黃河三角洲鹽堿地區(qū)耐鹽牧草與經(jīng)濟(jì)作物篩選

溫延臣 孔少華 趙同凱 徐久凱 林治安 李志杰

摘要：為充分發(fā)揮和挖掘黃河三角洲地區(qū)鹽漬土地資源潛力，實(shí)現(xiàn)黃河三角洲地區(qū)鹽堿地綠色改良、優(yōu)化糧經(jīng)飼作物三元種植結(jié)構(gòu)，2017—2018年度在東營(yíng)市農(nóng)高區(qū)鹽堿地種植10個(gè)耐鹽牧草、4種經(jīng)濟(jì)作物和2種糧食作物進(jìn)行耐鹽作物篩選。結(jié)果從中選出在全鹽含量2～4g/kg的中度鹽漬土上表現(xiàn)較好的耐鹽作物有苜蓿（中苜1號(hào)）、高丹草、蛋白桑、二月蘭、毛葉苕子、冬牧70黑麥共6個(gè)牧草品種和甜高粱、棉花、油葵、油菜4種經(jīng)濟(jì)作物。這10個(gè)耐鹽作物均可在該地區(qū)種植利用，并能獲得較好的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，加快鹽堿地的修復(fù)改良，為鹽堿地資源高效開(kāi)發(fā)、種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局提供支撐依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黃河三角洲;鹽堿地;耐鹽作物;篩選

中圖分類號(hào)：S502.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2019）05-0042-05

我國(guó)有著豐富的鹽堿土地資源，主要分布于6大區(qū)域，即黃淮海平原內(nèi)陸鹽堿土區(qū)、濱海鹽堿土區(qū)、東北鹽堿土區(qū)、寧蒙西北半干旱鹽堿土區(qū)、甘新青蒙西干旱鹽堿土區(qū)和青藏高寒鹽漬土區(qū)。其中濱海鹽堿土約214×104hm2，主要分布在北自渤海灣、南至長(zhǎng)江三角洲的濱海平原，浙江、福建、廣東、海南沿海也有零星分布[1，2]。

該類土壤富含可溶性鹽分，0～100cm土體含鹽量多在4g/kg左右，高者可達(dá)20g/kg左右。土壤屬氯化物鹽土，鹽分組成以氯化物為主，氯根占陰離子總量的80%～90%，硫酸根占10%左右，重碳酸根占2%～10%。

濱海鹽堿地區(qū)仍有大面積的鹽堿荒地尚待開(kāi)發(fā)利用，而且面積在不斷增加。鹽漬土是我國(guó)最主要的中低產(chǎn)土壤類型之一，其生產(chǎn)力水平與其質(zhì)量狀況有非常密切的關(guān)系。因此，鹽堿地在增加作物總產(chǎn)量方面具有相當(dāng)大的潛力，作為寶貴的土壤資源，其作用不容忽視[3-5]。東營(yíng)市目前尚有35×104hm2鹽堿荒地，其中600hm2以上成片的待開(kāi)發(fā)土地達(dá)26×104hm2。據(jù)多年實(shí)測(cè)資料，黃河年均攜帶10×108t泥沙入海，每年新淤土地2000hm2，是中國(guó)東部沿海后備土地資源最富集、人均土地最多、開(kāi)發(fā)潛力最大的地區(qū)之一。東營(yíng)市草場(chǎng)面積在16×104hm2以上，適宜進(jìn)行畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化。該區(qū)域過(guò)去積累了種稻沖洗壓堿及水旱輪作、深溝臺(tái)田、暗管改堿等措施進(jìn)行鹽堿地改良利用的經(jīng)驗(yàn)，并取得很大成效。今后應(yīng)進(jìn)一步拓展鹽生植物的生物改良利用，從對(duì)鹽漬土資源利用著眼，尋求更加簡(jiǎn)便、快捷、經(jīng)濟(jì)有效的生物改良措施。

鹽堿地改良措施主要有工程措施、農(nóng)藝措施、化學(xué)措施和生物改良措施。采取工程措施改良鹽堿地存在成本高的缺點(diǎn)，而化學(xué)措施和農(nóng)藝措施改良效果有限，并且局限性很大，比如農(nóng)藝措施中的大水壓堿，在“洗鹽排堿”的同時(shí)，也會(huì)造成土壤中一些植物必需的礦質(zhì)元素流失。采取生物措施，即通過(guò)選擇不同耐鹽范圍的植物來(lái)適應(yīng)不同的鹽漬土壤進(jìn)行改良的模式越來(lái)越受到重視。國(guó)內(nèi)外研究證明，生物措施是改良、開(kāi)發(fā)利用鹽堿地行之有效的方法。因此，根據(jù)該區(qū)鹽堿地特點(diǎn)，選擇適宜的耐鹽作物，操作簡(jiǎn)便，改良成本低，是快速治理鹽堿地，改善生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益兼優(yōu)的鹽堿地綠色生物改良技術(shù)[6，7]。

耐鹽和抗鹽植物有很多種，但有實(shí)際生產(chǎn)利用價(jià)值的卻很少。本試驗(yàn)針對(duì)黃河三角洲地區(qū)的自然條件與鹽堿地實(shí)際，實(shí)施耐鹽堿牧草和經(jīng)濟(jì)作物篩選，為綠色開(kāi)發(fā)利用鹽堿地資源提供耐鹽作物選擇支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)地設(shè)在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黃河三角洲農(nóng)業(yè)高新技術(shù)園區(qū)（北緯37°19′，東經(jīng)118°38′），位于暖溫帶半濕潤(rùn)地區(qū)，屬大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同季，四季分明。春季干旱多風(fēng)，早春冷暖無(wú)常、常有倒春寒出現(xiàn)，晚春回暖迅速、常發(fā)生春旱;夏季炎熱多雨，溫度高、濕度大，有時(shí)受臺(tái)風(fēng)侵襲;秋季氣溫下降，雨水驟減，天高氣爽;冬季天氣干燥，寒風(fēng)頻吹，雨雪稀少，多刮北風(fēng)、西北風(fēng)。多年平均氣溫12.5℃，≥10℃的積溫約4300℃，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)206天，可滿足農(nóng)作物兩年三熟。年降水量550～600mm，多集中在夏季，7—8月降水量約占全年降水量的一半;降水量年際變化大，易形成旱、澇災(zāi)害。

土壤類型為鹽化潮土，耕層土壤質(zhì)地為輕壤與粘土混合土，0～100cm剖面土壤春季（3月下旬）全鹽含量多為2～4g/kg，土壤容重1.5～1.7g/cm3，pH8.5。土壤鹽漬化學(xué)類型以氯化物鹽土為主。周年土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化表現(xiàn)為春季（3—5月）和秋季（10—11月）兩個(gè)積鹽高峰期、夏季脫鹽期（7—9月）、冬季相對(duì)穩(wěn)定期（12—2月）[8，9]。

試驗(yàn)地土壤為中度鹽堿，土壤化學(xué)組成為氯化物-硫酸鹽類型，陽(yáng)離子以Na+為主（表1）。

1.2供試作物

按照作物抗鹽或耐鹽且生產(chǎn)實(shí)用的原則，根據(jù)多年鹽堿地改良技術(shù)研究中積累的經(jīng)驗(yàn)，參考相關(guān)研究資料，選擇10個(gè)耐鹽牧草、4種經(jīng)濟(jì)作物和2種糧食作物，見(jiàn)表2。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017—2018年度在黃河三角洲的東營(yíng)市山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)進(jìn)行。采用大區(qū)條帶式布置，將試驗(yàn)地劃分為48個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積20m×10m=200m2。每個(gè)作物隨機(jī)種植3個(gè)小區(qū)。

由于試驗(yàn)地鹽分含量的不均一性，春季返鹽季節(jié)根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)在小區(qū)內(nèi)劃分樣方，同時(shí)在樣方內(nèi)取混合土樣，測(cè)定0～20cm和20～40cm土壤鹽分含量。分別選定0～40cm土壤含鹽量在1g/kg以下和2～4g/kg范圍的樣點(diǎn)，做好定位標(biāo)記，作物生長(zhǎng)期間觀察各作物生育期、生長(zhǎng)特性;收獲季節(jié)每樣方收取3m2樣品，測(cè)定生物量或產(chǎn)量。根據(jù)作物在不同鹽分條件下的相對(duì)生長(zhǎng)量或產(chǎn)量，即在該土壤鹽分下作物產(chǎn)量相對(duì)于正常土壤中作物的產(chǎn)量百分比[10，11]，同時(shí)結(jié)合作物長(zhǎng)勢(shì)狀況確定其耐鹽堿程度。

本試驗(yàn)于2017年4月15日整地、底施復(fù)合肥（N-P2O5-K2O=15-15-15）450kg/hm2、劃分小區(qū)。高丹草、苜蓿、黑麥草、墨西哥玉米、甜高粱、棉花、油葵4月份播種;夏玉米6月10日播種;二月蘭和毛葉苕子9月播種;冬小麥、小黑麥、油菜和冬牧70黑麥10月上旬播種。蛋白桑3月份栽植樹(shù)苗（株行距50cm×100cm）。各作物具體收獲時(shí)間和次數(shù)按品種特點(diǎn)進(jìn)行。播種量與播種方式及田間管理主要根據(jù)多年種植經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考《中國(guó)主要農(nóng)區(qū)綠肥作物生產(chǎn)與利用技術(shù)規(guī)程》[12]進(jìn)行，適時(shí)澆灌。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用MicrosoftExcel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，采用軟件SPSSStatistics22進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，并用Duncans方法進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1不同耐鹽作物生物量比較

圖1為不同牧草、糧食及經(jīng)濟(jì)作物生物量比較，其中無(wú)鹽堿障礙耕地作物生物量是根據(jù)查閱文獻(xiàn)計(jì)算出的產(chǎn)量或生物量。由圖1可以看出：①中度鹽堿地糧食作物（小麥、玉米產(chǎn)量分別為

0.52kg/m2和0.66kg/m2）產(chǎn)量顯著低于無(wú)鹽堿障礙耕地;②經(jīng)濟(jì)作物油葵、甜高粱、油菜和棉花的產(chǎn)量分別為0.32、1.19、0.19、0.35kg/m2，略低于無(wú)鹽堿障礙耕地;③不同牧草品種表現(xiàn)各不相同，其中高丹草、中苜1號(hào)苜蓿、小黑麥、二月蘭、蛋白桑的生物量分別為2.66、1.69、0.16、1.05、20.75kg/m2，與無(wú)鹽堿障礙耕地處理差異不顯著;而冬牧70、毛葉苕子、紫花苜蓿、墨西哥玉米、黑麥草的生物量分別為1.50、0.45、1.15、5.20、0.41kg/m2，顯著低于無(wú)鹽堿障礙耕地產(chǎn)出水平。

2.2耐鹽作物篩選與評(píng)價(jià)

將每種作物在中度鹽堿土上的產(chǎn)量或生物量與無(wú)鹽堿障礙土壤條件下的產(chǎn)量或生物量相比較，其適應(yīng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為：達(dá)到0.8以上為好，0.7～0.8為較好，0.6～0.7為較差，0.6以下為差。

從表3中可以看出，在全鹽含量2～4g/kg的中度氯化物鹽漬土上種植表現(xiàn)好的有苜蓿（中苜1號(hào)）、棉花、高丹草、蛋白桑、二月蘭、甜高粱、油菜共7種作物，表現(xiàn)較好的有毛葉苕子、冬牧70黑麥、油葵共3種作物，這10種耐鹽牧草或耐鹽經(jīng)濟(jì)作物可在該地區(qū)種植并能獲得較好的產(chǎn)量與收益;而冬小麥、夏玉米、墨西哥玉米、黑麥草、紫花苜蓿、小黑麥在黃河三角洲中度鹽漬土上表現(xiàn)差或較差。

3討論與結(jié)論

3.1適宜黃河三角洲鹽堿地種植的耐鹽牧草和經(jīng)濟(jì)作物

在水肥、氣候、病蟲(chóng)害等條件相同情況下，植物在鹽漬條件下的產(chǎn)量較非鹽漬條件降低的百分比即相對(duì)生長(zhǎng)量或產(chǎn)量是衡量植物耐鹽性的重要標(biāo)準(zhǔn)[13]。16種待選作物中，冬小麥、夏玉米、墨西哥玉米、黑麥草、紫花苜蓿、小黑麥在黃河三角洲中度鹽漬土上表現(xiàn)差或較差，種植效益低;表現(xiàn)好的有高丹草、苜蓿（中苜1號(hào)）、二月蘭、甜高粱、蛋白桑、棉花、油菜7種作物，表現(xiàn)較好的有毛葉苕子、冬牧70黑麥和油葵，這10種耐鹽牧草和耐鹽經(jīng)濟(jì)作物可在該地區(qū)種植并能獲得較好的產(chǎn)量與收益。根據(jù)田間觀察和個(gè)別取樣測(cè)定，蛋白桑和高丹草甚至在重度鹽漬土上都能獲得較高的生物量。

不同植物和個(gè)體其不同發(fā)育階段的耐鹽性不同[14-16]。一般來(lái)講，種子比其它任何一個(gè)時(shí)期更能抵抗不良環(huán)境，而植物萌發(fā)和萌發(fā)后出土階段是耐鹽能力最弱的時(shí)期，一旦植株建成，耐鹽能力將會(huì)增強(qiáng)[17，18]。而本地區(qū)土壤表層鹽分受季節(jié)性降水影響，周年土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化表現(xiàn)為春季（3—5月）和秋季（10—11月）兩個(gè)積鹽高峰期、夏季脫鹽期（7—9月）、冬季相對(duì)穩(wěn)定期（12—2月）[19]。因此，本試驗(yàn)結(jié)果并不一定能全面反映供試作物整個(gè)生育期的耐鹽性，只是篩選出了適宜在本地區(qū)鹽堿地上種植的作物。

在耐鹽作物生產(chǎn)中，還需根據(jù)本區(qū)域的自然條件與特點(diǎn)，因地制宜地綜合運(yùn)用鹽堿地治理改良技術(shù)，如大量施用有機(jī)物質(zhì)以改善鹽漬土壤的不良結(jié)構(gòu)，增施有機(jī)肥、合理施用化肥以提高作物的抗逆性，采用灌溉壓鹽、躲鹽避鹽及除草松土等綜合農(nóng)藝措施等，使耐鹽作物的抗鹽性大大提高，其產(chǎn)量也會(huì)大大提升。

3.2種植耐鹽作物可加速鹽堿地的改良進(jìn)程

鹽堿地因地制宜種植耐鹽作物在高效利用土地資源的同時(shí)也加快了鹽堿地的修復(fù)改良。耐鹽植物通過(guò)根系的穿透作用，使土壤變得疏松、容重變小、孔隙度增大，繼而提高土壤通透性、改善鹽堿地物理性狀[2]。國(guó)外關(guān)于種植耐鹽作物對(duì)鹽堿地土壤鹽分的影響有多方面的闡述[20]。植物根系可促進(jìn)土壤中CaCO3的溶解，利于鈣離子和鈉離子的交換[21]。種植耐鹽作物可改善根區(qū)土壤團(tuán)聚體、土壤水分入滲、土壤板結(jié)、通透性差等鹽漬土不良物理性狀。植物根系可在土壤中形成根系鉆孔[22]，促進(jìn)土壤膠體上Na+淋洗到土壤下層，尤其是根系較深的耐鹽作物更有利于鹽堿土的修復(fù)過(guò)程。有研究表明：種植根系較深的多年生牧草可以改善鹽堿土耕層結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水的入滲[23]。在鹽堿地上種植耐鹽作物，可以降低土壤含鹽量，研究顯示，種植苜蓿3年后，耕層土壤鹽分含量由4g/kg下降到2g/kg，種植田菁后0～10、10～20cm土層鹽分含量分別下降25%～64%和10%～30%[9]。本試驗(yàn)篩選出的10種耐鹽作物，除蛋白桑為木本植物外，其余均為禾本科植物，其作物覆蓋度、生物量、根系形態(tài)與分布各有差異，對(duì)土壤鹽分的影響效果也會(huì)不同，各作物對(duì)鹽堿土的改良作用有待進(jìn)一步研究。

有關(guān)收獲作物地上部帶走的鹽分，不同植物類型各不相同，如鹽地堿蓬、鹽角草、鹽爪等吸鹽植物具有較強(qiáng)的吸鹽能力，它們對(duì)地下水位較深的鹽堿地效果較好，而對(duì)地下咸水位較淺的地域效果甚微。東營(yíng)市農(nóng)科院長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，種植鹽地堿蓬10年，其0～20cm土層脫鹽率僅為21.3%[2]。Qadir等[24]研究認(rèn)為，通過(guò)收獲苜蓿地上部帶走的Na+含量只占Na+總量減少的1%～2%，對(duì)土壤鹽分的影響很小。因此，鹽堿地植物修復(fù)技術(shù)的重點(diǎn)在于將Na+及其它鹽分離子從根區(qū)淋洗到土壤深層。篩選出的10種耐鹽牧草或經(jīng)濟(jì)作物，在獲得一定經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，通過(guò)增加地面覆蓋減少蒸發(fā)積鹽，利用根系穿透增加水分入滲淋鹽，通過(guò)根茬及落葉有機(jī)物的積累增加土壤微生物活性、改善土壤理化性狀，使鹽堿地在利用的同時(shí)得到改良。

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