濱海鹽堿地的改良與景觀植物篩選研究

李亞南,樊金萍*,章彥琛,林楊,孫雨菲

1.東業(yè)北農(nóng)大學(xué)園藝學(xué)院,黑龍江哈爾濱1500302.哈爾濱市太陽島風(fēng)景區(qū)資產(chǎn)經(jīng)營有限公司,黑龍江哈爾濱150028

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濱海鹽堿地的改良與景觀植物篩選研究

李亞南1,樊金萍1*,章彥琛1,林楊2,孫雨菲1

1.東業(yè)北農(nóng)大學(xué)園藝學(xué)院,黑龍江哈爾濱150030
2.哈爾濱市太陽島風(fēng)景區(qū)資產(chǎn)經(jīng)營有限公司,黑龍江哈爾濱150028

摘要:濱海鹽堿度高，很難為植物提供所需土壤養(yǎng)分，使得植物種類單一，造成濱海鹽堿地景觀缺失。本文主要對濱海鹽堿土的改良應(yīng)用進(jìn)行研究，通過學(xué)習(xí)濱海鹽堿地成因，分析景觀缺失現(xiàn)象，借助文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)共享對近代科研人員在濱海鹽堿地的研究進(jìn)展及成果進(jìn)行總結(jié)。探討景觀植物的引種篩選，實現(xiàn)在營造濱海景觀的同時改良鹽堿地，旨在為今后植物對濱海鹽堿地的改良提供新的思路。

關(guān)鍵詞:鹽堿地;改良;景觀植物;篩選

我國擁有著漫長的海岸線，綿延18000 km，包括渤海、黃海、東海和南海，跨越暖溫帶、亞熱帶和熱帶三個氣候帶，有利的氣候條件，使我國擁有著種類繁多的植物品種，可以構(gòu)建豐富的濱海植物景觀，但現(xiàn)實情況是濱海景觀的缺失，其中大部分原因是濱海鹽堿地的限制，如何改良鹽堿地使其能為植物生長提供所必須的土壤養(yǎng)分，并且借助植物本身的生態(tài)性、循環(huán)性進(jìn)一步改良濱海鹽堿地成為亟需解決的問題。

1　濱海鹽堿地概述

1.1國內(nèi)外濱海鹽堿地改良方法的研究進(jìn)展

為改造濱海鹽堿地，適宜濱海城市高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國內(nèi)外研究人員進(jìn)行了多年的探索。國外在17世紀(jì)初就有研究，19世紀(jì)明溝排水盛行歐洲，20世紀(jì)中期各實驗室針對水鹽運移進(jìn)行研究，基本可分為物理模型、確定性模型等[1]，20世紀(jì)末國外開始試探生物改良方法，比較有代表性的是美國亞利桑那州塔可桑農(nóng)業(yè)環(huán)境研究所開發(fā)利用野生抗鹽油料植物海蓬子獲得成功，由于它投入低、生態(tài)環(huán)保而得到廣泛推廣。我國是世界農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史最悠久的國家之一，灌重于排，在20世紀(jì)中期才廣泛采用明溝排水，“七五”期間暗管排水才開始推行，近二十年來在農(nóng)作物及栽培植物上開始有所研究，如中科院上海植物生理所培育成功的既抗鹽又抗寒的植申系列高產(chǎn)小麥品種，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗鹽、抗寒性能；中國科學(xué)院石家莊農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化所與天津農(nóng)學(xué)院合作從國外引種的珠美海棠，

在國內(nèi)栽植研究發(fā)現(xiàn)，不僅具有高抗鹽性、經(jīng)濟(jì)性而且還有美化功能[2]。

1.2濱海鹽堿地主要形成因素及特點

濱海鹽堿地主要形成原因是受地形、水文、植被、人為因素的影響。地形方面，濱海地區(qū)地勢低平，地下水受海水頂托，出流不暢，久而久之逐漸積鹽；水文及植被方面，地下水位深度普遍低于3 m，而且大部分地區(qū)的地下水礦化程度非常高[3]，濱海地區(qū)淡水資源缺乏，水文存在日變化及季節(jié)變化、植被品種多樣性及數(shù)量性均較差，鄉(xiāng)土樹種及耐鹽堿樹種生長緩慢，不能迅速成林[4]；人為因素方面，圍海造田破壞生態(tài)平衡、破壞植物群落。濱海鹽堿地特點主要體現(xiàn)在土壤含鹽量和地下水位高，土壤自然脫鹽率低等因素上[5]。

1.3濱海鹽堿地的分類

濱海鹽堿地土壤以濱海鹽土和鹽化潮土為主，其土壤鹽分主要來自海水[6]，因為需要營造合理的植物群落改良鹽堿地并具有一定的景觀效果，各地根據(jù)中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報提供的濱海地區(qū)海水鹽度(如圖1)針對土壤含鹽量不同分為輕、中、重度鹽堿地區(qū)。

圖1　2011~2013年濱海地區(qū)鹽堿度情況Fig.1 2011~2013 salinity conditions of coastal areas

輕度鹽堿地pH值為:7.1~8.5，土壤含鹽量0.1%~0.3%，鹽堿化程度低，針對此區(qū)主要研究經(jīng)濟(jì)作物及觀賞植物的改良與增產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益，改變土壤的理化性狀，增強(qiáng)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等。

中度鹽堿地pH值為:8.5~9.5，土壤含鹽量0.3%~0.6%，中度鹽堿地的植物選擇可參照輕度鹽堿地，所以在中度鹽堿地的研究領(lǐng)域里，更多的是通過對植物的播種時間、種植密度、氮磷鉀等元素對植物影響的研究，找出最適宜植物生長的條件。

重度鹽堿地pH值為:9.5以上，土壤含鹽量0.6%~1%，鹽堿化程度高，不僅有原生鹽漬化，而且有次生鹽漬化，其地下水位高、礦化度高、鹽堿含量極高、土質(zhì)粘重、滲透性極差，原始植被稀少，植被景觀基本沒有。

2　濱海鹽堿地改良方法的研究

國內(nèi)外經(jīng)過多年對鹽堿地的改良研究已取得了一定成果，其中物理改良方法、化學(xué)改良方法和生物改良方法的應(yīng)用最為普遍。

2.1物理改良方法

根據(jù)“鹽隨水來，鹽隨水去；鹽隨水來，水散鹽留”的原理，利用明溝排水、暗管排水、暗管明溝結(jié)合排水、豎井排水等方式，嚴(yán)格控制地下水水位，通過灌水沖洗、引洪放淤等，不斷淋洗和排除土壤中的鹽分，從而達(dá)到土壤脫鹽和防止次生鹽漬化的目的[7]。2011年于淑會依據(jù)河北省滄州市東部濱海區(qū)土壤水鹽分布特征、氣象條件等客觀條件鋪設(shè)暗管進(jìn)行試驗，試驗為暗管排水技術(shù)在淺埋深鹽堿區(qū)鹽堿地的綜合治理和作物適生種植方面提供了科學(xué)依據(jù)[8]。2013年閆少峰根據(jù)江蘇省東臺市沿海平原降水充沛、地下水位較高等水文特點，用豎井排水，降低地下水位，降低土壤含鹽量并抑制了土壤返鹽現(xiàn)象[9]。

但物理改良方法工程量大，投入高，易造成水土流失、土壤中營養(yǎng)元素流失，在應(yīng)用的過程中受地形、水文的影響很大。

2.2化學(xué)改良方法

化學(xué)方法是依據(jù)酸堿中和、增強(qiáng)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、絡(luò)合/惰化重金屬離子、以及提高肥力這四種途徑進(jìn)行研發(fā)的[10]?；瘜W(xué)改良領(lǐng)域主要以利用天然礦土資源、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢棄物、以及人工合成化學(xué)制劑進(jìn)行開發(fā)再利用等方法來改良濱海鹽堿土。工業(yè)廢棄物研究：河北省冀東濱海地區(qū)鹽堿地土壤鹽漬化嚴(yán)重、土質(zhì)粘重，孫昌禹等利用固體廢棄物磷石膏對鹽堿地進(jìn)行改良試驗，試驗發(fā)現(xiàn)重鹽堿地每667 m2施磷石膏1500~2000 kg能有效改善土壤物理化性狀，降低土壤pH值，為植物提供良好的生長環(huán)境[11]。綜合天然礦土資源、廢棄物及化學(xué)制劑的研究：馮國藝等對沸石、石膏、康地寶三種土壤改良劑進(jìn)行了試驗，證明這三種土壤改良劑均能明顯改善濱海鹽堿地棉苗光合特性及生長狀況[12]。這些廢棄物再利用的方式為濱海鹽土的改良提供了新的技術(shù)途徑和可實施的廣闊空間。

但化學(xué)改良方法在中和或惰化鹽堿土中離子的同時也會置換出其他有害離子，不能從根本上解決濱海鹽堿地問題。

2.3生物改良方法

生物改良是利用植物葉片的蒸騰作用，把地下水排到大氣中去，從而達(dá)到降低地下水位的目的。同時，穩(wěn)定的植物群落還可以調(diào)節(jié)局部小氣候，減少地面蒸發(fā)，抑制土壤返鹽。選用高產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)作物，如種植耐鹽堿作物如棉花、豆科作物、麻類、地下結(jié)實作物、麥類等，邊利用邊改造[13]；重點開發(fā)本土植物，如渤海海興充分利用本地耐鹽堿經(jīng)濟(jì)作物小紅芒、科遺麥、滄州一號、中捷15-31等來改善當(dāng)?shù)氐臑I海鹽堿地[14]。引進(jìn)篩選增加品種，豐富植物資源，如謝逸萍等對菊芋進(jìn)行了引種鑒定和海涂利用評價研究，篩選出“大興1號”、“徐州2號”菊芋品種，可在江蘇沿海灘涂上大量種植[15]。

生物改良方法比以上兩種方法有著投入小、生態(tài)等優(yōu)勢，可以從根本上解決濱海鹽堿地問題，但其對生長環(huán)境的要求特別高，地域性比較強(qiáng)，適用范圍相對較窄。所以，綜合物理方法和化學(xué)方法將更有效解決濱海鹽堿地問題。

3　濱海鹽堿地引種植物品種篩選評述

可以在鹽堿地正常生長的植物很少，致使濱海鹽堿地區(qū)植物種類單一，不能形成豐富的植物群落，圍繞這一難題，研究人員經(jīng)過多年的實踐，引種篩選了一些優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)作物、觀賞植物，擴(kuò)充了鹽堿地植物群落的品種選擇范圍。

輕度鹽堿地：江蘇啟東靠江沿海是新圍的灘涂，缺少綠化植物資源，黃惠聰?shù)仍诖艘N共9個產(chǎn)地、25個家系的杉木種苗，歷經(jīng)9年的觀察研究，綜合成活率、抗病能力總結(jié)出適合本地種植的杉木為黔錦17、亞林和湖南的苗木、四川和福建的苗木，豐富了當(dāng)?shù)貫I海植物資源[16]。海興農(nóng)場2013年起扶持柳樹基因庫，培育“渤海柳1號”旱柳新品種，其具有根系發(fā)達(dá)，抗風(fēng)，抗雪壓，可適應(yīng)多種不同類型土壤的特點，并且在環(huán)渤海鹽堿地上生長良好，具有速生性特點，可作為先鋒樹種進(jìn)行推廣[17]。

中度鹽堿地：杜高唐在山東省濱州市，通過對苜蓿播種時間的研究，探索出一套中度鹽堿地苜蓿出苗與保苗技術(shù)，為其它地區(qū)栽植提供了科學(xué)依據(jù)，也為農(nóng)牧業(yè)良性循環(huán)貢獻(xiàn)了一份力量[18]。后又對蓖麻生長過程中氮，鉀的吸收及地上部干物質(zhì)積累進(jìn)行了研究，研究從出苗率，成活率等方面進(jìn)行了闡述，發(fā)現(xiàn)其高產(chǎn)時的氮含量百分值，為各地蓖麻增產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)[19]。

重度鹽堿地：孫昌禹等在河北省沿海區(qū)濱海泥質(zhì)重鹽堿地依據(jù)適地選樹及梯次推進(jìn)等原則，對重鹽堿地進(jìn)行原土直栽，栽植國槐、刺槐、金葉刺槐、西府海棠、竹柳、杜梨、合歡等，經(jīng)過多年的試驗發(fā)現(xiàn)在栽植綠化植物時，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，可以提高綠化植物的成活率并通過精心栽植、養(yǎng)護(hù)管理，可以有效的防治病蟲害，在濱海泥質(zhì)重鹽堿地改良方面取得較好的效果[20]。鄧丞針對濱海地區(qū)鹽堿地治理的緊迫性和造林資源與技術(shù)的缺乏性，經(jīng)過試驗研究篩選出62種植物材料，為中、重度濱海鹽堿地的植物選擇提供了更多的植物資源[21]。

因為植物在降低地下水位、減少地表蒸發(fā)量、形成穩(wěn)定植物群落等方面有著不可取代的地位，所以耐鹽堿植物的引用篩選是十分必要的。選擇耐鹽堿植物時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)佧}堿程度、礦化度、植物特性等方面選擇，確保在栽植后有有效的出苗率、成活率。下表總結(jié)了研究者們多年來經(jīng)過大量試驗證明對鹽堿地改良有明顯效果并且可以營造濱海植物景觀的景觀植物(見表1)。

表1　鹽堿地景觀植物表Table 1 Landscape plants in saline land

4　濱海鹽堿地改良措施研究

研究者們在不同地區(qū)的鹽堿地進(jìn)行試驗，運用物理、化學(xué)、生物改良方法，并獲得了顯著的成效，但單一的改良方法都有一定局限性，若綜合運用物理、化學(xué)、生物改良方法，將可以形成更有效的改良措施。設(shè)想第一階段，運用物理改良方法有效的降低地下水位，進(jìn)行合理脫鹽，達(dá)到水土平衡；第二階段，選擇適合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的化學(xué)改良劑，尤以當(dāng)?shù)毓I(yè)或農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物、固體廢棄物為佳，對鹽堿地進(jìn)行離子置換，達(dá)到多鹽類平衡；第三階段，種植經(jīng)濟(jì)作物，培肥地力，再選種耐鹽堿強(qiáng)的先鋒樹種，建植防護(hù)林帶，構(gòu)建穩(wěn)定的小氣候。兩次種植達(dá)到地力氣候平衡；第四階段，選種適應(yīng)當(dāng)?shù)佧}堿度的景觀植物，組建豎向植物群落，逐步改良鹽堿地，適宜大多數(shù)景觀植物在此生長，達(dá)到多類植物品種平衡；第五階段，選擇不同景觀效果的植物，觀花、葉、果、干，依據(jù)對比與諧調(diào)、分隔與聯(lián)系、層次與序列、節(jié)奏與韻律等園林形式構(gòu)圖原理組建合理的植物群落，形成立體多季的濱海植物景觀，如選用耐鹽堿植物松柏+紫荊+火棘，以常綠的松柏為背景，春季映襯著紫與白的花色，秋冬又襯托著紅色的果實，形成多季植物景觀，這個組合還有其特殊的人文景觀，春季“滿條紅”的紫荊象征著濱海經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與興旺發(fā)達(dá)，秋冬的火棘果又時刻提醒著我們要憶苦思甜，積極進(jìn)取。濱海鹽堿地中景觀植物合理的選擇搭配可以達(dá)到改良與景觀的平衡。希望通過五大平衡，用最小的投入，選擇最適合的景觀植物實現(xiàn)濱海鹽堿地治理目標(biāo)。

5　結(jié)語

中國現(xiàn)已有鹽生植物587種，分屬71科、242屬，約占世界鹽生植物總數(shù)的27.1%[22]，包括藥用植物資源、芳香植物資源、纖維植物資源、油脂植物資源、飼用植物資源、景觀植物資源。而現(xiàn)在只有小部分的景觀植物被應(yīng)用，尚有很多品種沒有被開發(fā)應(yīng)用在濱海鹽堿地上，即使是已應(yīng)用植物也因地域限制而分為耐輕、中、重度鹽堿地植物，本就不多的植物資源又被地域劃分，使得景觀植物在濱海綠化中出現(xiàn)品種單一，無法形成穩(wěn)定且具有景觀效果的植物群落。尋求不受地域限制、可持續(xù)性強(qiáng)和形成穩(wěn)定濱海景觀的景觀植物是當(dāng)前濱海鹽堿地改良中亟待解決的問題。

由于景觀植物可以改善土壤的滲透性、黏重性、鹽堿度、地下水礦化度等問題，我們可以致力于研究景觀植物的篩選及引種馴化，綜合多種改良方法，從而改善當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境，提高當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的防御能力，營造美麗的濱海景觀。

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Study on the Improvement of Coastal Saline Land and the Selection for Landscape Plants

LI Ya-nan1, FAN Jin-ping1*, ZHANG Yan-chen1, LIN Yang2, SUN Yu-fei1

1. College of Horticulture/Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China
2. Harbin Sun Island Scenic Asset Management Co.,Ltd. Harbin 150028, China

Abstract:Coastal soil with high salinity can not adequately provide the necessary nutrients for plants so as to lead to the simplification of plant species and the lack of landscape in coastal saline land. This paper mainly studied the improvement and application for coastal saline land through the cause of coastal saline land and analysis on the phenomenon of landscape absence and reviewed the progresses and achievements in the coastal saline land by way of literature database and the share with the associated network. To investigate the introduction and selection of landscape plants and create a coastal landscape as well as improve the saline which aims to provide new ideas for the future plants to improve the coastal saline land.

Keywords:Coastal saline land; improvement; landscape plants; selection

*通訊作者:Author for correspondence. E-mail:fan_xuer@126.com

作者簡介:李亞南(1989-),女,碩士生,研究方向為園林規(guī)劃設(shè)計方向研究. E-mail:lnnyypptt@163.com

收稿日期:2015-04-01修回日期: 2015-04-26

中圖法分類號:S728.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1000-2324(2015)04-0549-05