準(zhǔn)噶爾盆地西北緣不同鹽生植物種植后土壤鹽分變化研究

單娜娜，賴波，楊志瑩，邵華偉，扎志浩

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院土壤肥料研究所，烏魯木齊 830091，2.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳土肥站，烏魯木齊 830011)

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣不同鹽生植物種植后土壤鹽分變化研究

單娜娜1，賴波2，楊志瑩1，邵華偉1，扎志浩1

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院土壤肥料研究所，烏魯木齊 830091，2.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳土肥站，烏魯木齊 830011)

【目的】新疆鹽漬土具有分布廣、面積大，類型多樣的特點。耕地中受不同鹽漬化危害的面積達(dá)到1/3。在水資源日益緊缺的現(xiàn)狀下，水利工程措施改良鹽堿地難以開展，利用種植鹽生植物進(jìn)行鹽堿土改良的研究非常迫切?！痉椒ā恳詼?zhǔn)噶爾盆地西北緣鹽堿荒地為對象，開展沙拐棗、胡楊、沙棗、四翅濱藜、梭梭、檉柳6種鹽生植物的種植試驗，通過對種植1 a和2 a后的土壤鹽分含量的觀測，研究其鹽分變化情況?！窘Y(jié)果】(1)種植植被兩年后，隨著植被生長量的增加，土壤中的鹽分含量明顯下降，并且30～60 cm這一層次下降的幅度大于0～30 cm的下降幅度，表層種植兩年后脫鹽率為16.25%～41.91%，30～60 cm種植兩年后的脫鹽率則為70.45%～85.42%。其中沙棗的脫鹽率最高，四翅濱藜的脫鹽率最低。(2)種植植物一年，各處理在0～30 cm土層中土壤總鹽從大到小依次為沙拐棗≥胡楊≥沙棗≥四翅濱藜≥檉柳≥梭梭。30～60 cm土壤中，總鹽從大到小依次為梭梭≥胡楊≥沙棗≥檉柳≥四翅濱藜≥沙拐棗。(3)種植植物一年，不同耐鹽植被覆蓋條件下，Ca2+和Mg2+差異性不顯著，種植耐鹽植物，主要影響了HCO3-、Cl-、SO42-、K+和Na+的濃度?！窘Y(jié)論】種植耐鹽植物可以有效的促進(jìn)土壤耕層含鹽量下降，以新疆本土的鹽生植物的降鹽效果更為明顯。

鹽生植物；重度鹽荒地；脫鹽率；鹽堿土改良

0 引 言

【研究意義】鹽堿土是一種世界性的低產(chǎn)土壤。土壤鹽堿化問題和灌溉引起的次生鹽漬化是制約干旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素[2]。全球大約有8.31×108hm2的土壤受到鹽漬化的威脅[3]，次生鹽漬化面積大約為7 700×104hm2[4]。我國鹽漬土總面積約3 600×104hm2，占全國可利用土地面積的4.88%。新疆遠(yuǎn)離海洋，降水稀少，蒸發(fā)量大，由于干旱的氣候和“三山夾兩盆”的特殊地理格局，具有鹽漬化面積大，鹽分組成類型多樣的特點，有“世界鹽堿土博物館之稱”[6]。新疆鹽堿土的總面積為2 181.4×104hm2，耕地中受不同程度鹽化危害的面積占總耕地面積的30.12%。每年因鹽堿危害而造成的糧食損失達(dá)到了2×108～2.5×108kg，棉花的損失達(dá)到了0.5×108kg[7]，是我國鹽漬化危害最為嚴(yán)重的區(qū)域?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】我國自20世紀(jì)50年代起即開展了鹽漬土的研究，在鹽漬土的類型、發(fā)生、演變機理與趨勢等方面都有了比較系統(tǒng)的認(rèn)識。70年代起開始從理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)變[4，8]。新疆的鹽堿土改良開展較早，形成了“排、灌、平、肥、林”綜合治理措施，在水利、農(nóng)業(yè)、化學(xué)等改良技術(shù)方面也進(jìn)行了較為深入的研究。對于如何利用鹽生植物資源，利用鹽堿土方面的研究也已開展[6，9]。采用傳統(tǒng)的改良措施，在土壤中形成淡化層，鹽分仍然積累在土壤中，潛在鹽漬化危害嚴(yán)重，對作物產(chǎn)量、品質(zhì)的提高不顯著?！颈狙芯壳腥朦c】與水利工程改良措施相比，采用鹽堿土生物改良具有低投入，環(huán)境可持續(xù)的特點[10]?！緮M解決的關(guān)鍵問題】新疆有鹽生植物300多種[11，12]，研究本土鹽生植物耐鹽特性，與引進(jìn)鹽生植物進(jìn)行改良效果的比較，為利用鹽生植物資源改良鹽堿土提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗區(qū)位于準(zhǔn)葛爾盆地西南邊緣的湖積平原的克拉瑪依荒漠生態(tài)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)，屬大陸性干旱荒漠氣候，光熱資源十分豐富。全年日照時數(shù)2 734.6 h，太陽輻射能量為553.4 kj/cm2，熱量充足；雖然降水集中在作物生長的季節(jié)，但降水很少，年降水只有105.3 mm，而蒸發(fā)量高達(dá)3 545 mm，其蒸降比為34∶1；年平均氣溫8℃，≥10℃的年積溫3 968℃；無霜期180～220 d。冬天無穩(wěn)定積雪，氣候干旱多風(fēng)，特別是春夏季多風(fēng)，4～10月之間，≥5級風(fēng)的有119.7 d，≥8級風(fēng)的有45.6 d，平均風(fēng)速3.9 m/s，最大風(fēng)速44.2 m/s，在作物苗期和快速生長期(5～7月)，大風(fēng)的日數(shù)相對集中，達(dá)到35 d，占全年的45.87%，干旱多風(fēng)不僅造成土壤風(fēng)蝕，而且加速土壤鹽分地表積聚。地表主要覆蓋的自然植被為梭梭、檉柳、假木賊、白刺等，植被蓋度極低，在10%左右。土壤類型由南向北依次為粟鈣土、棕鈣土、灰漠土、龜裂灰漠土、荒漠化草甸土、蘇打鹽土、殘余泥炭沼澤土、胡楊林土、鹽土。

選擇四翅濱藜、梭梭、沙拐棗、檉柳、胡楊、沙棗作為試驗材料進(jìn)行鹽堿改良效果的對比試驗，其中四翅濱藜為引進(jìn)的鹽生植物。

1.2 方 法

1.2.1 樣地選擇

樣地選擇在克拉瑪依生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)，土壤的基本特點為有機質(zhì)含量低，養(yǎng)分缺乏，土壤質(zhì)地為上砂下粘，土壤鹽堿類型為氯化物-硫酸鹽(Cl-/SO42-當(dāng)量比為0.257)。表1

表1 試驗地種植前土壤鹽分含量

Table 1 The salt contents of saline soil before planting

年份層次(cm)CO32-HCO32-Cl-SO42-Ca2+Mg2+K++Na+總鹽pH2013年0～300.0000.2140.2261.1220.1990.0730.6762.5108.1330～600.0000.2850.1771.0040.1000.0240.9212.5118.41

1.2.2 試驗設(shè)計

1.2.2.1 試驗小區(qū)布置

試驗共設(shè)置了6個處理，采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)3次重復(fù)。移栽一年生苗木，各小區(qū)耐鹽植物種植時鄰行之間每三株形成一個正三角形，株距1.5 m，行距1.3 m，每小區(qū)68株，3個重復(fù)，共18個小區(qū)，小區(qū)面積133.33 m2，總面積為2 400.01 m2。

1.2.2.2 田間管理

在春季施羊糞45 000 kg/hm2，磷酸二銨225 kg/hm2和尿素150 kg/hm2作基肥。移栽后，中耕2～3次/年。在移栽后30～35 d，隨灌水追施第一次尿素150～225 kg/hm2，7月中旬隨灌水追施第二次尿素120～150 kg/hm2。在春季灌頭水后，在5～8月間，每30 d灌水一次，每次灌1 050～1 200m3/hm2，9月下旬冬灌。

1.2.2.3 樣品采集

每年9月15日在每個小區(qū)以S形隨機選取5個點，分2個層次(0～30 cm、30～60 cm)采集樣品，分層次混合后測定。

1.2.2.4 測試項目

土樣自然風(fēng)干后，將干土磨碎后過2 mm篩，按照5∶1水土比混合制備待測液?？傷}以烘干殘渣法測定，pH值用電位測定法，CO32-、HCO3-采用雙指示劑滴定法，SO42-采用茜素紅-S法，Cl-采用硝酸銀滴定法，Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定法，K++Na+采用火焰光度計法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsoft excel 2007和SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耐鹽植被覆蓋條件下土壤脫鹽率

研究表明，2012年種植耐鹽植物前土壤0～30 cm和30～60 cm兩個層次的可溶鹽含量的差異不大，為2.51和2.511 g/kg，pH值為8.13和8.41。2012年秋季移栽后，各小區(qū)耐鹽植物成活率達(dá)到了80%以上，通過補種，2013年各小區(qū)無苗木缺失現(xiàn)象。種植耐鹽植物一年后，除了檉柳和四翅濱藜之外，其他各處理土壤中的鹽分含量略有上升，種植前土壤中除自然降水外沒有其它來源的水補給，試驗區(qū)降水極為稀少，土壤鹽分表聚現(xiàn)象不明顯，種植后由于灌溉水的補給，鹽分隨水上升，積聚在土壤表層；種植耐鹽植物兩年后，土壤中的鹽分含量明顯下降，并且30～60 cm這一層次下降的幅度大于0～30 cm的下降幅度，表層種植兩年后脫鹽率為16.25%～41.91%，30～60 cm種植兩年后的脫鹽率為70.45%～85.42%。土生耐鹽植物中的沙棗、檉柳、沙拐棗、梭梭種植后土壤鹽分下降的幅度較大，胡楊和四翅濱藜鹽分的下降幅度小于前四種植物。其中四翅濱藜表層可溶性鹽含量最高，但下層土壤中可溶性鹽下降明顯，脫鹽率達(dá)到了78.89%。種植耐鹽植被后，土壤的鹽分得到較大幅度的下降，土壤pH值也有顯著的上升，均在9以上，脫鹽過程中，土壤有堿化的趨勢。表2

表2 不同耐鹽植被種植條件下不同年限土壤鹽分變化

Table 2 The salt contents of saline soil in different halophyte plants

注：脫鹽率是2013年、2014年與2012年土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù)的比較Note:

2.2 種植一年不同耐鹽植被土壤鹽分分布

2.2.1 種植一年不同處理土壤總鹽分布

沙拐棗、紅柳、四翅濱藜、沙棗、梭梭、胡楊這六種耐鹽植物，均屬于真鹽生泌鹽型耐鹽植物，其中除了四翅濱藜引進(jìn)自美國以外，其他都來自于新疆本土。通過鹽腺將吸收到體內(nèi)的鹽分分泌到體外，或者將體內(nèi)的鹽分分泌到囊泡中，暫時貯存起來。對2013年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出，種植沙拐棗的試驗區(qū)內(nèi)0～30 cm土層中的含鹽量顯著高于其他耐鹽植物，平均值為3.37 g/kg。0～30 cm土層內(nèi)含鹽量最低的覆蓋植物為梭梭，0～30 cm土壤中的含鹽量為2.02 g/kg。六種鹽生植物0～30 cm土壤含鹽量從大到小依次為沙拐棗≥胡楊≥沙棗≥四翅濱藜≥檉柳≥梭梭。30～60 cm土壤中，除了沙拐棗之外，其余耐鹽植物覆蓋條件下的土壤含鹽量均高于0～30 cm土層。梭梭和胡楊的含鹽量顯著高于其他幾種耐鹽植物，其中梭梭的土壤含鹽量最高為3.54 g/kg，胡楊其次為3.21 g/kg，含鹽量最小的為沙拐棗，為2.10 g/kg。30～60 cm土壤含鹽量從大到小依次為梭梭≥胡楊≥沙棗≥檉柳≥四翅濱藜≥沙拐棗。圖1，圖2

圖1 種植一年不同處理0～30 cm土壤總鹽

Fig.1 The salt contents of saline soil in 0-30 cm depth

圖2 種植一年不同處理30～60 cm土壤總鹽

Fig.2 The salt contents of saline soil in 30-60 cm depth

2.2.2 種植一年不同處理可溶性鹽分離子分布

不同耐鹽植被覆蓋下的土壤水溶性陰離子以SO42-顯著高于其他離子。其中CO32-均非常低或者無法檢測出，0～30 cm土壤中水溶鹽陰離子中HCO3-的濃度四翅濱藜和沙棗顯著高于其他耐鹽植物，沙拐棗、檉柳、梭梭和胡楊的差異不顯著。30～60 cm土壤中檉柳顯著高于其他處理，梭梭顯著低于四翅濱藜和沙棗，沙拐棗、梭梭、胡楊之間的差異不顯著。0～30 cm土壤中，水溶性陰離子Cl-梭梭覆蓋下顯著高于其他植物，沙棗其次，紅柳、沙拐棗、四翅濱藜和胡楊之間沒有顯著差異。30～60 cm土壤中仍然是梭梭顯著高于其他植物，其次為胡楊，再次為四翅濱藜和沙棗，最小的為沙拐棗和檉柳。0～30 cm土壤中的水溶性陰離子SO42-，沙拐棗顯著高于其他植物，檉柳、四翅濱藜、沙棗、梭梭、胡楊之間的差異不顯著。30～60 cm土壤中梭梭、沙棗和胡楊顯著高于檉柳、四翅濱藜和沙拐棗。水溶性陽離子以K+和Na+顯著高于其他陽離子。0～30 cm土壤中水溶性陽離子Ca2+不同植被覆蓋條件下無顯著性差異，其中以檉柳覆蓋條件下的鹽濃度最高，其次為梭梭，最小的為沙拐棗。30～60 cm土壤中Ca2+也無顯著差異，其中濃度最高的為沙拐棗，其次為梭梭，最低的為檉柳和四翅濱藜。0～30 cm土壤中Mg2+含量也無顯著差異，30～60 cm土壤中該離子的濃度以梭梭顯著高于其他離子，其次為沙棗和胡楊，再次為沙拐棗，檉柳和四翅濱藜濃度最低。0～30 cm土壤中的K+和Na+沙拐棗顯著高于其他植物，其次為胡楊和沙棗，再次為梭梭，檉柳和四翅濱藜最小。30～60 cm土壤中梭梭和胡楊要顯著高于其他植物，四翅濱藜、檉柳、梭梭和沙拐棗之間沒有顯著的差異。表3

表3 種植一年不同處理分層次鹽分離子含量

Table 3 The salt ion contents of saline soil in different halophyte plants

深度(cm)作物CO32-HCO3-Cl-SO42-Ca2+Mg2+K++Na+0～30沙拐棗0.00±0.000.20±0.00a0.08±0.02a1.62±0.16a0.05±0.000.02±0.011.40±0.14a紅柳0.01±0.010.22±0.02a0.08±0.00a0.84±0.14b0.23±0.300.02±0.000.68±0.10b四翅濱藜0.01±0.010.28±0.03b0.12±0.01ab0.96±0.51b0.07±0.020.02±0.010.63±0.10b沙棗0.00±0.000.28±0.04b0.14±0.03c0.76±0.14b0.08±0.020.02±0.000.83±0.04bc梭梭0.00±0.000.20±0.02a0.17±0.02d0.74±0.03b0.12±0.050.03±0.010.75±0.7b胡楊0.00±0.000.21±0.01a0.11±0.02ab1.16±0.12b0.10±0.010.03±0.000.97±0.02c30～60沙拐棗0.00±0.000.23±0.01ab0.13±0.03a0.74±0.13a0.35±0.460.05±0.01a0.60±0.06a紅柳0.01±0.010.35±0.03c0.11±0.00a0.79±0.18a0.06±0.010.03±0.00b0.81±0.13a四翅濱藜0.00±0.000.24±0.03b0.25±0.05b0.76±0.08a0.08±0.010.04±0.00b0.77±0.10a沙棗0.00±0.000.24±0.01b0.24±0.01b1.11±0.04b0.17±0.010.09±0.01c0.66±0.03a梭梭0.00±0.000.19±0.01a0.70±0.09c1.21±0.16b0.23±0.010.12±0.01d1.10±0.11b胡楊0.00±0.000.22±0.02ab0.50±0.01d1.20±0.11b0.17±0.020.09±0.01c1.04±0.05b

3 討 論

3.1 干旱區(qū)土壤鹽漬化是自然因素和人為擾動共同作用的結(jié)果。新疆土壤母質(zhì)含鹽，在未種植作物前，土壤中的鹽分分布主要在自然降水的影響下在土體中運移。試驗區(qū)降水稀少，自然條件下，鹽分在土體中分布較為均勻。種植植物一年后，在有灌溉水的補給的條件下，土體下層的鹽分，隨著水分蒸發(fā)向上移動，在0～60 cm土層中，鹽分含量略有上升。

3.2 新疆土生耐鹽植物具備多種適應(yīng)鹽堿的能力(如避鹽、聚鹽、泌鹽等)，較為適宜在干旱區(qū)鹽堿地上生長。此次選擇的沙拐棗、紅柳、四翅濱藜、沙棗、梭梭、胡楊這六種耐鹽植物，均能在大于200 mmol/L的鹽濃度中生長。在種植過程中，根系在吸收土體中的水分與養(yǎng)分的過程中，也吸收了一部分鹽分，儲存在植株體內(nèi)，或者隨特殊腺組織泌出體外。其中試驗中種植的胡楊是一種聚鹽、泌鹽植物，枯枝落葉中的含鹽量較高，土壤表層脫鹽效果與沙棗、檉柳、沙拐棗、梭梭相比較差。四翅濱藜也是一種聚鹽、泌鹽的灌木，所以表層的可溶鹽含量最高，但對下層土壤則具有顯著的脫鹽效果，脫鹽率可達(dá)78.89%。

3.3 試驗中選擇的六種耐鹽植被均具有較好的吸鹽、聚鹽功能，并且由于生長需求的不同而具備選擇性吸收的特性。不同耐鹽植被覆蓋下，土壤水溶性鹽分離子具有不同的變化規(guī)律，從不同土層各鹽分離子的差異可以得到驗證。其中檉柳、沙拐棗、四翅濱藜與胡楊對Cl-的吸收要高于梭梭和沙棗，而檉柳和四翅濱藜對K+和Na+的脫鹽效果要比其他耐鹽植物好。

4 結(jié) 論

種植一年后，在0～30 cm土層中的沙拐棗的含鹽量顯著高于其他耐鹽植物。30～60 cm土層中梭梭和胡楊的含鹽量顯著高于其他幾種耐鹽植物。不同耐鹽植被覆蓋下對土壤水溶性陰離子比陽離子的影響要更加明顯，陽離子中Ca2+和Mg2+差異性不顯著，種植耐鹽植物，主要影響了HCO3-、Cl-、SO42-、K+和Na+的濃度。種植植被兩年后，隨著植被生長量的增加，土壤中的鹽分含量明顯下降，并且30～60 cm這一層次下降的幅度大于0～30 cm的下降幅度，表層脫鹽率最高的耐鹽植物為沙棗，其次為檉柳，再次為沙拐棗。四翅濱藜30～60 cm脫鹽效果明顯。

種植鹽生植物一方面可以增加地面覆蓋度，減少土壤蒸發(fā)，減少返鹽，另一方面可以通過植株對鹽分離子的吸收，收獲地上部分，將鹽分移出土體。在準(zhǔn)噶爾盆地南緣鹽堿荒地上種植沙拐棗、檉柳、梭梭、四翅濱藜、沙棗、胡楊的試驗表明，種植耐鹽植物可以有效的促進(jìn)土壤耕層含鹽量下降，以新疆本土的鹽生植物的降鹽效果更為明顯。不同的植物覆蓋條件下，對土壤鹽分離子的構(gòu)成也帶來了一定的影響。

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Fund project:Autonomous Region Key Technology R&D Program：Biological amelioration technique of salinization low yield cropland and soil amendment production on pilot scale (201531118)

Study on Changes of Soil Salinity after Planting Halophyte in Northwest of Junggar Basin

SHAN Na-na1, LAI Bo2, YANG Zhi-ying1, SHAO Hua-wei1, ZHA Zhi-hao1

(1.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China；2.SoilandFertilizerStationofAgriculturalDepartmentofXinjiang,Urumqi830011,China)

【Objective】 The saline soil in Xinjiang is characterized by wide distribution, large area and varied types. 1/3 of cultivated land is threatened by salinization, which is main problem in agricultural production of Xinjiang. Under the situation of increasingly scarce water resources, it is difficult to carry out water conservancy engineering measures to improve the soil salinity land. This project aims at planting soil-enduring vegetation to overcome this urgent problem.【Method】Elaeagnusangustifolial,C.densumBorszcz,Chinesetamarisk,Atyiplexcanescen,HedysarummongolicumTurcz,PopuluseuphraticaOlivwere planted in saline soils in Northwest of Junggar Basin for studying the changes of the soil salinity after planting halophyte.【Result】(1) The salt contents of saline soil obviously decreased after planting two years. The decrease amplitude at 30-60 cm depth was bigger that at 0-30 cm depth. The desalinization ration of 0-30 cm was 16.25%-41.91%. The desalinization ration of 30-60 cm was 70.45%-85.42%. (2) The salt contents of saline soil order wasCalligonummongolicumTurcz>PopuluseuphraticaOliv>Elaeagnusangustifolial>Atyiplexcanescen>Chinesetamarisk>HedysarummongolicumTurczin 0-30 cm depth after planting one year. The salt contents of saline soil order wasHedysarummongolicumTurcz>PopuluseuphraticaOliv>Elaeagnusangustifolial>Atyiplexcanescen>Chinesetamarisk>CalligonummongolicumTurczat 30-60 cm depth after planting one year. (3) There wasn't obvious difference at Ca2+, Mg2+of saline soil after planting plants but there was significant difference at HCO3-,Cl-,SO42-, K+and Na+after planting soil-tolerant halophyte one year.【Conclusion】The effect of soil salinity amelioration is obvious by planting halophyte plants, the desalinization effect of local halophyte plants is better than the introduced plants.

halophyte plants; salt wasteland; desalinization ratio; soil salinity amelioration

2016-06-13

自治區(qū)科技支撐項目“鹽漬化低產(chǎn)田生物改良技術(shù)與產(chǎn)品中試”(201531118)

單娜娜(1976-)，女，河南省開封人，副研究員，博士，研究方向為植物營養(yǎng)及鹽堿土改良，(E-mail)sfxjsh@sina.com

賴波(1975-)，男，四川遂寧人，推廣研究員，碩士，研究方向為耕地質(zhì)量和中低產(chǎn)田改良，(E-mail)laiboxj@163.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.12.020

S152

：A

：1001-4330(2016)12-2314-07