四翅滨藜对初始含盐量不同的土壤吸盐效果分析比较

2020-11-21朱拥军石荣媛白晓云

节水灌溉 2020年11期

李锐，朱拥军，石荣媛，张豫，白晓云

(1.塔里木大学水利与建筑工程学院，新疆阿拉尔 843300；2.兵团第八师炮台土壤改良试验站，新疆石河子 832066；3.嘉应学院地理科学与旅游学院，广东梅州 514015)

0 引言

随着我国经济的迅速发展，对农业的要求越来越高，对耕地的需求也越来越大。土地的盐碱化已成为亟待解决的环境问题之一，引起全国很多农业科技专家学者的关注。我国现有2 000 万hm2盐碱荒地和700 万hm2盐碱化土壤，约占耕地面积的25%[1]。主要分布在新疆、甘肃等西北干旱、半干旱开发区及沿海、海岸地区[2]，这些地区都属于平原和盆地，地形平坦，土层深厚，适宜机耕，具有潜在肥力，一经改良，可以变成利用效率非常高的土地资源[3]。我们可以通过四翅滨藜对盐碱地的改良能力，对盐碱地进行改良，加强对盐碱地的合理利用、缓解耕地资源紧缺具有十分重要的意义。

四翅滨藜是藜科滨藜属的典型植物，又称灰毛滨藜，是30多年生半常绿灌木，原产于美国中西部，是一种耐旱、耐寒、耐盐，可以防风固沙、改良牧场，以及改良盐碱地的优良饲料灌木[4]，四翅滨藜不止于被当作“英雄树”而享誉美国中西部，也引起全球性的关注，以“奇迹树”之美称出现在有关的种植实践当中。成为澳大利亚、以色列、南非、北非、北美等国家和地区所在地干旱、半干旱区域最主要的饲料灌木。在畜牧生产、土壤改良、植被恢复等方面[5]受到高度重视，是植物资源开发中不多见的[6]。我国通过多年的引种驯化取得成功，可作为我国西北，华北，东北区干早、半干旱、荒漠盐碱地带的优良造林绿化和木本饲料树种[7]。自从我国引进四翅滨藜以后，许多专家学者从不同的角度对引种育苗、干旱地区造林试验、盐分胁迫的研究较多，但有关四翅滨藜对不同初始含盐量土壤和种植株数不同的改良效果尚未见报道。所以本次利用四翅滨藜的盆栽试验，来研究四翅滨藜在初始含盐量不同和种植株数不同的土壤中对其含盐量变化的影响。从而为四翅滨藜改良盐碱地提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点位于玛纳斯河流域下野地灌区内的石河子市炮台镇(44°48′N、85°34″E)炮台试验站基地，属新疆生产建设兵团第八师121团辖区。该试验区海拔高度337.1m，属典型的内陆性荒漠化气候区域，年平均日照时间2 861.6 h，大于10 ℃积温为3 595.5 ℃，无霜期166 d，年降水量141.8 mm，降雨主要集中在5-9月，年平均蒸发量1 826.2 mm(见表1)。

1.2 材料

(1)供试土壤。供试验的4种含盐量不同的土壤均取自新疆石河子121团，分别标记为土壤A、B、C、D，含盐量分别为4.94、10.02、21.09、39.14 g/kg。

(2)供试植物。选取生长正常无枯枝条和无虫害且大小基本相同的幼苗共240株，幼苗平均地径0.5 cm，平均高度17 cm。供试幼苗由新疆第八师炮台土壤改良试验站提供。

表1 土壤主要理化性质Tab.1 The main physical and chemical properties of soils

(3)主要仪器与试剂。烘箱、铝盒(若干)、电子天平、振荡器、烧杯、漏斗、定量滤纸、分析天平。

1.3 方法

于2019年6月进行盆栽试验，将4种供试验的土壤分别搅拌均匀后，装入大小相同的塑料盆中，试验用盆为圆柱形，底部直径为30 cm，高为35 cm。每种含盐量不同的土壤各装30盆，同一含盐量的土壤10盆定植1株，10盆定植2株，10盆定植3株。把所有的盆做好分类，随机摆放在自动滴灌管下，每周定量浇水一次，保证各盆土壤的含水量保持在相近水平。于06-10开始采集土壤样品，每个月测定一次各盆土壤的含盐量。

1.4 样品的采集

土样 06-10开始采样，用采样器于距离树根10 cm处，采样深度到盆底，每月采样一次，每个土样重复测定3次，取平均值，直至10月份四翅滨藜基本停止生长。

1.5 测定项目及其方法

土壤含盐量；整理蒸发皿，完全清洗，烘干，编号，在分析天平中称取各自的质量为M0。称取风干土壤10 g，置于烧杯中，加入50 mL蒸馏水，使用振荡器振荡3 min后立即过滤，然后吸取25 mL的滤液放入已编号的蒸发皿中，用滤纸片擦干蒸发皿的外部，放入100～150 ℃的烘箱中烘7 h，然后转移至温室中冷却至与室温相当，用分析天平称取质量为M1。

含盐量(%)=(M1-M0)/0.05

(1)

降盐率(%)=(本次含盐量-初始含盐量)/

初始含盐量100%

(2)

净降盐率(%) =(本次含盐量-上次含盐量)/

上次含盐量×100%

(3)

1.6 数据处理

试验数据采用Excel2013和Origin Pro8.0软件作图和数据分析，使用DPS数据处理系统做差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 种植不同株数对初始含盐量不同土壤中含盐量变化的影响

从表2可以看出，同一初始含盐量土壤中种植不同株数的降盐率差异明显。A土壤，在08-10时，种植2株四翅滨藜的土壤中净降盐率最高，为15.14%，且差异显著；在09-10，种植3株四翅滨藜的土壤中净降盐率最低，为0.1%。观察总降盐率，四翅滨藜在A土壤中种植2株吸盐效果最好，总降盐率最高，为20.64%，3株次之，1株最差，它们之间差异显著。

B土壤，在08-10时，种植1株四翅滨藜的土壤中净降盐率最高，为17.94%，在07-10时，种植1株四翅滨藜的土壤中净降盐率最低，为2.09%。C土壤，在07-10，种植3株四翅滨藜的土壤中净降盐率最高，为17.11%，在09-10时，种植3株四翅滨藜的土壤中净降盐率最低，为0.05%。这两种土壤的总降盐率大致相同，总降盐率大小顺序为：3株>2株>1株，且差异显著。由此可见，在一定的株数范围内，四翅滨藜在B、C土壤中降盐率随株数的增加而增加，且四翅滨藜种植在B土壤中比C土壤中吸盐能力更强，B土壤的总降盐率比C土壤高10.42%(绝对值)。

表2 种植不同株树四翅滨藜在初始含盐量不同的土壤中对总含盐量和净降盐率的影响Tab.2 Effect of planting different trees of Atriplex tetraptera on total salt content and net salt reduction rate in soil with different initial salt content

D土壤，在07-10时，种植1株四翅滨藜的土壤中净降盐率最高，为33.80%。在08-10和09-10检测时，净降盐率都出现了负值，土壤的含盐量有所上升。D土壤总降盐率大小顺序为：1株>2株>3株，且差异显著。由此可见，在D土壤中降盐率随种植株树的增加而减小。

2.2 种植1株四翅滨藜在初始含盐量不同的土壤中生长对土壤含盐量的影响

由图1可以看出，初始含盐量不同的土壤种植四翅滨藜后土壤含盐量的变化情况也有所不同。四翅滨藜在四种初始含盐量不同的土壤中生长，在第一个月内土壤含盐量都下降，其中D土壤下降幅度最大，降盐率达到33.80%，A土壤下降幅度最小，降盐率为1.82%(表2)。栽培于D土壤中的四翅滨藜在第一个月内缓慢生长，但随后逐渐萎蔫直到最后枯死。所以在第一个月以后其土壤的含盐量基本没有变化。这可能是由于初始土壤中含盐量过高，超过了四翅滨藜的耐盐程度，导致幼苗生长一段时间后死亡。栽培于其他3种初始含盐量不同土壤中的四翅滨藜正常生长，且土壤含盐量逐渐降低。在09-10测盐分时，B土壤降盐率最高，为23.25%，A土壤次之，为17.61%，C土壤最低为15.17%。由此可见，初始含盐量为D土壤中含盐量降低幅度最大，但是不利于四翅滨藜的存活。其他3种土壤吸盐能力B>A>C。上述结果也说明，四翅滨藜在含盐量较高的土壤中会抑制其生长，在含盐量适量的土壤中生长不仅不会受到抑制，反而会促进它们的生长[8]。

图1 四翅滨藜生长周期内在初始含盐量不同的土壤中含盐量的变化Fig.1 Changes of salt content in soils with different initial salt content during the growth cycle of Atriplex tetraptera

2.3 种植1株四翅滨藜在初始含盐量不同的土壤中生长对土壤含盐量净变化值的影响

从图2可以看出A、B、C 3种土壤的吸盐能力均呈先升高后降低的变化趋势，但是在同一生长时期内，四翅滨藜对初始含盐量不同土壤的吸盐能力存在明显的差异。在07-10时，C土壤的吸盐能力达到最高峰，为1.19 g/kg，这一时期主要是四翅滨藜的营养生长时期，对土壤中的离子具有较强的吸收能力。在08-10时， A和B土壤都达到盐分吸收的高峰，土壤含盐量净变化值分别为0.52 g/kg和1.76 g/kg，差异显著。这一时期吸收的盐分可能与四翅滨藜茎干的木质化过程以及茎干组织的充实过程有关[9]。这也说明，土壤初始含盐量的不同也影响植物的生长，在不同的生长时期对土壤盐分的吸收也有所不同。D土壤中，在07-10时，四翅滨藜的吸盐能力达到吸收高峰，为13.23 g/kg，这一时期四翅滨藜苗木处于生长期，对土壤中的盐离子吸收较多。之后吸盐能力开始下降逐渐趋近于零，到08-10后土壤含盐量呈缓慢上升趋势，这种变化可能是因为四翅滨藜枯死后盐囊泡被破坏释放出部分盐分，使土壤中的盐分含量有所上升。

图2 四翅滨藜生长周期内初始含盐量不同的土壤含盐量的净变化值Fig.2 Net change value of soil salt content with different initial salt content in the growth cycle of Atriplex tetraptera 注：同一时期不同小写字母表示在5%水平下差异显著。

3 讨论

含盐量是土壤中一个重要的物理参数，它对植物生长发育具有非常重要的意义。同时，土壤盐分状况对土壤环境有重要的影响，对土壤盐分变化的监测是农业、环境等研究中的基础工作[10]。在盐碱地治理的各项技术中，生物措施被普遍认为最有效的改良方法，主要是通过在盐碱地种植高等耐盐植物，通过耐盐植物本身具有的吸盐能力，吸收土壤中的部分盐分，改变土壤结构状况，增加土壤肥力，逐步改善土壤物理化学特性。发展耐盐植物不仅能提高含盐碱土壤生产力，降低使用灌溉水的成本，也有利于盐渍环境下农业生态的良性循环和改善环境[11]。本研究主要比较了四翅滨藜种植不同的株数在初始含盐量不同的土壤中对土壤的吸盐效果。一般而言，四翅滨藜在初始含盐量不同的土壤中相同生长时期对盐分的吸收存在差异，本研究中，在生长前期， D土壤中对盐分的吸收较快， A、B、C土壤中对盐分的吸收较平缓。而生长后期对D土壤中盐分的吸收能力基本丧失， A、B、C土壤中对吸盐能力继续保持。该结论与国内一些研究结果相吻合[9]。对于种植不同的株数土壤中含盐量的变化，A土壤中种植两株的吸盐效果最好，B和C土壤中种植3株的吸盐效果最好，D土壤中种植1株的吸盐效果最好。本研究结果表明，四翅滨藜在含盐量为0.5%～2%的土壤中能生长正常，与丁立群[12]等人的研究结果一致。四翅滨藜种植在起始含盐量不同的盐碱地中都有一定的改良效果，但是由于初始含盐量不同导致四翅滨藜的生长状况有所差异。本研究受时间以及研究手段的局限，在植株的形态特征，生理生态特征，光合特征，土壤其他的物理性状上未开张试验，有待于进一步研究。四翅滨藜具有较强的抗盐性，是改良盐碱地的优势灌木品种。且营养丰富，牲畜喜欢采食，可直接用于放牧，投入成本低，适应干旱、盐碱、瘠薄土壤环境[13]。种植四翅滨藜不仅可以改良盐碱地的土壤环境，还能带来显著的生态经济效益，有助于我国盐碱地区农民脱贫致富。