翟鹏辉，李素艳†，孙向阳，张冬华，张涛，张薇，程龙

(1.北京林业大学，水土保持与荒漠化防治重点实验室，100083，北京;2.天津市滨海新区大港林业工作站，300270，天津)

隔盐层对滨海地区盐分动态及国槐生长的影响

翟鹏辉1，李素艳1†，孙向阳1，张冬华2，张涛1，张薇1，程龙2

(1.北京林业大学，水土保持与荒漠化防治重点实验室，100083，北京;2.天津市滨海新区大港林业工作站，300270，天津)

以天津市大港区的盐渍土为研究对象，通过大田试验分别在栽植穴底部和侧壁铺设10 cm厚的陶粒、蛭石和沸石作为隔盐层，研究种植国槐后不同隔盐措施对中度盐碱地的改良效果。通过每月定期测定土壤盐分质量含量及国槐的生长指标，分析不同隔盐措施的降盐效果及对国槐生长状况的影响。结果表明:不同隔盐措施的表层土壤盐分质量含量受当地气候条件的影响发生积盐和脱盐的周期性变化，在此期间出现2次显著的聚盐高峰期，分别是春末和夏末;3种隔盐材料都能够降低该地区土壤中的主要盐离子和全盐量，其中以沸石作为隔盐层处理的降盐效果最佳;不同隔盐措施都能够改善国槐生长环境，其中以沸石作为隔盐材料最有利于改善国槐生长环境，可最大程度地促进国槐生长。

沸石;蛭石;陶粒;水盐运动;国槐;滨海地区

全球约有10亿hm2的盐渍土，约占世界陆地面积的7.6%。我国盐渍土面积为3 665.8万hm2，相当于我国耕地面积的30.2%［1－2］。天津市共有盐渍化土壤42万2 038.7 hm2，占全市总面积的38.9%，盐渍化耕地面积为20.73万hm2，几乎占全市耕地面积的1/2，为全国各省市盐碱地所占比例最大的一个地区;因此，土壤盐渍化成为影响本市农林业生产的最大的障碍因素［3］。

目前，国内外就盐渍化土壤盐分特征、水盐运移机制和水盐动态方面的研究主要集中在内陆干旱地区［4－6］，而对滨海盐渍土，尤其是人工林地水盐运移机制缺乏系统研究［7］。滨海地区土壤中的盐分具有典型的“盐随水来，盐随水去”的特点，只要土壤中有盐源，就会有返盐现象的发生，土壤就会发生盐碱化;因此，阻断盐碱来源才能从根本上达到盐碱地改良的目的［8］。史文娟等［9］针对西北地区土壤春季强烈返盐的特点，通过室内一维土柱蒸发实验，研究了土柱中夹砂层的层位对水盐运移的影响，结果表明，层位为35 cm时，砂层对潜水蒸发量和土壤表层返盐的抑制率可达70% ～80%。曲晨晓等［10］通过对模拟土柱的入渗和供水等一系列实验得出，土壤剖面中的砂质夹层对水分的入渗会产生暂时的阻碍作用和较长时间的保水作用。可知在雨季这将有助于隔砂层上部土壤中的盐分得以充分的溶解，促进土壤洗盐。刘玉涛等［11］造林时，在离地表80～100 cm处铺设沙子作为隔盐层，结果表明，铺设隔盐层不仅可以显著降低土壤电导率，而且还能够促进植物生长和代谢。笔者以陶粒、蛭石和沸石作为隔盐层，探索不同处理对土壤盐分运移及植物生长状况的影响，旨在找出适宜该地区的最佳降盐措施，以期为该地区盐碱地改良提供科学依据。

1 试验地概况

试验地位于天津市大港区，盐渍土分布广泛。该区属于北半球暖温带半湿润大陆性季风气候，由于濒临渤海，受季风环流影响很大，全年平均气温为12.3℃，年平均降雨量为593.6 mm;但降雨分布不均，6—8月降雨量占全年降雨量的70%左右。平均蒸发量1 979 mm，是降雨量的3倍多。所选试验地造林前为弃耕裸荒地，裸荒前曾种植过中华金叶榆(Ulmus pumilacv.jinye)、玫瑰(Rosa rugosa)和美国白蜡(Fraxinus americana)。

2 材料与方法

2.1 试验设计及样品采集

在盐碱水平一致的同一块试验地栽植国槐(Sophora japonicaL.)，株行距3 m×3 m，树穴规格为直径60 cm，深度60 cm。试验地分为4个小区，每个小区为一个处理。栽植时分别在树穴底部和侧壁铺设10 cm的隔盐材料。第1个处理底部和侧壁的隔盐材料为陶粒(隔盐措施1)，第2个处理底部和侧壁的隔盐材料为蛭石(隔盐措施2)，第3个处理底部和侧壁的隔盐材料为沸石(隔盐措施3)，第4个为对照不设置隔盐层(CK)。不同隔盐措施和对照各种植国槐30株。自2011年5月25日起到2011年10月28日为止，土壤指标及植物生长指标每月测定1次。每次取土在4个试验区树穴内随机采集0～10 cm的土壤样本，每个区内重复取样6次，土样经自然态风干后待分析。国槐生物量(株高、胸径)采用米尺和千分尺测量，每种处理分别测定30株。

2.2 分析测试

3 结果与分析

3.1 不同隔盐措施对土壤盐分的影响

不同隔盐措施对0～10 cm土层盐分运动的影响见图1。可知，该地区在一年内有2次显著的聚盐高峰期，即春末和夏末。春季(3—5月)，因气温回升、土壤融化、表层土壤温度低于气温，在太阳辐射和风力作用下产生强烈蒸发作用［12］，使地表强烈积盐，形成一个聚盐高峰;而从5月25日后，天津市大港区开始进入雨季，随着降雨量的增加，不同隔盐措施土壤表层的盐分随水向下淋洗，盐分显著降低，直到7月末降雨才有所减缓;8月，该地区气温和地温又达到一年中较高值，土壤盐分又呈现上升趋势，形成第2个聚盐高峰期;秋季(9—10月)降雨量减少，蒸降比适中，土壤含盐量较为稳定。

图1 不同隔盐措施对0～10 cm土层盐分运动的影响Fig．1 Effect of different salt－isolated treatments on soil salt movement for 0 － 10 cm layer

从图1还可以看出，在整个监测期，不同隔盐措施的主要离子和土壤全盐量质量含量均低于对照，隔盐效果排名为隔盐措施3＞隔盐措施2＞隔盐措施1＞对照。这是由于在天津滨海地区，当蒸发量强烈时(春季)，土壤水分主要以毛管水的形式向地表运动，土壤中的盐分离子也随着毛管水向上运移，使得该地区盐分表聚强烈。当设置隔盐层后，由于隔盐材料和土壤毛管孔隙度的不同，隔盐层阻断了上下土层间的水力联系，使得土壤水分运行到沙层下界面时发生停滞［13］，从而使得随着土壤水分的迁移，盐离子也在隔盐层下界面积累，表层土壤盐分就会相对减少;在雨季(夏季)，当开始下雨且田间持水量还未达到饱和时，根据王文焰等［14］的研究结果，当入渗峰到达夹层上界面时，由于土和夹层的水分含量与能量间的关系不同，根据土壤水的能量原理，入渗水流将被夹层所阻滞，从而使上层的土壤水分逐渐增大，直至夹层上界面土壤含水量的能量(基质势)开始大于夹层所具有的能量水平后，入渗水流才能渗入夹层，这样有助于隔盐层上层土壤中的盐分得以充分溶解。当土壤中的水分完全渗透隔盐层且达到饱和时，溶解的盐分随着水分的渗透速率主要取决于土壤中的毛管孔隙和非毛管孔隙。由于不同隔盐措施均会对土壤的毛管孔隙度和非毛管孔隙度有所改善，脱盐率也得以提高。隔盐措施3的隔盐措施最佳，是因为在底部和侧壁以沸石为填料的隔盐层除了能够有效抑制表土层聚盐和促进土壤洗盐外，沸石的内部结构都具有一定大小的窗口，只有尺寸比窗口小的分子才能通过窗口进入沸石内部而被吸附，土壤中的Na+、Cl－都可以通过此窗口进入沸石内部被沸石吸附［15］，因此，使用沸石能够有效地降低土壤中的盐分。

3.2 不同隔盐措施对植物生长状况的影响

树高和胸径的生长快慢能够直接体现林木的生长速度。国槐株高(y)生长随时间(x)变化的拟合方程见图2(a)。隔盐措施1方程为y=0.845 7lnx+1.122 4(R2=0.987 5)，隔盐措施2方程为y=1.246 9lnx+0.403 7(R2=0.988 7)，隔盐措施3方程为y=1.381 3lnx+0.319 8(R2=0.982 6)，对照为y=0.647 6lnx+1.420 1(R2=0.995 6)，表明国槐株高的增长随时间的变化存在着极为显著的对数相关关系。这与王文杰等［16］在重度盐碱地施加不同改良剂，杨树(Poplar sapling)株高随时间变化的趋势相一致。上述方程中斜率的大小反映了国槐生长速率的大小。通过方程可以看出，不同隔盐措施国槐株高增长的斜率排名为隔盐措施3(1.381 3)＞隔盐措施2(1.2469)＞不同隔盐措施1(0.845 7)＞对照(0.647 6)。2011年5月到2011年10月胸径的增长量见图2(b)。可知，国槐胸径增长量的大小排序为隔盐措施3＞隔盐措施2＞隔盐措施1＞对照。

图2 不同隔盐措施对国槐生长的影响Fig．2 Effects on the growth of Sophora japonica L.after treated by different salt－isolated treatments

由以上分析可知，不同隔盐措施均有助于促进林木的生长，其中隔盐措施3的效果最佳。由于盐碱地含有过多的可溶性盐类，可提高土壤溶液的渗透压，从而引起植物生理干旱，同时使其养分供应受阻，严重时可导致植物死亡。沸石类似一种疏松多孔的海绵体，起着水肥贮藏库的作用，可提高土层含水量，有利于蓄水保墒，其次沸石能够改善土壤通透性，提高排水渗透能力［15］;因此，以沸石作为隔盐材料最有利于改善国槐生长环境，促进国槐生长。

4 结论

1)不同隔盐措施的表层土壤盐分变化随时间发生积盐和脱盐的周期性变化，而且差异明显，2次显著的聚盐高峰期是春季和夏末。在整个监测期，不同隔盐措施的主要离子和土壤全盐量均质量分数低于对照，其中沸石的降盐效果最佳。

2)以陶粒、蛭石和沸石作为隔盐层均有助于促进林木的生长，其中以沸石作为隔盐材料最有利于改善林木生长环境，促进林木生长。

5 参考文献

［1］刘小京，刘孟雨.盐生植物利用与区域农业可持续发展［M］.北京:气象出版社，2002:221－225

［2］郭全恩，王益权，郭天文，等.半干旱盐渍化地区果园土壤盐分离子相关性研究［J］.土壤，2009，41(4):664－669

［3］武庆树，郭云峰，窦连彬，等.天津市盐碱地改良思路［J］.农业环境与发展，2004，21(2):32－33

［4］王启基，王文颖，王发刚，等.柴里木盆地弃耕地成因及其土壤盐渍地球化学特征［J］.土壤学报，2004，41(1):44－49

［5］许迪，程先军.地下滴灌土壤水运动和溶质运移数学模型的应用［J］.农业工程学报，2002，18(1):27－31

［6］牛东玲，王启基.柴达木盆地弃耕地水盐动态分析［J］.草业学报，2002，11(4):35－38

［7］曹帮华，吴丽云，宋爱云，等.滨海盐碱地刺槐混交林土壤水盐动态［J］.生态学报，2008，28(3):939－945

［8］段登选，杨立邦，刘树云，等.低洼盐碱地薄膜隔盐碱效果的研究［J］.土壤，2000(5):274－277

［9］史文娟，沈冰，汪志荣，等.蒸发条件下浅层地下水埋深夹砂层土壤水盐运移特性研究［J］.农业工程学报，2005，21(9):23－26

［10］曲晨晓，王炜.土壤剖面中砂质夹层的储水作用及机理研究［J］.华中农业大学学报，1997，16(5):349－356

［11］刘玉涛，董智，李红丽，等.不同隔盐措施对滨海盐碱地白蜡光合作用日变化的影响［J］.水土保持研究，2011，18(3):126－130

［12］支欢欢，杨敏生，董宇，等.天津滨海地区盐碱土季节动态变化［J］.土壤学报，2010，47(1):187－191

［13］张莉，丁国栋，王翔宇，等.隔沙层对盐碱地土壤水盐运动的影响［J］.干旱地区农业研究，2010，28(2):197－200

［14］王文焰，张建丰，汪志荣，等.砂层在黄土中的减渗作用及其计算［J］.水利学报，2005，36(6):650－655

［15］郝秀珍，周东美.沸石在土壤改良中的应用研究进展［J］.土壤，2003，35(2):103－106

［16］王文杰，贺海升，祖元刚，等.施加改良剂对重度盐碱地盐碱动态及杨树生长的影响［J］.生态学报，2009，29(5):2272－2278

Effects of the salt-isolation layer on dynamic changes of soil salinity and growth ofSophora japonicaL．in coastal area

Zhai Penghui1，Li Suyan1，Sun Xiangyang1，Zhang Donghua2，Zhang Tao1，Zhang Wei1，Cheng Long2
(1.Beijing Forestry University，Key Lab.of Soil＆ Water Conservation and Desertification Combating of Ministry of Education，100083，Beijing;2.The Forestry Workstation in Coastal District of Tianjin，300270，Tianjin:China)

This article took the saline－alkali soil in Dagang District，Tianjin as the object of study and chose ceramicite，vermiculite and zeolite respectively as the salt－isolated layer at the bottom and side wall of planting hole.Based on the treatments，Sophora japonicaL.was planted，and then the dynamic changes of soil salinity and growth of plants were measured every month.At the same time，we analyzed the effects of different treatments on the salt reduction and growth ofSophora japonicaL.After the whole year measurement，the results showed that salinity accumulation and desalinization of surface soil were influenced by periodic property of local climate conditions.The salt accumulation peak period appeared at the end of spring and summer.Those three salt－isolated treatments had significant effects on the main salt ions，total salt content and growth ofSophora japonicaL..Zeolite was not only the most effective saltsegregation material，but also the most useful material for accelerating the rate of plant growth.

ceramicite;vermiculite;zeolite;water－saline dynamics;Sophora japonicaL.;coastal area

2012－04－05

2012－06－13

“十一五”林业科技支撑计划“沿海防护林盐碱地工程治理及植被恢复技术研究与示范”(2009BADB2B0504);北京市与中央在京高校共建项目“学科建设与研究生培养项目”(2011－04—2012－12)

翟鹏辉(1986—)，男，硕士研究生。主要研究方向:工程措施改良盐碱地。E－mail:zhaipenghui666@126.com

†责任作者简介:李素艳(1968—)，女，博士，副教授。主要研究方向:土壤与植物营养。E－mail:lisuyan@bjfu.edu.cn

(责任编辑:宋如华)