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贝壳堤是由海岸带潮间带贝类死亡的壳体及其碎屑在高潮线堆积而成,具有独特的地质地貌。黄河三角洲贝壳堤是世界上规模最大、唯一新老并存的贝壳堤,在世界第四纪地质和海岸地貌研究中占有极其重要的位置。水盐条件是影响贝壳堤植被生长和分布的关键因子,明确贝壳砂土壤水盐分布特征及其运移过程是贝壳堤植被恢复与生态修复建设过程中的关键环节和必要前提,而植被类型、海水入侵、土壤颗粒组成、地下水矿化度、温度变化和蒸发作用等是影响贝壳砂水盐运移过程的主要因素。本研究以山东泥质海岸带“滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区”内贝壳砂土壤为研究对象,基于土壤颗粒多重分形理论与方法,揭示贝壳堤不同植被类型下贝壳砂土壤蓄持水分特征及其分形学机制;通过模拟控制试验,开展贝壳砂-潮土配比处理土壤的水盐运移过程、降雨淋洗及海水入侵对土壤水盐运移的影响,以及土壤水分对温度变化的响应特征等研究。探讨盐分对贝壳砂土壤自然蒸发的影响规律,明晰贝壳砂土壤水分及盐分离子的运移过程,阐明贝壳砂土壤水盐运移的主要影响因素及其作用机制,明确适宜贝壳堤植被生长的贝壳砂-潮土配制比例,以期为贝壳堤特殊生境下植被恢复所需的水盐调控理论及栽植技术提供参考。主要研究结果如下:(1)黄河三角洲贝壳堤灌草植被对贝壳砂土壤蓄持水分特征的影响灌草群落显著影响贝壳砂土壤水分物理性质。酸枣-沙打旺灌草群落贝壳砂土壤物理性质与蓄持水分性能较杠柳灌木群落、砂引草草本群落和裸地好。酸枣-沙打旺灌草群落、杠柳灌木群落和砂引草草本群落分别较裸地贝壳砂土壤容重降低24.79%、17.39%和12.08%;单重分形维数增加47.40%、40.25%、38.96%,粉粘粒含量提高27.12%、3.91%和2.78%;土壤贮水量增加16.61%、15.52%和1.56%,残留含水率提高63.79%、32.76%、12.07%。在垂直结构上,灌草植被贝壳砂土壤贮水量表现为0-20cm>20-40 cm。贝壳砂土壤质量与蓄持水分特征可由土壤蓄持水分特征因子和粒径特征因子表征。van Genuchten模型拟合贝壳砂土壤水分特征曲线效果较好。(2)贝壳砂-潮土配比处理土壤水分和盐分的变化特征贝壳砂-潮土配比处理土壤中水分和盐分离子的变化整体表现为盐水相随的变化规律。土壤颗粒组成影响土壤水分和盐分的分布及上升高度,贝壳砂含量高的土壤含水量、盐分离子含量及上升高度低。贝壳砂土壤毛管水和大部分盐分离子上升30 cm,潮土、贝壳砂-潮土配比的混合土壤均上升50 cm。总体表现为适宜配比的贝壳砂与潮土可显著提升毛管水及盐分离子的上升高度。贝壳砂与潮土按2:1、1:5配比的混合土壤对水分和盐分离子的提升作用强,其含水量与含盐量介于贝壳砂与潮土之间。贝壳砂-潮土不同配比处理土壤盐分离子含量较其初始含量增加,平均增幅表现为Cl->Na+>NO3->SO42->Mg2+>Ca2+>HCO3-,其中Cl-和Na+含量增加幅度较大,分别增加12.69倍和9.56倍。Ca2+和Mg2+、Na+和Cl-呈显著正相关(P<0.05),具有协同效应。因子和主成分分析贝壳砂-潮土不同配比处理的混合土壤盐分离子含量的平均增幅表现为1:1>1:2>1:5>2:1>5:1。从抑盐保水角度考虑,贝壳砂与潮土的适宜配比为2:1。贝壳砂-潮土配比处理的混合土壤表聚现象明显,贝壳砂无明显表聚现象。2:1、1:1、1:2和1:5配比的混合土壤电导率较初始值分别增加29.54、16.03、24.02和23.23倍,盐分离子平均含量增加239.17、132.73、206.49和129.97倍;潮土电导率和盐分离子平均含量分别增加19.21和108.73倍;贝壳砂分别增加0.11和9.12倍,5:1配比的混合土壤增加0.94和1.48倍。混合土壤表层电导率和盐分离子含量较贝壳砂和潮土高,潮土高于贝壳砂。(3)淡水和盐水淋洗对贝壳砂-潮土配比土壤水盐运移的影响淡水和盐水淋洗同一土壤其含水量无显著差异,而土壤盐分离子的分布与迁移具有差异性。淡水淋洗处理下,贝壳砂-潮土配比处理土壤Cl-、Na+和K+易淋失,其中1:1配比的混合土壤盐分离子的淋失量最大,盐分阳离子的淋失量表现为K+>Mg2+>Na+>Ca2+。盐水淋洗处理下,土壤含水量随土层加深而升高,Cl-和Na+在不同土层分布均匀,且两离子含量呈极显著正相关(P<0.01),在迁移过程中具有协同效应。贝壳砂土壤中其他离子易进入深层,而潮土和潮土含量较高的混合土壤随盐水淋洗次数的增加,大部分盐分离子聚集在浅土层。盐分可促进贝壳砂的蒸发作用,对潮土和贝壳砂-潮土配比处理的混合土壤则表现为抑制作用。不同配比处理土壤累积蒸发量随贝壳砂含量的减少而增加,淡水淋洗处理下贝壳砂累积蒸发量比盐水低66%,其他配比处理土壤和潮土累积蒸发量较盐水淋洗处理土壤高。(4)贝壳砂-潮土配比处理土壤水分对温度变化的响应贝壳砂-潮土不同配比处理土壤水分对温度变化的响应不一致。30℃和50℃温度条件下,随温度升高和试验时间延长,贝壳砂-潮土配比(5:1、1:1、1:2、1:5)的混合土壤及潮土土壤含水量和残留含水量显著降低,而累积失水量显著升高。贝壳砂土壤则表现为高温条件下累积失水量低而土壤水分残留率高,其独特的鳞片层状结构可能利于水分的贮存,该部分水分能否被植物吸收利用还有待研究。在30℃和50℃温度条件下,贝壳砂-潮土配比为2:1的混合土壤残留含水量和累积失水量无显著差异(P>0.05)。贝壳砂-潮土配比处理土壤累积失水量随试验时间变化的曲线分为失水迅速、平缓和稳定三个阶段。随贝壳砂含量的减少,不同配比处理土壤失水速率增大,土壤累积失水量和失水率在不同失水阶段差异显著。贝壳砂-潮土配比处理土壤平均累积失水量在失水迅速阶段占总累积失水量的82%(30℃)和90%(50℃),在该阶段贝壳砂失去总含水量的90%左右。在失水迅速和平缓阶段,高温(50℃)下可提高土壤失水速率;失水稳定阶段,低温(30℃)下对失水速率的影响增强。贝壳砂-潮土配比处理的混合土壤水盐运移、蓄持水分能力等介于贝壳砂与潮土之间。其中贝壳砂-潮土配比为2:1的混合土壤毛管水上升快,电导率与盐分离子含量低于其他混合土壤。因此,在黄河三角洲植被生态修复和保护过程中,建议以灌木和草本植物的合理配置为主,通过适当调配贝壳砂比例,改善贝壳砂土壤质地、增强贝壳砂土壤的蓄水抑盐功能。