张天举 陈永金 刘加珍 靖淑慧

摘要：为研究黄河三角洲柽柳灌丛对土壤盐分和养分的影响，以柽柳为研究对象，在固定样地连续调查的基础上，对研究区柽柳灌丛冠下、冠缘和灌丛间的土壤盐分、养分指标和富集率进行了分析。结果表明：柽柳冠下、冠缘表层（0～5 cm）土壤全盐含量小于灌丛间的，易形成“盐谷”效应，而灌丛间易形成“盐岛”效应;柽柳对盐分离子具有选择吸收性，不同盐分离子在冠下、冠缘、灌丛间对于“盐谷”效应、“盐岛”效应的贡献率不同，Cl-贡献最大，Na+次之;土壤全盐含量、电导率及钠、钾、钙、镁、氯、硫酸根离子含量具有明显表聚现象;柽柳冠下、冠缘表层（0～5 cm）土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量均高于灌丛间的，易形成“肥岛”效应，而灌丛间易形成“肥谷”效应;随着土壤深度的增加，土壤有机质、速效氮、速效磷等含量逐渐降低，呈现出明显的表聚特征;柽柳能够有效降低土壤盐分、增加土壤养分而改善土质。

关键词：黄河三角洲;柽柳;盐分;养分

中图分类号：S156

文献标志码：A

doi：10.3969/j .issn. 1000- 1379.2019.01.016

土壤盐渍化严重制约着农业生产，影响生态环境。全世界约有1/3的土壤盐渍化，我国各种盐渍化土壤约有250万hm[1]，广泛分布在西北荒漠盐渍区、东北半湿润一半干旱草原一草甸盐渍区、黄淮海半湿润一半干旱旱作草甸盐渍区、青海极漠生境盐渍区、西藏高寒漠境盐渍区和滨海湿润一半湿润海浸盐渍区。改良盐渍化土壤刻不容缓，前人对盐渍化土壤的改良大多集中在物理、化学、工程等方面，如利用淡水灌溉洗盐[2-3]、建设排水设施[4-9]、增施改良剂[10-13]、覆膜覆秸秆[14-15]等。不同改良技术对盐渍化土壤的改良效果不同，每种技术都有利弊及其适宜使用的范围。利用淡水灌溉洗盐，虽然有一定的效果，但是需要耗费大量淡水资源且受地域限制：建立排水设施可以有效排盐，降低地下水位，但成本高、投人大;增施改良剂虽然见效快，但是需要合理控制施用量;覆膜可以降低土壤水分蒸发量，抑制盐分表聚，但其难降解，可能导致土壤污染。生物改良措施是一种可持续、生态环境效益好的改良措施，是治理盐渍化土壤的一项有力措施[16]。柽柳作为泌盐型植物具有很高的耐盐能力，喜光、耐潮湿、耐瘠薄，能防风固沙、保持水土、调节气候，维护陆海生态平衡，且能显著改良土壤的理化性质[17]。因此，以柽柳为研究对象，通过对其冠下、冠缘、灌丛间的土壤盐分、养分进行分析，了解盐分、养分在柽柳灌丛中的分布特征，探讨柽柳对盐分、养分分布的影响，以期为黄河三角洲盐渍化土壤改良提供科学依据。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于山东省北部东营市黄河人海口黄河三角洲国家级自然保护区，总面积153 000 hm。该地区属于暖温带半湿润区，大陆性季风气候，四季分明。年平均气温约12℃，年平均降水量551.6 mm.年平均蒸发能力1 962 mm。该地区主要植物有柽柳、芦苇、翅碱蓬、獐茅等[17]，样地以柽柳为主。

1.2 研究方法

1.2.1 样品采集及处理

在固定样地连续调查的基础上，对研究区内长势良好，株高、冠幅比较接近的柽柳（3株）进行样品采集，按照离冠幅中心0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m的距离（其中0.5 m为冠下、1.5 m为冠缘、2.5 m为灌丛间），在东西南北4个方向分别设置土壤剖面，采样深度为0～5、5—10、10～ 20、20～ 30、30～ 50 cm等。将相同距离、相同土层的等量土样用四分法均匀混合带回实验室，自然风干并采用常规处理（水土5：1）得到土壤浸出液。

1.2.2 数据测定及分析

分别对土壤浸出液盐分、养分进行测定。其中：土壤全盐（ Sal）用残渣烘干质量法[18]，HC03采用双指示剂滴定法，Cl-采用硝酸银滴定法，SO2-、Ca2+、Mg2+采用EDTA容量法，K+、Na+采用火焰光度法，土壤速效氮（AN）采用扩散吸收法，土壤速效磷（AP）采用钼锑抗比色法，土壤有机质（SOM）采用重铬酸钾加热法，土壤速效钾（AK）采用乙酸铵浸提法[19]测定;pH、电导率（ EC）分别采用PHS-2C型数字式酸度计、DDSJ-308A电导率仪测定。

2 结果与分析

2.1 柽柳灌丛不同冠域土壤盐分指标分布情况

（1）土壤全盐、电导率分布情况。在整个土壤剖面层（0～50 cm），用于每种盐分指标分析的样本各有180个，冠下、冠缘、灌丛间各60个，除30～ 50 cm的土层外，冠下土壤全盐含量都小于灌丛间的：土壤EC与Sal的变化情况相似，在不同深度的土层中，冠下、冠缘的土壤EC值均小于灌丛间的，见表1。

（2）钠离子、钾离子分布情况。各个土层，灌丛间的Na+含量大于冠下、冠缘的：K+在土壤中的含量极少，随着土壤深度的增加，冠下、冠缘、灌丛间的K+含量均呈减小趋势，且在各土层中均有冠下K+含量>冠缘K+含量≥灌丛间K+含量，见表2。

（3）钙离子、镁离子分布情况。土壤中的Ca2+、Mg2+含量相对于Na+含量较少。冠下Ca2+含量为0.03—0.22 g/kg、Mg2+含量为0.01～0.10 g/kg;冠缘Ca2+含量为0.03～ 0.10 g/kg、Mg2+含量為0.01～0.08g/kg;灌丛间Ca2+含量为0.03～ 0.14 g/kg、Mg2+含量为0.02～ 0.19 g/kg，见表3。

（4）氯离子、硫酸根离子分布情况。在各个土层中，灌丛间Cl-含量大于冠下、冠缘的，且在0～5 cm土层这一特点更明显;除0—5 cm土层外，其余各层均有冠下SO2-含量>冠缘SO2-含量≥灌丛间SO2-含量，见表4。

（5）碳酸氢根离子、pH值分布情况。在土壤中HC03含量较少，随着土层深度的增加，冠下HC03含量呈先减小后增大再减小的变化趋势，在土层20～30cm出现最大值;冠缘HC03含量呈减小趋势;灌丛间HC03含量呈先增大后减小的变化趋势，最大值出现在土层5～20 cm;pH值在冠下、冠缘、灌丛间均呈先增大后减小的变化趋势，对应的最大值分别在土层20～ 30cm、10～30 cm、5～10 cm，最小值均出现在表层0～5cm，见表5。

2.2 柽柳灌丛不同冠域土壤养分分布情况

（1）土壤有机质、速效氮分布情况。用于养分指标分析的样本设置和盐分的类似。随着土壤深度的增加，冠下、冠缘土壤SOM含量逐渐减少，灌丛间土壤SOM含量先减小后增大再减小，最小值出现在底层（30～50 cm）;土壤AN含量在冠下、冠缘、灌丛间均逐渐减小，最大值、最小值分别在土层0～5、30～ 50 cm，且在各个土层均有冠下土壤AN含量大于冠缘、灌丛间的，见表6。

（2）土壤速效磷及速效钾分布情况。随着土壤深度的增加，冠下、冠缘、灌丛间土壤AP含量逐渐减小，最大值出现在土层0～5 cm、最小值在土层30～50 cm;冠下土壤AK含量呈先减小后增大再减小的变化趋势，在土层10～ 20 cm出现最大值;冠缘、灌丛间土壤AK含量呈先增大后减小的变化趋势，最大值在土层5～10 cm.见表7。

2.3 柽柳灌丛不同剖面深度土壤盐分、养分富集情况

土壤盐分中的K+、Ca2+、SO2-、HC03，土壤养分中的SOM、AN、AP、AK在冠下、冠缘（Ca2+除外）较富集，而Na+、Mg2+、Cl-在灌丛间较富集，Sal、EC作为盐分指标也显示了盐分在灌丛间较富集，见表8。同一盐分、养分指标在不同土层的富集程度不同，如Na+、Cl-的富集率在土壤表层（0～5 cm）最小.Sal在冠下30～50cm土层富集率最大，SOM的富集率在冠下5～20 cm土层最大.AP的富集率在土壤表层（0～5 cm）最大等。这说明土壤盐分、养分指标在冠下、冠缘、灌丛间以及不同土壤深度之间的富集程度不同，这可能和研究区土壤的理化性质、植被的覆盖度、气候、微地形地貌等因素有关。

3 讨论

3.1 土壤“盐岛”“盐谷”效应

本研究中土壤全盐、电导率都表现出明显的表层富集特征，灌丛间的电导率大于冠下、冠缘的，这与弋良朋等[20]的研究结果相似。这与研究区植被覆盖度、植物凋落物、截留作用、蒸腾作用、柽柳的泌盐作用、根系的选择性吸收作用和风蚀作用等因素有关。稀疏的植物分布增加了地表裸露的面积，强烈的蒸发作用导致灌丛间出现大量“盐斑”而形成“盐岛”效应。柽柳属于泌盐性盐生植物，能将盐分排出体外，调节植物体内离子平衡[21].其泌盐作用[22]使得来自根部的盐分伴随着植物的蒸腾作用而散失掉，降低冠下、冠缘的盐分使其形成“盐谷”，从而冠下、冠缘、灌丛间形成了“盐谷一盐岛”的变化趋势。这说明柽柳具有一定降盐功能，与雷金银等[23-24]的研究结果相似。从离子含量来看，Cl-对Sal的贡献占绝对优势，Na+次之，它们分别占Sal总量的54.8%～ 67.2%和23.0%～ 27.0%.是形成“盐岛”“盐谷”效应的关键盐分因子。随着土壤深度的增加，Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-含量均呈逐渐降低趋势（见表2—表4），原因是柽柳蒸腾作用导致水分丢失，需大量汲取土壤水分，在蒸腾拉力作用下盐分随水向土壤表层迁移致使表层盐分浓度增大：柽柳对Na+、Ca2+、Mg2+进行选择性吸收并累积到枝叶[25-26]，枝叶凋落后在土壤表层积聚，经理化作用和微生物分解再次返回到土壤中，其還可将自身的盐离子以结晶的形式排出体外[22]。柽柳冠下K+和Ca2+的富集效应明显强于Mg2+和Na+的，表明柽柳冠下盐分富集以钾、钙盐为主，进一步说明柽柳周围盐分的富集是对土壤盐分的选择性吸收。Cl-很少被土壤吸附，不易从土壤中解离出来，且不易形成难溶性的氯化物[27]，其运移主要是随水而动，研究区柽柳群落稀疏，强烈的蒸发使得Cl-向表层聚集（见表4）。黄河三角洲盛行海陆风，不同程度的风贯穿柽柳灌丛，土壤质地为沙质黏土，蒸发明显，水分流失快，加速了灌丛间“盐岛”的形成，冠下、冠缘因灌丛对风的截留而降低了表面蒸发，不至于使盐分离子表聚。pH值在冠下10—30 cm土层较大，原因是，根际微生物呼吸作用产生C02、微生物分解植物残体分泌有机酸等都影响土壤的酸碱性[28]。也有研究[29]指出，凋落物产量的增加抑制了盐分在表层的聚集。

3.2 土壤“肥岛”“肥谷”效应

土壤SOM、AN、AP、AK含量呈冠下>冠缘>灌丛间的趋势，且随着土壤深度的增加，除AK外，其他养分含量呈减小趋势，可能原因是，交替的海陆风、微生物作用加速了残枝落叶的分解，冠下、冠缘土壤表层腐殖质较丰富而形成“肥岛”效应。柽柳灌丛具有遮荫作用，灌丛内动物活动[30]频繁，鸟类栖息在冠层，排泄物聚集在林下，一些小型哺乳动物如野兔在此觅食、休憩，排泄物、食物残渣长期积累在林下，一些小动物在林下筑穴、打洞增加了土壤的通透性和渗透性，这样直接或间接增加了土壤养分。柽柳冠下土壤在冠层的保护下，风蚀作用较弱，且冠层对风尘有一定阻挡作用，吸引土壤细粒物质和尘埃沉积林下，增加了土壤养分。柽柳叶片以及其他有机物进入土壤被微生物分解，还原成养分，加速地球生物化学循环。灌木、灌下草本植物凋落为土壤养分富集提供了原料。柽柳林下土壤质地[31]为沙质黏粒，稳定有机质能力较强，营养物质不易被风蚀带走，外部风力可能带来养分而凝聚肥力。相对于冠下、冠缘丰富的养分而言，灌丛间养分相对亏缺而形成“肥谷”。这说明柽柳能富集养分，与Lesica等‘32-34]的研究结果一致。冠下土壤SOM、AP在20～30 cm土层富集率最小，即形成“肥谷”：土壤AN在10～ 20 cm土层形成“肥谷”：土壤AK在5—10 cm土层形成“肥谷”。冠缘土壤SOM、AN在20—30 cm土层富集率最小，即形成“肥谷”：土壤AP在5—10 cm土层形成“肥谷”;土壤AK在0—5 cm土层形成“肥谷”。这说明土壤养分在冠下、冠缘的分布是有差异的，随着土壤深度的增加，表现出各自的富集特征。原因可能是，柽柳根系发达，分泌物和根组织的脱落物聚集在根部，对土壤有极强的生物化学作用[35]，根系生长改变了根际周围土壤的物理化学形态：大气降水在灌丛中淋洗，形成树干径流[36]和透冠雨，柽柳叶片、茎杆等部位微生物、养分离子、分泌物、尘粒随水流下，进入土壤[37]，导致土壤SOM、AN、AP、AK含量有所变化。4结论

（1）土壤盐分Sal、EC、Na+、Mg2+、Cl-在灌丛间较聚集，形成“盐岛”效应，冠下、冠缘形成“盐谷”效应，柽柳能起到降低土壤盐分、改善土壤盐渍化的作用。

（2）土壤养分SOM、AN、AP、AK含量呈冠下>冠缘>灌丛间的趋势，冠下、冠缘具有明显的“肥岛”效应，柽柳能富集养分，改善土壤质地。

（3）柽柳对盐分、养分具有选择吸收性，土壤盐分（Sal、EC、Na+、K+、Ca2+、Mg2+.Cl-、SO2-）、土壤养分（SOM、AN、AP）具有明显的表层聚集性，在土壤表层易形成“盐岛”“肥岛”，不同盐分、养分形成“盐谷”“肥谷”的位置不同。

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