黄河三角洲滨海滩涂不同微地形改造的盐地碱蓬恢复效应评价

苏 丽，葛 磊，夏江宝，孙 佳，赵西梅

黄河三角洲滨海滩涂不同微地形改造的盐地碱蓬恢复效应评价

苏 丽1,2，葛 磊3，夏江宝1※，孙 佳1,2，赵西梅1

（1. 滨州学院山东省黄河三角洲生态环境重点实验室，滨州 256603；2. 山东农业大学林学院/泰山森林生态系统国家定位观测研究站/黄河下游森林培育国家林业和草原局重点实验室，泰安 271018；3. 山东省林木种质资源中心，济南 250102）

为提高植被覆盖率，探索适宜的植被恢复模式，以光滩裸地为对照，在黄河三角洲滨海滩涂地势平坦地段设置S形、条带形、品字形和月牙形4种微地形改造模式，测定分析其工程量、地表粗糙度、植被生长及改良土壤效应指标，并采用主成分及模糊数学隶属函数法分析评价其植被恢复效应。结果表明：微地形显著影响土壤理化性质与植被生长状况（0.05），与裸地相比显著降低了土壤容重、含盐量、pH值等，增加了土壤养分，孔隙度，持水量等。4种微地形改造模式中月牙形模式与光滩裸地相比显著降低了44.19%的土壤盐分，并且月牙形改造模式最利于促进植被恢复效果；条带形模式可显著增加土壤养分，其坑底土壤有机质含量为裸地的2.87倍；品字形模式可显著提高土壤孔隙度，显著降低了15.24%的土壤容重；S形模式在植被恢复及土壤改良效应上表现较差。不同微地形改造模式对植物生长和改良土壤效应综合评价结果从大到小依次为：月牙形、条带形、品字形、S形、裸地，建议在黄河三角洲滨海滩涂进行微地形改造时，首先考虑月牙形，其次是条带性、品字形，S形可不采用。研究结果可为黄河三角洲滨海滩涂植被恢复与生态修复提供理论依据与技术支持。

土壤；植被；微地形；地表粗糙度；盐碱地

0 引 言

微地形改造技术是以自然恢复为主，人工修复为辅的工程技术手段，通过对平坦的地表进行处理，形成大小不等、形状各异的丘坑组合体，改变地表粗糙度，拦截种子与地表凋落物，促进植物生长，以改变土壤理化性质，改善土壤立地条件，遏制土地退化促进生态系统恢复[1-2]。微地形可显著影响土壤物理及化学属性以及植物恢复效果[3-5]。

黄河三角洲地区的植被恢复与生态修复是黄河（下游）流域生态保护和高质量发展的重要组成部分。黄河三角洲滨海滩涂主要分布于淤积型泥质海岸带，地面植被稀少，为典型的植被退化生态脆弱区[6]，受潮汐与蒸发作用影响，容易形成表面干燥、地势平坦的光滩裸地。地表粗糙度则是表示地表起伏与凹陷的物理形状指标，显著影响地表径流、土壤入渗、地表低洼储水量[7]。由于黄河三角洲滨海地区分布大面积的光滩裸地，且地表空旷、无地形起伏、风速大，难以截留空气中漂浮的种子，进而影响种子着陆严重减弱植被恢复进程。因此需要通过人为干扰改变地表粗糙度，降低风速，坑内富集雨水形成温润区促进种子着陆和生长，增加植被覆盖度[8-9]，以减缓或改善滨海泥质滩涂盐碱地的植被退化进程。

目前，国内外有关微地形改造影响微生境的研究已经取得一定进展，主要涉及梯田、陡坎、缓坡、鱼鳞坑、挡水埂、水平沟、水平阶等微地形[10]。微地形改造后增加了地表粗糙度并与洼地储藏存在的耦合效应[11]，具有减流减沙、蓄水保肥、植被恢复等水土保持效果。例如，不同形式的水平梯田在煤矿边坡地中应用广泛，达到很好的蓄水保土效果。水平阶调控坡面径流与泥沙，增加降雨入渗，减少水土流失[10]。在半干旱黄土高原地区陡坎缓坡等微地形的变化改变了土壤理化特征[12]。微地形改造后增加的地表粗糙度对地表径流、雨滴溅蚀、植被生长特性、土地利用方式、田间耕作具有显著影响[12-14]。但在黄河三角洲滨海滩涂地区，由于缺乏基于微地形改造的植被恢复技术探讨，导致滨海平坦滩涂地带灌草种子截留效果差，植被覆盖率低。因此，本研究结合前期野外调研，在黄河三角洲滨海滩涂地带，通过改变微地形，增加光滩裸地粗糙度，增大种子截留率，提高植被覆盖度，模拟设计4种微地形改造模式，测定分析其工程量、地表粗糙度、土壤理化性质、植被生长状况等指标，综合评价出适宜于滨海滩涂的微地形改造模式，以期为黄河三角洲滨海滩涂的植被恢复与生态修复提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于山东省滨州市北海经济技术开发区黄河三角洲东南部滨州港天然柽柳林（38°10′27″N，118°03′06″E）。研究区紧邻渤海区域泥质海岸带，地势平坦，潮间带深远、滩涂宽广，土壤类型以滨海潮盐土为主，盐渍化程度高。地下水位较浅（1.2～2.4 m），平均矿化度达32.4 g/L。该区域属暖温带季风气候，四季分明，雨热同期。降雨主要集中在夏季，占全年的70%。春季蒸发强烈，占全年的51.7%。年平均降水量577.7 mm，年平均蒸发量1 806 mm，年平均气温11.7～12.6 ℃。区域风向季节变化明显，地貌单元上属黄河冲积平原，微地貌形态为缓平坡地，滩涂土壤为冲积性黄土母质，土壤类型为滨海盐化潮土，以粉砂和淤泥质粉砂为主，沙黏相间，易于压实，通气透水性差，受海水侵蚀影响可溶性盐类含量高。植物种类主要以灌木柽柳（）为主，草本以盐地碱蓬（）、芦苇（）、鹅绒藤（）、白茅（）和獐茅（）等耐盐植物为主。

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计

受海岸冲刷以及机械施工痕迹影响，试验区内形成了不同形状的小坑，形状多为S形、圆形、长条形等零星式聚集分布为主的植被斑块。基于上述野外微地形现状观测，为精准探讨微地形改造与植物生长之间的关系，依据微地形形状（图1）、地块大小和设计微地形的规格参数，于2018年10月在山东省滨州港滨海滩涂地带地势平坦的光滩裸地上，模拟设计了不同规格（3 m×3 m、10 m×10 m）的4种微地形改造模式（图 2），为不影响试验结果，在分析比较上对土方量和地表粗糙度进行了单位面积的统一处理。以沿海滩涂光滩裸地为对照，每种微地形改造模式设计3个样方重复，微地形设计规格为：品字形，在3 m×3 m样方设置3个直径0.7 m，深0.25 m的圆形丘坑组合体；S形，在3 m×3 m样方设置宽0.4 m，深0.2 m的S形丘坑组合体；条带形，在3 m×3 m样方设置3条长3 m、宽0.4 m、深0.3 m的长条形丘坑组合体；月牙形，在10 m×10 m样方内设置9个不同朝向、深0.5 m的月牙形、长方形、圆形等丘坑组合体。具体设计规格参数见图2。人工用铁锹设置不同形状规格的微地形，挖掘的土壤培成土丘，丘坑高度相同，并在土丘留低穴口为截留种子提供通道，设置土丘拦截漂浮在空气中的种子促使种子着陆流入土坑内；设置土坑为贮存植物种子，便于植物生根发芽，并在土坑底部疏松10 cm厚土壤以提高种子发芽率。

1.2.2 植物和土壤样品采集

2019年10月测定所设置4种微地形改造模式的植物种类、覆盖度、高度、冠幅、密度等指标，同时进行土壤样品取样。在不同微地形改造模式每样地的丘顶和坑底的0～10 cm土壤层，进行环刀和铝盒土样的采集，并在每个样地内随机取3份土壤样品，用于土壤养分的测定。

1.2.3 测定方法

1）植物调查指标和土壤理化参数

高度、冠幅、覆盖度等调查方法采用样点法，密度调查方法采用等距取样法。土壤含水率：烘干称重法测定；土壤含盐量：残渣烘干法测定；土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤持水量、土壤饱和含水率等指标采用环刀浸水法测定；pH值采用Five Easy Plus台式pH计FE28-Meter（水土比5∶1）；有机质采用重铬酸钾容量法——外加热法进行测定；总磷采用HClO4-H2SO4消化、钼蓝比色法测定；总碳采用K2Cr2O7-H2SO4氧化法测定；总氮采用凯氏定氮法[15]测定。

2）土方量和地表粗糙度和模糊数学隶属函数

土方体积计算公式[16]：

式中表示土方体积，m3；表示挖土方底面积，m2；表示挖土方深度，m。

地表粗糙度反映地表起伏变化，一般定义为地表单元曲面面积与水平面投影面积之比，计算公式[17]为

式中SSR表示地表粗糙度；曲面表示样方内地表起伏面积，m2；投影表示地表在水平的投影面积，m2。

3）模糊数学隶属函数

隶属函数计算公式[18]如下：

指标与土壤改良与植物生长成正相关：

(u)=(X-min)/(max-min) （3）

指标与土壤改良与植物生长成负相关：

(u)=1-(X-min)/(max-min)

式中(u)表示隶属值；X表示测试指标的平均值；min表示测试指标的最小值；max表示测试指标的最大值。

1.3 数据处理

通过Excel 2010对试验数据进行计算和处理，采用SPSS 24.0统计软件利用单因素方差分析（ANOVA）对试验数据性进行显著性分析，并进行指标的相关性分析和主成分分析，利用Auto CAD 2016绘制样地示意图。地表粗糙度指数运用Arc GIS 10.5识别样地曲面面积。微地形改造模式的植被恢复效应综合评价采用模糊数学隶属函数法[17]。

2 结果与分析

2.1 不同微地形改造模式的植物生长特征

不同微地形改造模式仅坑底有盐地碱蓬生长，丘顶与裸地无植物生长。由表1可知就植物高度而言，S形改造模式表现最差，为23.76 cm，显著低于条带形、品字形和月牙形改造模式（＜0.05）。S形和品字形改造模式下的植物冠幅小于条带形和月牙形，分别为31.25和38.25 cm。各改造模式下的植物密度无显著差异。品字形和月牙形改造模式下的植物覆盖度均显著高于S形和条带形，分别达到82.20%和85.21%。综合分析可见，月牙形在植物恢复方面表现最好，品字形坑内盐地碱蓬生长密集，条带形与月牙形盐地碱蓬密度略低于品字形，S形盐地碱蓬在植物调查的各项指标中表现最差。

表1 不同微地形改造模式的植物生长指标

注：不同小写字母表示不同微地形改造模式坑底差异显著（<0.05）。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences between the top and bottom of the pit in different micro-topography reconstruction modes (<0.05). The same below.

2.2 不同微地形改造模式的土壤水盐特征

由图3a可知，微地形改造后，地表起伏度的增加，强化了降雨的入渗过程，使雨水转化为土壤水分，坑底形成湿润区，使坑底含水率显著高于裸地与丘顶（<0.05）。其中，丘顶月牙形土壤含水率最低，S形、条带形、品字形丘顶含水率与裸地相比无显著差异。S形、条带形、品字形、月牙形坑底含水率与裸地相比分别增加18.66%、35.53%、22.37%、29.00%，坑底土壤含水率表现为条带形最高，S形与品字形相比坑底含水率无显著差异。

图3b可知，不同微地形改造模式的坑底收集雨水，坑底含水率高或植物吸收盐离子，导致土壤含盐量显著低于裸地，微地形改造后，受蒸发作用与盐分表聚作用影响，丘顶土壤含盐量与裸地相比差异显著（<0.05），丘顶土壤含盐量均显著高于坑底（<0.05）。S形、条带形、品字形、月牙形坑底含盐量与丘顶相比分别降低56.59%、43.02%、50.73%、57.57%，与裸地相比分别低36.51%、30.69%、49.88%、44.19%。坑底4种微地形改造模式土壤含盐量无显著差异。

2.3 不同微地形改造模式的土壤物理性质

由表2可知，不同模式微地形改造后，微地形-土壤-微生物-植物相互作用对坑底土壤的物理性质改良显著，使得微地形改造后坑底土壤容重显著低于裸地，坑底土壤孔隙度、持水量、饱和含水率等大于裸地。S形、条带形、品字形、月牙形坑底土壤容重与裸地相比分别低10.60%、14.58%、15.24%、16.56%。坑底土壤容重显著低于丘顶（<0.05）。在坑底S形土壤容重最大，其他3种微地形改造模式无显著差异。以总孔隙度为例，S形、条带形、品字形、月牙形坑底与裸地相比分别增加9.80%、8.75%、14.25%、8.64%。S形、条带形、品字形、月牙形坑底与裸地相比，饱和含水率分别增加14.50%、18.23%、26.44%、20.86%，毛管持水量分别增加11.69%、19.55%、23.84%、17.57%，孔隙比分别增加24.24%、21.21%、36.36%、21.21%。4种微地形改造模式中丘顶与坑底土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比综合表现为品字形对土壤物理性质改良最好，S形表现最差。

2.4 不同微地形改造模式的土壤化学性质

由图4a可知，不同模式微地形改造后，品字形和月牙形丘顶pH值显著高于裸地（<0.05），S形丘顶pH值显著低于裸地，条带形丘顶pH值与裸地相比无显著差异。丘顶pH值高于坑底，在坑底品字形与月牙形土壤pH值无显著差异，丘顶品字形pH值达到最高，为8.79。坑底月牙形与品字形无显著差异，S形坑底pH值显著低于品字形与月牙形。

微地形改造后，一方面，携沙风使细小砂粒沉积于坑底，另一方面受重力作用，丘顶含有养分的细土向坑底流失，增加了坑底养分积累。坑底植物的生长以及凋落物的分解使坑底养分显著高于丘顶与裸地。由图4b可知，条带形、品字形、月牙形土壤总氮含量坑底显著高于丘顶与裸地（<0.05），S形坑底与丘顶土壤总氮含量无显著差异，S形坑底土壤总氮含量与裸地相比无显著差异，条带形、品字形、月牙形坑底与裸地相比分别高35.43%、13.17%、21.80%。坑底月牙形土壤总氮含量略低于条带形，S形和品字形坑底土壤总氮含量显著低于条带形与月牙形（<0.05）。

表2 不同微地形改造模式的土壤物理性质

由图4c可知，不同微地形改造模式下的土壤总碳含量坑底高于丘顶与裸地，S形、条带形、品字形、月牙形坑底与裸地相比分别增加26.22%、37.81%、29.50%、38.44%。坑底月牙形总碳含量最高，条带形与月牙形无显著差异。S形，品字形显著低于条带形与月牙形。

由图4d可知，土壤有机质含量坑底显著高于丘顶与裸地（<0.05），坑底S形、条带形、品字形、月牙形分别是裸地的1.25、2.87、1.57、1.64倍。土壤有机质含量条带形丘顶和坑底都显著高于其他3种改造模式，差异显著（<0.05）。月牙形与品字形无显著差异。

图4e可知，总磷含量坑底高于丘顶与裸地但无显著差异。不同改造模式坑底与裸地相比显著增加12.41%、18.77%、13.13%、22.00%。丘顶条带形土壤总磷含量最高，品字形总磷含量最低。

2.5 不同微地形改造模式的生态化学计量

由表3可知，不同微地形改造模式下，C/N、C/P、N/P的变化范围分别为90.51～164.80、17.19～26.69、0.11～0.25。对于土壤碳氮比（C/N），条带形、品字形、月牙形改造模式丘顶大于裸地，分别增加了82.08%、44.62%、69.77%（＜0.05）。对于土壤碳磷比（C/P），除了月牙形改造模式，其余3中改造模式下丘顶和坑底的值均显著大于裸地。对于土壤氮磷比（N/P），条带形和月牙形改造模式丘顶小于裸地，分别降低了40.00%和45.00%，其余无显著差异。

2.6 不同微地形改造模式的土方量与地表粗糙度指数

由表4可知，选择裸地作为对照，裸地无地表起伏，土方量，地表粗糙度指数为0，不同微地形改造模式单位面积土方量从大到小表现为：条带形、月牙形、品字形/S形。地表粗糙度指数从大到小依次为：条带形、品字形、S形、月牙形，条带形地表粗糙度指数最高为2.31，其他3种改造模式与条带形相比分别降低29.26%、33.62%、22.66%。

2.7 不同微地形改造模式的综合效应评价

不同微地形改造模式显著影响植物生长状况、土壤理化性质、土方量和地表粗糙度指数等，对这些指标进行主成分分析（表5）。第一主成分贡献率为39.93%，主要指标为植物高度、冠幅、覆盖度、密度、土壤总氮以及含盐量，因此，可描述为植被生长状况与土壤养分。第二主成分累积贡献率59.04%，其中负荷量较大的指标为总孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比毛管持水量和C/P，可描述为土壤孔隙度。第三主成分累积贡献率为74.07%，其中负荷量较大的指标为土方量、地表粗糙度和土壤有机质。

表3 不同微地形改造模式的土壤生态化学计量

表4 不同微地形改造模式的地表粗糙度指数与土方量

依据主成分分析结果，选用因子负荷量较大的14个指标进行微地形改造模式的综合效应评价（表6），主要指标有植物高度、冠幅、密度和覆盖度，以及土壤总碳、总氮、有机质、地表粗糙度、土方量、土壤含盐量、容重、总孔隙度、毛管孔隙度、毛管持水量，其主要指标的隶属函数值综合评价从小到大依次为：月牙形、条带形、品字形、S形、裸地。

相关性分析（表7）得知，总氮、氮磷化与植物生长状况（植物高度、冠幅、密度、覆盖度）呈极显著正相关（<0.01），孔隙度、持水量等指标与植物生长状况呈显著正相关（<0.05），土壤容重与植被生长状况呈极显著负相关。含水率与植物生长状况呈显著正相关，含盐量与植物生长状况呈极显著负相关。

表5 不同微地形改造模式的主成分分析因子及主要贡献率

表6 不同微地形改造模式综合效应评价的隶属函数值

注：“+”表示指标对土壤改良与植物生长影响成正相关，“-”表示指标对土壤改良与植物生长影响成负相关。

Note: “+” indicates that the index has a significant positive correlation to the improvement of soil plant growth, and “-” indicates that the index has a significant negative correlation to the impact of soil plant improvement.

表7 不同微地形改造模式下植物生长、土壤理化性质、工程量及地表粗糙度的相关系数

注：*表示显著相关性（<0.05）；**表示极显著相关性（<0.01）。

Note: * indicates significant correlation (<0.05); ** indicates extremely significant correlation (<0.01).

3 讨 论

微地形强化了降雨入渗过程，研究发现微地形改造能将89%的降雨转化为土壤水分。类似缓坡鱼鳞坑设置成品字形错开，能提高降雨入渗及集水蓄水效果[10,19]，对重度盐碱地的起垄处理，对于土壤水盐分布、孔隙度、植物覆盖度、植物生物量具有显著影响，有研究发现微地形引起水盐运移变化，使不同地形土壤水盐分布产生差异[20]。微地形改造后降雨使丘顶盐分向坑底淋溶，坑底盐分在蒸发作用下向丘顶汇集，雨水汇集使坑底土壤含水率增高，坑底形成了较好的水盐条件促进了植物生长。且坑底盐地碱蓬生长旺盛，茎叶覆盖抑制土壤反盐，在生长过程中盐地碱蓬根系吸收大量盐离子，降低坑底含盐量。丘顶蒸发量大且无植物覆盖，丘顶含水率少，出现积盐现象。取样时间在秋季，降雨少，蒸发量大，雨水淋洗作用小，丘顶坑底含盐量差异显著[21]。研究发现，通过一年内调查鸟类的刨坑觅食行为改变了光滩微地形，使得土壤硬度和土壤盐度显著降低，而土壤含水率和土壤碳氮营养指标则显著高于裸地；鸟类活动改善的凹坑环境能够显著提高盐地碱蓬的种子保留量，有效的促进盐地碱蓬在植被退化区域的恢复，与本研究类似[22]。

微地形改造后坑下土壤养分富集。圆形斑块内肥岛效应起到很好的植物与土壤反馈作用[23]，土壤氮素是植物的生长主要限制因子，碳氮比可影响土壤微环境，进而影响植物生长状况[24]。研究发现水平沟土壤养分损失具有减缓作用，本研究中微地形对土壤养分存在明显富集作用。盐地碱蓬生长在坑底，地形变化与植物相互作用形成的坑内微环境也有利于增加微生物的数量与种类[25]；野外取样时也发现坑内有蝼蛄等土壤动物生存，微地形造成的局部微生境会增加土壤动物的多样性，土壤动物会粉碎植物残体、疏松土壤；微生物分解凋落物和动物尸体会增加土壤营养物质的含量[26]；植物根系在坑底穿插、缠绕、固结等可改变土壤团聚结构，分散土体[27]。微地形改造后，降低了坑底的土壤容重、增加了土壤孔隙度，提高了土壤渗透率，起到改良土壤物理性质的作用。

微地形改造后在坑底形成的温润区，使盐地碱蓬快速着陆与生长，植被覆盖度都得到显著提高，达63.34%～85.21%（表1），黄土高原沟壑区在平摊地段采用水平阶，复杂地段采用鱼鳞坑整地，也显著提高了植被覆盖率，与本研究类似。土方量、地表粗糙度与有机质呈显著正相关（表7），有机质丰富的土壤容易形成较多良好结构，土壤抗蚀能力增强[28]。4种微地形改造模式土壤改良效应评价指标表现为，条带形对土壤养分增加具有显著效应，品字形对土壤物理性质显著改良效应明显，这可能是因为条带性造成的地表粗糙度和土方量最高，地表粗糙度较高，条形沟能拦截风力作用下搬运的地表凋落物和颗粒物，坑底土壤有机质显著增加，养分充足，条带性植物生长旺盛；但可能因形状所限，可拦截种子的方向单一，植被密度和覆盖度相对低。品字形坑内环境稳定，有利于微生物和土壤动物的生长繁殖，对凋落物分解、土壤孔隙度的增加具有较好作用。植物恢复效应评价指标，月牙形在植物恢复方面表现最好，可能是因为月牙形具备不同朝向的丘坑组合体，且小丘之间相互影响，携沙风经过样地时发生绕流和渗流，使样地内地表风速低于沙粒启动速度[29]，有效遮蔽距离最大，较大范围降低了风速改变局部风向，改变群落种子水平扩散方向，使大量种子由丘顶流向坑底，截留种子数量较多，植物密度达647株/m2（表1）；研究发现，微地形在风力影响下可改变种子扩散随机格局，使种子由高坡位向低坡位流动[30]。坑内密闭的微生境促进了种子发芽生长。品字形植被覆盖度低于月牙形，可能与小坑间距或设置种子通道大小有关。S形造成地表粗糙度最小，空气绕流弱，受形状限制与不利于构建稳定微环境，在土壤改良与促进植物生长表现较差。考虑到黄河三角洲气候条件坡地状况等要素，本研究中微地形属于小工程，仍需深入探讨投入产出等经济效益问题，以及最合适坑深度及直立与斜坡的挖深方式；另外应结合其他滨海滩涂植物的生物学特性，探讨芦苇、柽柳等植物种子所需的截留及生长发芽条件，以进一步优化微地形改造的技术参数。

由于试验期太短，滨州港盐地碱蓬群落较多，坑底首先促进了盐地碱蓬的生长，但我们预测随时间的推移，以及盐地碱蓬对坑底生长环境的长期改善，能促进其他植物种子的着陆生长，可形成新的灌草群落[31]。本试验后续会对微地形恢复效果进行持续观测，观察微地形改造后植物恢复情况，以构建在滨海滩涂以微地形改造模式为主的植被恢复体系。

4 结 论

试验通过设置微地形改变光滩裸地粗糙度，截留种子与地表凋落物，改善土壤理化性质，形成错落有致，凹凸不平的捕获微区域，以促进种子着陆与生长。结论如下：

1）不同微地形改造模式在改善土壤理化性状和促进植物生长方面表现出一定差异，植被恢复效应上，月牙形模式可显著降低坑底土壤盐分，与光滩裸地相比显著降低了44.19%的土壤盐分（0.05），植物覆盖度达85.21%。

2）土壤改良效应上条带形模式可显著增加土壤养分，土壤总碳、总氮与光滩裸地相比分别增加了37.81%、35.43%；品字形模式可显著提高土壤孔隙度和持水能力（0.05），与光滩裸地相比土壤容重显著降低了15.24%；而S形模式植被恢复度最低，为63.34%，在植被恢复及土壤改良效应方面表现较差。

3）4种微地形改造模式的植被恢复效应的隶属函数得分从大到小为：月牙形、条带形、品字形、S形、裸地。建议在黄河三角洲滨海滩涂进行微地形改造时，首先考虑月牙形，其次是条带性、品字形，S形可不采用。

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Evaluatingrestoration after micro-topography reconstruction in the coastal beach of the Yellow River Delta, China

Su Li1,2, Ge Lei3, Xia Jiangbao1※, Sun Jia1,2, Zhao Ximei1

(1.-,,256603,; 2.,/,271018,; 3.,250102,)

Coastal beaches are mostly distributed in the silt-type muddy coastal zone, particularly in the Yellow River Delta of China. The typical ecologically fragile areas have suffered from severe soil degradation, where the ground vegetation is scarce. Furthermore, the tides and evaporation have also posed great damage to forming bare beaches with dry surface and flat terrain. In this study, four types of micro-topography transformation modes were established in the flat terrain of the Yellow River Delta beach, in order to explore suitable vegetation restoration. Specifically, S-, strip-, pin-, and crescent-shaped topographies were selected in the bare land of the light beach. The specific parameters were then measured to analyze the engineering quantity in the four micro-terrain reconstructions, including the surface roughness, vegetation growth, and soil improvement. A principal component and fuzzy mathematics membership functions were used to comprehensively evaluate the vegetation restoration and soil improvement in the four micro-terrain reconstructions. The results showed that the surface roughness increased, but the wind speed reduced under the various micro-topography of bare land in the light beach. The probability of seed retention increased in this case, where a warm zone formed at the bottom of the pit, thereby to promoting seed germination and growth. It was found that the micro-topography significantly enhanced the physical and chemical properties of soil for the growth of vegetation (<0.05). Meanwhile, the micro-topography significantly reduced the soil bulk density, salinity, and pH value, whereas, it increased soil nutrients, porosity, and water-holding capacity, compared with the bare land of the light beach. The indicators were systematically evaluated in the four micro-terrain reconstructions. The Crescent-shaped mode significantly reduced the soil salinity by 44.19% (<0.05), indicating a much more excellent performance to promote the vegetation restoration, compared with the bare land in the four micro-terrain reconstructions. The content of soil organic matter in the striped transformation mode was 2.87 times of that in bare land (<0.05), indicating a significant effect on the soil improvement, compared with the bare land of the bare beach. The pattern of the pin-shaped mode greatly increased the soil porosity, while reduced the soil bulk density by 15.24% (<0.05), indicating a better improvement in the physical properties of soil. Nevertheless, the S-shaped pattern performed a relatively weak correlation on vegetation restoration and soil improvement. Therefore, four micro-topography modification modes were ranked in a descending order: crescent-shaped, strip-shaped, pin-shaped, S-shaped, and bare land, after the comprehensive evaluation on the plant growth and soil improvement. A strong recommendation was that the crescent-shaped should be considered firstly, when carrying out the micro-topography transformation on the beaches of the Yellow River Delta, followed by the stripe-shaped and pin-shaped ones, where the S-shaped one cannot be adopted. There were still some limitations here, where the moist area at the bottom of the pit was first used to promote the growth of. It is also expected to measure the environmental changes at the bottom of pits in a long term, due mainly to the short testing period here. The finding can provide insightful technical support to the vegetation restoration for the coastal beaches of the Yellow River Delta in China.

soils; vegetation; microtopography; surface roughness; saline-alkali land

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.010

S725.4

A

1002-6819(2021)-10-0082-09

苏丽，葛磊，夏江宝，等. 黄河三角洲滨海滩涂不同微地形改造的盐地碱蓬恢复效应评价[J]. 农业工程学报，2021，37(10)：82-90.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.010 http://www.tcsae.org

Su Li, Ge Lei, Xia Jiangbao, et al. Evaluatingrestoration after micro-topography reconstruction in the coastal beach of the Yellow River Delta, China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(10): 82-90. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.010 http://www.tcsae.org

2021-01-06

2021-04-10

国家自然科学基金重点项目-山东省联合基金项目（U2006215）；国家自然科学基金项目（31770761）；山东省农业科技资金（林业科技创新）项目（2019LY006）；泰山学者工程专项（TSQN201909152）。

苏丽，研究方向为植被恢复与生态修复。Email：1833639377@qq.com

夏江宝，教授，博士，研究方向为林业生态工程。Email：xiajb@163.com