四翅濱藜對初始含鹽量不同的土壤吸鹽效果分析比較

李 銳，朱擁軍，石榮媛，張 豫，白曉云

(1.塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.兵團第八師炮臺土壤改良試驗站，新疆 石河子 832066；3.嘉應(yīng)學(xué)院地理科學(xué)與旅游學(xué)院，廣東 梅州 514015)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對農(nóng)業(yè)的要求越來越高，對耕地的需求也越來越大。土地的鹽堿化已成為亟待解決的環(huán)境問題之一，引起全國很多農(nóng)業(yè)科技專家學(xué)者的關(guān)注。我國現(xiàn)有2 000 萬hm2鹽堿荒地和700 萬hm2鹽堿化土壤，約占耕地面積的25%[1]。主要分布在新疆、甘肅等西北干旱、半干旱開發(fā)區(qū)及沿海、海岸地區(qū)[2]，這些地區(qū)都屬于平原和盆地，地形平坦，土層深厚，適宜機耕，具有潛在肥力，一經(jīng)改良，可以變成利用效率非常高的土地資源[3]。我們可以通過四翅濱藜對鹽堿地的改良能力，對鹽堿地進行改良，加強對鹽堿地的合理利用、緩解耕地資源緊缺具有十分重要的意義。

四翅濱藜是藜科濱藜屬的典型植物，又稱灰毛濱藜，是30多年生半常綠灌木，原產(chǎn)于美國中西部，是一種耐旱、耐寒、耐鹽，可以防風(fēng)固沙、改良牧場，以及改良鹽堿地的優(yōu)良飼料灌木[4]，四翅濱藜不止于被當(dāng)作“英雄樹”而享譽美國中西部，也引起全球性的關(guān)注，以“奇跡樹”之美稱出現(xiàn)在有關(guān)的種植實踐當(dāng)中。成為澳大利亞、以色列、南非、北非、北美等國家和地區(qū)所在地干旱、半干旱區(qū)域最主要的飼料灌木。在畜牧生產(chǎn)、土壤改良、植被恢復(fù)等方面[5]受到高度重視，是植物資源開發(fā)中不多見的[6]。我國通過多年的引種馴化取得成功，可作為我國西北，華北，東北區(qū)干早、半干旱、荒漠鹽堿地帶的優(yōu)良造林綠化和木本飼料樹種[7]。自從我國引進四翅濱藜以后，許多專家學(xué)者從不同的角度對引種育苗、干旱地區(qū)造林試驗、鹽分脅迫的研究較多，但有關(guān)四翅濱藜對不同初始含鹽量土壤和種植株數(shù)不同的改良效果尚未見報道。所以本次利用四翅濱藜的盆栽試驗，來研究四翅濱藜在初始含鹽量不同和種植株數(shù)不同的土壤中對其含鹽量變化的影響。從而為四翅濱藜改良鹽堿地提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地點位于瑪納斯河流域下野地灌區(qū)內(nèi)的石河子市炮臺鎮(zhèn)(44°48′N、85°34″E)炮臺試驗站基地，屬新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第八師121團轄區(qū)。該試驗區(qū)海拔高度337.1m，屬典型的內(nèi)陸性荒漠化氣候區(qū)域，年平均日照時間2 861.6 h，大于10 ℃積溫為3 595.5 ℃，無霜期166 d，年降水量141.8 mm，降雨主要集中在5-9月，年平均蒸發(fā)量1 826.2 mm(見表1)。

1.2 材 料

(1)供試土壤。供試驗的4種含鹽量不同的土壤均取自新疆石河子121團，分別標(biāo)記為土壤A、B、C、D，含鹽量分別為4.94、10.02、21.09、39.14 g/kg。

(2)供試植物。選取生長正常無枯枝條和無蟲害且大小基本相同的幼苗共240株，幼苗平均地徑0.5 cm，平均高度17 cm。供試幼苗由新疆第八師炮臺土壤改良試驗站提供。

表1 土壤主要理化性質(zhì)Tab.1 The main physical and chemical properties of soils

(3)主要儀器與試劑。烘箱、鋁盒(若干)、電子天平、振蕩器、燒杯、漏斗、定量濾紙、分析天平。

1.3 方 法

于2019年6月進行盆栽試驗，將4種供試驗的土壤分別攪拌均勻后，裝入大小相同的塑料盆中，試驗用盆為圓柱形，底部直徑為30 cm，高為35 cm。每種含鹽量不同的土壤各裝30盆，同一含鹽量的土壤10盆定植1株，10盆定植2株，10盆定植3株。把所有的盆做好分類，隨機擺放在自動滴灌管下，每周定量澆水一次，保證各盆土壤的含水量保持在相近水平。于06-10開始采集土壤樣品，每個月測定一次各盆土壤的含鹽量。

1.4 樣品的采集

土樣 06-10開始采樣，用采樣器于距離樹根10 cm處，采樣深度到盆底，每月采樣一次，每個土樣重復(fù)測定3次，取平均值，直至10月份四翅濱藜基本停止生長。

1.5 測定項目及其方法

土壤含鹽量；整理蒸發(fā)皿，完全清洗，烘干，編號，在分析天平中稱取各自的質(zhì)量為M0。稱取風(fēng)干土壤10 g，置于燒杯中，加入50 mL蒸餾水，使用振蕩器振蕩3 min后立即過濾，然后吸取25 mL的濾液放入已編號的蒸發(fā)皿中，用濾紙片擦干蒸發(fā)皿的外部，放入100～150 ℃的烘箱中烘7 h，然后轉(zhuǎn)移至溫室中冷卻至與室溫相當(dāng)，用分析天平稱取質(zhì)量為M1。

含鹽量(%)=(M1-M0)/0.05

(1)

降鹽率(%)=(本次含鹽量-初始含鹽量)/

初始含鹽量100%

(2)

凈降鹽率(%) =(本次含鹽量-上次含鹽量)/

上次含鹽量×100%

(3)

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel2013和Origin Pro8.0軟件作圖和數(shù)據(jù)分析，使用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)做差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植不同株數(shù)對初始含鹽量不同土壤中含鹽量變化的影響

從表2可以看出，同一初始含鹽量土壤中種植不同株數(shù)的降鹽率差異明顯。A土壤，在08-10時，種植2株四翅濱藜的土壤中凈降鹽率最高，為15.14%，且差異顯著；在09-10，種植3株四翅濱藜的土壤中凈降鹽率最低，為0.1%。觀察總降鹽率，四翅濱藜在A土壤中種植2株吸鹽效果最好，總降鹽率最高，為20.64%，3株次之，1株最差，它們之間差異顯著。

B土壤，在08-10時，種植1株四翅濱藜的土壤中凈降鹽率最高，為17.94%，在07-10時，種植1株四翅濱藜的土壤中凈降鹽率最低，為2.09%。C土壤，在07-10，種植3株四翅濱藜的土壤中凈降鹽率最高，為17.11%，在09-10時，種植3株四翅濱藜的土壤中凈降鹽率最低，為0.05%。這兩種土壤的總降鹽率大致相同，總降鹽率大小順序為：3株>2株>1株，且差異顯著。由此可見，在一定的株數(shù)范圍內(nèi)，四翅濱藜在B、C土壤中降鹽率隨株數(shù)的增加而增加，且四翅濱藜種植在B土壤中比C土壤中吸鹽能力更強，B土壤的總降鹽率比C土壤高10.42%(絕對值)。

表2 種植不同株樹四翅濱藜在初始含鹽量不同的土壤中對總含鹽量和凈降鹽率的影響Tab.2 Effect of planting different trees of Atriplex tetraptera on total salt content and net salt reduction rate in soil with different initial salt content

D土壤，在07-10時，種植1株四翅濱藜的土壤中凈降鹽率最高，為33.80%。在08-10和09-10檢測時，凈降鹽率都出現(xiàn)了負(fù)值，土壤的含鹽量有所上升。D土壤總降鹽率大小順序為：1株>2株>3株，且差異顯著。由此可見，在D土壤中降鹽率隨種植株樹的增加而減小。

2.2 種植1株四翅濱藜在初始含鹽量不同的土壤中生長對土壤含鹽量的影響

由圖1可以看出，初始含鹽量不同的土壤種植四翅濱藜后土壤含鹽量的變化情況也有所不同。四翅濱藜在四種初始含鹽量不同的土壤中生長，在第一個月內(nèi)土壤含鹽量都下降，其中D土壤下降幅度最大，降鹽率達到33.80%，A土壤下降幅度最小，降鹽率為1.82%(表2)。栽培于D土壤中的四翅濱藜在第一個月內(nèi)緩慢生長，但隨后逐漸萎蔫直到最后枯死。所以在第一個月以后其土壤的含鹽量基本沒有變化。這可能是由于初始土壤中含鹽量過高，超過了四翅濱藜的耐鹽程度，導(dǎo)致幼苗生長一段時間后死亡。栽培于其他3種初始含鹽量不同土壤中的四翅濱藜正常生長，且土壤含鹽量逐漸降低。在09-10測鹽分時，B土壤降鹽率最高，為23.25%，A土壤次之，為17.61%，C土壤最低為15.17%。由此可見，初始含鹽量為D土壤中含鹽量降低幅度最大，但是不利于四翅濱藜的存活。其他3種土壤吸鹽能力B>A>C。上述結(jié)果也說明，四翅濱藜在含鹽量較高的土壤中會抑制其生長，在含鹽量適量的土壤中生長不僅不會受到抑制，反而會促進它們的生長[8]。

圖1 四翅濱藜生長周期內(nèi)在初始含鹽量不同的土壤中含鹽量的變化Fig.1 Changes of salt content in soils with different initial salt content during the growth cycle of Atriplex tetraptera

2.3 種植1株四翅濱藜在初始含鹽量不同的土壤中生長對土壤含鹽量凈變化值的影響

從圖2可以看出A、B、C 3種土壤的吸鹽能力均呈先升高后降低的變化趨勢，但是在同一生長時期內(nèi)，四翅濱藜對初始含鹽量不同土壤的吸鹽能力存在明顯的差異。在07-10時，C土壤的吸鹽能力達到最高峰，為1.19 g/kg，這一時期主要是四翅濱藜的營養(yǎng)生長時期，對土壤中的離子具有較強的吸收能力。在08-10時， A和B土壤都達到鹽分吸收的高峰，土壤含鹽量凈變化值分別為0.52 g/kg和1.76 g/kg，差異顯著。這一時期吸收的鹽分可能與四翅濱藜莖干的木質(zhì)化過程以及莖干組織的充實過程有關(guān)[9]。這也說明，土壤初始含鹽量的不同也影響植物的生長，在不同的生長時期對土壤鹽分的吸收也有所不同。D土壤中，在07-10時，四翅濱藜的吸鹽能力達到吸收高峰，為13.23 g/kg，這一時期四翅濱藜苗木處于生長期，對土壤中的鹽離子吸收較多。之后吸鹽能力開始下降逐漸趨近于零，到08-10后土壤含鹽量呈緩慢上升趨勢，這種變化可能是因為四翅濱藜枯死后鹽囊泡被破壞釋放出部分鹽分，使土壤中的鹽分含量有所上升。

圖2 四翅濱藜生長周期內(nèi)初始含鹽量不同的土壤含鹽量的凈變化值Fig.2 Net change value of soil salt content with different initial salt content in the growth cycle of Atriplex tetraptera 注：同一時期不同小寫字母表示在5%水平下差異顯著。

3 討 論

含鹽量是土壤中一個重要的物理參數(shù)，它對植物生長發(fā)育具有非常重要的意義。同時，土壤鹽分狀況對土壤環(huán)境有重要的影響，對土壤鹽分變化的監(jiān)測是農(nóng)業(yè)、環(huán)境等研究中的基礎(chǔ)工作[10]。在鹽堿地治理的各項技術(shù)中，生物措施被普遍認(rèn)為最有效的改良方法，主要是通過在鹽堿地種植高等耐鹽植物，通過耐鹽植物本身具有的吸鹽能力，吸收土壤中的部分鹽分，改變土壤結(jié)構(gòu)狀況，增加土壤肥力，逐步改善土壤物理化學(xué)特性。發(fā)展耐鹽植物不僅能提高含鹽堿土壤生產(chǎn)力，降低使用灌溉水的成本，也有利于鹽漬環(huán)境下農(nóng)業(yè)生態(tài)的良性循環(huán)和改善環(huán)境[11]。本研究主要比較了四翅濱藜種植不同的株數(shù)在初始含鹽量不同的土壤中對土壤的吸鹽效果。一般而言，四翅濱藜在初始含鹽量不同的土壤中相同生長時期對鹽分的吸收存在差異，本研究中，在生長前期， D土壤中對鹽分的吸收較快， A、B、C土壤中對鹽分的吸收較平緩。而生長后期對D土壤中鹽分的吸收能力基本喪失， A、B、C土壤中對吸鹽能力繼續(xù)保持。該結(jié)論與國內(nèi)一些研究結(jié)果相吻合[9]。對于種植不同的株數(shù)土壤中含鹽量的變化，A土壤中種植兩株的吸鹽效果最好，B和C土壤中種植3株的吸鹽效果最好，D土壤中種植1株的吸鹽效果最好。本研究結(jié)果表明，四翅濱藜在含鹽量為0.5%～2%的土壤中能生長正常，與丁立群[12]等人的研究結(jié)果一致。四翅濱藜種植在起始含鹽量不同的鹽堿地中都有一定的改良效果，但是由于初始含鹽量不同導(dǎo)致四翅濱藜的生長狀況有所差異。本研究受時間以及研究手段的局限，在植株的形態(tài)特征，生理生態(tài)特征，光合特征，土壤其他的物理性狀上未開張試驗，有待于進一步研究。四翅濱藜具有較強的抗鹽性，是改良鹽堿地的優(yōu)勢灌木品種。且營養(yǎng)豐富，牲畜喜歡采食，可直接用于放牧，投入成本低，適應(yīng)干旱、鹽堿、瘠薄土壤環(huán)境[13]。種植四翅濱藜不僅可以改良鹽堿地的土壤環(huán)境，還能帶來顯著的生態(tài)經(jīng)濟效益，有助于我國鹽堿地區(qū)農(nóng)民脫貧致富。

4 結(jié) 論

(1)對于種植株數(shù)不同的土壤中含鹽量變化情況如下：A土壤中種植兩株的吸鹽效果最好，B和C土壤中種植3株的吸鹽效果最好，D土壤中種植1株的吸鹽效果最好。

(2)在不同的生長時期四翅濱藜對初始含鹽量不同的土壤有不同的降鹽效果，A和B土壤在8～10檢測時降鹽效果最好，C和D土壤在7～10檢測時降鹽效果最好。

(3)四翅濱藜對初始含鹽量不同土壤的降鹽效果也有所差異，降鹽效果由高到低的順序為：D>B>A>C， 雖然D土壤降鹽能力最強，但是在種植一個月內(nèi)緩慢生長然后逐漸枯死，說明過高的土壤含鹽量不利于四翅濱藜的生長，最終導(dǎo)致死亡。在A、B、C 3種土壤中四翅濱藜能正常生長且對土壤有一定的降鹽效果。