CN109856340A - 一种研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，包括以下步骤S1设置模拟装置，所述模拟装置包括蓄水槽和置于所述蓄水槽内的若干培植桶，所述培植桶上设置有用于与所述蓄水槽内水进行交互的透水机构，所述蓄水槽水位高度低于培植桶高度；在所述培植桶内填土并移栽互花米草；S2按照设定时间和设定堆积量向所述培植桶内堆积滩涂土，将所述若干培植桶按照滩涂土堆积高度进行分组，同一组的培植桶滩涂土堆积时间和堆积高度相同；S3获取互花米草根系分布参数和生产状态参数。本发明通过室内土柱模拟实验以控制变量的基本方式来探究滨海湿地泥沙淤积对互花米草根系生长和根系分布变化的影响。

Description

一种研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法

技术领域

本发明涉及一种互花米草生长和根系分布的研究方法，尤其涉及一种研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法。

背景技术

长期以来，互花米草在滩涂的开发利用中发挥促淤造陆的作用，为滩涂建设带来了正面影响。但其过快扩张，给本土生态环境带来极大威胁。研究互花米草对滨海湿地等位于陆地海洋交界地带的生态系统的未来发展具有重大意义。国内外主要研究互花米草的入侵状况以及如何控制互花米草的生长。在关于互花米草对当地生态环境的影响方面，国内外研究更聚焦于探究互花米草对当地植物和种植地土壤成分变化的影响。基于目前状况来看，关于互花米草的生长规律方面，现有的研究更多是通过对互花米草对泥沙淤积的单方面研究，从而分析互花米草固滩作用的原理，以进行土地资源的利用；或者单纯从互花米草作为一种草本科植物的身份入手以期解决其作为入侵物种对当地生态环境的破坏问题，目前对于泥沙淤积对互花米草根系生长和根系分布变化的影响的研究很少。

发明内容

为了填补研究领域对于泥沙淤积对互花米草根系生长和根系分布变化的影响研究的空白，更加全面的了解互花米草对当地生态环境的影响，考虑到互花米草的室内试验能更好地进行控制变量实验以突出所探求的规律，本发明通过室内土柱模拟实验以控制变量的基本方式来探究滨海湿地泥沙淤积对互花米草根系生长和根系分布变化的影响。

本发明所采取的技术方案为：一种研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，包括以下步骤

S1 设置模拟装置，所述模拟装置包括蓄水槽和置于所述蓄水槽内的若干培植桶，所述培植桶壁上设置有用于与所述蓄水槽内水交互的透水孔，所述蓄水槽水位高度低于培植桶高度；

在所述培植桶内填土并移栽互花米草；

S2按照设定时间和设定堆积量向所述培植桶内堆积滩涂土，将所述若干培植桶按照滩涂土堆积高度进行分组，同一组的培植桶滩涂土堆积时间和堆积高度相同；

S3 获取互花米草根系分布参数和生产状态参数，所述根系分布参数包括根长、根质量密度、根长密度和根体积密度，所述生产状态参数包括株高，根据不同深度的土壤中根系的分布参数研究互花米草根系在不同深度土壤中的分布；根据不同组中互花米草根系分布参数研究滩涂土淤积高度对根系分布的影响；所述根长密度为根系长度与所分布土壤体积之比，所述根质量密度为根系质量与根系体积之比，所述根体积密度为根系体积与所分布土壤体积之比，所述株高为互花米草生长高度。

进一步的，向所述培植桶内定期浇灌盐水，所述盐水采用海盐配置而成。

进一步的，所述盐水的盐度为10 ～ 30 ppt，所述盐水的配置过程包括：a采用海盐配置低于所需盐度的盐水，并采用YSI测定盐水的盐度；b按照设定量逐次添加海盐，直到盐水盐度达到所需盐度；c记录配置所需盐度盐水所需海盐的总质量；d重复步骤a b c若干次得到取配置所需盐度的盐水所用海盐的平均值，采用所述平均值配置所需盐度的盐水。

进一步的，所述株高为处于同一培植桶内的最高作物的高度，所述株高的测量方法包括：

（1）利用标尺测量培植桶内互花米草的高度，将作物拉直，以植物与土壤交界处为最低点，测量作物高度，以培植桶内最高的作物的高度作为该培植桶内互花米草的株高；

（2）取同一组的若干培植桶内株高的平均数作为相应泥沙淤积下的株高。

进一步的，根系在不同深度的土壤中分布状态参数的获取首先需要获取植物根系，所述植物根系的获取步骤包括：（1）将培植桶内的土柱分段取出；（2）冲洗；

（3）接下来每隔5 cm重复（1）、（2）操作，直至土壤中没有根系，记录此时层数。

进一步的，依据不同组中培植桶内互花米草的地上生物量和地下生物量得到所述互花米草的生长状态，所述地上生物量是指地表以上互花米草枝丫的质量，所述地下生物量是指互花米草地表以下根系的质量。

进一步的，所述地上生物量，获取方法为：（1）将培植桶内地表以上作物用刀割下洗净，并用吸水纸吸干表面水分；

（2）放入烘干机中以100 ~ 105℃烘干10 ~ 30分钟杀青，然后以80 ~ 85 ℃烘干至恒重；

（3）利用千分之一电子天平称取干重，记录地上生物量。

进一步的，所述地下生物量获取方法包括：将获得的根系放入烘干机中，以80 ~85 ℃烘干至恒重；利用千分之一电子天平称取干重，得到地下生物量。

进一步的，所述根体积密度为根系体积与所分布土壤体积之比，所述根系体积的获取方法为：

（1）取量筒，向其中倒入水，并记录水体积读数；

（2）取待测量根系用吸水纸擦干表面后放入量筒中，保证所有根系均浸在水中，记录总体积读数；

（3）两次读数差即为根系体积。

进一步的，所述根长的获取方法为：

（1）制作带有刻线的测量玻璃板，刻度精度为1 mm；

（2）在玻璃板表面喷洒水以保持根系湿润；

（3）取待测根系放到测量玻璃板上玻璃上用镊子拉长逐条测量长度；

（4）将所有根系长度相加即得待测土壤区域内的根长。

本发明所产生的有益效果包括：本发明提出了有效手段来探究泥沙淤积对互花米草根系生长和根系分布变化。采用室内实验能有效进行变量控制。采用从野外直接移植幼苗的方法，植物不需要还苗期，移栽成活率高。

附图说明

图1 本发明中实验装置的侧视示意图；

图2 本发明中实验装置的俯视示意图；

图中1、培植桶，2、水槽，201、底板，202、侧板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明设计室内实验，利用PVC管作为培植桶在室内完成从滨海湿地移植来的互花米草的培养。实验过程中，通过控制不同高度的滩涂土堆积模拟滨海湿地潮汐作用下的泥沙淤积，不同堆积高度代表不同程度的泥沙淤积，采用定期的灌水来模拟滨海湿地周期性的潮汐作用。

实验包括前期准备阶段、泥沙淤积实验阶段和数据获取阶段，前期准备阶段包括选择实验场地和实验装置、获取互花米草幼苗、准备滩涂土、准备用于模拟潮汐的盐水、向培植桶内填土、移栽互花米草。

具体步骤包括

S1 前期准备阶段

S101实验场地和实验装置的选择

实验场地要选择一个无楼层、无树阴遮挡放置实验装置，所有植株受光均匀的场地，减少光照差异对实验结果的影响，实验平台底高程要保持水平，以保证设计的地下水埋深深度一致。

实验所用的用于培植互花米草的培植桶选用PVC管，具体由5排6列个PVC管组成，其中每一排PVC管等高，将同一排的PVC管划分为一组，共5组，每一组有6个PVC管。

PVC管1-5排的高度分别为50 cm、58 cm、66 cm、74 cm、82 cm。

PVC管直径均定为25 cm。

将PVC管置于水槽内，PVC管底端固定在水槽底上，PVC管上设置有用于与蓄水槽内水进行交互的透水机构，蓄水槽水位高度低于培植桶高度；具体的透水机构为设置在PVC管侧壁的透水孔；水槽底板尺寸为190 × 160 × 40 cm，侧板高30 cm。

S102获取互花米草幼苗

在幼苗期从野外获取幼苗草皮，不动原状土直接移栽。

S103准备滩涂土

（1）将滩涂土在晴朗天气下翻晒2 ～ 3天；滩涂土来自互花米草的生长地，为获取幼苗草皮时一起获得的；

（2）将翻晒后的土过孔径2 mm的筛，保证颗粒均匀，并剔除土中原有的根及其他杂质。

S104 准备用于模拟潮汐的盐水

实验中所需要的水全部是用海盐配制的盐度为30 ppt的盐水。

本阶段具体步骤如下：

（1）称取500 g水，向水中加2 g海盐，完全溶解并稳定后使用YSI测定盐度逐级添加海盐，每次梯度为1g，直到盐度为30 ppt；

（2）记录加入海盐的质量，重复三次实验取平均值，得出水盐配制比，根据配制比配制所需要的盐水，该盐水将用于灌溉互花米草。

S105 向培植桶内填土

将过筛后的滩涂土装入培植桶内，填装土时每填充10 ～ 15cm厚的土浇灌一次步骤S104中的盐水使土固结均匀，到40 cm为止。实验装置内每个PVC管添加滩涂土后顶端预留空间，以备移栽幼苗和后期的滩涂土淤积。

S106移栽互花米草

获取幼苗并在PVC管内填装培养土后，将幼苗移栽至PVC管，移栽后每个PVC管顶端预留空间，方便在后续实验中在土壤表面添加不同厚度的滩涂土。

S2泥沙淤积实验阶段

S201生长期的泥沙淤积模拟

移植结束后，分别对第一组-第五组PVC管中的互花米草中添加厚度分别为0 cm、 5cm、 10 cm、 15 cm、 20 cm过筛滩涂土，并适当添加实验用水，使土样固结。开始试验：

在室内实验模拟泥沙淤积过程中，定期对互花米草进行堆土工作，同一组的互花米草堆土高度和堆土时间相同，不同组中互花米草堆土时间相同，堆土高度不同。本次试验一共进行了2次堆土，同一组互花米草中每次推土高度相同，2次堆土分别在6月和7月进行，第1组-第5组堆土高度分别为0 cm，4 cm，8 cm，12 cm，16 cm，堆土当天天气需晴朗适宜。

S202生长期的泥沙淤积模拟

在室内实验中采用定期灌水的方式模拟滨海的潮汐作用。研究表明，互花米草的最适生长盐度为10 ～ 20 ppt，实验中所需要的水全部是用海盐配制的盐度为30 ppt的盐水，该盐水浓度取自互花米草原生长地的海水浓度。

S3 数据获取

在9月和12月进行两次实验数据获取。其中9月从每组中选择2个PVC管内的植株进行参数的获取，12月则利用剩余所有样本进行，两次获取的数据类型相同。

本步骤所需要的工具为：卷尺，刀、高压水枪、剪刀、10 × 10 cm平底玻璃板、烘干机、1 mm刻度的方格纸、镊子、1L的量筒。

本步骤包括地上实验参数的获取和地下实验参数的获取：

S31地上实验参数的获取

具体步骤如下：

1.植物株高的测量

（1）利用卷尺测量每组护花米草的高度。将作物拉直，以植物与土壤交界处为最低点，每个培养桶内最高的作物为最高点。结果精确到厘米；

（2）每组培养桶的数据取平均数作为该组培植桶内互花米草的株高。

2.地上生物量测量

（1）将地上部分用刀割下洗净，并用吸水纸吸干表面水分；

（2）用千分之一精确电子称称取鲜重；

（3）放入烘干机中以105 ℃烘干10 ~ 30分钟杀青，然后以80 ℃烘干至恒重；

（4）利用千分之一精确电子称称取干重，记录地上生物量。

S32地下实验参数的获取：

1、获取植物根系

(1)打开培养桶，将内部直径为25 cm不同高度的土柱分段取出；

(2)使用高压水枪将0 ~ 5 cm的土清洗干净，用剪刀剪下暴露出来的根系计为第一层；

(3)重复（1）、（2）操作深度分别为5~10cm、10~15cm……土柱，直至土壤中没有根系，记录此时层数，以5 cm为一层。

2.称取植物鲜重

（1）取步骤1中一层的根系用吸水纸表面擦干根系表面；

（2）用千分之一精确电子称称取鲜重并记录；

3.测根长密度

（1）在10 × 10 cm平底玻璃板上，铺上1 mm刻度的方格纸，然后在其表面再压一块平板玻璃，得到测量玻璃板；

（2）在玻璃表面到少量水以保持根系湿润；

（3）取步骤2中一层的根系放到1）中的测量玻璃板上玻璃上用镊子拉长逐条测量长度；

（4）每次测量结束后将根重新放入少量水中浸润，保持水分；

（5）所有根系长度累加即为该层总根长；

（6）利用根长比每层土壤的体积即为根长密度；

（7）对每一层重复步骤1）~ 6）。

4.获取根体积密度

（1）取1 L的量筒，在其中倒入500 ml水，记录读数；

（2）取步骤3中一层根系用吸水纸擦干表面后放入量筒中，保证所有根系均浸在水中，记录读数；

（3）两次度数之差即为根的体积。根系体积比每层土壤体积即为根体积密度；

（4）对于每层重复1）~ 3)步骤。

5.地下生物量测量

（1）取步骤4中一层的根系用吸水纸表面擦干根系表面；将每一层的根放入烘干机中，以80 ℃烘干至恒重；利用千分之一精确电子秤称取干重，得到不同层次的地下生物量；

（2）每取一层重复1）~ 4）操作。

6.根质量密度的获取

根据步骤5得到的鲜重除以步骤4中测得的体积计算得到根质量密度。

实验参数的分析

本实验的数据分析主要包括以下几个方面

（1）探究互花米草根系向上生长趋势

对不同组中互花米草进行不同程度的滩涂泥沙淤积，判断在泥沙淤积条件下互花米草根系是否会有向上生长的趋势。

（2）不同淤积对互花米草生物量的影响

测量不同淤积条件下的互花米草植株高度、地上部分生物量、地下部分生物量、植株总生物量的影响，研究分析泥沙淤积对互花米草生长的影响。

（3）不同泥沙淤积对互花米草根系垂直分布的影响

分别测出土壤深度0 ~ 5 cm、 5 ~ 10 cm、 10 ~ 15 cm、 15 ~ 20 cm、 20 ~ 25 cm、25 ~ 30 cm、 30 ~ 35 cm、 35 ~ 40 cm、 40 ~ 45 cm、 45 cm ~ 50 cm的互花米草根系的生物量、根长、根质量密度、根长密度、最大根密度深度，得到这些生物量在不同土壤层次上的分布，获取根系生物量、根长密度、根质量密度在垂直方面上的变化趋势，得出泥沙淤积对互花米草根系分布的影响。影响方面主要包括：根系生物量在不同土壤层次的分布；根长密度在不同土壤层次的分布；根质量密度在不同土壤层次的分布；根系是否具有向上垂直生长趋势。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：包括以下步骤

S1 设置模拟装置，所述模拟装置包括蓄水槽和置于所述蓄水槽内的若干培植桶，所述培植桶上设置有用于与所述蓄水槽内水进行交互的透水机构，所述蓄水槽水位高度低于培植桶高度；

在所述培植桶内填土并移栽互花米草；

S2按照设定时间和设定堆积量向所述培植桶内堆积滩涂土，将所述若干培植桶按照滩涂土堆积高度进行分组，同一组的培植桶滩涂土堆积时间和堆积高度相同；

S3 获取互花米草根系分布参数和生产状态参数，所述根系分布参数包括根长、根质量密度、根长密度和根体积密度，所述生产状态参数包括株高，根据不同深度的土壤中根系的分布参数研究互花米草根系在不同深度土壤中的分布；根据不同组中互花米草根系分布参数研究滩涂土淤积高度对根系分布的影响；所述根长密度为根系长度与所分布土壤体积之比，所述根质量密度为根系质量与根系体积之比，所述根体积密度为根系体积与所分布土壤体积之比，所述株高为互花米草生长高度。

2.根据权利要求1所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：向所述培植桶内定期浇灌盐水，所述盐水采用海盐配置而成。

3.根据权利要求2所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：所述盐水的盐度为10 ～ 30 ppt，所述盐水的配置过程包括：a采用海盐配置低于所需盐度的盐水，并采用YSI测定盐水的盐度；b按照设定量逐次添加海盐，直到盐水盐度达到所需盐度；c记录配置所需盐度盐水所需海盐的总质量；d重复步骤a b c若干次得到取配置所需盐度的盐水所用海盐的平均值，采用所述平均值配置所需盐度的盐水。

4.根据权利要求1所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：所述株高为处于同一培植桶内的最高作物的高度，所述株高的测量方法包括：

（1）利用标尺测量培植桶内互花米草的高度，将作物拉直，以植物与土壤交界处为最低点，测量作物高度，以培植桶内最高的作物的高度作为该培植桶内互花米草的株高；

（2）取同一组的若干培植桶内株高的平均数作为相应泥沙淤积下的株高。

5.根据权利要求1所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：根系在不同深度的土壤中分布状态参数的获取首先需要获取植物根系，所述植物根系的获取步骤包括：（1）将培植桶内的土柱分段取出；（2）冲洗；

（3）接下来每隔5 cm重复（1）、（2）操作，直至土壤中没有根系，记录此时层数。

6.根据权利要求1所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：依据不同组中培植桶内互花米草的地上生物量和地下生物量得到所述互花米草的生长状态，所述地上生物量是指地表以上互花米草枝丫的质量，所述地下生物量是指互花米草地表以下根系的质量。

7.根据权利要求6所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：所述地上生物量，获取方法为：（1）将培植桶内地表以上作物用刀割下洗净，并用吸水纸吸干表面水分；

（2）放入烘干机中以100 ~ 105℃烘干10 ~ 30分钟杀青，然后以80 ~ 85 ℃烘干至恒重；

（3）利用千分之一电子天平称取干重，记录地上生物量。

8.根据权利要求6所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：所述地下生物量获取方法包括：将获得的根系放入烘干机中，以80 ~ 85 ℃烘干至恒重；利用千分之一电子天平称取干重，得到地下生物量。

9.根据权利要求1所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：所述根体积密度为根系体积与所分布土壤体积之比，所述根系体积的获取方法为：（1） 取量筒，向其中倒入水，并记录水体积读数；

（2）取待测量根系用吸水纸擦干表面后放入量筒中，保证所有根系均浸在水中，记录总体积读数；

（3）两次读数差即为根系体积。

10.根据权利要求1所述的研究泥沙淤积对互花米草生长和根系分布影响的方法，其特征在于：所述根长的获取方法为：

（1）制作带有刻线的测量玻璃板，刻度精度为1 mm；

（2）在玻璃板表面喷洒水以保持根系湿润；

（3）取待测根系放到测量玻璃板上玻璃上用镊子拉长逐条测量长度；

（4）将所有根系长度相加即得待测土壤区域内的根长。