全 文 ：中国生态农业学报 2013年 10月 第 21卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2013, 21(10): 12331240


* 国家科技支撑计划项目(2013BAC02B01)和中国科学院科技创新项目(KZCX-YW-359, KZCX-YW-447)资助
** 通讯作者: 刘小京(1966—), 男, 博士, 研究员, 研究方向为盐碱地水土资源高效利用。E-mail: xjliu@sjziam.ac.cn
封晓辉(1984—), 男, 博士研究生, 研究方向为盐碱地植被构建。E-mail: fxhcaf@163.com
收稿日期: 20121104 接受日期: 20130428
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.21077
滨海重盐碱地人工栽植柽柳生长动态及生态效应*
封晓辉 1,2 张秀梅 1 刘小京 1** 程瑞梅 3 孙焕荣 4
(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 中国科学院农业水资源重点实验室 石家庄 050022;
2. 中国科学院大学 北京 100049; 3. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京 100091;
4. 河北省南皮县林业局 南皮 061500)
摘 要 柽柳(Tamarix chinensis)是盐碱地土壤改良和植被构建的先锋物种, 但仅靠柽柳的自然扩散难以在滨
海重盐碱地形成灌木优势群落, 对盐碱地的改良作用不明显, 因此探索重盐碱地人工栽植柽柳的生态效应有
重要意义。本研究以撂荒地为对照, 对不同树龄的人工柽柳群落的个体生物量、碳储量动态、植物物种组成
及其重要值和土壤特性进行分析, 以评估重盐碱地栽植柽柳的生态效应。结果显示: 3 年生、5 年生和 7 年生
柽柳个体单株生物量逐渐增加, 群落的植被碳密度分别为 4.78 t(C)·hm2、5.56 t(C)·hm2和 6.89 t(C)·hm2, 而
对照撂荒地碳密度只有 0.98 t(C)·hm2; 与对照地相比, 栽植柽柳显著降低了土壤表层的含盐量, 对照地土壤
0~10 cm的平均盐分含量高达 10.53 g·kg1, 而 3年生、5年生和 7年生 0~10 cm土壤平均含盐量分别为 3.35
g·kg1、1.86 g·kg1和 5.54 g·kg1。栽植柽柳后土壤有机质和有效氮呈增高趋势, 有效钾含量显著增加, 7年生
柽柳土壤 0~5 cm和 5~15 cm的有效钾含量分别比对照地高出 65.59%和 28.90%。随着柽柳树龄增加群落中草
本植物的丰富度逐渐升高, 对照地的草本物种只有 8种, 7年生柽柳群落达到 15种; 耐盐物种在群落中的重要
值随着栽植的时间逐渐降低, 盐地碱篷的重要值由 34.8下降到 0.7, 以种子兼营养繁殖的植物如獐毛和苦荬菜
的优势度逐渐增大。这证明, 重盐碱地人工栽植柽柳可以快速构建灌木优势群落, 固碳作用明显; 同时栽植柽
柳为生态系统提供了进展演替的动力, 灌草结合的群落结构和稳定的群落环境不仅促进盐碱地土壤表层盐分
含量的降低, 也促进了物种多样性的增加和群落的进展演替, 是提高滨海重盐碱地利用率的有效途径。
关键词 滨海重盐碱地 柽柳 碳密度 多样性 生态效应
中图分类号: S154.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)10-1233-08
Growth dynamics of Tamarix chinensis plantations in heavy-saline coastal
lands and related ecological effects
FENG Xiao-Hui1,2 , ZHANG Xiu-Mei1 , LIU Xiao-Jing1 , CHENG Rui-Mei3 , SUN Huan-Rong4
(1. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences;
Key Laboratory of Agricultural Water Resources of Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050022, China; 2. University of
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy
of Forestry, Beijing 100091, China; 4. Forestry Bureau of Nanpi County, Hebei Province, Nanpi 061500, China)
Abstract Tamarix chinensis, a pioneering native salt-tolerant plant in abandoned coastal saline lands, has high potential as
eco-engineering plant species for re-vegetation and soil quality improvement. However, field experiments on the effectiveness of T.
chinensis in re-restoration of saline lands along the coastal areas of China have been largely lacking. T. chinensis was planted in 2005,
2007 and 2009 to assess the effectiveness of plants on vegetation and saline soil restoration in this study. The individual biomass,
sequenced carbon amount, herb species diversity and soil characteristics of T. chinensis plantations with different planting years and
of adjacent abandoned lands without T. chinensis were investigated. The results showed that T. chinensis grew well in the research
area and with increasing individual biomass during the experimentation period. T. chinensis plantations produced significant eco-
logical benefits which increased plot vegetation carbon density from 4.78 t(C)·hm2 in 3-year plots to 5.56 t(C)·hm2 in 5-year plots
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and then to 6.89 t(C)·hm2 in 7-year plots. On the average, there was only 0.98 t(C)·hm2 in abandoned lands without T. chinensis.
Significant soil quality improvement was indicated by lower saltiness and higher organic matter and available N and K in T. chinensis
plantation lands. Salt content in the 010 cm soil layer of abandoned lands was 10.53 g·kg1. It was 3.35 g·kg1 in the 3-year plots,
1.86 g·kg1 in the 5-year plots and 5.54 g·kg1 in the 7-year plots with T. chinensis. Compare with abandoned lands, soil available K
in the 05 cm and 515 cm soil layer in the 7-year plots respectively increased by 65.59% and 28.90%. In addition, T. chinensis
played a significant “eco-engineering” role in terms of increasing volume and species of grass during T. chinensis plant development.
Whereas only 8 grass species existed in the abandoned lands without T. chinensis, a total of 15 grass species existed in the 7-year plot
with T. chinensis plantation. However, other important salt-tolerant species decreased in T. chinensis plots. Colon plants like Aeluro-
pus sinensis and Ixeris polycephala became more dominant than seed plants such as Suaeda salsa after planting T. chinensis. This
suggested that T. chinensis plant progressively alleviated salt stress in the coastal environments. The study demonstrated via field
experiments that T. chinensis was effective in vegetation regeneration, soil enhancement and carbon sequestration in saline lands.
Key words Heavy-saline coastal land, Tamarix chinensis, Carbon density, Biodiversity, Ecological effect
(Received Nov. 4, 2012; accepted Apr. 28, 2013)
渤海湾西岸的滨海盐碱地由于土壤含盐高且地
势低而排水不畅, 土壤脱盐困难, 大量重盐碱地长期
处于撂荒状态[1], 土地生产力低下。因此, 提高滨海
重盐碱地的利用率是亟待解决的问题。研究表明, 栽
植耐盐植物可以不同程度降低滨海盐碱地的土壤含
盐量、增加养分含量, 显著改变群落结构且提高生物
多样性[23]。柽柳(Tamarix chinensis)作为典型的泌盐
性盐生乡土树种, 在盐碱地道路绿化和土壤改良中
得到广泛应用[4]。但是仅依靠柽柳的自然扩散难以在
重盐碱地中形成盖度较高的灌木优势群落, 对盐碱
地的改良作用不明显, 因此有必要尝试人工栽植柽
柳以促进盐碱地改良。同时, 盐碱地从草本群落变为
灌草结合群落的过程也是固碳能力提高的过程, 其
碳汇能力不可忽视。以往研究多注重柽柳在盐碱地道
路绿化和土壤抑盐中的应用[58], 目前尚少有对人工
栽植柽柳的生物量和碳储量动态以及其对植物群落
多样性影响方面的研究。本研究对滨海重盐碱地中不
同树龄的人工柽柳林进行群落调查, 分析柽柳个体
生长和群落的生物量和碳储量动态, 以及土壤和植
物的动态变化, 以了解重盐碱地人工种植柽柳的生
长动态以及对整个群落植物物种组成和土壤的影响,
为滨海重盐碱地的土壤改良、植被构建提供依据。
1 研究地概况与研究方法
试验地位于河北省海兴县中国科学院滨海盐碱
地高效利用示范区。该区处于渤海湾西岸, 地势低
洼平坦, 土壤为滨海盐土, 土壤盐分组成主要以氯化
物为主, Cl占阴离子总量的70%~80%, Na+是主要的阳
离子; 地下水位 0.9~1.5 m, 地下水含盐量 7~27 g·L1。气
候类型属暖温带半湿润大陆性季风气候, 年平均气
温 12.1 ℃, 1 月平均气温4.5 ℃, 年平均降水量
582.3 mm, 主要集中在 7—8月份。土壤中盐分含量
有鲜明的季节特征: 春季由于蒸发量大、降水少, 为
蒸发积盐阶段; 夏季降水量增加, 土壤盐分经雨水
淋洗下移, 处于脱盐阶段; 秋季由于地下水位低, 再
次积盐; 冬季盐分运动基本停止[1]。撂荒地中无灌木
生长, 草本植物和裸地斑块相间, 主要植物有獐毛
(Aeluropus sinensis)、白茅(Imperata cylindrical)、盐地
碱篷(Suaeda salsa)等, 总盖度约为 0.65。
试验地为条状整理地块, 每块南北长 500 m, 东
西宽 20 m, 柽柳分别以 2005年、2007年和 2009年
各栽植一条地。采用“春季扦插, 雨季移苗”的方法,
每年 3月份选择直径为 0.8~1.2 cm的 1年生柽柳枝
条, 剪成长 12 cm 的插条, 扦插于塑料育苗袋中, 6
月底雨季到来之前扦插苗长至高 40 cm 左右, 以株
距 1 m, 行距 0.5 m栽植于试验地中, 每次栽植 1 hm2。
栽植后无平茬、除草等管理措施。3 年生柽柳群落
的郁闭度 80%左右, 5年生的郁闭度约 90%, 7年生的
郁闭度超过 95%。
在不同树龄的柽柳群落中, 按照栽植的方格之
字形路线调查每株柽柳的高度和地径(测量距地面
5 cm的干基部)。计算平均高度和平均地径, 选择 6
株与平均高度和平均地径相近的标准株, 砍伐地上
部分并挖根。按照叶、枝干和根分类, 称量鲜重。
同时, 在每个树龄柽柳群落和对照撂荒地中各随机
设置 10个 1 m×1 m的草本样方, 进行群落调查, 记
录样方中各种草本植物的数量、高度和盖度, 并收
割样方内的全部草本植物, 称鲜重。采用土钻, 按照
0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和 30~50 cm 4个土
层钻取土样, 测定土壤盐分和水分含量, 重复 3 次;
土壤表层 0~5 cm、5~15 cm采集土样, 风干, 测定土
壤养分含量(包括有机质、全氮、有效磷和有效钾)。
调查和采样时间为 2011年 9月 28日至 30日。柽柳
和草本植物样品带回实验室, 在烘箱中 85 ℃烘至
恒重, 测定各部分生物量。不同柽柳器官的碳含量
引用徐永荣等 [9]的研究结果 , 即地上部分含碳率
第 10期 封晓辉等: 滨海重盐碱地人工栽植柽柳生长动态及生态效应 1235


44.3%, 根含碳率 42.6%; 草本植物碳含量参照温带
地区草本植物的含碳率 35.0%计算[10]。以物种的重
要值比较不同物种在群落中的优势度: 重要值=(相
对盖度+相对频度+相对密度)/3×100[11]。并对不同
物种的重要值与土壤盐分、养分含量和栽植时间进
行冗余分析(RDA), 以解释物种和环境之间的关系。
以上数据在 SPSS 17.0 中用 One Way ANOVA
进行方差分析, 以 LSD 多重比较法检验不同处理
的差异显著性。用 CANOCO 4.0 进行 RDA 分析。
采用 Sigmaplot 11.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 柽柳生长特征
柽柳的树高和地径随着树龄的增加而增加, 3年
生、5 年生和 7 年生的柽柳个体平均树高依次为
(150.35±29.71) cm、 (176.49±25.29) cm 和(201.90±
33.12) cm; 平均地径依次为(18.09±4.70) mm、(21.95±
4.29) mm和(26.96±7.75) mm。随着柽柳树龄的增加
树高和地径的关系由直线转变为对数关系; 7年生柽
柳的树高和地径为对数关系, 这说明随着树龄增加
柽柳株高的生长速度逐渐减缓, 径向生长加速, 生
长由高生长转变为径向生长(图 1)。
2.2 柽柳群落的生物量和碳密度
柽柳不同器官生物量和所占比率如表 1。3 年
生、5 年生和 7 年生柽柳个体的生物量逐渐增加。
各器官生物量占个体总生物量的比率有较大变化 ,
其中叶的生物量比率基本不变 , 保持在 12%左右 ,
枝干的生物量比率则逐渐增大 , 由 34.25%升高到
46.27%, 根占的比率由 53.74%下降到 41.29%, 地上
部分生物量和根生物量之比由 0.87升高到 1.42。这
说明柽柳在前 3 年生长主要为根的生长, 而在 3 年
之后地上部分径向生长加速, 生物量积累主要集中
于枝干。同时随着树龄增大个体之间的生物量差异
逐渐增大。

图 1 不同树龄柽柳地径与株高的关系
Fig. 1 Relationship between basal diameter and height of Tamarix chinensis with different planting years
表 1 不同树龄柽柳各部分生物量及其分配
Table 1 Biomass and its allocation in different parts of Tamarix chinensis with different planting years
3 a 5 a 7 a
项目
Item 生物量
Biomass (g)
比率
Percent (%)
生物量
Biomass (g)
比率
Percent (%)
生物量
Biomass (g)
比率
Percent (%)
叶 Leaf 77.67±32.22a 12.13 82.17±46.89a 10.70 124.24±53.82a 12.44
枝干 Branch and stem 215.40±61.72a 34.25 329.63±124.47ab 42.91 462.09±202.56b 46.27
根 Root 338.03±12.05a 53.74 356.32±26.73a 46.39 412.45±268.16a 41.29
地上部分 Above ground 293.07±92.67a 46.59 411.80±167.04ab 53.60 586.34±252.59b 58.70
整个株 Whole plant 629.01±105.65a 100.00 768.18±163.80ab 100.00 998.79±367.68b 100.00
地上与地下比
Above-ground to under-ground
— 87.00 — 116.00 — 142.00

不同柽柳群落中草本植物的生物量随着柽柳树
龄增加而逐渐下降, 对照地、3年生、5年生和 7年
生柽柳群落草本植物生物量依次降低 , 分别为
(2.81±3.44) t·hm2、(3.21±1.03) t·hm2、(3.12±1.09)
t·hm2和(3.08±1.30) t·hm2, 但差异不显著。对照地
中的草本植物呈斑块状分布, 存在较多裸地, 整体
盖度小于人工栽植柽柳群落, 但对照地内的非裸地
草本植物生物量高于柽柳群落中草本植物的生物量,
故其草本生物量标准差较大。
如表 2 所示 , 对照撂荒地的碳密度平均只有
0.98 t(C)·hm2, 而栽植柽柳 3年、5年和 7年后群落
平均碳密度依次为 4.78 t(C)·hm2、5.56 t(C)·hm2、
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表 2 不同树龄柽柳群落的碳密度及在柽柳植株各部分的分配
Table 2 Carbon density and its allocation in different parts of Tamarix chinensis communities with different planting years
t(C)·hm2
树龄 Planting year 草本 Herb 叶 Leaf 枝 Branch 根 Root 柽柳 Tamarix 群落 Community
CK 0.98±1.20a — — — — 0.98
3 a 1.12±0.36a 0.46±0.19a 1.27±0.36a 1.97±0.11a 3.65±0.53a 4.78
5 a 1.09±0.38a 0.49±0.28a 1.95±0.73ab 2.02±0.16ab 4.46±0.97ab 5.56
7 a 1.08±0.46a 0.73±0.33a 2.73±1.20b 2.34±0.89b 5.81±2.24b 6.89
CK: 无柽柳荒地 wasteland without Tamarix chinensis; 下同 The same below.

6.89 t(C)·hm2, 3 年生、5 年生和 7 年生柽柳群落
的碳密度为对照地的 4.87 倍、5.67 倍和 7.03 倍。
与生物量对应 , 柽柳不同部分的碳密度都有增加
的趋势。
2.3 柽柳群落的土壤特征
秋季地表返盐时期, 土壤盐分含量在周年变化
中具有一定代表性。对照地土壤 0~10 cm的平均盐
分含量高达 10.53 g·kg1, 而 3 年生、5 年生和 7 年
生 0~10 cm土壤平均含盐量分别为 3.35 g·kg1、1.86
g·kg1和 5.54 g·kg1。土壤表层盐分并没有随着栽植
时间而逐渐降低, 5年生柽柳群落土壤各层的含盐量
最低。土壤水分含量随着深度增加有降低的趋势, 5
年生和 7 年生的表层土壤水分含量略高, 不同柽柳
群落的土壤含水量之间无显著差异(图 2)。
如图 3所示, 随着柽柳树龄增加土壤中有机质、
全氮和有效磷含量略有增加, 但各群落之间差异不
显著; 土壤有效钾含量显著增加, 7 年生柽柳群落
0~5 cm和 5~15 cm土层的速效钾含量分别比对照地

图 2 不同树龄柽柳群落不同土层的盐分含量和水分含量
Fig. 2 Soil salt content and water content of different soil layers in Tamarix chinensis communities with different planting years

图 3 不同树龄柽柳群落土壤有机质、全氮、有效磷和有效钾含量
Fig. 3 Organic matter, total N, available P and available K contents in 05 cm and 510 cm soil layers of Tamarix chinensis com-
munities with different planting years
第 10期 封晓辉等: 滨海重盐碱地人工栽植柽柳生长动态及生态效应 1237


高 65.59%和 28.90%。0~5 cm中的养分含量增加幅
度高于 5~15 cm, 柽柳对表层土壤养分有一定影响。
2.4 柽柳群落草本植物的动态
柽柳群落中草本植物共计 17 种, 分属 6 科, 17
属。其中菊科 7属 7种, 禾本科 6属 6种, 两个科所
占比率超过物种总数的 2/3; 在生活型中, 有 11种多
年生植物, 3种为 2年生, 3种为 1年生。各物种的重
要值如表 3。对照地只有 8个草本物种, 优势种为盐
地碱蓬和白茅; 3年生柽柳群落共 10种草本植物, 优
势种为白茅、苦荬菜(Plantago asiatica)和獐毛; 5年
生柽柳群落共 12种, 优势物种依次为獐毛、苦荬菜
和白茅; 7年生柽柳群落中草本共计 15种, 优势种为
獐毛、苦荬菜。獐毛在不同群落中的重要值都较高,
且重要值随着栽植时间逐渐升高, 是栽植柽柳后的
优势物种。随着柽柳树龄的增加, 獐毛、苦荬菜、
狗尾草(Setaria viridis)的重要值呈增加趋势, 盐地碱
蓬、白茅的重要值逐渐降低; 而蒙古鸦葱(Scorzonera
mongolica)的重要值基本持平 ; 车前 (Plantago as-
iatica)、刺儿菜(Cirsium setosum)、蒲公英(Taraxac-
um mongolicum)和茵陈蒿(Artemisia scoparia)出现在
7 年生柽柳群落中。可见栽植柽柳有利于植物的定
居, 增加了整个群落的物种多度。从草本植物的繁
殖方式看, 以种子兼营养繁殖的多年生草本植物逐
渐占据优势。
表 3 不同树龄柽柳群落中各草本植物的生活型、更新方式及重要值
Table 3 Life style, regeneration patterns and important values of the herb spices in Tamarix chinensis communities with
different planting years
重要值 Important value 物种
Species
拉丁名
Latin name
生活型
Life style
更新方式
Regeneration pattern 对照 CK 3 a 5 a 7 a
阿尔泰狗娃花 Heteropappus altaicus 多年生 Perennial 种子 Seed 0 5.3 0 1.4
白茅 Imperata cylindrical 多年生 Perennial 根茎, 种子 Rhizomes, seed 36.1 21.1 17.7 8.1
稗草 Echinochloa crusgali 一年生 Annual 种子 Seed 0 0 1.2 0
车前 Plantago asiatica 二年生 Biennial 根茎, 种子 Rhizomes, seed 0 0 0 1
刺儿菜 Cirsium setosum 多年生 Perennial 根茎, 种子 Rhizomes, seed 0 0 0 1.2
鹅绒藤 Cynanchum chinense 多年生 Perennial 种子 Seed 0 0 1.8 4.7
二色补血草 Limonium sinense 二年生 Biennial 种子 Seed 1.3 2.7 3.6 0
狗尾草 Setaria viridis 一年生 Annual 种子 Seed 1.8 4.2 11.4 9.3
碱菀 Tripolium vulgare 二年生 Biennial 种子 Seed 0 0 2.6 0.8
苦荬菜 Ixeris polycephala 多年生 Perennial 根茎, 种子 Rhizomes, seed 4.0 19.0 20.0 21.3
芦苇 Phragmites australis 多年生 Perennial 根茎, 种子 Rhizomes, seed 6.7 1.9 2.1 4.8
蒙古鸦葱 Scorzonera mongolica 多年生 Perennial 根蘖, 种子 Root sucker, seed 10.7 10.0 10.2 12.2
蒲公英 Taraxacum mongolicum 多年生 Perennial 种子 Seed 0 0 0 0.9
茵陈蒿 Artemisia capillaris 多年生 Perennial 种子 Seed 0 0 0 0.9
星星草 Puccinellia tenuiflora 多年生 Perennial 种子 Seed 0 10.3 1.7 1.4
盐地碱蓬 Suaeda salsa 一年生 Annual 种子 Seed 34.8 6.6 3.2 0.7
獐毛 Aeluropus sinensis 多年生 Perennial 根茎, 种子 Rhizomes, seed 13.1 18.8 24.6 31.3


图 4 柽柳群落中草本植物重要值和环境因子间的
RDA分析
Fig. 4 RDA analysis of species important value and the envi-
ronmental factors in Tamarix chinensis communities
物种的重要值与土壤各层的含盐量、养分含量
以及群落树龄之间的 RDA分析表明, 物种重要值主
要受群落树龄和土壤含盐量的影响。如图 4所示, 横
轴为第 1 轴, 解释方差为 0.883, 纵轴为第 2 轴, 解
释方差为 0.090, 累积为 0.973。按照物种在排序轴
中的位置和所指示方向可以划分为与盐分正相关、
与时间正相关和不敏感 3 种类型, 分别对应耐盐、
不耐盐和中性 3 种不同的耐盐特征。盐地碱蓬和白
茅是耐盐性最强的植物, 蒙古鸦葱、阿尔泰狗娃花
和星星草对盐分含量不敏感, 而车前、鹅绒藤、铁
杆蒿等耐盐能力较差。
3 讨论
3.1 柽柳个体生长、生物量和群落碳储量动态
柽柳在栽植后的前两年生长迅速, 3年生柽柳个
体平均树高达到 150 cm, 除去栽植时原有的高度,
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年均生长量达 40 cm。研究表明, 40 cm的柽柳插穗
春季扦插 100 d后高度可达 80 cm [12], 而平茬后的柽
柳萌生新枝一年生长量可达 150 cm以上, 地径可达
8 mm 以上[13], 这种苗期的高速生长现象可能与柠
条(Caragana intermedia)苗期的生长动态相似[14]。柽
柳的地径和树高的关系表明, 前 3 年柽柳高生长和
径向生长同步, 但是 5 年生柽柳的树高与地径的线
性关系方差解释率较低, 表明在 3 年后柽柳的径向
生长与高生长的同步性降低, 而 7 年生的柽柳树高
与地径呈对数关系 , 表明柽柳的高生长基本停止 ,
生物量的增加主要以径向生长为主。由于柽柳为耐
旱植物, 苗期根迅速生长以获取水分, 苗期根生长
优先于枝干生长是适应干旱的策略[15], 因此 3 年生
柽柳个体根的生物量比率较大, 而 5 年生和 7 年生
个体枝干的比率较大。栽植柽柳群落后郁闭度逐渐
增高, 下层草本植物由于遮荫和竞争而生长受到抑
制, 因此草本植物生物量有降低趋势, 但是降低趋
势并不明显。
与其他植被相比, 7年生柽柳群落的生物量与黄
土高原栽植沙棘(Hippophae rhamnoides)的生物量相
当[16], 与温带落叶灌丛的碳密度 6.24 t·hm2接近[17]。
远高于黑河下游和天山南麓的天然柽柳群落生物
量 [1819], 这是由于西北内陆地区的柽柳为天然群落,
成簇状散布于沙漠中, 人工栽植的柽柳均匀分布在
样地中, 群落的盖度和柽柳的密度较高, 故碳密度
高。盐碱地栽植柽柳生物量与全球盐碱地的理论生
产力 310 g·m2·a1相比也较高[20]。说明在滨海重盐
碱地人工柽柳群落的生物量和碳密度能够达到同区
域植被碳密度的平均水平, 因此栽植柽柳具有一定
的固碳增汇作用。
3.2 柽柳对土壤盐分和养分的影响
滨海盐碱地由于地下水位高, 地表蒸发导致土
壤表层积盐, 同时雨季淋盐作用强烈, 返盐和淋盐
过程周期进行, 因此减少春季地表蒸发是降低土壤
表层盐分的关键[1]。栽植柽柳增加了地表覆盖, 降低
了地表蒸发, 栽植柽柳后土壤盐分含量显著低于撂
荒地, 盐分降低有利于耐盐性较差的物种进入群落,
进一步增加地表的覆盖度, 维持地表含盐量在较低
水平。本研究中, 土壤采样时间在9月底, 经过雨季
的淋洗柽柳群落中土壤的含盐量随着土壤深度加深
而增加, 而对照撂荒地表层返盐显著, 柽柳群落的
土壤表层含盐量显著低于对照。但是土壤表层盐分
含量并没有随着栽植时间增加而逐渐降低, 5年生柽
柳的表层土壤盐分含量最低, 7年生的土壤含盐量略
高于5年生的表层土壤含盐量。这可能与土壤的本底
盐有关, 是否由于柽柳的泌盐作用使地表盐分含量
在种植多年后增高尚需要进一步证明。研究表明 ,
美国西部干旱地区的柽柳群落土壤盐分含量有随着
柽柳树龄增加而增加的趋势[21]。这种盐分富集现象
表现在干旱地区。
植物的枯枝落叶归还提高了土壤的养分含量 ,
土壤表层的有效钾含量显著升高。在新疆荒漠地区
的研究表明, 柽柳的泌盐特性可导致灌丛下土壤盐
分和有机质含量显著高于灌丛间 [7], 形成表层土壤
的肥岛和盐岛效应[22]。虽然栽植柽柳可促进表层土
壤养分含量的积累, 但重盐碱土缺少有机质、氮和
磷的固有特性并没有改变, 土壤仍然较贫瘠。
3.3 柽柳群落特征的变化
滨海重盐碱地植物群落是寡种植物群落, 物种
饱和度较低。有研究表明, 植被构建可以显著增加
盐碱地植物群落的生物多样性 [3], 促进盐生群落向
非盐生群落演替 [23], 同样, 植被破坏也是盐碱地逆
行演替的主要原因[24]。栽植柽柳后群落从草本变成
灌木为主, 优势层片发生变化, 群落的垂直结构由
单层成为上下两层, 这种灌草结合的结构较单层结
构的群落有相对稳定的环境, 随着时间增加, 柽柳
群落的郁闭度逐渐升高, 土壤盐分能保持在较低的
水平 , 耐盐能力较低的植物有机会在群落中定居 ,
植物的种类、数量和盖度显著高于对照撂荒地。植
被和土壤之间相互作用是群落演替的动力, 在盐碱
地中, 土壤盐分含量是群落演替的主导因子 [25], 虽
然土壤盐分并不随着栽植时间的增加而逐渐降低 ,
但与撂荒地相比土壤盐分显著较低, 这是群落物种
增加的重要原因之一。柽柳可以认为是重盐碱地植
被演替的引擎物种[26], 柽柳的栽植为群落进展演替
提供动力。
由于盐生植物在含盐量较低的土壤中竞争能力
急剧下降[27], 栽植柽柳后耐盐性最强的盐地碱篷的
重要值显著下降, 由34.8下降到0.7, 而獐毛和苦卖
菜等以根茎繁殖的多年生草本植物优势度逐渐增
加。一方面, 根茎繁殖的遗传生态位效应使多年生
物种在群落中的优势逐年积累, 另一方面, 多年生
草本植物在春季残存的茎叶和较早形成的地被物可
以减少地表蒸发, 有效降低春季返盐期的盐分含量,
促进自身生长。松嫩平原的盐碱地进展演替中研究
已证明, 随着进展演替的进行, 营养繁殖的物种逐
渐占据主导地位[28]。同样栽植柠条后山西大同的盐
碱地群落中耐盐植物的数量急剧下降[29]。植物和环
境间的关系分析表明, 物种的优势度主要受到土壤
盐分和栽植时间影响。本研究, 柽柳群落中的草本
植物可以分为3类, 耐盐植物主要有盐地碱蓬、芦苇;
不耐盐的植物为狗尾草、车前; 对盐分含量不敏感
第 10期 封晓辉等: 滨海重盐碱地人工栽植柽柳生长动态及生态效应 1239


的有蒙古鸦葱等。
4 结论
由于栽植柽柳在群落中增加了灌木层, 群落结
构的优化显著促进了群落的进展演替。柽柳群落的
生物量逐年增加, 固碳作用明显, 3年生、5年生和 7
年生的柽柳群落碳密度依次为 4.78 t(C)·hm2、5.56
t(C)·hm2和 6.89 t(C)·hm2, 而对照撂荒地的碳密度
只有 0.98 t(C)·hm2; 栽植柽柳后土壤表层的含盐量
显著降低, 土壤养分也有升高趋势, 其中土壤中有
效钾含量显著增加; 稳定的群落环境促进了群落物
种多样性增加; 盐生物种在群落中的优势度随着栽
植时间逐渐降低, 而种子兼营养繁殖的多年生草本
植物逐渐占据优势。可见柽柳为群落演替提供了动
力, 柽柳可认为是滨海重盐碱地的“生态系统引擎”
物种。这证明栽植柽柳是提高滨海重盐碱地利用率
的有效途径。但是栽植柽柳后土壤盐分含量的周年
动态与对照地之间的差异以及 7年生柽柳土壤中表
层的盐分增加原因尚不清楚, 因此应继续深入研究
柽柳碳储量变化以及土壤盐分动态和群落多样性
动态。
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