鹽生植物對土壤環(huán)境的作用與影響

盛洲　張潔　拉本

摘 要：鹽生植物在維持干旱區(qū)鹽漬土的生態(tài)平衡，鹽漬土的改良利用，遏制土地荒漠化，維持地球生物多樣性以及促進(jìn)全球生態(tài)良性循環(huán)等方面具有不可替代的作用，且眾多的鹽生植物中不乏經(jīng)濟價值高、開發(fā)潛力大的資源植物。該文分析了鹽生植物土壤環(huán)境的作用及影響，以期為開發(fā)和改善生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鹽生植物;土壤環(huán)境;生態(tài)

中圖分類號 Q948文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）13-0032-03

Abstract： Halophytes play an irreplaceable and important role in maintaining the ecological balance of saline soils in arid areas， improving the utilization of saline soils， as well as containing land desertification， maintaining the earths biodiversity and promoting the global ecological virtuous cycle. There is no shortage of resource cology plants with high economic value and great development potential.? It mainly discusses the main relationship and influence of halophytes and soil， and provides a theoretical basis for the development and improvement of the ecological environment.

Key words： Halophyte; Soil environment; Ecology

在鹽沼、鹽堿地、鹽堿荒漠等含鹽環(huán)境中生長的植物被統(tǒng)稱為鹽生植物[1]。德國植物生態(tài)學(xué)家Breckle將鹽生植物分為以下3類[2]，即：（1）假鹽生植物（Pseudo-halophytes）;（2）泌鹽鹽生植物（Recretohalophytes），分為2種，一種是向外泌鹽的鹽生植物（Exo-reoretohalophytes），另一種為向內(nèi)泌鹽植物（Endo-recretohalophytes）;（3）真鹽生植物（Euhalophytes），其又可分為2個類型，一種是葉肉質(zhì)化真鹽生植物（Leafsucculenteuhalophytes），另一種是莖肉質(zhì)化真鹽生植物（Stemsucculenteuhalophytes）。這3種類型的鹽生植物在我國干旱區(qū)鹽生荒漠上均有廣泛的分布。根據(jù)趙可夫的調(diào)查研究顯示，已調(diào)查到的鹽生植物種類為502種，這個數(shù)字還不是最終數(shù)字，然而這502種鹽生植物可以作為中國主要鹽生植物種類的代表。據(jù)估計，中國鹽生植物的種類總數(shù)在600種左右[3]。我國鹽堿地總面積0.33億hm2以上，主要分布在濱海、東北、西北、黃河上中游和黃淮海平原地區(qū)在內(nèi)的17個省份，其中具有農(nóng)業(yè)利用潛力的鹽堿荒地和鹽堿障礙耕地面積約0.13億hm2，利用潛力巨大[4]。郭洋研究表明，在我國鹽漬地區(qū)不同含鹽量土壤上引種一定經(jīng)濟價值的鹽生植物，通過篩選馴化，選擇出一批適應(yīng)當(dāng)?shù)氐柠}生植物種類，然后加以推廣應(yīng)用，將會使我國大面積鹽堿地充分地開發(fā)利用起來[5]。鹽生植物可以有效地對鹽漬土起到改良作用，加快當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)修復(fù)。

1 鹽生植物與土壤的修復(fù)

Boyko首次提出鹽生植物對土壤的脫鹽作用[6]，鹽堿土壤和鈉鹽土壤的改良主要是通過化學(xué)試劑的方法來實現(xiàn)的。但由于現(xiàn)代工業(yè)的競爭需求和一些發(fā)展中國家減少其農(nóng)業(yè)使用的補助，在過去的20年間，以化學(xué)改良為主的各方面措施費用都在逐漸增加，物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)比生物技術(shù)（生物修復(fù)/植物修復(fù)）昂貴[7]。此外，物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)影響土壤特性、肥力和生物多樣性[8]。由于氣候和修復(fù)成本是鹽堿地開墾的2個關(guān)鍵因素，因此，種植耐鹽型植物是改善這種狀態(tài)的有效方法。植物不僅可以修復(fù)受鹽污染的土壤，還可以提供食物、飼料、薪柴和工業(yè)原料，并增加擁有鹽災(zāi)土地的農(nóng)民的收入[9]。目前已經(jīng)證實植物修復(fù)有幾個方面是有益的：（1）不用花錢購買化學(xué)改良劑;（2）在修復(fù)土壤的過程中還會產(chǎn)生一些經(jīng)濟價值;（3）對修復(fù)了的土壤，植物營養(yǎng)元素利用率更高[10]。Ravindrana對5種速生優(yōu)勢鹽生草本植物（堿蓬、馬齒莧、無芒草等）進(jìn)行了種植試驗，結(jié)果表明，鹽分在其植物組織中的累積量較大，根據(jù)結(jié)論估計，堿蓬、馬齒莧這2個鹽生植物可以在4個月內(nèi)從1hm2鹽堿地中分別除去504kg和474kg氯化鈉[11]。李淑霞等研究了西寧地區(qū)（霸王、紫花苜蓿）等6種供試種植物進(jìn)行單一種植和組合種植，發(fā)現(xiàn)單一種植對降低邊坡土體中SO42-有著相對顯著作用，其他組合對Ca2+、K+Mg2+降低具有顯著作用[12]。郭嘉等研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)育中期的鹽地堿蓬、高堿蓬、野榆錢菠菜3種鹽生植物處理的0～5cm層次土壤含鹽量明顯降低，而5～60cm土層鹽分含量均具有不同程度的增加，說明這3種鹽生植物在發(fā)育中期對0～5cm土層的脫鹽效果明顯[13]。曾玉彬等以河北省秦皇島臨海地區(qū)為研究區(qū)域，考察了10種具有代表性的鹽生植物對鹽漬化土壤修復(fù)，結(jié)果表明，種植耐鹽植物修復(fù)鹽漬土5年后，土壤容重明顯下降、機械組成得到改善、土壤水分含量增加、pH值降低以及土壤含鹽量也顯著降低[14]。張立賓通過鹽水澆灌，試驗和田間耐鹽試驗，表明鹽漬土在種植鹽生植物后土壤表層有機質(zhì)顯著增加，中度鹽漬土有機質(zhì)含量增加21.1%～30.3%，重鹽土有機質(zhì)含量增加27.5%～41.5%，同時表明種植鹽生植物具有降低土壤容重，增加土壤孔隙度的作用，使過于緊實的鹽漬土變得較為疏松，增加土壤的通透性，有利于養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，為土壤微生物和作物根系提供呼吸條件，改良土壤結(jié)構(gòu)[15]。由于土壤有機質(zhì)含量增加和土壤團聚體穩(wěn)定性提高，土壤養(yǎng)分顯著增加，鹽分降低，入滲增加[16]

2 鹽生植物對土壤水環(huán)境的影響

全球氣候變化不僅加劇了水資源短缺，還改變了地表蒸散量和水平衡，改變了地下水補給。在淺含水層中，地下水對這些變化的反應(yīng)很快。當(dāng)?shù)叵滤虻乇硪苿訒r，會帶來鹽分并導(dǎo)致土壤鹽漬化[17]。植物需要能量從土壤中吸收水分，這樣就會加劇植物脅迫，灌溉和氣候等因素都可能會影響土壤鹽分[18]。鹽生植物荒漠生態(tài)系統(tǒng)中的大多數(shù)土壤都是高鹽堿的，早在1964年王荷生教授就已經(jīng)研究了新疆主要的鹽生植物分布與土壤、地下水的關(guān)系，表明植物在強鹽漬生長環(huán)境下其生長態(tài)勢隨著地下水位的深度而變化[19]。楊煦等在內(nèi)蒙古試驗區(qū)種植怪柳、沙棗、堿蓬、蘆葦、芨芨草等耐鹽植物，設(shè)立3塊試驗地，引用黃河水進(jìn)行地面灌溉，結(jié)果表明，種植有耐鹽植物的地塊的耗水速率明顯較大，木本植物優(yōu)勢區(qū)比草本植物優(yōu)勢區(qū)的耗水更加明顯，在干排系統(tǒng)中的鹽荒地種植鹽生植物，改變了土壤水分消耗的速度和深度，增加了鹽荒地土壤的耗水空間。裸土鹽荒地主要通過土面蒸發(fā)消耗表層土壤水分，耗水強度較小;而鹽生植物通過根系吸水消耗深層土壤水分，耗水空間更大，各土層耗水速度相對均勻，維持了鹽荒地干排能力的穩(wěn)定[20]。灌溉可以通過增加有效水和降低土壤溶液中的鹽濃度來減少鹽分的影響，反之蒸騰和蒸發(fā)則會增加土壤的鹽分，從而導(dǎo)致植物脅迫加劇[21]。在干旱半干旱地區(qū)，李文靜等在艾比湖流域干旱荒漠區(qū)設(shè)立試驗區(qū)，在干旱荒漠區(qū)土壤水和地下水是多數(shù)荒漠植被生存所依賴的最為重要的水分來源，是決定荒漠區(qū)植被分布、生長、種群演替以及荒漠綠洲存亡的主導(dǎo)因子[22]。土壤水分向作物的遷移對作物生長具有重要意義，研究植物對水分的吸收規(guī)律，對提高鹽堿條件下植物水分利用效率具有指導(dǎo)意義。

3 鹽生植物對土壤微生物環(huán)境的影響

土壤中微生物的數(shù)量直接影響著土壤的生物化學(xué)活性及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一。林學(xué)政等對天津河口濱海鹽堿地取樣，采取堿蓬根系（0～20cm）的土壤和空白地土壤，結(jié)果表明，種植堿蓬根系土壤中的細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量均明顯高于空白地土壤，植鹽生植物堿蓬對增加土壤微生物的數(shù)量，改善微生態(tài)環(huán)境起著明顯的作用;隨著種植堿蓬，根系土壤可溶鹽分的降低，其細(xì)菌群落的最適生長鹽度也隨之降低[23]。樊盛菊等對天津市鹽生植物園分別采集白刺、枸杞、檉柳的根際土樣，利用稀釋平板測數(shù)法對細(xì)菌、放線菌、真菌的數(shù)量進(jìn)行測定，結(jié)果表明，細(xì)菌>放線菌>真菌，并且細(xì)菌、放線菌和真菌在根際土壤中的數(shù)量高于非根際的空白土壤，土壤微生物的根際效應(yīng)十分明顯[24]。不同的鹽生植物對土壤微生物也有一定的影響。李洪山等在江蘇省東臺市沿?，F(xiàn)代農(nóng)場境內(nèi)選擇鹽地堿蓬群落、互花米草群落和蘆葦群落3種不同生境土壤，鏟除表層2cm土壤，采集2～10cm土層土壤作為實驗樣品，用稀釋平板法進(jìn)行微生物測定，結(jié)果表明，3種鹽生植物中微生物數(shù)量大小依次為互花米草>鹽地堿蓬>蘆葦生境[25]。了解了不同的鹽生植物其土壤微生物數(shù)量是不一樣的。王靜婭等對干旱區(qū)瑪納斯河流域扇緣帶的6種典型鹽生植物群落下土壤微生物群落特征差異性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，植物豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)與土壤微生物多樣性指數(shù)均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。在一般情況下，植物多樣性越豐富，土壤微生物多樣性越豐富[26]。

4 結(jié)語

鹽生植物是一類能夠在高鹽分土壤環(huán)境下生存的生物，目前已有研究更多地側(cè)重于利用鹽生植物改善土壤理化性質(zhì)、對群落生境中土壤真菌的影響，而對土壤中水環(huán)境的影響、干旱半干旱地區(qū)地下水對整個鹽生植物的改變及“鹽生植物—土壤—水”這一體系的生態(tài)環(huán)境研究較少。不同條件下水環(huán)境的差異對鹽生植物的種類分布、生長狀況以及群落的演替都有著較大的影響。鹽生植物在干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著重要的作用，在伴隨著土壤鹽堿化和水環(huán)境的改變，都會加快植物演替。開展土壤水環(huán)境對整個鹽生植物生態(tài)系統(tǒng)的影響研究和利用鹽生植物，對于干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)的改善與保護(hù)等工作具有一定的理論參考價值和實踐指導(dǎo)意義。

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（責(zé)編：張宏民）