鹽堿地改良的植被選擇研究

郝文鳳?董嬌 路秋爽

摘 要：鹽堿地是我國土地資源的重要組成部分，近年來，隨著人口增長和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人增地減的矛盾日益突出，鹽堿地改良利用也隨之成為研究的熱點(diǎn)問題之一。因地勢、氣候、環(huán)境等各種原因，我國大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)受到鹽漬危害。對鹽漬土采用生物措施改良，特別是種植耐鹽植物，不僅能夠降低鹽堿地土壤的含鹽量、提高土壤肥力，而且可以發(fā)展優(yōu)質(zhì)作物，起到改良和利用的雙重作用。該文分析了鹽堿地的成因及危害，討論了耐鹽植物的不同特性以及不同的鹽堿條件下適宜的耐鹽植被品種，并對未來鹽堿地生物改良進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：鹽堿地;生物改良;耐鹽植物

中圖分類號(hào) S156.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）22-0119-04

Abstract：Saline-alkali soil is one of the important parts of land resources in China. In recent years，with the growth of population and economic development，the contradiction of increasing population and decreasing soil area is becoming more and more prominent. Due to terrain，climate and other factors，most of China′s agricultural production continues to suffer from salt damage. The improvement of saline-alkali soil by biological measures，especially the planting of salt-tolerant plants，can reduce the soil salt content and increase the soil fertility. At the same time，it can be used as a high-quality crop to develop agriculture，playing a dual role of improvement and utilization. Therefore，through the analysis of the causes and hazards of saline-alkali soil，this paper discusses the different characteristics of salt-tolerant plants and the suitable salt-tolerant vegetation varieties under different saline-alkali conditions. Finally，the future biological improvement measures are prospected.

Key words：Saline-alkali soil;Biological improvement;Salt-tolerant plants

1 鹽堿地的分布與危害

鹽堿地，是指土壤含有可溶鹽類，而且鹽分濃度較高，對植物生長直接造成抑制作用或危害的土壤。我國堿性黏土和堿性砂土的發(fā)生、形成，大多與我國土壤中堿性碳酸鹽的沉積有關(guān)，因而土壤堿化程度普遍較高，鹽堿化嚴(yán)重的地區(qū)動(dòng)植物甚至難以生存。根據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計(jì)，全球鹽堿地面積已達(dá)到9.5438億hm2，其中我國鹽堿地面積達(dá)9913萬hm2。隨著我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人口基數(shù)的不斷增大，耕地面積逐步減少、土地質(zhì)量不斷下降，因此，鹽堿化土壤的改良問題已成為當(dāng)今社會(huì)一大難題。

1.1 分布與形成 我國鹽堿地主要分布在我國東北地區(qū)、西北干旱帶地區(qū)、半干旱地區(qū)中的低洼地、湖邊或山前平原沖積平地扇的下部河谷邊緣，以及東部沿海平原地區(qū)和黃淮海平原地[1]。鹽堿性土地主要位處地形平坦，地勢低，地下層和水位密度較高，干旱、半干旱的內(nèi)陸地區(qū)。當(dāng)?shù)叵滤寥乐械母鞣N可溶性鹽類沿表層土壤中的毛細(xì)管軸向上升進(jìn)入到土壤地表后，水分完全蒸發(fā)，而剩余鹽分則聚集起來形成了一層鹽堿性壤土。部分研究表明，土壤地形、質(zhì)地、母質(zhì)、水文自然條件和人為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等因素是直接影響土壤鹽堿化和鹽漬化形成的幾個(gè)關(guān)鍵因素[2]。其中，自然因素有地貌、地質(zhì)、氣候、水文及其他水文地質(zhì)等;人為因素主要表現(xiàn)在人類不合理的社會(huì)活動(dòng)，如漫灌、只灌不排等;氣候變化因子是影響土壤表層鹽分變化的根本因素。如果土壤沒有較強(qiáng)的水分蒸發(fā)，土壤表面就不會(huì)積累大量的鹽分。

1.2 危害 過量的鹽分積累對植物造成的各種毒害和副作用，被稱之鹽害。由于土壤板結(jié)、可耕性和通透性較差，加之蒸發(fā)強(qiáng)烈，鹽分不斷累積于地表，以及當(dāng)?shù)氐乃暮偷刭|(zhì)條件頑劣，不利于植物的正常生長。人們笑談：“堿地白茫茫，一年種幾茬。小苗沒多少，秋后不收啥?！蔽覈恋剡^度鹽漬化不僅破壞了農(nóng)作物賴以生存的土壤條件，而且嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的生長，甚至導(dǎo)致缺苗或植株萎蔫，從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)作物的減產(chǎn)，進(jìn)而阻滯了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。土壤中的鹽堿度變化已經(jīng)成為各地政府發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)集體經(jīng)濟(jì)的一大重要環(huán)境限制因素[3]。

對于高濃度鹽分的積累而言，首先，可以造成土壤物理退化：土粒分散、透氣性差、養(yǎng)分釋放緩慢、土壤中好氧微生物活性差等，使植物失去良好的生存環(huán)境和營養(yǎng)條件;其次，過量的可溶性鹽會(huì)影響作物吸水，導(dǎo)致一些作物根部吸水困難，可能還會(huì)造成發(fā)病燒苗等;再次，作物的細(xì)胞可直接被土壤滲透液毒害，影響經(jīng)濟(jì)作物正常的吸收和新陳代謝機(jī)能，危及作物的生長發(fā)育，甚至死亡;最后，當(dāng)土壤中的鹽分長時(shí)間累積到一定程度時(shí)，植被和經(jīng)濟(jì)作物體內(nèi)的酸堿度不平衡，苗期階段植被的成活率低，營養(yǎng)不良，導(dǎo)致低產(chǎn)甚至死亡。

2 鹽堿地改良

當(dāng)前，我國正在推進(jìn)鹽堿地改良的措施主要包括物理改良、水利工程改良、化學(xué)改良、生物改良等。目前，不僅有引水洗鹽、放淤、防滲等水利工程措施，并且用平整土地、深耕、施客土、輪作和“種稻改堿”等農(nóng)業(yè)措施對鹽堿地進(jìn)行改良，同時(shí)考慮添加硫黃或施用磷石膏[4]，或者采取播種牧草或種植水稻與施石膏等聯(lián)合化學(xué)技術(shù)改良措施。物理、化學(xué)以及工程改良措施盡管方法簡便、易于大面積推廣，但由于耗費(fèi)資金量大、運(yùn)作周期長、容易引起土壤二次污染。而生物改良措施具有處理效率高、建設(shè)投資低、快速有效、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)[5]。在實(shí)際應(yīng)用研究中，可以根據(jù)不同類型的耐鹽植物的生物改良效益，選擇一種或幾種植被類型，根據(jù)各地的土地鹽漬化程度加以分析利用，并進(jìn)一步推廣。

2.1 生物改良 生物改良是具有巨大的生態(tài)效益和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一項(xiàng)關(guān)鍵措施，可以在今后的土地改良問題上可以加以借鑒和持續(xù)利用[6]。合理選擇耐旱耐鹽植物是鹽堿地生物發(fā)展和改良的重要條件之一。如何合理有效地培育和種植耐旱植物，對于促進(jìn)鹽堿地生物改良和綜合利用具有重要意義。20世紀(jì)60年代初期，面對土壤水資源嚴(yán)重缺乏和鹽堿地分布泛濫的嚴(yán)峻形勢，以色列開始進(jìn)行探尋其國內(nèi)耐堿抗鹽耐旱植物的基地種植，進(jìn)而利用研究植被改良鹽堿土地，創(chuàng)造了鹽堿地的生物資源改良利用技術(shù)研究先河[7]。生物措施主要是通過對鹽堿地的各種開發(fā)利用，篩選出適應(yīng)鹽脅迫的優(yōu)良品種和耐鹽新品種。生物措施是改良鹽堿地的有效方法[8]。

生物改良通過耐鹽堿植被自身的代謝活動(dòng)，不僅可以增加土壤有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)含量，還可以增加覆蓋程度，減緩地表蒸發(fā)，抑制積鹽返鹽;借助葉片蒸騰作用來降低地下水位，從而減緩?fù)寥乐宣}分的淋失或加強(qiáng)抑制土壤表層鹽分的歸還，提高土壤微生物體內(nèi)鹽代謝酶的活動(dòng)，改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)[9]。例如，澳大利亞在鹽堿改良措施上選擇種植濱藜屬、地膚屬和水牛草，取得了良好的效益[10]。阿根廷經(jīng)過多次改良鹽堿試驗(yàn)，采用白香草、羊茅、木樨以及高冰草也取得了顯著的成果[11]。

2.2 改良措施

2.2.1 植樹造林 種植耐鹽的樹木，對于土壤鹽漬濃度變化的預(yù)防和改善以及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和優(yōu)化都具有重要的意義。耐鹽樹木的種植，極大地減少了樹木的成本，擴(kuò)大了綠化覆蓋面積，增強(qiáng)了環(huán)境的美化和效果，是目前用來評價(jià)我國鹽堿地區(qū)綠化防護(hù)工程規(guī)模和效果的主要衡量指標(biāo)。沙棗、胡楊、怪柳、側(cè)柏、枸杞等都是可以用來作為我國鹽堿地的綠化防護(hù)林，不僅可以避風(fēng)擋雨，樹木的復(fù)雜根系和繁多的樹木枯枝以及落葉也可以有效改善鹽堿地的土壤構(gòu)造、增強(qiáng)土壤的肥力，從而有效地防止土壤鹽分在地表土中的積聚。

2.2.2 種植抗鹽性較強(qiáng)的牧草 抗鹽性強(qiáng)的植物如大米草、田菁、長穗冰草、沙打旺、窄穎賴草、燈蕊新麥草等，中度耐鹽堿的植物如高冰草、油葵、高羊茅、草木樨、狗牙根等是適合鹽漬地種植的牧草。特別是豆科植物的牧草，可以有效疏通鹽漬土壤，減少表土的沉積鹽，株體經(jīng)過腐爛和分解后，產(chǎn)生的有機(jī)酸和二氧化碳可直接起到酸中和和改善土壤堿的作用;另外，還可有效促進(jìn)成土母質(zhì)石灰質(zhì)的吸收和溶解，增加土壤活性鈣源。

2.2.3 利用高抗鹽植物 高抗鹽植物是指在高濃度鹽分集聚的土壤中仍能正常生長發(fā)育的一類頑強(qiáng)植物，比如，鹽地細(xì)枝鹽爪爪、堿蓬、花花柴、鹽角草等。例如，新疆羅布泊有的鹽角草，生長在高濃度潮濕鹽沼中，這類植物是目前世界上最耐鹽堿的標(biāo)志性植物。但當(dāng)這些植被干枯或者落葉腐爛掉后，土壤表面的鹽分化合物含量會(huì)增加，并且這類植物也沒有飼用的價(jià)值。因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，應(yīng)該充分考慮高耐鹽植物的利弊和作用問題，對這類標(biāo)志性植物應(yīng)慎重地選擇。

2.2.4 在輕度鹽漬地種植抗鹽農(nóng)作物 在農(nóng)作物中，甜菜耐鹽力很強(qiáng)，棉花、高粱等也比較耐鹽。同一作物在不同的生長發(fā)育時(shí)期，耐鹽能力也有不同。幼苗期農(nóng)作物對鹽敏感，卻不耐鹽;隨著植株長大，耐鹽性逐漸增強(qiáng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可以在作物最敏感的生長期采取多種耕作措施，避免鹽分的危害，從而獲得更高的收成。研究表明，絕大部分農(nóng)作物的抗鹽能力在0.4%左右[12]，如水稻、甜菜、枸杞等。

2.2.5 提高植物的抗鹽能力 土壤鹽堿度超過了某些植物的抗鹽堿能力，將會(huì)危害植物的生長發(fā)育，因此，通過各種手段培育耐鹽植物品種、增強(qiáng)植物的抗鹽性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。具體培育方式可從培育抗鹽品種和提高植物耐鹽能力2個(gè)方面考慮：（1）耐鹽訓(xùn)練。在播種前期，采取一定濃度的鹽溶液預(yù)處理培育種子[13]。即種子在一定的吸水性的溶液中膨大，在適當(dāng)濃度的鹽溶液中浸泡一段時(shí)間后，個(gè)體的抗鹽能力會(huì)顯著增強(qiáng)。因此，在個(gè)體發(fā)育的早期，植物種子具有較大的可塑性，后期可采用適度的鹽處理來提高植物對鹽的適應(yīng)性。（2）抗鹽品種。栽培一些抗鹽植物品種，如月季、白榆、紫穗槐、沙棗、香石竹等。不僅可以通過雜交栽培選育出耐鹽品種，還可以對現(xiàn)有植物的耐鹽性進(jìn)行篩選。

3 耐鹽植物的應(yīng)用

耐鹽植物的應(yīng)用是鹽堿地區(qū)植物改良措施的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。耐鹽植物是指可以有效汲取土壤中的鹽分，但不會(huì)在體內(nèi)形成鹽分積累，而是通過莖葉上的耐鹽腺體將土壤中殘留的鹽分排放到體外的一種植物類型。宋協(xié)明等對威海市濱海地區(qū)7種野生植物的耐鹽性進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，單葉蔓荊、大葉胡頹子、砂引草、煙臺(tái)補(bǔ)血草和白茅及腎葉打碗花均可耐0.75% NaCl脅迫[14]。

3.1 耐鹽植物的特征

3.1.1 外性特征 耐鹽植物大部分植株比較矮小，葉子生長不發(fā)達(dá)，大多數(shù)莖葉肉質(zhì)化，葉子蒸騰面積較小，有特殊的貯水細(xì)胞、氣孔下陷;在表皮上有較厚的革質(zhì)，并帶有灰白色的絨毛或白色的鹽霜。

3.1.2 泌鹽作用 鹽分的分泌原理是指植物鹽分被植物的組織吸收，不存留在體內(nèi)，而是主動(dòng)地分泌到植物莖葉的表面，然后通過風(fēng)或雨水的沖刷、風(fēng)吹、昆蟲的附著等多種方式掉落，從而大大減少植物體內(nèi)的鹽分含量。而有些植物可以自由地吐出水，在葉子表面形成鹽殼，鹽分從體內(nèi)迅速排出。部分植物經(jīng)過角質(zhì)層向外排鹽分，通常被風(fēng)或雨水的沖刷而消失掉[15]。

3.1.3 聚鹽和拒鹽 聚鹽性植物貯水組織非常發(fā)育，在儲(chǔ)存較多水的同時(shí)也能容納較多的外界鹽分。聚鹽類的植物可以通過細(xì)胞內(nèi)的區(qū)域化，將鹽分集中在細(xì)胞的某一區(qū)域，從而減少細(xì)胞質(zhì)中的鹽離子，進(jìn)而避免鹽害。不透鹽性植物，其植物細(xì)胞的原生質(zhì)對鹽的滲透性很小，或者“拒絕”進(jìn)入體內(nèi)。當(dāng)外界環(huán)境介質(zhì)中鹽分含量過高時(shí)，可保持對離子的選擇性滲透（如阻止Na+的進(jìn)入），避免對自身造成傷害。

3.1.4 通過結(jié)構(gòu)脫落排鹽 經(jīng)長時(shí)間的作用，耐鹽植物的枝葉中積累了大量的鹽。當(dāng)鹽分充足時(shí)，老枝葉會(huì)提前枯萎脫落，新的枝葉會(huì)重新生長，繼續(xù)發(fā)揮上述功能。

3.2 鹽堿地植被類型

3.2.1 抗旱、耐鹽堿植物 鹽堿地植樹造林的基本前提是盡量選擇對鹽堿地抵抗性強(qiáng)的灌木和喬木。研究人員經(jīng)過研究，篩選出了部分適宜鹽堿地、既耐鹽又耐干旱的樹種，如竹柳、刺槐、白榆、構(gòu)樹、桑樹等，灌木類主要有白刺、花椒、檸條、木槿等。另外，為了增加品種，可以考慮從干旱地區(qū)如新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等地引進(jìn)一些抗鹽堿、抗旱的品種，進(jìn)行種植實(shí)驗(yàn)并篩選出適合本地生長的耐鹽堿品種。

3.2.2 耐澇、抗鹽堿植物 鹽漬土造林是目前我國重要的土地和森林資源的重要組成部分，特別是在我國北方地區(qū)，荒地和森林資源中低洼鹽漬土造林占有很大的比重，中低產(chǎn)田改造幾乎均涉及鹽漬土改良問題。由此可見，對于地勢低洼地區(qū)土地改良問題，要嚴(yán)加挑選并合理精確地選擇適宜的樹木品種，大量地采用耐鹽堿、耐澇的樹種。喬木生長的樹種主要有構(gòu)樹、核桃、旱柳、沙棗、柿樹、桑樹等，主要應(yīng)用于沙堿地，為耐寒、耐澇、耐鹽性較好的樹種，可以作為鹽堿地和農(nóng)田的防護(hù)林。落葉灌木具有抗鹽、耐澇、防風(fēng)固沙的種類主要有海棠、沙柳、火炬樹、山楂等，可以廣泛應(yīng)用于鹽堿濕地、沙堿荒地、平原坡地、河灘等鹽堿地的栽培以及養(yǎng)育。

3.3 耐鹽植被的選擇原則

3.3.1 因地?fù)穹N，循序漸進(jìn) （1）對于嚴(yán)重鹽堿化地區(qū)，通常采用種植單作物的抗鹽堿化植物。以鹽堿地的氣候特點(diǎn)為前提，保護(hù)鹽堿植物的唯一途徑就是直接種植和移植原土壤。比如怪柳具有耐鹽堿、抗旱性強(qiáng)、耐貧瘠的特點(diǎn)，適合種植在我國重度鹽堿化的西北地區(qū)。

（2）對于中等鹽堿化地區(qū)，大多采取在田間間作套種的栽培管理方法[16]，對一般鹽生作物和其他鹽生植物的種植管理區(qū)域和基地1年后進(jìn)行更換。在新疆嚴(yán)重鹽堿地棉田間作堿蓬和鹽角草后，發(fā)現(xiàn)不僅提高了土壤脫鹽率和土壤含水量，而且降低了土壤含鹽量和有毒離子含量，改善了土壤理化性質(zhì)，從而最終提高了棉花產(chǎn)量[17]。

（3）對于輕度鹽漬化地區(qū)，可采用直接種植耐鹽農(nóng)作物的方式，比如種小麥。江蘇啟東沿海地區(qū)主要是新圍灘涂，適合當(dāng)?shù)胤N植的杉木苗木有湖南和亞林、福建、四川的苗木以及廣東的黔錦17號(hào)，增添本地沿海植物資源[18]。

3.3.2 鄉(xiāng)土物種 鄉(xiāng)土植物樹種對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，考慮到可持續(xù)發(fā)展，最好是選用本地的樹種，同時(shí)種植技術(shù)人員對當(dāng)?shù)貥浞N的生存發(fā)展規(guī)律以及栽培技術(shù)都了如指掌。另外，還應(yīng)合算當(dāng)?shù)貥涿绲倪\(yùn)輸成本，以及儲(chǔ)存的時(shí)間和技術(shù)，所以就地種植和育苗也是不二的選擇。例如，在偏遠(yuǎn)的渤海地區(qū)，海興市充分利用當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)作物如科遺麥、滄州一號(hào)、紅芒、中捷15-31等，對沿海鹽堿地具有重要的改善作用[19]。

3.3.3 景觀植物群落的多樣性 對于截然不同的區(qū)域、不同的鹽堿化程度，耐鹽植被的選擇也必然不同。應(yīng)研究植物的自然生長，借助植物群落復(fù)雜結(jié)構(gòu)，保持植物群落的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以此確保植物生長環(huán)境的最佳化[16]。例如，研究人員在江蘇沿海開展了菊芋引種鑒定和灘涂利用評價(jià)，篩選出“大興1號(hào)”“徐州2號(hào)”菊芋品種，可作為能源作物進(jìn)行栽培[20]。

3.3.4 “萬能”物種 從歷年來我國鹽堿地的植物種植情況來看，白蠟、檉柳、沙棗和紫穗槐等是我國常用的鹽堿土壤種植樹種。

3.3.4.1 沙棗 沙棗不僅可以耐受以硫酸鹽為主的鹽漬土，還可以有效減少土壤鹽分，并且具有較強(qiáng)的耐鹽性。即使沙棗自身成長受到了阻礙，經(jīng)過良好的撫育和管理，也能使其生長發(fā)育為林。沙棗用途廣、經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值高、有根瘤，是用于我國鹽堿地造林的重要樹種之一。在其生長的過程中，對土壤水肥的要求也不嚴(yán)格，對病蟲害的抵抗力強(qiáng)。

3.3.4.2 堿茅 堿茅作為一種在鹽堿化比較嚴(yán)重地區(qū)的優(yōu)良草種，具有耐鹽性強(qiáng)、封閉力強(qiáng)、耐踐踏、綠色期長等特點(diǎn)，同時(shí)也是喬、灌、草結(jié)合綠化鹽堿地的優(yōu)良草種，應(yīng)得到有關(guān)方面的重視，加快推廣應(yīng)用[7]。

3.3.4.3 紫穗槐 紫穗槐是普遍應(yīng)用于改良土壤鹽堿化實(shí)踐中的一種先鋒樹種，其對外界環(huán)境的抵抗力強(qiáng)，對鹽堿地土壤環(huán)境條件的包容性強(qiáng)，尤以砂壤土較好。多數(shù)情況下，在鹽分含量為小于0.5%的范圍內(nèi)，紫穗槐均能生長正常，因此建造紫穗槐林是改造重鹽堿地的有效途徑之一。

3.3.4.4 枸杞 枸杞應(yīng)用范圍廣，既具有較高的藥用價(jià)值，也具有耐鹽且耐旱、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，其幼苗耐0.6%鹽，也是鹽堿地綠化的精選品種之一。枸杞可以在偏堿性的土壤中正常生長，是一種特別適合鹽堿地生長的鹽生植物，其耐鹽性與檉柳相當(dāng)。

3.3.4.5 檉柳 怪柳既是一種耐鹽性強(qiáng)的鹽生植物，也是一種泌鹽植物，這種多年生灌木或小喬木對干旱和土壤鹽堿具有很強(qiáng)的抵抗力[21]。其可以從土壤中吸收大量的鹽分積累在植物體中，并隨著收獲實(shí)現(xiàn)鹽分的轉(zhuǎn)移。

4 研究展望

鹽生植物在中國有587種，隸屬于71科242屬，約占世界鹽生植物總數(shù)的27.1%[22]，包括藥用植物資源、纖維植物資源、芳香植物資源、油脂植物資源、飼用植物資源、景觀植物資源。如果創(chuàng)建耐鹽植物資源圃并種植大量耐鹽植物，植被覆蓋裸地后，其蒸騰作用可以減少土壤蒸發(fā)和鹽分積累速率。如在鹽堿地種植楊樹苗，成年之后可以在1年內(nèi)蒸發(fā)大量的水，降低地下水位，從而減少土壤中的可溶性鹽[23]。