐量(%)。
图3 盐碱植物调研实景图片
通过实地调研发现,部分盐碱植物生长土壤的含盐量要高于已有研究的相关数据(图3),如滨藜,已有耐盐碱研究数据约为1.2%,而实际跟踪调研发现,滨藜在工业盐堆旁土壤盐碱含量达到2%的情况下生长良好;同样,珊瑚菜已有耐盐碱研究数据为1.5%左右,而实际调研发现在土壤含盐量达2.3%的环境中生长良好;芦苇、盐角草、碱蓬、柽柳等乡土耐盐碱植物亦是如此。此类盐碱植物调研成果说明植物在一定的逆境条件下具有适应性,可通过自身生理机制的调节作用增强抗逆性,为培育强耐盐碱植物的可行性提供了理论依据[12]。因此耐盐碱植物耐盐潜力的充分挖掘,对重度盐碱地区的生态修复具有重要意义。
植物的重要值是评价某一植物种群在群落中作用的综合性数量指标,并在一定程度上反映了此类乡土耐盐碱植物与其他园林化植物配置的可行性,对其分析可为盐碱地生境条件下植物群落结构的构建及盐碱地生态修复提供参考依据。
通过对区域内盐碱植物相关数值的测定与计算,发现该区域内乡土野生盐碱植物重要值≥30%的有19种,约占总数的23.17%,乔灌草比例为1∶2∶16;重要值20%~30%的有13种,约占15.85%,乔灌草比例则为3∶6∶4(表1、图4)。
调研的乡土耐盐碱植物中乔木如柽柳、白蜡等,灌木如海滨木槿、单叶蔓荆、罗布麻等,草本植物如芦苇、碱蓬、盐角草、獐毛、香蒲、微药碱茅、二色补血草、狼尾草、碱茅等,从数量、分布、再生能力及适应性、观赏价值、生态价值上等优势较为突出,且乔灌草均有分布,说明盐碱地植物待开发潜力较大,合理开发此类植物资源,加大对重要值高的植被及耐盐碱乔木刺槐、杜梨、紫穗槐等乔灌木的应用,进而形成垂直结构上乔灌草构建合理、前后层次丰富的植物群落结构,可构建良好的滨海绿地景观,并利用植物群落的生态机能对滨海地区盐碱地生态环境进行生态修复[13-14]。
表1 潍坊滨海地区调研植物重要值
图4 滨海地区乡土野生盐碱植物重要值
通过对潍坊滨海盐碱地区域范围内乡土野生植物资源的调查分析,在恶劣的盐碱环境条件下总共有82种乡土野生耐盐碱植被,从生态习性、生境条件、耐盐碱程度、生态及绿化价值角度综合评定,植物重要值高(重要值≥20%)的有32种,约占总数的39.02%,乔灌草比例约为1∶2∶5,乔灌草各有分布,说明乡土野生耐盐碱植物的生态价值与景观价值存在巨大的挖掘潜力。乡土野生耐盐碱植被作为滨海地区盐碱地生态环境的重要基础,具有较强的生态适应性、区域性和经济性等特征,所以,在盐碱地恶劣生境条件下应尊重场地环境实际,重新审视乡土植物的绿化、生态和文化价值,因地制宜的保护、开发、利用此类植物资源。此外,由于乡土野生耐盐碱植物种类中缺乏乔木、常绿植物,草层难以形成观赏性景观等诸多问题,应积极展开系统全面的植物耐盐性研究、培育并引进优良树种,构建良好的生态基础,并因势引入乡土化园林树种,合理配置构建乡土野生盐碱植物与园林化植物相融合的植物群落[15-16],构建稳定的、地域性的、滨海特色的园林生态景观,对滨海盐碱地区生物多样性保护及城市生态环境建设发展具有重要的意义。
目前国内外学者对滨海盐碱地植物资源的研究较多,也取得了诸多成果。对植物单体进行研究较容易,但面对广阔的盐碱地环境,如何形成系统全面的植物筛选体系,做到科学合理的植物群落的研究,并根据不同地区的不同土壤生境条件形成适用性评价指标是此类研究的重难点。体系化、深入化的耐盐性研究,生物科学技术的应用,耐盐碱植物数据库的建立是解决此类问题的关键,也是今后科研工作需要努力的方向。
附录1 潍坊滨海地区乡土野生盐碱植物
续附录1-1
续附录1-2