水盐梯度下黄河三角洲湿地植被空间分异规律的定量分析
黄河三角洲芦苇湿地植物群落的环境梯度分析
黄河三角洲芦苇湿地植物群落的环境梯度分析摘要:通过对应分析DCCA分析了影响芦苇湿地植被分布的关键因子,确定了黄河三角洲芦苇湿地的主要环境梯度是水位和土壤盐分、Na+、K+、Cl-。
根据各环境因子之间的相关性,确定黄河三角洲湿地土壤盐分的主要构成形式是NaCl、KCl,并指出引水提高水深可以显著降低土壤盐分。
关键词:DCCA 芦苇环境梯度黄河三角洲湿地1 黄河三角洲芦苇湿地植物群落的环境梯度分析以24个样地的植被组成多度矩阵和水深(WD)、土壤盐分(S)、有机质含量(SOM)、pH、Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cl-、全氮量(TN)、全碳量(TC)、全磷量(TP)等环境因子矩阵,两个矩阵进行DCCA分析,结果见表1、表2和图1。
DCCA排序图能够很好的揭示植物种分布与环境梯度之间的关系,环境因子用带有箭头的线段表示,连线的长短表示植物种类分布与该环境因子关系的大小,箭头所处的象限表示环境因子与排序轴之间的正负相关性,箭头连线与排序轴的夹角表示该环境因子与排序轴相关性的大小。
在分析植物种类和环境因子之间的关系时,可以作出某一植物种类与环境因子连线的垂直线,垂直线与环境因子连线相交点离箭头越近,表示该种与该类环境因子的正相关性越大,处于另一端的则表示与该类环境因子具有的负相关性越大。
DCCA排序同时给出了植物种类排序轴和环境因子排序轴,其中植物种类第1排序轴与环境因子第1排序轴,植物种类第2排序轴与环境因子第2排序轴都具有非常显著的正相关关关系(相关系数分别为为0.9744,0.9082)。
故只分析环境因子与环境排序轴的关系。
从表2可以看出,环境因子中的水深与环境因子第1排序轴呈显著正相关关系(相关系数为0.8399),而土壤盐分(S)、Na+、K+、Cl-则与环境因子第1排序轴呈显著的负相关关系(相关系数分别为-0.9619、-0.8810、-0.8177、-0.7781);环境因子中的Ca2+与环境因子第2轴呈较强的正相关关系(相关系数为0.6639),其它均无明显相关关系。
黄河三角洲湿地植物群落分类的研究
群落 Ⅱ 柽柳～翅碱 蓬一芦苇 群落 ： 群 该
落 主 要 分 布 在 黄河 三 角 洲芦 苇湿 地 未 恢 复
区和 恢 复 区过 渡 地 区 ， 由于 土 壤 盐分 过 高 ，
该地 区 仍 以盐 土 生 植 物 为 主 。 柳 、 碱 蓬 柽 翅
明显 下 降 。 反 ， 苇 开 始 普 遍 出 现 ，一般 相 芦
在 水 深 ０ ３ ｍ以 下 地 区 往往 以芦 苇 为 优 ．Ｏ
期 １６ ， 平均 降水量 ５ １６ 天 年 ９ ． ｍｍ ， 均 呈 斑 块 状 分 布 于 水 边 高 地 。 和 罗 布 麻 也 势 种 ， 状 香 蒲 群 落 和 荻 群 落 伴 生 其 中 ， ５ 年 荻 块 蒸 发 量 １ ６ ｍｍ 。 验 区 位 于 黄 河 三 角 洲 有 出 现 ， 优势 度 较 低 。 群 落类 型 中 各植 翅 碱 蓬 、 肠 、 柳 零 星 分 布 ； 水 深 超 过 ２ ９ 实 但 该 醴 柽 在 自然 保 护 区大 汶 流 管 理 站 南 侧 。 机 布 设 物 种 的优 势 度 从大 到小 是 ： 柳 ＝ 碱 蓬＞ 随 柽 翅 ０ ３ ｍ的 地 区 ， 往 以 狐 尾 藻为 单 优 势 种 。 ．０ 往 ５ ５Ｔ 样 地 共 ２ 个 ， 个 样 地 随 机 取 ｍ Ｉ Ｉ ４ 每 ５ｃ ５ ｃ Ｏ ｍ十 Ｏ ｍ调 查 样 方 ５ 。 个 二 色 补 血 草 ＞碱 蓬 ＞芦 苇 ＞青 蒿 ＞荻 ＝罗布
群落 Ⅳ
芦 苇 一香蒲 一狐 尾 藻 群 落 ： 该
冷热 干 湿 界 限极 明 显 ， 季 干旱 多风 回 春
为建 群 种 ， 有 较 多 的碱 蓬 和 二 色补 血 草 群 落 主 要 分 布 在 长 年 或 短 期 积 水 地 区 ， 仍 以
水、盐梯度下黄河三角洲湿地植物种的生态位
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )( 卷
［ ! " #］ 象 $ 但这并不能说明生态位理论不适于阐释植
较小的区域， 并综合考虑了湿地类型、 植物覆被、 距 海距离和距黄河距离等因素$ 共布设 ,* 3 6 ,* 3 样 （ 包括半灌木 地 #& 个$ 每样地随机取 ) 3 6 ) 3 草本 罗布麻 （ 941/3.+& :).)(+& ） ） 调查样方 , 个， )* 3 6 )* 3 灌木调查样方 , 个， ), 3 6 ), 3 乔木调查样方 , 个$ 直接计数各植物种的密度， 用米尺测定株高 （ 部分目测估计） ， 并目测估计投影盖度$ 综合草本、 灌木和乔木 + 层数据最终作为该样地的植被数据$ 于 ( —)* 月期间每周测定 ) 次水深， 取测定期间各 次测量的平均值作为最终水深， 记为 78$ 土壤盐分 的测定于 * 9 %* :3 土层处采集表层土样， 采用便携 式盐度测定仪测定水土比 , ; ) 土壤浸出液盐度， 并 转换为土壤盐分 （ <・=< " ) ） $ (、 )* 月各取土样 ) 次$ 取 % 次测定的土壤盐分平均值， 记为 >> 表示$ !# %" 研究方法 !# %# ! 重要值? 采用相对盖度和相对密度计测各样
!# %# $ 水深和土壤盐分梯度水平的划分 ? 分别将水 深和土壤盐分划分为 )* 个梯度水平 （ 表 )） ，计算 各水平植物种重要值的均值， 据此进行后续生态位 宽度和生态位重叠的计算$ !# %# % 水深和土壤盐分梯度下植物种的排序和分组 ? 使用 NEFB:B !1 , 以 #& 个样地 )( 个植物种的重要 值矩阵和 #& 个样地的水深、 土壤盐分环境因子矩阵 进行典范对应分析 （ NNO ） $ 分别计算各植物种点到 水深、 土壤盐分环境因子连线上垂足在第一排序轴 上的坐标， 代表各植物种在水深或土壤盐分梯度上
黄河三角洲植被覆盖遥感估算及变化分析
黄河三角洲植被覆盖遥感估算及变化分析戴明宏;王腊春;张宝雷【摘要】植被覆盖度是重要的生态环境参数之一。
文章以黄河三角洲为例，运用归一化植被指数（NDVI）和像元二分模型对黄河三角洲地区2004年和2010年的植被覆盖度进行了估算，将黄河三角洲植被覆盖划分为4个等级：低植被覆盖区、中植被覆盖区、高植被覆盖区和全植被覆盖区，并分析其变化趋势。
结果表明，低植被覆盖区面积最大，主要位于沿海、中部地区和黄河以南，中植被覆盖区主要位于北部沿海地区，全植被覆盖区主要位于黄河及其支流沿岸。
从植被覆盖变化趋势看，2004-2010年间低植被覆盖区、中植被覆盖区和全植被覆盖区面积都有所减少，其中低植被覆盖区减少面积最大，达312．39km2，全植被覆盖区面积变化幅度最大，变化率为76．8%。
高植被覆盖区面积增加了352．31km2，变化率为30．6%。
利用NDVI植被指数和像元二分模型对黄河三角洲地区植被覆盖度进行遥感估算，可以快速有效地分析不同时期的植被覆盖变化，方法简单可行，结果可为黄河三角洲地区水土保持和生态环境保护政策制定提供依据。
%The vegetation coverage is one of the important ecological parameters.Remote sensing image can reflect the information and its trend of vegetation coverage at different spatial scales.So the remote sensing monitoring is an important means of obtaining the regional vegetation coverage parameters.In this paper,the normalized difference vegetation index(NDVI) and two sub-pixel model were used on the vegetation coverage estimation of the Yellow River Delta.And the dates of the Yellow River Delta in September 2004 and September 2010 were used to conduct a longitudinal comparison.The result indicated that the high vegetation cover distributionwas more concentrated in the northwest and eastern regions,and the middle vegetation cover was mainly distributed in the northern coastal areas;the high coverage of the vegetation of the region was distributed in the northwest and along the Yellow River , while the vegetation coverage of the south bank was low;the vegetation coverage of coastal areas was low ,while the vegetation coverage of the inland was high.The areas of low vegetation coverage,the middle vegetation coverage and the full vegetation coverage reduced from 2004 to 2009 obviously.The regions with high have increased with the changing rate of 30.6%.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2015(000)013【总页数】4页(P9-12)【关键词】植被覆盖估算;动态变化;植被指数;黄河三角洲【作者】戴明宏;王腊春;张宝雷【作者单位】南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京 210093;南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京 210093;山东师范大学人口·资源与环境学院，山东济南250014【正文语种】中文黄河三角洲植被覆盖遥感估算及变化分析戴明宏1，王腊春1*，张宝雷2（1．南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210093；2．山东师范大学人口·资源与环境学院，山东济南250014）摘要：植被覆盖度是重要的生态环境参数之一。
黄河三角洲自然保护区植被调查报告
滩 地上 ，为黄河 中上 游柳 林，随水漂流而下 的种 子实生林。３ 年 生、 闭度０ ３ ０４ ～５ 郁 ；￣ ． ， 是 比较少见的 自然 幼林。林 下植被 主要有芦
３ 保 护区植被 的分布规律
苇 ，白茅 等。
４ ２ ２ 灌术植被 ， ．． 主要是天然柽 柳灌丛，面 积８ １ ６ｍ 分布在海水 高潮线以上的近海 ，２ ｈ 。
多样 胜、 持水 土、 保 改善生态环 境具有 重要的 作 用 。 同时 许 多 野 生 植 物 作 为经 济植 物 的 原 生基困库 具有重 要价值 。为了更好 的保护 和
利 用 保 护区 的植 物 资 源 ， 我 们 于 １９ ￣１ ９ ９ １ ９３
≥ ｌ ℃积 温 ４ ８ ℃ 。无 霜 期 １６ 。 年 均 降 Ｏ １３ ９天 水 量 ５ １ ６ ｍ， 蒸 发量 １２ ．ｍｍ 。 ５ ．ｒ ａ ９ ８２
们多生 长在土壤盐 渍化 的生 境 中，属盐 生植 被 的优 势 种。柽 柳最早 起源 予南古大陆 ，后 发 展 副 本 区 ，成 为 盐 生 灌 术 。
２ ‘ 保 护 区 的 野生 植 物 中 草 本 植 物 占 显 著 ．
龄 １ 年 ， 闭度０ ４ ．， 高达０ ９ 林下 ～９ 稚 ． ～０ ７ 最 ．。
角菜 （ 分布频度３ ． ％ ）、马绰草 （ ９４ 分布频
度 ５ ）等 分 布 较 为广 泛。 ｌ
４ ２ 落叶 闲叶林，是 由早 柳 、杞 柳 ，垂 ．．
柳 ，龙 须 柳 组 成 的黄 河 口天 然 柳 林 ， 面 积 ６ ５ ｍ 。 主 要 分布 在 黄 河 入 海 Ⅱ北 恻 的 ． ７ｈ 。 河
能 使 植 被 的演 替 发 生 逆 转 ， 加 重 土 囊 盐 溃 化 。 如 ５ 年 代 后 期 ， 由于 对 现 代 黄 河 三 角洲 ０ 的梅 殊 自然 条｛ 乏科 学 的分 析 和正 确 的认 件缺
黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析
第36卷第4期2022年8月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .36N o .4A u g.,2022收稿日期:2021-11-04资助项目:国家自然科学基金项目(41877003);山东省重大科技创新工程项目(2019J Z Z Y 010724);山东省 双一流 奖补资金项目(S Y L 2017X T T D 02) 第一作者:张术伟(1998 ),女,硕士研究生,主要从事土地资源与信息研究㊂E -m a i l :z s w 00019@163.c o m通信作者:王卓然(1989 ),男,讲师,主要从事土地资源与遥感㊁土壤资源信息技术研究㊂E -m a i l :w z r 543@s 126.c o m 赵庚星(1960 ),男,教授,博士生导师,主要从事资源遥感研究㊂E -m a i l :z h a o gx @s d a u .e d u .c n 黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析张术伟,王卓然,常春艳,赵庚星,陈悦,潘敬瑞(山东农业大学资源与环境学院土肥高效利用国家工程研究中心,山东泰安271018)摘要:选择黄河三角洲代表区域垦利区和无棣县,将野外调查与室内分析得到的土壤表层水盐数据,按照季节㊁植被类型㊁与渤海距离进行归类,利用经典统计分析㊁耦合度模型㊁缓冲区分析㊁O r i g i n 三维关系分析等方法,分析研究区土壤表层(0 15c m )水盐时空分异特征及其耦合关系㊂结果表明:研究区土壤水盐含量总体较高,含盐量以中度盐渍化为主,垦利土壤表层水盐含量整体高于无棣;不同季节土壤含水量排序为夏季>春季>秋季>冬季,土壤含盐量排序为春季>秋季>冬季>夏季,耦合度关系比较为春季>秋季>冬季>夏季;不同植被类型土壤含水量排序为荒草地>光板地>耕地>林地,土壤含盐量排序为光板地>荒草地>耕地>林地,耦合度关系比较为光板地>荒草地>耕地>林地;由近海到内陆,研究区土壤表层含水量㊁含盐量以及水盐耦合度呈现逐步递减的趋势,其中无棣变化趋势较为平缓,垦利土壤含盐量在距海40~50k m 处上升,土壤含水量在距海30~40k m 处明显上升,表层水盐耦合度也有所提高㊂研究结果为黄三角濒海区土壤资源的合理规划利用提供理论依据㊂关键词:土壤含水量;土壤含盐量;耦合关系;垦利区;无棣县中图分类号:S 153.6 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2022)04-0299-10D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2022.04.037S p a t i a l -t e m p o r a l C h a r a c t e r i s t i c s o f S o i lW a t e r a n dS a l t a n d I t sC o u p l i n gR e l a t i o n s h i p i n t h eC o a s t a lA r e a o fY e l l o wT r i a n gl e Z H A N GS h u w e i ,WA N GZ h u o r a n ,C H A N GC h u n y a n ,Z H A O G e n g x i n g ,C H E N Y u e ,P A NJ i n g r u i (C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t ,S h a n d o n g A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,N a t i o n a l E n g i n e e r i n g L a b o r a t o r y f o rE f f i c i e n t o f S o i l a n dF e r t i l i z e rR e s o u r c e s ,T a i a n ,S h a n d o n g 271018)A b s t r a c t :I n t h i s s t u d y ,K e n l i D i s t r i c t a n d W u d iC o u n t y ,r e p r e s e n t a t i v e r e g i o n so f t h eY e l l o w R i v e rD e l t a ,w e r e s e l e c t e d t o c l a s s i f y t h es o i l s u r f a c ew a t e r a n ds a l td a t ao b t a i n e d f r o mf i e l ds u r v e y a n d i n d o o ra n a l y s i s a c c o r d i n g t o s e a s o n s ,v e g e t a t i o n t y p e s a n d t h e d i s t a n c e f r o mB o h a i S e a .C l a s s i c a l s t a t i s t i c a l a n a l y s i s ,c o u p l i n g d e g r e em o d e l ,b u f f e r z o n ea n a l y s i s ,o r i g i nt h r e e -d i m e n s i o n a l r e l a t i o n s h i p a n a l ys i sa n do t h e rm e t h o d sw e r e u s e d .T h es p a t i a l -t e m p o r a lc h a r a c t e r i s t i c so f w a t e ra n ds a l t i ns o i ls u r f a c e (0 15c m )a n di t sc o u p l i n g r e l a t i o n s h i p w e r e a n a l y z e d .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e s o i lw a t e r a n ds a l t c o n t e n tw a sh i g h e r i nt h e s t u d y a r e a ,a n d t h e s a l t c o n t e n tw a sm a i n l y m o d e r a t es a l i n i z a t i o n .T h ew a t e ra n ds a l t c o n t e n t so f s o i l s u r f a c e i n K e n l i D i s t r i c tw a sh i gh e rt h a nt h o s eo f W u d i .T h eo r d e ro fs o i lw a t e rc o n t e n t si nd i f f e r e n ts e a s o n s w a s s u mm e r >s p r i n g >a u t u m n>w i n t e r ,a n dt h eo r d e ro fs o i ls a l tc o n t e n t s w a ss p r i n g >a u t u m n>w i n t e r >s u mm e r .T h e r e l a t i o n s h i p o f c o u p l i n g d e g r e ew a s s p r i n g >a u t u m n >w i n t e r >s u mm e r .T h e o r d e r o f s o i l w a t e r c o n t e n t s o fd i f f e r e n tv e g e t a t i o nt y p e sw a sw a s t e g r a s s l a n d>b a r e l a n d>c u l t i v a t e dl a n d>f o r e s t l a n d ,t h e o r d e r o f s o i l s a l t c o n t e n t sw a sb a r e l a n d >w a s t e g r a s s l a n d >c u l t i v a t e d l a n d >f o r e s t l a n d ,a n dt h eo r d e ro fc o u p l i n gde g r e ew a s b a r e l a n d >w a s t e g r a s s l a n d >c u l t i v a t e d l a n d >f o r e s t l a n d .F r o mo f f s h o r e t o i n l a n d ,s o i l s u r f a c ew a t e rc o n t e n t ,s a l tc o n t e n ta n dc o u p l i ng d e g r e eo f w a t e ra n ds a l ti nth es t u d y a r e a g r a d u a l l y d e c r e a s e d .T h e c h a n gi n g t r e n d i n W u d i C o u n t y wa s g e n t l e ,w h i l e t h e s a l t c o n t e n t i nK e n l i D i s t r i c t i n c r e a s e d f r o m40t o 50k mt o t h e s e a ,a n d t h ew a t e r c o n t e n t i n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y fr o m30t o 40k mt o t h e s e a ,a n dt h e c o u p l i n g d e g r e e o f s u r f a c ew a t e r a n d s a l t a l s o i n c r e a s e d.T h e s e r e s u l t s p r o v i d e a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e r a t i o n a l p l a n n i n g a n du t i l i z a t i o no f s o i l r e s o u r c e s i n t h e c o a s t a l a r e a o f t h eY e l l o w R i v e rD e l t a.K e y w o r d s:s o i lw a t e r c o n t e n t;s o i l s a l t c o n t e n t;c o u p l i n g r e l a t i o n s h i p;K e n l i D i s t r i c t;W u d i C o u n t y土壤盐渍化作为最具破坏性的环境胁迫之一[1],对生态系统的稳定构成主要威胁[2],我国滨海盐碱地约占全国盐碱地面积的40%[3],严重制约了区域农业生产和经济的可持续发展[4]㊂在地势低平的黄三角洲地区,土壤盐渍化面积约为44.29万h m2,占总面积的50%以上,其中重度盐渍化土壤和盐碱光板地23.63万h m2,约占总面积的28.3%[5],因此,及时掌握该区土壤水盐的时空特征及耦合关系,对于抑制土壤盐渍化的发展㊁挖掘盐渍化土地的利用潜力具有重要意义㊂土壤水盐动态在一定程度上反映了土壤盐渍化的程度和状态,是气候㊁地形㊁土壤㊁植被和水文等多种因素影响的结果[6],是深入研究盐碱地迁移变化的核心和有效改造盐碱地的基础㊂国外学者J a c o p o等[7]实地测量并分析了C h i a s c i o河上游流域U m b r i a地区(意大利中部)土壤水分时空变异特征;N a o k i等[8]建立土壤盐分预测模型研究了海水影响下荒川河口人工盐沼土壤和水体盐分的时空变化规律;K a m a n等[9]利用地理信息系统技术监测土耳其南部S e y h a n平原的A k a r s u灌区农田地下水水位和盐度的时空变化㊂我国学者郭勇等[10]研究新疆农田 防护林 荒漠复合生态系统水盐运移规律并构建B P神经网络土壤水盐耦合模型;魏建涛等[11]探寻膜下滴灌条件下犁底层深度对土壤水盐运移的影响规律㊂在盐碱地区水盐相关性及耦合关系的研究中,吕真真等[12]定量分析了黄河三角洲不同时期土壤表层盐分含量与各地下水特征的关联情况;马贵仁等[13]探明了河套灌区不同深度土壤盐分的空间变化及其与地下水埋深相关性;由国栋等[14]探讨了北疆地区膜下滴灌棉田冻融期间不同土层水热盐的变化和耦合关系㊂总体看,目前研究较多集中在干旱半干旱地区地下水迁移下的水盐相关性㊁冰川地区土壤冻融下的水盐耦合及分布特征,而东部滨海地区表层土壤水盐耦合关系的研究相对缺乏㊂为此,本文选择黄河三角洲濒海区域,从不同季节㊁不同植被类型㊁距渤海远近等方面研究土壤水盐时空变异特征,探求土壤表层水盐耦合关系,为黄三角濒海区因地制宜采取针对性措施,合理规划并有效改造盐渍土壤资源提供科学依据㊂1材料与方法1.1研究区概况黄河三角洲位于山东省北部即渤海湾南岸和莱州湾西岸,是黄河携带中游泥沙在渤海凹陷处日益沉积形成的冲积平原,主要分布于山东省东营市和滨州市境内,沿黄河走向,地势由西南向东北倾斜㊂地处暖温带大陆性季风气候区,由于地势低平,地下径流缓慢,排水不畅,土壤含盐量高㊂本文选取黄河三角洲东部核心区域垦利区和西部核心区域无棣县为研究区,具体地理位置见图1㊂图1研究区地理位置及样点分布垦利区(37ʎ24' 37ʎ57'N,118ʎ15' 119ʎ19'E)隶属于山东省东营市,地处黄河入海口处,东部受渤海的侵蚀,土壤发育差,土壤盐碱化严重;西部是重要的农耕区,人类活动密集,土壤条件较好,土壤盐碱化003水土保持学报第36卷程度相对较低㊂垦利区地处暖温带季风大陆性气候区,春季干旱多风,夏季潮湿酷热,秋季凉爽温和,冬季干燥寒冷,春旱及夏涝灾害频繁㊂该区地形较为平缓,具有典型的三角洲地貌特征,地貌类型有海滩地㊁倾斜平地和河滩高地,坡降比仅1/8000~1/12000,黄河流经贯穿于海㊂主要土壤类型为盐化潮土和滨海盐土,耕层质地以砂壤和轻壤为主,毛细管作用强烈,加上地下水埋深浅且矿化度高,受黄河水侧漏和海水浸渍的影响,土壤盐渍化现象较为普遍,给农业生产带来严重影响㊂无棣县(37ʎ41' 38ʎ16'N,117ʎ31' 118ʎ04'E)隶属山东省滨州市,位于山东省最北部㊂该县地处大陆性半干旱半湿润季风气候区,春季多风干燥,夏热多雨,秋季温和凉爽,冬冷寒长㊂地处华北平原鲁西北黄河冲积平原,自西南向东北依次为黄泛平原㊁滨海平原和渤海湾平原,以1/1000的坡降自西南向东北倾斜到渤海湾㊂该县共有潮土㊁盐土和褐土三大土类,滨海潮土主要分布在县域西部,土层深厚,土体构型以通体黏和黏体型为主,保水肥性较好,养分含量丰富,多为高产田㊂境内的农田灌溉主要是引黄灌溉,生态条件脆弱,有不少盐斑分布,影响农业生产㊂1.2野外调查与采样综合考虑地理位置㊁土地利用方式㊁植被类型㊁土壤地形等因素布设采样点,分别在垦利区㊁无棣县布设土壤调查点位81,54个,野外调查采用E C110便携式盐分计测定土壤表层(0 15c m)电导率,采用T 系列土壤水分温度速测仪测定0 15c m土壤表层水分含量㊂采用单点取样法采集0 15c m的土壤表层样品,以手持G P S定位仪测定实地坐标㊂1.3试验分析与数据处理1.3.1土壤表层含水量采用烘干法测定土壤表层含水量:将带有土壤样品的铝盒置于(105ʃ2)ħ的恒温箱内烘至恒重,称重并计算出各土样的质量含水量;采用环刀法测定土样的容重,进而计算其容积含水量㊂将室内化验与野外实测得到的2组土壤表层含水量数据进行相关分析,模型为W o=0.911W i+ 0.242,n=81,R2=0.989㊂式中:W o为室内试验土壤表层含水量(%);W i为野外实测土壤表层含水量(%),并以此对野外含水量数据进行校正㊂1.3.2土壤表层含盐量将采集的土壤带回实验室内自然风干,磨碎㊁过2mm筛后用于测定含盐量㊂所有的土样均配制成水土比为5ʒ1的浸提液,振荡5m i n,静置30m i n,采用烘干法测定土壤含盐量㊂同时,采用E C110便携式盐分计测定土壤浸提液的电导率,建立土壤浸提液电导率(E C i,μS/c m)和含盐量(S t,g/k g)之间的关系方程S t=0.004ˑE C i+ 0.237,n=81,R2=0.974㊂在此基础上,以土壤浸提液电导率对野外电导率数据进行校正,得到垦利区野外实测土壤电导率(E C,μS/c m)与含盐量(S t,g/k g)之间的关系方程S t=0.00218E C+0.727,n=81, R2=0.938;无棣县的关系方程S t=0.00211E C+ 0.875,n=54,R2=0.968㊂将验证土样数据代入该方程,得到的拟合结果与室内化验结果的比较精度均大于0.93,因而以此关系方程对全部野外电导率数据进行转换,得到土壤盐分含量数据㊂将两区域的数据分别按不同季节㊁不同植被类型㊁距渤海远近等划分为土壤表层含水量和含盐量数据组㊂参照我国滨海区的土壤盐渍化分级标准,将土壤盐渍化分为5级:非盐渍化土(<1.0g/k g)㊁轻度盐渍化土(1.0~2.0g/k g)㊁中度盐渍化土(2.0~4.0g/k g)㊁重度盐渍化土(4.0~6.0g/k g)㊁盐土(>6.0g/k g)㊂1.4研究方法1.4.1土壤水盐时空分异特征分析采用S P S S和E x c e l软件进行数据的统计分析,采用统计学方法分析不同季节㊁不同植被类型㊁距渤海远近不同情况下土壤表层(0 15c m)水盐的描述性统计特征,根据变异系数C V<0.1为弱变异,0.1<C V<1为中等变异,C V> 1为强变异对土壤表层含水量和含盐量变异程度进行分级[15]㊂以实际距离10k m构建垦利区㊁无棣县的渤海缓冲区,并分析离渤海远近的土壤水盐空间变异㊂1.4.2土壤水盐耦合关系分析(1)耦合度分析㊂耦合原本作为物理学概念,是指2个(或2个以上)系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象[16]㊂耦合度是描述系统或要素相互影响的程度,可以更好地展示 盐随水来㊁水散盐留 的水盐运动规律㊂借鉴物理学中的容量耦合(c a p a c i t i v ec o u p l i n g)概念及容量耦合系数模型,推广得到多个系统(或要素)相互作用耦合度模型[17]㊂即:C n={(u1㊃u2㊃ ㊃u m)/[ᵑ(u i+u j)]}1/n(1)为便于分析,可直接得到土壤表层含水量u1与含盐量u2的耦合度函数:C=2{(u1㊃u2)/[(u1+u2)(u1+u2)]}1/2(2)显然,耦合度值Cɪ[0,1]㊂当C=0,耦合度极小,表示水盐处于无关状态,水盐将向无序发展㊂当C=1,耦合度最大,表示水盐之间达到共振耦合㊂耦合度越大则水盐的有序状态越高,水盐相互影响的程度越大㊂本文运用耦合度函数(2)对黄河三角洲地区表层103第4期张术伟等:黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析含水量和含盐量进行时空耦合,对野外采集数据进行分析,并用O r i g i n 立体三维俯视图进行水分㊁盐分以及耦合度之间关系的直观展示㊂(2)回归分析㊂分析不同季节㊁植被类型㊁距海远近下土壤表层含水量和含盐量之间的回归关系,以样点土壤表层含盐量数据为y 轴,样点土壤表层含水量数据为x 轴做回归曲线㊂若呈正相关关系,即盐分随着土壤水分含量的增加而增加;若呈负相关关系,则随着土壤水分含量的增加而减少㊂回归方程斜率绝对值(K )的大小可用以比较随着土壤水分的增加盐分上升或下降的幅度大小㊂决定系数(R 2)是方程拟合优度的度量,数值范围从0~1,R 2数值越大,说明回归方程拟合效果越好,x 与y 线性关系越强;R 2数值越小,说明x 与y 的线性关系越弱,两者之间的独立性越强㊂可通过比较R 2大小以比较土壤水盐的相关程度㊂2 结果与分析2.1 土壤水盐状况的时空特征分析2.1.1 土壤水盐的季节性特征(1)土壤盐分的季节性特征㊂从表1可以看出,不同季节土壤表层盐分有较大差异,其含盐量平均值与中位数相比,前者明显大于后者,说明含盐量呈左偏态分布,因此,采用中位数较为适宜㊂整体来看,研究区土壤盐渍化属于中度盐渍化水平,按含盐量大小的季节顺序为春季>秋季>冬季>夏季,含盐量呈现年内积盐 降盐 积盐 降盐的季节趋势㊂盐分变异系数为0.83~1.24,接近或为强变异,说明研究区域内盐分数值变化较大㊂根据多重比较结果,春秋季的土壤含盐量差异不明显,而夏冬季的土壤含盐量均与其他时期存在显著差异㊂分地区看,垦利区含盐量中位数最高值为3.99g /k g ,最低值为2.09g /k g ,四季均值为3.04g /k g;无棣县含盐量最高值为2.95g /k g ,最低值为2.39g /k g,四季均值为2.67g /k g ,说明垦利区含盐量整体高于无棣县㊂从变异程度来看,两地含盐量最大值与最小值之比分别为1.91,1.23,说明垦利区含盐量季节性差异较为明显㊂一年四季垦利区土壤含盐量变异系数分别为0.97,1.18,0.83,0.94,无棣县为1.21,1.08,0.99,1.24,说明无棣县各季节土壤含盐量空间变异程度较强㊂表1 研究区土壤含盐量季节特征统计研究区季节样本数平均值ʃ标准差/(g ㊃k g -1)中位数/(g ㊃k g -1)最小值/(g ㊃k g -1)最大值/(g ㊃k g -1)峰度偏度变异系数垦利区春季1857.40ʃ7.17a 3.991.1241.625.732.250.97夏季1384.22ʃ4.98b2.090.6222.804.102.191.18秋季1607.22ʃ6.01a3.791.0944.357.181.860.83冬季1735.61ʃ5.32c2.861.1436.0612.913.330.94无棣县春季1414.34ʃ5.24a 2.951.0235.8022.564.481.21夏季1103.43ʃ3.72b2.391.2330.2028.024.801.08秋季1344.27ʃ4.26a 2.781.1035.5020.344.150.99冬季1403.61ʃ4.48c2.461.0832.6820.594.341.24注:平均值后的字母为多重比较结果,两两之间若有一个字母相同,表示差异不显著(p >0.05)㊂下同㊂ (2)土壤水分的季节性特征㊂从表2可以看出,黄三角濒海地区土壤含水量总体较高,不同季节有较大差异,近似呈正态分布㊂按含水量大小的季节顺序为夏季>春季>秋季>冬季,随季节变化含水量呈现先升高后降低的趋势㊂水分变异系数为0.13~0.35,为中等变异㊂根据多重比较结果,春秋季的土壤含水量差异不明显,而夏冬季的土壤含水量均与其他时期存在显著差异㊂分地区来看,垦利区含水量最高值为43.65%,最低值为28.20%;无棣县含水量最高值为36.92%,最低值为19.80%,垦利区含水量整体高于无棣县㊂从变异程度看,垦利区夏季含水量均值(43.65%)为冬季(28.20%)的1.46倍,无棣县夏季含水量均值(36.92%)近乎冬季(19.80%)的1.92倍,说明无棣县土壤含水量的季节性变化较为明显㊂一年四季垦利区变异系数分别为0.23,0.18,0.23,0.31,无棣县变异系数分别为0.35,0.13,0.43,0.31,相较于垦利区,无棣县春秋季土壤含水量的空间变异较强㊂2.1.2 土壤水盐的植被类型分异特征(1)土壤盐分的植被类型分异㊂从表3可以看出,土壤表层含盐量平均值明显大于中位数,说明含盐量呈左偏态分布,因此,采用中位数较为适宜㊂整体看,春季各植被类型的土壤含盐量高于秋季,两季土壤含盐量从大到小的植被类型为光板地>荒草地>耕地>林地㊂前二者土壤含盐量均属于盐土水平,后二者为中度盐渍化水平㊂同时光板地㊁荒草地盐分变异系数较大,说明其土壤含盐量高且分布不均,有较大的空间差异性㊂根据多重比较结果,耕地㊁林地的土壤含盐量差异不明显,荒草地和光板地土壤含盐量均与其他植被类型存在显著差异㊂相较于垦利区,无棣县各植被类型的土壤含盐量较低,春秋季各植被类型之间土壤含盐量差异较为明显㊂203水土保持学报 第36卷表2 研究区土壤含水量季节特征统计研究区季节样本数平均值ʃ标准差/%中位数/%最小值/%最大值/%峰度偏度变异系数垦利区春季18538.28ʃ8.63a 38.9710.2554.21-0.31-0.520.23夏季13842.72ʃ7.84b43.6530.1355.80-0.96-0.380.18秋季16037.75ʃ8.75a 38.0015.5651.91-0.75-0.410.23冬季17329.28ʃ9.12c 28.207.0050.00-0.210.010.31无棣县春季14124.66ʃ8.63a 22.669.1657.750.561.130.35夏季11038.28ʃ5.02b36.9225.2752.64-0.330.340.13秋季13423.17ʃ10.05a20.069.8152.180.411.060.43冬季14019.92ʃ6.32c 19.807.1037.80-0.240.290.31表3 研究区春㊁秋季各植被类型土壤含盐量特征统计季节研究区植被类型样本数平均值ʃ标准差/(g ㊃k g -1)中位数/(g ㊃k g -1)最小值/(g ㊃k g -1)最大值/(g ㊃k g -1)峰度偏度变异系数垦利区耕地1083.20ʃ0.90a 3.291.545.50-0.300.330.28林地902.85ʃ0.88a3.021.224.25-1.35-0.180.31荒草地14116.21ʃ9.25b 13.912.7746.932.111.550.57春季光板地11029.30ʃ21.08c 28.781.6568.31-1.160.340.72无棣县耕地1083.15ʃ0.81a 3.051.805.35-0.230.570.26林地962.70ʃ0.84a 2.551.264.67-0.170.600.31荒草地8713.01ʃ11.09b 9.681.5043.750.851.230.85光板地8224.66ʃ18.61c 23.901.6556.17-1.630.150.75垦利区耕地893.11ʃ0.68a 3.091.424.76-0.14-0.270.22林地1112.70ʃ0.80a 2.971.565.440.080.380.30荒草地9011.23ʃ7.30b11.001.5235.731.050.910.65秋季光板地6726.01ʃ18.29c 20.671.4569.150.470.620.70无棣县耕地1232.85ʃ0.89a 2.781.154.980.660.320.18林地852.65ʃ0.79a 2.361.064.39-0.160.440.30荒草地10511.14ʃ10.76b 7.331.2640.230.581.250.97光板地9222.05ʃ18.26c15.491.4556.17-1.440.410.83(2)土壤水分的植被类型分异㊂从表4可以看出,研究区不同植被的土壤表层水分含量有较大差异,春季各植被类型的土壤含水量高于秋季,两季土壤含水量从大到小的植被类型为荒草地>光板地>耕地>林地,相较于无棣县,垦利区春秋季各植被类型之间土壤含水量差异较为显著㊂根据多重比较结果,耕地㊁林地的土壤含水量差异不明显,荒草地和光板地土壤含水量均与其他植被类型存在显著差异㊂表4 研究区春㊁秋季各植被类型土壤含水量特征统计季节研究区植被类型样本数平均值ʃ标准差/%中位数/%最小值/%最大值/%峰度偏度变异系数垦利区耕地10833.68ʃ7.65a 34.7020.0050.00-0.770.060.23林地9031.70ʃ7.56a 31.1520.6051.70-0.140.580.24荒草地14141.15ʃ7.00b 42.0623.7055.50-0.28-0.250.17春季光板地11038.84ʃ10.06c37.2516.4858.65-0.56-0.080.26无棣县耕地10831.93ʃ7.42a 33.6720.0049.08-0.840.090.23林地9629.87ʃ8.11a 28.2016.0148.00-1.020.340.27荒草地8738.11ʃ8.33b 37.8022.5754.00-0.45-0.100.21光板地8237.55ʃ9.35c36.1018.0156.00-0.62-0.140.25垦利区耕地8932.73ʃ6.16a 33.4020.3947.74-0.31-0.090.19林地11130.78ʃ8.70a 31.0015.0052.91-0.670.320.28荒草地9040.64ʃ9.64b 39.1020.5057.10-1.09-0.100.24秋季光板地6736.96ʃ10.26c36.7020.0151.30-1.23-0.080.28无棣县耕地12330.13ʃ5.80a 30.5120.3039.42-1.28-0.150.19林地8527.47ʃ7.56a 27.3513.0039.70-1.03-0.120.28荒草地10536.33ʃ10.28b35.7320.0865.570.380.480.28光板地9235.93ʃ8.91c34.4418.0156.00-0.460.210.25303第4期 张术伟等:黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析2.1.3 土壤水盐距海远近分异特征(1)土壤盐分距海远近分异特征㊂从图2和表5可以看出,由近海到内陆,研究区土壤含盐量呈现逐步下降的趋势,盐渍化程度由盐土转为重度盐渍化再转为中度盐渍化㊂变异系数范围为0.17~0.78,均属于中等变异强度,且近海整体变异强度稍高于内陆地区,说明土壤含盐量处于较高水平,且分布不均㊂根据多重比较结果,内陆土壤含盐量差异不明显,近海处土壤含盐量存在显著差异㊂随距离渤海渐远,垦利区土壤含盐量均值由23.51g /k g 减少至3.60g /k g,在距海40~50k m 处有所上升(5.88g /k g );无棣县土壤含盐量由22.92g /k g 减少至2.70g /k g ,垦利区土壤表层含盐量整体稍高于无棣县㊂变异程度由近海到内陆,无棣县呈较为平缓的下降趋势,垦利区在距海40~50k m 处变异系数则有所提升㊂垦利区和无棣县在距海0~10k m 处的土壤含盐量(23.51,22.92g /k g)分别是距海50~60k m 处含盐量(3.60,2.70g /k g )的6.53,8.48倍,无棣县土壤含盐量的距海差异特征更为明显,表明渤海对垦利区土壤的影响距离更远㊂图2 距海远近缓冲区及土壤样点表5 研究区距海不同缓冲区土壤表层含盐量分异特征研究区组号距海距离/k m 样本数平均值ʃ标准差/(g ㊃k g -1)中位数/(g ㊃k g -1)最小值/(g ㊃k g -1)最大值/(g ㊃k g -1)峰度偏度变异系数10~104623.51ʃ10.50a 23.7315.6041.22-0.920.160.45210~205316.86ʃ5.29b 15.1012.4126.570.690.880.53垦利区320~30687.27ʃ2.71c 6.951.3015.802.091.070.37430~40635.04ʃ2.53c 5.481.5816.580.751.030.50540~50575.88ʃ4.56d 5.631.1326.570.711.010.78650~60533.60ʃ1.57c3.101.558.100.751.180.4410~105922.92ʃ6.08a 21.8712.2436.74-0.730.410.27210~205214.78ʃ3.08b 14.4110.0026.533.681.550.21无棣县320~30725.05ʃ2.96c5.102.3815.690.450.820.41430~40704.17ʃ1.68d 3.821.189.045.701.230.40540~50573.12ʃ0.54e 2.952.164.691.371.010.17650~60552.70ʃ0.64e2.661.904.06-0.080.690.24(2)土壤水分距海远近分异特征㊂从表6可以看出,近海区土壤含水量明显高于内陆地区,变异系数变化范围为0.08~0.34,均属于中等变异强度㊂距离渤海由近到远,垦利区土壤含水量变化范围为32.75%~43.53%,无棣县为23.25%~40.51%,垦利区土壤表层含水量整体高于无棣县㊂在距海20~30k m 处,垦利区土壤含水量由43.53%下降至32.75%,后增至38.24%,呈现先下降后上升的趋势㊂在距海10~20k m 处,无棣县土壤含水量由37.07%增至40.51%,随着深入内陆降至38.24%,含水量呈现先上升后下降的趋势㊂2.2 土壤水盐状况的耦合关系分析2.2.1 不同季节土壤水盐耦合关系分析 图3㊁图4分别为垦利区和无棣县不同季节的土壤含水量与土壤含盐量之间的耦合关系㊂研究区水盐耦合度季节排序403水土保持学报 第36卷为春季>秋季>冬季>夏季㊂从回归分析结果(表7)可以看出,一年四季水盐关系均呈正相关关系,斜率K 排序为秋季>春季>冬季>夏季,说明春秋季随着表层土壤含水量的增加盐分上升的幅度较大,夏冬季盐随水增加而上升的幅度较小㊂决定系数R 2的季节排序为春季>秋季>冬季>夏季,春秋季土壤表层水盐具有较好的相关性,夏冬季土壤表层水盐之间的相关程度较弱㊂垦利区春夏秋冬季的耦合度均值分别为0.69,0.49,0.66,0.60,无棣县的耦合度均值分别为0.66,0.49,0.63,0.57,垦利区水盐耦合度整体高于无棣县㊂不同季节,垦利区㊁无棣县水盐回归方程斜率变化范围分别为0.31~0.54,0.28~0.34,垦利区亦高于无棣县,说明在不同季节垦利区土壤盐分随水分增加而上升的幅度更为显著㊂表6 研究区距海不同缓冲区土壤表层含水量分异特征研究区组号距海距离/k m 样本数平均值ʃ标准差/%中位数/%最小值/%最大值/%峰度偏度变异系数10~104643.53ʃ3.48a 42.8135.3455.880.460.660.08210~205340.83ʃ5.62b 40.3030.2051.50-0.650.310.14垦利区320~306832.75ʃ3.29c33.1024.3039.10-0.36-0.320.10430~406338.03ʃ6.49d 37.8227.2056.80-0.210.300.17540~505738.19ʃ6.77d 37.9923.2051.500.540.010.18650~605338.24ʃ6.91d 38.1023.7050.30-0.81-0.260.1810~105937.07ʃ9.03a 40.0820.0156.09-0.740.290.24210~205240.51ʃ5.46b39.0030.2051.50-0.560.420.13无棣县320~307226.75ʃ9.03c 28.018.8155.181.730.680.34430~407026.51ʃ8.91c 26.1110.8054.000.710.660.33540~505723.40ʃ3.22c 24.0015.5530.031.30-0.710.14650~605523.25ʃ4.96c 22.0216.8331.04-1.360.350.21图3 垦利区不同季节水盐耦合关系分析图4 无棣县不同季节水盐耦合关系分析表7 研究区不同季节水盐关系回归分析研究区季节回归方程决定系数(R 2)垦利区春季y =0.46x -10.600.45夏季y =0.31x -9.940.24秋季y =0.54x -12.980.43冬季y =0.33x -2.820.27无棣县春季y =0.34x -3.260.44夏季y =0.28x -10.860.23秋季y =0.34x -3.540.42冬季y =0.31x -3.120.252.2.2 不同植被类型土壤水盐耦合关系分析 图5㊁图6分别为垦利区和无棣县春季不同植被类型的土壤含水量与含盐量之间的耦合关系,表8为春㊁秋季不同植被类型的水盐回归与相关分析㊂可以看出,研究区水盐耦合度植被类型排序为光板地>荒草地>耕地>林地,春季不同植被水盐耦合度稍高于秋季㊂回归及相关分析结果显示,各植被类型的水盐关系均呈正相关关系,春季各植被类型土壤表层盐随水增加而上升的幅度稍高于秋季,斜率(K )和决定系数(R 2)从大到小均为光板地>荒草地>耕地>林地,503第4期 张术伟等:黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析说明光板地㊁荒草地土壤表层水盐含量具有较高的相关性,随着表层土壤含水量的增加盐分上升的幅度较大,耕地㊁林地土壤表层水盐之间的相关程度较弱,盐随水增加上升的幅度较小㊂垦利区耕地㊁林地㊁荒草地㊁光板地的春季水盐耦合度分别为0.57,0.56,0.86,0.89,秋季分别为0.56,0.55,0.77,0.89,无棣县耕地㊁林地㊁荒草地㊁光板地的春季水盐耦合度分别为0.56,0.55,0.77,0.86,秋季分别为0.55,0.54,0.72,0.84,垦利区各植被类型的水盐耦合度稍高于无棣县㊂垦利区㊁无棣县不同植被类型水盐回归方程的斜率变化范围分别为0.05~1.51,0.04~1.39,决定系数变化范围分别为0.24~0.49,0.22~0.46,说明垦利区各类植被土壤表层盐随水增加的幅度及水盐相关性显著于无棣县㊂图5垦利区春季不同植被类型水盐耦合关系分析图6 无棣县春季不同植被类型水盐耦合关系分析表8 研究区春、秋季不同植被类型水盐回归分析研究区季节类型回归方程决定系数(R 2)春季耕地y =0.07x -0.210.28林地y =0.06x +1.010.24荒草地y =0.83x -17.750.38垦利区光板地y =1.51x -29.170.49秋季耕地y =0.06x +1.250.27林地y =0.05x +1.550.23荒草地y =0.46x -7.650.37光板地y =1.16x -17.070.42春季耕地y =0.06x +1.340.27林地y =0.05x +1.200.23荒草地y =0.81x -17.800.37无棣县光板地y =1.39x -27.780.46秋季耕地y =0.07x +0.610.23林地y =0.04x +1.260.22荒草地y =0.32x -11.300.35光板地y =1.35x -26.680.442.2.3 距海远近土壤水盐耦合关系分析 图7㊁图8为垦利区㊁无棣县距海不同远近土壤含水量与土壤含盐量之间的耦合关系,表9为其水盐回归分析方程和决定系数㊂可以看出,由近海到内陆,研究区土壤水盐耦合度总体呈现逐步下降的趋势㊂各缓冲区土壤水盐含量呈正相关关系,盐随水增加而上升的幅度及水盐决定系数呈下降趋势㊂随着离海距离的增加,无棣县水盐耦合度依次为0.91,0.75,0.64,0.57,0.56,0.54,总体呈逐渐下降的趋势㊂而垦利区水盐耦合度依次为0.96,0.88,0.71,0.81,0.64,0.61,在距海30~40k m 处稍有提高,呈现先下降后上升再下降的趋势㊂垦利区㊁无棣县不同缓冲区水盐回归方程的斜率变化范围分别为0.13~1.81,0.08~0.52,决定系数变化范围分别为0.38~0.61,0.30~0.59,说明垦利区不同缓冲区土壤表层盐随水增加而上升的幅度及水盐相关性显著于无棣县㊂3 讨论研究结果显示,黄三角濒海区土壤盐化程度普遍较高,以中度盐渍化为主且盐化程度差异较大,这与相关研究[18-19]的成果一致㊂相较于地处黄三角濒海区中西部的无棣县,渤海对垦利区的影响更为显著,再加上其地势低平,黄河水流贯穿至海,使垦利区土壤水分含量高于无棣县7%~10%,盐分含量高于无棣县0.6~2.0g /k g,且水盐含量变异性更强,这也与相关研究[20-21]成果一致㊂显示二者同为黄河三角洲代表性研究区的地理区位差异性,也说明黄三角濒海区水盐状况的高度复杂性㊂(1)进一步探究黄三角濒海区水盐时空分异特征显示,水盐季节特征呈现春秋水盐较多㊁夏季水多盐603水土保持学报 第36卷。
基于轨迹分析和地理探测的黄河三角洲地表水体演化研究
基于轨迹分析和地理探测的黄河三角洲地表水体演化研究李云龙1，黄淑萍1，韩美2，孔祥伦2，王敏1,2，惠洪宽1（1.齐鲁师范学院地理与旅游学院，山东济南250020；2.山东师范大学地理与环境学院，山东济南250014）摘要：水资源的先天不足和后天失养已成为黄河三角洲生态环境保护与社会经济高质量发展的瓶颈要素。
为明晰黄河三角洲地表水演化特征，厘清区域内地表水演化驱动因子，通过收集黄河三角洲遥感影像、自然环境和社会经济数据，综合运用轨迹分析法和地理探测器分析研究区地表水体的演化规律及其驱动力状况。
结果表明：(1)1990-2019年黄河三角洲地表水增加1020.09km 2，呈增长态势，其中盐田养殖池增长951.29km 2，是演化最剧烈的水体类型；水库增长42.60km 2，主要发生在2000年前；坑塘增加了58.51km 2，增长幅度随时间逐渐增加；除2000-2010年外，河流均处于低速减少状态，2010年前沟渠处于高速增长状态，由1990年的2895km 增加至2010年的5133km ，随后增速减缓；(2)农田和滩涂是河流主要的转化对象，农田和未利用地是水库演化的转换类型，坑塘演化主要发生在坑塘与农田之间，滩涂是盐田养殖池面积增长的主要来源，农田和未利用地是主要的转出去向；(3)河流演化主要受到有效灌溉面积和第一产业变化的影响，水库增加主要受人口数量增长和有效灌溉面积增长的影响，人口增加是盐田养殖池增加的主要推动力，第一产业和第二产业增长则是盐田养殖池减少的关键因子；沟渠长度增加受到人口数量增加、GDP 增长、有效灌溉面积变大和第一产业发展的影响，第二产业发展和有效灌溉面积增加是坑塘转入的主导因子，人口数量增长和第一产业比重减少是坑塘转出的主导因子。
关键词：地表水；轨迹分析；地理探测；黄河三角洲中图分类号：X821文献标志码：A文章编号：1674-3075(2023)02-0010-09收稿日期：2021-05-21修回日期：2022-09-17基金项目：国家自然科学基金(41371517)；山东省社科规划重大项目(20AWTJ07)；山东省高校科技项目（J18KA199）。
黄河三角洲自然保护区典型植物群落物种组成及多样性梯度变化
2.1 物种丰富度变化
沿群落Ｉ－群落V所调查的5个样点24个样方中出现的物种数如图1A所示，由图1A可以看出在上述
环境梯度上，群落的物种丰富度呈波动性变化，其中旱柳－芦苇-白茅群落的物种丰富度最高，出现了
11个物种，其次是芦苇－柽柳－翅碱蓬群落、芦苇－香蒲群落、柽柳－翅碱蓬群落，翅碱蓬群落的物
﹒137﹒
n
D i 2 i 1
相异性系数：CD＝1－2c/a+b Copy 指数：βT = [g(H)+l(H)]/2=(a+b-2c)/2
式中，a 和 b 分别为两群落的物种数，c 为两群落的共有种数。
所获数据用 Excel、SPSS11.5 和 Origin7.5Minitab 等软件进行统计分析。
苇群落、柽柳群落和翅碱蓬群落分布较广。
1.2 研究方法
1.2.1 样地设置与调查方法 在黄河三角洲自然保护区选取典型样地，沿着由内陆到沿海（土壤含盐量
逐渐增加）的方向，按照沼泽植被、落叶阔叶林、草甸植被、盐生灌丛、盐生草甸土壤含盐量逐渐增
加的环境梯度，选择芦苇－香蒲群落（I）、旱柳－芦苇-白茅群落（II）、芦苇－柽柳－翅碱蓬群落（III)）、
柽柳－翅碱蓬群落（IV）、翅碱蓬群落（V）5 个典型群落。采取样线和样方组合的方法。每个样地设
置 2 条样线，样线的布设以涵盖上述梯度类型为原则，每条样线上按上述梯度类型设置样点，每个样
点随机布设 3～5 个小样方，样方大小按乔、灌、草三种类型分别为 10 m×10 m、2 m×2 m、1 m×1 m
芦苇3种植物丰富度较高。
2.2 群落Ｉ－群落 VIII 梯度上 α 多样性变化
α多样性是指某个群落或生境内部的物种多样性[10—11]，可以用Pelou均匀度指数、Simpson优势度指
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HL
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 20 0. 00 0. 36 0. 12 0. 08 0. 00 0. 39 0. 00
JP
CL CJP JY FZM
D
LW
XP
HL HW Z
18
0. 00 0. 04 0. 07 0. 00 0. 00 0. 04 0. 00 0. 00 0. 16 0. 36 0. 28 0. 00 0. 05 0. 00
19
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 18 0. 00 0. 00 0. 82
11
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 22 0. 00 0. 00 0. 00 0. 78 0. 00
12
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 21 0. 33 0. 10
13
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 07 0. 00 0. 00 0. 00 0. 40 0. 40 0. 00
本研究于 2006年 10 月在黄河三角洲国家级 自然保护区的典型湿地区大汶流管理站辖区内展 开 。研究区位置图可参考文献 [ 3 ]。研究共布设 样带 11条 ,在距海岸 1 km 处设置第一条样带 ,自 海向陆每隔 3～4 km 设置一条 。每条样带等间隔 布设 50 m ×50 m 样地 2～4个 ,共调查样地 30个 。 每个样地随机取调查样方 5个 ,样方面积草本群落 为 1 m ×1 m ,灌木群落为 10 m ×10 m ,乔木群落为 15 m ×15 m。
5
0. 12 0. 00 0. 09 0. 00 0. 00 0. 26 0. 22 0. 00 0. 00 0. 22 0. 09 0. 00
6
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 53 0. 00 0. 00 0. 00 0. 47 0. 00
7
0. 00 0. 12 0. 19 0. 00 0. 00 0. 05 0. 00 0. 00 0. 00 0. 25 0. 40 0. 00
对于上述每一调查样方 ,记录其植被组成 、数 量 ,及其各植物种的密度 、多度 、盖度 、株高等数据 。 取每个样地中 5个调查样方各物种上述指标的平 均值作为该样地的计算参数 。在每个样地内随机 设置 5个采样点 ,于 0～20 cm 土层处采集表层土 样 (淹水时采其底泥 ) 。将同一样地的 5份土样混 合均匀 ,用于土壤含盐量的测量 。
8
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 54 0. 00 0. 00 0. 00 0. 46 0. 00
9
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 08 0. 64 0. 00 0. 00 0. 00 0. 28 0. 00
10
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 17 0. 49 0. 13
14
0. 00 0. 04 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 04 0. 20 0. 43 0. 20 0. 00
15
0. 07 0. 09 0. 00 0. 00 0. 00 0. 08 0. 32 0. 21 0. 00 0. 00 0. 23 0. 00
16
0. 00 0. 04 0. 00 0. 00 0. 04 0. 00 0. 00 0. 04 0. 00 0. 27 0. 21 0. 00
植被空间分异的规律 ,有利于揭示三角洲湿地生态 系统形成和发育的机理 ,可以为三角洲湿地的开发 与保护提供科学依据 。
1 材料与方法
1. 1 研究区概况 黄河三角洲国家级自然 保护 区 ( 37°40′N ～
38°10′N , 118°41′E ～119°16′E) 地处我国山东省 东营市黄河入海口 ,总面积 15. 3 ×104 hm2 ,是以保 护黄河口新生湿地生态系统和珍稀濒危鸟类为主 体的自然保护区 。地处暖温带季风性气候区 ,具有 明显的大陆性季风气候特点 。区内四季分明 ,年平 均气温 12. 1 ℃, 无霜期 196 d, 年降水 量 551. 6 mm ,年蒸发量为 1 962 mm。区内地势低平 ,自然 坡降 1 /8 000～1 /12 000。土壤质地以轻壤土和中 壤土为主 ,土壤类型以潮土和盐土为主 。
表 1 所有样地植物种的重要值 Table 1 The im portan t va lue of vegeta tion spec ies in a ll of sam pling sites
物种
样地 ERT JMC LBM BXC
JP
CL CJP JY FZM
D
LW
XP
1
0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 28 0. 72 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00
第 5卷 第 3期 2 0 0 7年 9月
湿 地 科 学
W ETLAND SC IENCE
Vol. 5 No. 3 Sep t. , 2 0 0 7
水盐梯度下黄河三角洲湿地植被 空间分异规律的定量分析
贺 强 1 ,崔保山 13 ,赵欣胜 1 ,付华龄 1 ,熊 雄 1 ,冯光海 2
(1. 北京师范大学环境学院 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 ,北京 100875; 2. 山东省黄河三角洲国家级自然保护区大汶流管理站 ,山东 东营 257500)
摘要 :三角洲湿地植被的形成和分布同时受水深 、土壤含盐量两个环境因子的作用 。采用模糊数学排序方法分 析了黄河三角洲湿地植被在水深 、土壤含盐量两个环境梯度下的空间分异规律 。结果表明 ,由 TW INSPAN 划分 而得到的 8个植被类型在模糊数学排序图中有各自的分布范围 ,界线明显 。以穗状狐尾藻 (M y riophyllum spica2 tum )等水生植物为优势种的群落分布在排序图的左上部 ,为黄河三角洲湿地高水深 、低盐分地区 ;以柽柳 ( Tam 2 arix chinensis) 、翅碱蓬 (Suaeda heteroptera)等典型盐生植物为优势种的群落分布在排序图的右下部 ,为黄河三角 洲的低水深 、高盐分地区 ;其他以芦苇 ( Ph ragm ites austra lis) 、荻 ( T ria rrhena saccha riflora) 、旱柳 (S a lix m a tsudana) 等为优势种的群落分布在排序图的中部 。利用 Gini - Simp son指数 ,在模糊数学排序图中分析了植物物种多样 性随水深 、土壤含盐量梯度的空间变化 ,结果表明 ,高水深 、低盐分和低水深 、高盐分地区植物物种多样性均较 低 ,而二者过渡区域植物物种多样性较高 。 关 键 词 :模糊数学排序 ;水深 ;土壤含盐量 ;黄河三角洲湿地 中图分类号 : Q958. 5 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 - 5948 (2007) 03 - 208 - 07
用标尺测量水深 (以土壤表面为基准 ,高于土 壤表面为水深 ,低于土壤表面为水埋深 ;本文中统 一用“水深 ”,水深为正值 ,表示水面位于土壤表面 以上 ,水深为负值 ,表示水面位于土壤表面以下 ) 。 土壤含盐量的测定采用 5∶1水土比土壤浸出液 ,用 便携式盐度测定仪测定浸出液盐度 ,并转换为土壤 含盐量 ( g / kg) 。 1. 2. 2 分析方法
黄河三角洲水生植被和盐生植被丰富 ,其中盐
收稿日期 : 2007 - 05 - 21;修订日期 : 2007 - 08 - 06 基金项目 :国家重点基础研究发展计划 (973)项目 (2006CB403303)和国家自然科学基金项目 (40571149)资助 。 作者简介 :贺 强 (1985 - ) ,男 ,河北省邢台人 ,学士 ,主要从事湿地生态及生态需水研究 。 E2mail: heqiangbnu@163. com 3 通 讯作者 : 崔保山 ,教授 。 E - mail: cuibs@ bnu. edu. cn
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采用重要值 ( Important value, IV )作为各物种 在群落中的优势度指标 [ 16, 17 ] ,计算公式为 :
IV = (相对多度 +相对盖度 ) /200 以 30 个 样 地 14 个 植 物 种 的 重 要 值 矩 阵 (表 1)进行双向指示种分析 ( TW INSPAN )和模糊
三角洲湿地不同一般的内陆湿地生态系统 ,由 于同时受到海洋 、陆地 、河流三大生态系统的共同 作用 ,三角洲湿地具有其特殊性和复杂性 [ 1, 2 ] 。三 角洲湿地生态系统形成和发育的关键制约因素除 了与一般内陆湿地生态系统共有的水分因子外 ,另 一个关键制约因素就是由距海远近 、海拔高低以及 微地貌等所决定的土壤盐分因子 [ 2, 3 ] 。湿地植被 作为湿地生态系统的三大要素之一 [ 4 ] ,其形成和 分布亦同时受到湿地水分因子和土壤盐分因子的 双重影响 。