黃河三角洲檉柳灌叢對土壤鹽分養(yǎng)分的影響

張?zhí)炫e 陳永金 劉加珍 靖淑慧

摘要：為研究黃河三角洲檉柳灌叢對土壤鹽分和養(yǎng)分的影響，以檉柳為研究對象，在固定樣地連續(xù)調(diào)查的基礎上，對研究區(qū)檉柳灌叢冠下、冠緣和灌叢間的土壤鹽分、養(yǎng)分指標和富集率進行了分析。結(jié)果表明：檉柳冠下、冠緣表層（0～5 cm）土壤全鹽含量小于灌叢間的，易形成“鹽谷”效應，而灌叢間易形成“鹽島”效應;檉柳對鹽分離子具有選擇吸收性，不同鹽分離子在冠下、冠緣、灌叢間對于“鹽谷”效應、“鹽島”效應的貢獻率不同，Cl-貢獻最大，Na+次之;土壤全鹽含量、電導率及鈉、鉀、鈣、鎂、氯、硫酸根離子含量具有明顯表聚現(xiàn)象;檉柳冠下、冠緣表層（0～5 cm）土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量均高于灌叢間的，易形成“肥島”效應，而灌叢間易形成“肥谷”效應;隨著土壤深度的增加，土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷等含量逐漸降低，呈現(xiàn)出明顯的表聚特征;檉柳能夠有效降低土壤鹽分、增加土壤養(yǎng)分而改善土質(zhì)。

關鍵詞：黃河三角洲;檉柳;鹽分;養(yǎng)分

中圖分類號：S156

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j .issn. 1000- 1379.2019.01.016

土壤鹽漬化嚴重制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，影響生態(tài)環(huán)境。全世界約有1/3的土壤鹽漬化，我國各種鹽漬化土壤約有250萬hm[1]，廣泛分布在西北荒漠鹽漬區(qū)、東北半濕潤一半干旱草原一草甸鹽漬區(qū)、黃淮海半濕潤一半干旱旱作草甸鹽漬區(qū)、青海極漠生境鹽漬區(qū)、西藏高寒漠境鹽漬區(qū)和濱海濕潤一半濕潤海浸鹽漬區(qū)。改良鹽漬化土壤刻不容緩，前人對鹽漬化土壤的改良大多集中在物理、化學、工程等方面，如利用淡水灌溉洗鹽[2-3]、建設排水設施[4-9]、增施改良劑[10-13]、覆膜覆秸稈[14-15]等。不同改良技術對鹽漬化土壤的改良效果不同，每種技術都有利弊及其適宜使用的范圍。利用淡水灌溉洗鹽，雖然有一定的效果，但是需要耗費大量淡水資源且受地域限制：建立排水設施可以有效排鹽，降低地下水位，但成本高、投人大;增施改良劑雖然見效快，但是需要合理控制施用量;覆膜可以降低土壤水分蒸發(fā)量，抑制鹽分表聚，但其難降解，可能導致土壤污染。生物改良措施是一種可持續(xù)、生態(tài)環(huán)境效益好的改良措施，是治理鹽漬化土壤的一項有力措施[16]。檉柳作為泌鹽型植物具有很高的耐鹽能力，喜光、耐潮濕、耐瘠薄，能防風固沙、保持水土、調(diào)節(jié)氣候，維護陸海生態(tài)平衡，且能顯著改良土壤的理化性質(zhì)[17]。因此，以檉柳為研究對象，通過對其冠下、冠緣、灌叢間的土壤鹽分、養(yǎng)分進行分析，了解鹽分、養(yǎng)分在檉柳灌叢中的分布特征，探討檉柳對鹽分、養(yǎng)分分布的影響，以期為黃河三角洲鹽漬化土壤改良提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省北部東營市黃河人?？邳S河三角洲國家級自然保護區(qū)，總面積153 000 hm。該地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤區(qū)，大陸性季風氣候，四季分明。年平均氣溫約12℃，年平均降水量551.6 mm.年平均蒸發(fā)能力1 962 mm。該地區(qū)主要植物有檉柳、蘆葦、翅堿蓬、獐茅等[17]，樣地以檉柳為主。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集及處理

在固定樣地連續(xù)調(diào)查的基礎上，對研究區(qū)內(nèi)長勢良好，株高、冠幅比較接近的檉柳（3株）進行樣品采集，按照離冠幅中心0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m的距離（其中0.5 m為冠下、1.5 m為冠緣、2.5 m為灌叢間），在東西南北4個方向分別設置土壤剖面，采樣深度為0～5、5—10、10～ 20、20～ 30、30～ 50 cm等。將相同距離、相同土層的等量土樣用四分法均勻混合帶回實驗室，自然風干并采用常規(guī)處理（水土5：1）得到土壤浸出液。

1.2.2 數(shù)據(jù)測定及分析

分別對土壤浸出液鹽分、養(yǎng)分進行測定。其中：土壤全鹽（ Sal）用殘渣烘干質(zhì)量法[18]，HC03采用雙指示劑滴定法，Cl-采用硝酸銀滴定法，SO2-、Ca2+、Mg2+采用EDTA容量法，K+、Na+采用火焰光度法，土壤速效氮（AN）采用擴散吸收法，土壤速效磷（AP）采用鉬銻抗比色法，土壤有機質(zhì)（SOM）采用重鉻酸鉀加熱法，土壤速效鉀（AK）采用乙酸銨浸提法[19]測定;pH、電導率（ EC）分別采用PHS-2C型數(shù)字式酸度計、DDSJ-308A電導率儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 檉柳灌叢不同冠域土壤鹽分指標分布情況

（1）土壤全鹽、電導率分布情況。在整個土壤剖面層（0～50 cm），用于每種鹽分指標分析的樣本各有180個，冠下、冠緣、灌叢間各60個，除30～ 50 cm的土層外，冠下土壤全鹽含量都小于灌叢間的：土壤EC與Sal的變化情況相似，在不同深度的土層中，冠下、冠緣的土壤EC值均小于灌叢間的，見表1。

（2）鈉離子、鉀離子分布情況。各個土層，灌叢間的Na+含量大于冠下、冠緣的：K+在土壤中的含量極少，隨著土壤深度的增加，冠下、冠緣、灌叢間的K+含量均呈減小趨勢，且在各土層中均有冠下K+含量>冠緣K+含量≥灌叢間K+含量，見表2。

（3）鈣離子、鎂離子分布情況。土壤中的Ca2+、Mg2+含量相對于Na+含量較少。冠下Ca2+含量為0.03—0.22 g/kg、Mg2+含量為0.01～0.10 g/kg;冠緣Ca2+含量為0.03～ 0.10 g/kg、Mg2+含量為0.01～0.08g/kg;灌叢間Ca2+含量為0.03～ 0.14 g/kg、Mg2+含量為0.02～ 0.19 g/kg，見表3。

（4）氯離子、硫酸根離子分布情況。在各個土層中，灌叢間Cl-含量大于冠下、冠緣的，且在0～5 cm土層這一特點更明顯;除0—5 cm土層外，其余各層均有冠下SO2-含量>冠緣SO2-含量≥灌叢間SO2-含量，見表4。

（5）碳酸氫根離子、pH值分布情況。在土壤中HC03含量較少，隨著土層深度的增加，冠下HC03含量呈先減小后增大再減小的變化趨勢，在土層20～30cm出現(xiàn)最大值;冠緣HC03含量呈減小趨勢;灌叢間HC03含量呈先增大后減小的變化趨勢，最大值出現(xiàn)在土層5～20 cm;pH值在冠下、冠緣、灌叢間均呈先增大后減小的變化趨勢，對應的最大值分別在土層20～ 30cm、10～30 cm、5～10 cm，最小值均出現(xiàn)在表層0～5cm，見表5。

2.2 檉柳灌叢不同冠域土壤養(yǎng)分分布情況

（1）土壤有機質(zhì)、速效氮分布情況。用于養(yǎng)分指標分析的樣本設置和鹽分的類似。隨著土壤深度的增加，冠下、冠緣土壤SOM含量逐漸減少，灌叢間土壤SOM含量先減小后增大再減小，最小值出現(xiàn)在底層（30～50 cm）;土壤AN含量在冠下、冠緣、灌叢間均逐漸減小，最大值、最小值分別在土層0～5、30～ 50 cm，且在各個土層均有冠下土壤AN含量大于冠緣、灌叢間的，見表6。

（2）土壤速效磷及速效鉀分布情況。隨著土壤深度的增加，冠下、冠緣、灌叢間土壤AP含量逐漸減小，最大值出現(xiàn)在土層0～5 cm、最小值在土層30～50 cm;冠下土壤AK含量呈先減小后增大再減小的變化趨勢，在土層10～ 20 cm出現(xiàn)最大值;冠緣、灌叢間土壤AK含量呈先增大后減小的變化趨勢，最大值在土層5～10 cm.見表7。

2.3 檉柳灌叢不同剖面深度土壤鹽分、養(yǎng)分富集情況

土壤鹽分中的K+、Ca2+、SO2-、HC03，土壤養(yǎng)分中的SOM、AN、AP、AK在冠下、冠緣（Ca2+除外）較富集，而Na+、Mg2+、Cl-在灌叢間較富集，Sal、EC作為鹽分指標也顯示了鹽分在灌叢間較富集，見表8。同一鹽分、養(yǎng)分指標在不同土層的富集程度不同，如Na+、Cl-的富集率在土壤表層（0～5 cm）最小.Sal在冠下30～50cm土層富集率最大，SOM的富集率在冠下5～20 cm土層最大.AP的富集率在土壤表層（0～5 cm）最大等。這說明土壤鹽分、養(yǎng)分指標在冠下、冠緣、灌叢間以及不同土壤深度之間的富集程度不同，這可能和研究區(qū)土壤的理化性質(zhì)、植被的覆蓋度、氣候、微地形地貌等因素有關。

3 討論

3.1 土壤“鹽島”“鹽谷”效應

本研究中土壤全鹽、電導率都表現(xiàn)出明顯的表層富集特征，灌叢間的電導率大于冠下、冠緣的，這與弋良朋等[20]的研究結(jié)果相似。這與研究區(qū)植被覆蓋度、植物凋落物、截留作用、蒸騰作用、檉柳的泌鹽作用、根系的選擇性吸收作用和風蝕作用等因素有關。稀疏的植物分布增加了地表裸露的面積，強烈的蒸發(fā)作用導致灌叢間出現(xiàn)大量“鹽斑”而形成“鹽島”效應。檉柳屬于泌鹽性鹽生植物，能將鹽分排出體外，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)離子平衡[21].其泌鹽作用[22]使得來自根部的鹽分伴隨著植物的蒸騰作用而散失掉，降低冠下、冠緣的鹽分使其形成“鹽谷”，從而冠下、冠緣、灌叢間形成了“鹽谷一鹽島”的變化趨勢。這說明檉柳具有一定降鹽功能，與雷金銀等[23-24]的研究結(jié)果相似。從離子含量來看，Cl-對Sal的貢獻占絕對優(yōu)勢，Na+次之，它們分別占Sal總量的54.8%～ 67.2%和23.0%～ 27.0%.是形成“鹽島”“鹽谷”效應的關鍵鹽分因子。隨著土壤深度的增加，Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-含量均呈逐漸降低趨勢（見表2—表4），原因是檉柳蒸騰作用導致水分丟失，需大量汲取土壤水分，在蒸騰拉力作用下鹽分隨水向土壤表層遷移致使表層鹽分濃度增大：檉柳對Na+、Ca2+、Mg2+進行選擇性吸收并累積到枝葉[25-26]，枝葉凋落后在土壤表層積聚，經(jīng)理化作用和微生物分解再次返回到土壤中，其還可將自身的鹽離子以結(jié)晶的形式排出體外[22]。檉柳冠下K+和Ca2+的富集效應明顯強于Mg2+和Na+的，表明檉柳冠下鹽分富集以鉀、鈣鹽為主，進一步說明檉柳周圍鹽分的富集是對土壤鹽分的選擇性吸收。Cl-很少被土壤吸附，不易從土壤中解離出來，且不易形成難溶性的氯化物[27]，其運移主要是隨水而動，研究區(qū)檉柳群落稀疏，強烈的蒸發(fā)使得Cl-向表層聚集（見表4）。黃河三角洲盛行海陸風，不同程度的風貫穿檉柳灌叢，土壤質(zhì)地為沙質(zhì)黏土，蒸發(fā)明顯，水分流失快，加速了灌叢間“鹽島”的形成，冠下、冠緣因灌叢對風的截留而降低了表面蒸發(fā)，不至于使鹽分離子表聚。pH值在冠下10—30 cm土層較大，原因是，根際微生物呼吸作用產(chǎn)生C02、微生物分解植物殘體分泌有機酸等都影響土壤的酸堿性[28]。也有研究[29]指出，凋落物產(chǎn)量的增加抑制了鹽分在表層的聚集。

3.2 土壤“肥島”“肥谷”效應

土壤SOM、AN、AP、AK含量呈冠下>冠緣>灌叢間的趨勢，且隨著土壤深度的增加，除AK外，其他養(yǎng)分含量呈減小趨勢，可能原因是，交替的海陸風、微生物作用加速了殘枝落葉的分解，冠下、冠緣土壤表層腐殖質(zhì)較豐富而形成“肥島”效應。檉柳灌叢具有遮蔭作用，灌叢內(nèi)動物活動[30]頻繁，鳥類棲息在冠層，排泄物聚集在林下，一些小型哺乳動物如野兔在此覓食、休憩，排泄物、食物殘渣長期積累在林下，一些小動物在林下筑穴、打洞增加了土壤的通透性和滲透性，這樣直接或間接增加了土壤養(yǎng)分。檉柳冠下土壤在冠層的保護下，風蝕作用較弱，且冠層對風塵有一定阻擋作用，吸引土壤細粒物質(zhì)和塵埃沉積林下，增加了土壤養(yǎng)分。檉柳葉片以及其他有機物進入土壤被微生物分解，還原成養(yǎng)分，加速地球生物化學循環(huán)。灌木、灌下草本植物凋落為土壤養(yǎng)分富集提供了原料。檉柳林下土壤質(zhì)地[31]為沙質(zhì)黏粒，穩(wěn)定有機質(zhì)能力較強，營養(yǎng)物質(zhì)不易被風蝕帶走，外部風力可能帶來養(yǎng)分而凝聚肥力。相對于冠下、冠緣豐富的養(yǎng)分而言，灌叢間養(yǎng)分相對虧缺而形成“肥谷”。這說明檉柳能富集養(yǎng)分，與Lesica等‘32-34]的研究結(jié)果一致。冠下土壤SOM、AP在20～30 cm土層富集率最小，即形成“肥谷”：土壤AN在10～ 20 cm土層形成“肥谷”：土壤AK在5—10 cm土層形成“肥谷”。冠緣土壤SOM、AN在20—30 cm土層富集率最小，即形成“肥谷”：土壤AP在5—10 cm土層形成“肥谷”;土壤AK在0—5 cm土層形成“肥谷”。這說明土壤養(yǎng)分在冠下、冠緣的分布是有差異的，隨著土壤深度的增加，表現(xiàn)出各自的富集特征。原因可能是，檉柳根系發(fā)達，分泌物和根組織的脫落物聚集在根部，對土壤有極強的生物化學作用[35]，根系生長改變了根際周圍土壤的物理化學形態(tài)：大氣降水在灌叢中淋洗，形成樹干徑流[36]和透冠雨，檉柳葉片、莖桿等部位微生物、養(yǎng)分離子、分泌物、塵粒隨水流下，進入土壤[37]，導致土壤SOM、AN、AP、AK含量有所變化。4結(jié)論

（1）土壤鹽分Sal、EC、Na+、Mg2+、Cl-在灌叢間較聚集，形成“鹽島”效應，冠下、冠緣形成“鹽谷”效應，檉柳能起到降低土壤鹽分、改善土壤鹽漬化的作用。

（2）土壤養(yǎng)分SOM、AN、AP、AK含量呈冠下>冠緣>灌叢間的趨勢，冠下、冠緣具有明顯的“肥島”效應，檉柳能富集養(yǎng)分，改善土壤質(zhì)地。

（3）檉柳對鹽分、養(yǎng)分具有選擇吸收性，土壤鹽分（Sal、EC、Na+、K+、Ca2+、Mg2+.Cl-、SO2-）、土壤養(yǎng)分（SOM、AN、AP）具有明顯的表層聚集性，在土壤表層易形成“鹽島”“肥島”，不同鹽分、養(yǎng)分形成“鹽谷”“肥谷”的位置不同。

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