鹽堿地三種鹽生植物生境指標(biāo)測定及其改土效應(yīng)分析

潘逸風(fēng)　楊文菲　趙梓琦

摘 要：鹽角草、堿蓬、檉柳為三種威海市鹽堿地普遍種植的具有耐鹽堿特性的鹽生植物。本研究通過測定三種植物的生境指標(biāo)，探究了鹽生植物的生長條件和對鹽堿化土壤的適應(yīng)性，并分析了耐鹽機理，以期開發(fā)鹽堿化土壤的生物改良技術(shù)，因地制宜地種植鹽生植物，拓展鹽生植物的資源化利用途徑。

關(guān)鍵詞：鹽生植物;生境指標(biāo);鹽堿地;耐鹽機理;土壤改良

中圖分類號：Q945.78文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）15-0128-04

Abstract： Salicornia europaea， Suaeda glauca? and Tamarix chinensis are three kinds of saline-tolerant saline plants commonly grown in the saline-alkali land of Weihai City. By measuring the habitat indicators of three kinds of plants， this study explores the growth conditions of halophytes and their adaptability to saline soil， and analyzes the salt tolerance mechanism， in order to develop the biological improvement technology of saline-alkali soil， plant halophytes according to local conditions， and expand the resource utilization of halophytes.

Keywords： halophytes;habitat indicators;saline-alkali land;salt tolerance mechanism;soil improvement

土壤鹽堿化作為一種很容易被人們忽略的自然現(xiàn)象，正在日益侵蝕我國乃至世界近百個國家的土地，據(jù)統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)的鹽堿地已經(jīng)超過9億hm2，相當(dāng)于全球陸地總面積的6.5%[1]。濱海地區(qū)受土壤鹽堿化問題的影響嚴(yán)重，統(tǒng)計表明，山東省共有約106萬hm2的鹽堿地[2]。鹽堿地的危害主要在于難以種植作物，使得作物成活率降低和產(chǎn)量下降[3]。近些年，國內(nèi)外對于鹽堿地的治理提出了許多可行的方案，卻少有利用自然界中豐富的鹽生植物資源進行治理的方案。本文將篩選具有較強耐鹽性的植物作為緩解全球鹽堿化問題的有效途徑，探尋這些植物適宜的生存環(huán)境，尋找適合它們進行鹽堿地治理的地區(qū)。

按照克服鹽脅迫的方式，陸生鹽生植物可分為稀鹽型（Salt-dilution）植物、泌鹽型（Salt-secretion）植物和拒鹽型（Salt-exclusion）植物[4]。本文選擇了三種研究對象，其中，鹽角草、堿蓬屬于稀鹽型植物，而檉柳屬于泌鹽型植物。通過分析不同耐鹽機理植物在當(dāng)?shù)氐纳媲闆r，最終得出適用于當(dāng)?shù)氐哪望}方式及其植物。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地點是威海市南海新區(qū)藍色經(jīng)濟研究院試驗基地，地理坐標(biāo)為東經(jīng)121.86°、北緯36.94°。該地區(qū)處于中緯度，受北溫帶季風(fēng)性大陸氣候影響，土壤常年受海水侵蝕，多呈高鹽堿性，具有地下水位高、含鹽量高、改良難度大等特點[5]。

1.2 樣點選取與樣品采集

鹽生植物生長較旺的時期，在試驗田進行土壤采樣調(diào)查，根據(jù)研究植物的平均高度設(shè)置樣方大小。取樣時共在試驗基地內(nèi)設(shè)置5個樣方，依據(jù)研究植物的類型，將樣方面積設(shè)為1 m×1 m。土壤樣品分析前先進行處理，將土壤樣品置于陰涼處自然風(fēng)干。挑出雜質(zhì)后，將風(fēng)干的土樣磨碎并保存在自封袋內(nèi)。同時，對研究植物的灌溉用水進行取樣測量，以確保模擬野生植物生長的自然環(huán)境。

1.3 評價指標(biāo)的選取

由于評價土壤質(zhì)量的指標(biāo)具有多樣性，本文挑選了鹽堿化土壤中比較有代表性的幾種指標(biāo)進行測定，包括含水率、電導(dǎo)率、重碳酸根含量以及氯根含量[6]。其中，土壤的電導(dǎo)率和氯根含量可以代表土壤的含鹽量，溶解的鹽越多，電導(dǎo)率就越大[7]。重碳酸根含量可以應(yīng)用于土壤的堿度評價，過量的重碳酸根可能會導(dǎo)致植物鋅元素的吸收受阻[8]。同時，為了確認(rèn)植物種植對當(dāng)?shù)赝寥朗欠裼懈牧甲饔?，本文通過儀器對檉柳周圍土壤進行長期監(jiān)測，包含土壤水分、鹽分、溫度等數(shù)據(jù)，觀察植物生長對土壤的影響。

對于灌溉水樣，水質(zhì)檢測指標(biāo)有溶解氧（DO）、總?cè)芙庑怨腆w物質(zhì)（TDS）、鹽度（SAL）和pH[9]。這些數(shù)據(jù)可以用于衡量灌溉用水是否接近海水的鹽度與堿度，若植物能在這樣的條件下正常生長，則意味著它可能具有較好的耐鹽性。

1.4 評價指標(biāo)的測定方法

土壤相關(guān)指標(biāo)測定參照《森林土壤水溶性鹽分分析》（LY/T 1251—1999）;水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)測定參照《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3097—1997）。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物生境土壤含水率分析

如圖1所示，鹽角草與堿蓬周圍具有較高的含水率，其土壤含水率分別為12.90%與17.60%，均與正常土壤含水率較為相近。而檉柳附近土壤含水率僅為4.00%，不足堿蓬的四分之一，說明種植所需的水分條件較低，堿蓬可以在干旱環(huán)境中生長。

2.2 植物生境土壤電導(dǎo)率分析

如圖2所示，堿蓬與鹽角草周圍的土壤具有較高的電導(dǎo)率，其土壤電導(dǎo)率分別為2.15 mS/cm與2.95 mS/cm，說明其能夠適應(yīng)鹽分較高的土壤。而為了成功種植檉柳，在原有的土壤基礎(chǔ)上引進鹽分較低的客土，導(dǎo)致檉柳周圍的土壤電導(dǎo)率很低，僅有0.09 mS/cm。

2.3 植物生境土壤氯根含量分析

植物生境土壤氯根含量測定結(jié)果如圖3所示。氯根含量與電導(dǎo)率所反映的信息基本相同，是對電導(dǎo)率測定的一個驗證。鹽角草和堿蓬更能適應(yīng)鹽分較高的環(huán)境，且對氯離子毒性有一定的適應(yīng)性。

2.4 植物生境土壤重碳酸根含量分析

如圖4所示，三種植物附近的土壤都具有很高的重碳酸根含量，較為相近，其重碳酸根含量保持在0.04～0.05 mol/kg。這說明三種植物都可以在堿度較高的土壤中正常生長。

2.5 檉柳生境土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

為了研究植物種植對土壤是否有改良作用，本文使用監(jiān)測儀器，對威海市南海新區(qū)藍色經(jīng)濟研究院試驗基地土壤的電導(dǎo)率和水分進行長時間的監(jiān)測，如圖5、圖6所示。監(jiān)測時間為2020年6月1日至10月31日。

本試驗基地位于黃海海濱，土壤常年受海水侵蝕，因此推測Na+、Cl-為土壤中的主要鹽類物質(zhì)。當(dāng)土壤含鹽量為1～12 g/kg時，土壤含鹽量與電導(dǎo)率的回歸方程為[10]：

由監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，土壤中的鹽分和水分在7月30日左右之后有明顯增加，粗略估計，在大約5個月內(nèi)，試驗基地檉柳對95 cm深處的鹽堿地土壤脫鹽率可達20%左右。研究表明，耐鹽堿植物可以積累大量鹽分，達到降低土壤鹽分的目的。

3 灌溉用水?dāng)?shù)據(jù)分析

灌溉水質(zhì)對土壤的結(jié)構(gòu)和理化特性、植物生長和營養(yǎng)成分吸收等方面有很大影響[11]。本研究使用美國YSI多參數(shù)水質(zhì)分析儀對灌溉水質(zhì)部分指標(biāo)進行快速、準(zhǔn)確測定。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，東、西兩側(cè)灌溉水TDS分別為2 556.1 mg/L和2 271.8 mg/L，pH分別為8.54和9.09，SAL分別為2.509%和2.205%。這反映出鹽生植物灌溉水質(zhì)為偏鹽堿性且溶解性固體總量高的特點。鹽堿化程度較高的灌溉水會加劇土壤的鹽堿化，對于種植非鹽生植物的農(nóng)業(yè)來說，灌溉可利用程度極低，但可以很大程度地模擬海濱濕地上野生植物的生存狀態(tài)，并為海水灌溉提供可行性支撐。

4 討論

4.1 鹽堿地對植物的影響

在三種植物較長時間的觀察與監(jiān)測中，鹽堿地上的植物都存在一定的發(fā)育受阻現(xiàn)象。以檉柳為例，在正常土地上種植一年的檉柳大多可以達到0.8～1.0 m高度，且主干部分較為粗壯，擁有較深的根莖。而本試驗區(qū)的檉柳種植一年后，高度僅有約0.4 m，莖干部分纖細(xì)，周長平均僅為6.43 cm，葉片干癟且有的呈枯黃色。

植物在鹽堿地上生長時，植物的原生結(jié)構(gòu)會遭到一定程度的破壞，過量的鹽會導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成受阻，且由于大量鈉離子的競爭，其他離子的吸收量都會減少，鹽生植物的營養(yǎng)含量相比正常生長的植物有所欠缺，因此鹽生植物大多不適合作為食物[12]。

4.2 鹽生植物改土效應(yīng)分析

植物的主要營養(yǎng)都來自附近的土壤，它對植物的高度、色澤、營養(yǎng)成分等都有很大的影響[13]。通過土壤分析，確定土壤部分性質(zhì)，可以為植物生長的適應(yīng)性規(guī)律研究提供依據(jù)。土壤含鹽量測定可以表征土壤鹽分狀況與鹽堿化程度，鹽分過高會導(dǎo)致植物減產(chǎn)、干癟甚至死亡，準(zhǔn)確測定土壤含鹽量是實施一切鹽堿地改良工作的基礎(chǔ)[14]。

利用鹽生植物改良鹽堿化土壤，其原理是種植期間植物的根系可以吸收土壤中的鹽分和堿分，植物死亡后作為生物肥料反哺土壤[15]。鹽生植物的種植可以有效增加鹽堿化土壤的地表覆蓋率，使得地表水蒸發(fā)減少。同時，其根部通過呼吸作用及有機質(zhì)分解使土壤空隙結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)得到改善。一年生鹽生植物可用于治理灌溉方法不當(dāng)引起的土壤次生鹽堿化問題，充分發(fā)揮回收土壤鹽分、防止返鹽、生物脫鹽等作用，使部分農(nóng)作物種植受到限制的土壤得到改良。鹽生植物枯萎后的殘體還可使土壤養(yǎng)分增加，它在促進鹽分的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)方面發(fā)揮了重要作用[16]。

4.3 鹽生植物生境指標(biāo)分析

種植鹽生植物可以改良土壤，因此要明確鹽生植物的種植條件，以便將其推廣到其他存在土壤鹽堿化現(xiàn)象的地區(qū)。本文所分析的三種植物中，除了檉柳所在的種植地鹽分含量較低，鹽角草和堿蓬均能在一定濃度的含鹽土中生長，其中堿蓬的耐受程度略大于鹽角草。三種植物都可以種植在高堿度的土中，三者對堿度的耐受關(guān)系是檉柳>堿蓬>鹽角草。因此，在運用鹽生植物改良土壤時，可以將檉柳種植在高堿度但鹽分較低的地區(qū)，而檉柳和堿蓬適用的范圍更加廣泛。

5 結(jié)論

綜合來看，三種鹽生植物對灌溉水質(zhì)和生境土壤的鹽堿化程度具有較好的適應(yīng)性，以多項指標(biāo)測定數(shù)據(jù)為依據(jù)，其耐鹽能力排序大致為鹽角草>堿蓬>檉柳。目前，通過種植耐鹽植物來改良鹽堿化土壤是一種較為熱門的生物改良措施，具有較高的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益，且操作較為簡單。當(dāng)前，因地制宜地培育和種植鹽生植物，增強植物的耐鹽基因，開展多用途開發(fā)與利用，成為研究熱點[17]。堿蓬與鹽角草為一年生草本植物，可短期分布種植，對因灌溉而造成不適宜普通農(nóng)作物生長的次生鹽堿化土壤進行改良，其在枯萎后可以增加土壤的腐殖質(zhì)含量。而檉柳體形高大，可以作為景觀綠化植物，同時可以防風(fēng)固沙。除此之外，鹽生植物作為寶貴的自然資源，可進一步挖掘其在色素提取、海水蔬菜開發(fā)等方面的價值。

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