咸水灌溉對(duì)不同檉柳生長(zhǎng)的影響

魏海霞,王 霞,周 健,王莉莉,陳苗苗,楊慶山

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南250014)

咸水灌溉對(duì)不同檉柳生長(zhǎng)的影響

魏海霞,王 霞,周 健,王莉莉,陳苗苗,楊慶山?

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南250014)

鹽堿地區(qū)造林綠化和沿海防護(hù)林建設(shè)都面臨著淡水資源缺乏的問題。本文通過四因素三水平正交試驗(yàn)研究檉柳的咸水灌溉方案,發(fā)現(xiàn)主導(dǎo)作用是品種＞灌溉水礦化度＞灌水額度＞灌溉次數(shù),最佳灌溉方案為選用中國(guó)檉柳周年灌溉2次,使用礦化度為15g/L的咸水,灌溉定額為65 m3/666.7m2。根據(jù)大田灌溉咸水后各檉柳種生長(zhǎng)情況得出結(jié)論:12.6g/L咸水灌溉的各檉柳種生長(zhǎng)量顯著高于未經(jīng)咸水灌溉的檉柳種。中國(guó)檉柳生長(zhǎng)量及耐受能力均最高。大田咸水灌溉伴隨雨季雨水淋洗,土壤鹽分呈動(dòng)態(tài)變化,耕作層含鹽量基本保持平衡,未對(duì)林木生長(zhǎng)造成影響。

檉柳;含鹽量;生長(zhǎng)量;咸水灌溉

缺水是當(dāng)前林業(yè)發(fā)展面臨的重大威脅,咸水資源的開發(fā)利用可有效地緩解灌溉水源短缺的問題[1]。華北平原是我國(guó)的半濕潤(rùn)區(qū),卻也是我國(guó)缺水最嚴(yán)重地區(qū),其耕地占全國(guó)耕地的38%以上,且人口稠密,工業(yè)發(fā)達(dá),需水量大,而水資源約占全國(guó)的6%,水土資源配合不協(xié)調(diào),水資源的供需矛盾十分突出。該地區(qū)鹽堿地分布廣、數(shù)量大,主要集中在天津、河北、山東及江蘇的廣大濱海地區(qū)。由此生態(tài)環(huán)境建設(shè)受到水資源缺乏的嚴(yán)重制約,使得造林難,造林成本高。同時(shí)該地區(qū)也蘊(yùn)藏著豐富的微咸水和咸水資源,主要集中在河流溝叉、低洼集水地及地下水層。利用咸水作為緩解林業(yè)灌溉水資源短缺的重要水源之一,可以提高鹽堿地造林綠化面積和質(zhì)量,促進(jìn)沿海防護(hù)林建設(shè)和生態(tài)環(huán)境改善[2]。

檉柳(Tarmarixlinn.)為檉柳科Tamaricacea檉柳屬樹種的統(tǒng)稱,又叫紅柳。該屬植物主要生長(zhǎng)在干旱半干旱地區(qū)的沖積淤積鹽堿化平原和灘地上,是重要的生態(tài)樹種。非常耐干旱[3]、耐土壤鹽堿[4]并能耐受咸水灌溉[5]它不僅是優(yōu)良的防風(fēng)固沙植物,同時(shí)還是水土保持樹種和鹽堿地難得的造林綠化樹種。

合理的咸水灌溉制度對(duì)可持續(xù)農(nóng)業(yè)至關(guān)重要[6]。在甜瓜、番茄、馬鈴薯和小麥等農(nóng)作物及蔬菜上都有灌溉技術(shù)的研究[7－10]。在林業(yè)實(shí)踐中對(duì)咸水灌溉有一定范圍的應(yīng)用,但是研究鮮見報(bào)道。

近年來,中國(guó)檉柳在濱海地區(qū)生態(tài)造林的應(yīng)用解決了重鹽堿地其他植物不成活的難題,改善了生態(tài)環(huán)境[11.12]鑒于廣大濱海重鹽堿地區(qū)造林出現(xiàn)的灌溉用水不足問題,筆者將咸水灌溉應(yīng)用在中國(guó)檉柳造林上,并研究適宜的灌溉方案,以期在有效利用咸水資源的情況下提高造林成活率和綠化質(zhì)量,為濱海防護(hù)林建設(shè)提供可依據(jù)的新途徑,并緩解淡水資源利用和短缺的矛盾。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用的甘蒙檉柳、中國(guó)檉柳和鹽地檉柳均為山東省林科院東營(yíng)分院引種馴化后培育的一年生檉柳健壯小苗。栽植前進(jìn)行苗木修枝,去除部分枝葉。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)池正交試驗(yàn)

試驗(yàn)池設(shè)在山東省林科院東營(yíng)分院,分院建有“山東黃河三角洲國(guó)家森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站”,利用該站跟蹤測(cè)定的數(shù)據(jù),該區(qū)2015年降水量584mm,然而1－6月份,降雨量較少,為108mm。春季干旱時(shí)期利用適宜的咸水灌溉技術(shù)為樹體提供水分很有必要。

試驗(yàn)池采用沙土,試驗(yàn)前進(jìn)行淡水淋洗2次,于3月份進(jìn)行含鹽量測(cè)定,待鹽分降低到1‰左右時(shí)即可栽植。

采取漫灌的灌溉方式,對(duì)種、灌溉水礦化度、灌溉次數(shù)、灌水定額四個(gè)因素進(jìn)行正交設(shè)計(jì),通過幾種檉柳的成活率正交統(tǒng)計(jì)分析,確定最佳的灌溉組合。試驗(yàn)采取L9(34)四因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。每個(gè)處理15棵,設(shè)3個(gè)重復(fù)。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平表

1.2.2 試驗(yàn)池土壤鹽分測(cè)量

試驗(yàn)池第1次灌溉咸水后分別取0～20,20～40,40～60cm3個(gè)土層的土樣,測(cè)定含鹽量,分析不同礦化度咸水灌溉在不同灌水量情況下,土壤鹽分含量。

1.2.3 大田咸水灌溉對(duì)各檉柳種生長(zhǎng)量影響

試驗(yàn)地設(shè)在東營(yíng)市漁業(yè)示范區(qū),該區(qū)缺乏良好的淡水水澆條件,土壤為鹽化潮土,試驗(yàn)地土壤含鹽量在4‰左右,質(zhì)地多為輕沙質(zhì)和沙壤質(zhì),肥力較低。造林地小班整地,四周圍堰,從河溝抽取12.6‰咸水灌溉各檉柳種,定期測(cè)定土壤含鹽量,檉柳停長(zhǎng)后,測(cè)定其生長(zhǎng)量。對(duì)照不采用咸水灌溉,僅依靠天然降水,每個(gè)處理隨機(jī)選10株,3個(gè)重復(fù)進(jìn)行測(cè)量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

在SPSS14.0中進(jìn)行方差分析,在方差分析的基礎(chǔ)上采用DUNCAN法多重比較檢驗(yàn)不同處理之間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳灌溉方案的確定

由表2可知RA＞RB＞RD＞RC,試驗(yàn)中因素的主導(dǎo)作用是品種＞礦化度＞灌水額度＞灌溉次數(shù)。品種的最優(yōu)水平為A2,礦化度的最優(yōu)水平為B1,灌溉次數(shù)的最優(yōu)水平為C2,灌水額度的最優(yōu)水平為D2。因此,最佳灌溉方案為A2B1C2D2,即中國(guó)檉柳周年灌溉2次,使用礦化度為15‰的咸水,灌溉定額為65 m3/666.7m2。

2.2 灌溉措施對(duì)土壤含鹽量的影響

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

如圖1,受春季干旱強(qiáng)蒸發(fā)的影響,土壤含鹽量隨著土層的加深逐漸降低,表層土含鹽量最高。隨著灌溉量的增加,土壤累積的鹽分也逐步增加,所以要控制灌溉量,使其滿足植物水分需求即可,過量易加大土壤鹽分積累,不利于植物生長(zhǎng)。同時(shí)土壤含鹽量與灌溉水礦化度也呈正相關(guān),根據(jù)灌溉水源具體的礦化度和植物耐鹽性進(jìn)行灌溉,礦化度越低越好,如果有必要可以進(jìn)行混灌和輪灌,以免造成植株鹽害。由結(jié)果可知40～60cm土層,每666.7m2灌溉15‰咸水50m3時(shí),土壤含鹽量最低,為3.15‰。0～20cm土層,每666.7m2灌溉25‰咸水80m3時(shí),土壤含鹽量最高,為11.05‰。兩者具有顯著差別。

圖1 灌溉措施對(duì)土壤含鹽量的影響

2.3 大田咸水灌溉對(duì)各檉柳種生長(zhǎng)量的影響

表3 咸水灌溉對(duì)各檉柳種年生長(zhǎng)量的影響

如表3可知,未進(jìn)行咸水灌溉的3個(gè)檉柳種高和地徑生長(zhǎng)量均低于咸水灌溉的生長(zhǎng)量。說明12.6 g/L咸水灌溉促進(jìn)了檉柳的生長(zhǎng),加大了生物量的積累。在植物生長(zhǎng)旺盛的春季進(jìn)行適宜礦化度的咸水灌溉對(duì)植物的生長(zhǎng)是有必要的。

12.6g/L咸水灌溉,各檉柳種高生長(zhǎng)具有極顯著差異。中國(guó)檉柳、甘蒙檉柳與鹽地檉柳地徑生長(zhǎng)具有極顯著差異。中國(guó)檉柳與甘蒙檉柳地徑生長(zhǎng)無極顯著差異(表3)。

2.4 大田土壤含鹽量的動(dòng)態(tài)變化

咸水灌溉前土壤含鹽量為4‰,以此為對(duì)照,咸水(12.6g/L)灌溉后,測(cè)量土壤含鹽量是動(dòng)態(tài)變化的。由于受春季少雨和土壤水分強(qiáng)蒸發(fā)的影響,土壤含鹽量有所增加(圖2),隨著進(jìn)入6、7月份,雨季雨水對(duì)土壤的淋洗,土壤含鹽量有一定程度的降低,基本回復(fù)到淋洗前土壤的含鹽量。

圖2 土壤含鹽量的動(dòng)態(tài)變化

咸水灌溉后,旱季時(shí)土壤0～60cm土層中含鹽量比雨季時(shí)明顯增高。由數(shù)據(jù)可知,受高溫和降雨少等因素影響,鹽隨水走,旱季時(shí)上層土壤(0～20cm)含鹽量整體上明顯高于下層土壤(20～60cm);雨季時(shí)受淡水淋洗的影響,土壤耕作層(0～60cm)含鹽量低于旱季,同時(shí)下層(20～60cm)含鹽量變化不明顯。

3 討論與結(jié)論

不同灌溉方式和灌溉措施對(duì)土壤水鹽分布的影響不同,對(duì)植物的影響不同。對(duì)濱海防護(hù)林的營(yíng)建和管理時(shí),可以根據(jù)不同樹種進(jìn)行灌溉方案的設(shè)計(jì),使得灌溉水既在植物的耐受能力范圍內(nèi),又在干旱時(shí)有效補(bǔ)充水分,已達(dá)到確保成活,提高綠化水平的要求。

能否利用咸水進(jìn)行灌溉是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)之一,長(zhǎng)期以來對(duì)此問題爭(zhēng)論頗多[13－17],咸水灌溉的關(guān)鍵是通過淋洗保持根層土壤鹽漬度[18],本試驗(yàn)在確定各檉柳種的適宜咸水灌溉方案以后,采用大田咸水灌溉結(jié)合雨季淋洗的方法,使根系分布土層含鹽量在4‰左右,完全適應(yīng)各檉柳種的生長(zhǎng)需求。

然而試驗(yàn)進(jìn)行期限短,還不能全面跟蹤長(zhǎng)期土壤鹽分積累情況。目前雖然已經(jīng)了解到許多因子能夠反映或影響植物的耐鹽性,但是它們反映或影響的權(quán)重大小還不清楚,建立一個(gè)植物耐鹽性的綜合評(píng)價(jià)體系,這將成為植物耐鹽性研究的一個(gè)重要方向[19]。本文分析了咸水灌溉對(duì)各檉柳種成活率和生長(zhǎng)量的影響,對(duì)于生理生化的變化見后續(xù)論文。另外,樹種抗鹽能力的強(qiáng)弱與苗齡也有重要關(guān)系。不同的植物、同一植物在不同的發(fā)育階段,抗鹽基因有著不同的表達(dá)[20]。所以說,建立一套林木咸水灌溉的技術(shù)體系和各樹種耐鹽能力的評(píng)價(jià)體系至關(guān)重要,可以為濱海地區(qū)造林綠化提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。

4 結(jié)論

通過試驗(yàn)池正交試驗(yàn)結(jié)果,最佳灌溉方案為中國(guó)檉柳周年灌溉2次,使用礦化度為15g/L的咸水,灌溉定額為65 m3/666.7m2。通過大田12.6g/L咸水灌溉的各檉柳種生長(zhǎng)量顯著高于未經(jīng)咸水灌溉的檉柳種。大田咸水灌溉結(jié)合雨季雨水淋洗,使得土壤耕作層含鹽量基本保持平衡,未對(duì)林木生長(zhǎng)造成影響。

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Effect of salt water irrigation on the growth ofTamarix chinensis

Afforestation in saline alkali area and the construction of coastal protective forest are facing the problem of lack of fresh water resources.In this paper,by four factors three level orthogonal test to study the salt water irrigation scheme ofTamarix.It is found that the leading role is varieties＞salinity of irrigation water＞irrigation amount＞irrigation frequency,and optimal irrigation scheme is the selection ofTamarix,annual irrigation 2 times,15g/L mineralization degree of salt water,65 m3/666.7m2irrigation amount.According to Tamarix growth by the field irrigation with salt water draws the conclusion:12.6g/L salt water irrigation,Various of Tamarix growth were significantly higher than those without irrigation with salt water.Tamarix chinensisgrowth and tolerance were the highest.After salt water irrigation with the rainwater leaching in rainy season,soil salinity presented dynamic changes,and salt content in the cultivated soil maintained a basic balance no impact on tree growth.

Tamarix;salt content;growth;salt water irrigation

S793.5

A

1002－2724(2016)05－0048－04

2016－08－09

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201404305);山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新“檉柳新品種標(biāo)準(zhǔn)化栽培關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”;山東省科技發(fā)展計(jì)劃“黃河三角洲困難立地造林技術(shù)研究”(2011GGH11036)。

魏海霞(1981－),女,工程師,碩士,主要從事鹽堿地林業(yè)研究。

?通訊作者:楊慶山,E-mail:15315060868＠163.com。