准噶尔盆地西北缘不同盐生植物种植后土壤盐分变化研究

单娜娜，赖波，杨志莹，邵华伟，扎志浩

(1.新疆农业科学研究院土壤肥料研究所，乌鲁木齐 830091，2.新疆维吾尔自治区农业厅土肥站，乌鲁木齐 830011)

准噶尔盆地西北缘不同盐生植物种植后土壤盐分变化研究

单娜娜1，赖波2，杨志莹1，邵华伟1，扎志浩1

(1.新疆农业科学研究院土壤肥料研究所，乌鲁木齐 830091，2.新疆维吾尔自治区农业厅土肥站，乌鲁木齐 830011)

【目的】新疆盐渍土具有分布广、面积大，类型多样的特点。耕地中受不同盐渍化危害的面积达到1/3。在水资源日益紧缺的现状下，水利工程措施改良盐碱地难以开展，利用种植盐生植物进行盐碱土改良的研究非常迫切。【方法】以准噶尔盆地西北缘盐碱荒地为对象，开展沙拐枣、胡杨、沙枣、四翅滨藜、梭梭、柽柳6种盐生植物的种植试验，通过对种植1 a和2 a后的土壤盐分含量的观测，研究其盐分变化情况。【结果】(1)种植植被两年后，随着植被生长量的增加，土壤中的盐分含量明显下降，并且30～60 cm这一层次下降的幅度大于0～30 cm的下降幅度，表层种植两年后脱盐率为16.25%～41.91%，30～60 cm种植两年后的脱盐率则为70.45%～85.42%。其中沙枣的脱盐率最高，四翅滨藜的脱盐率最低。(2)种植植物一年，各处理在0～30 cm土层中土壤总盐从大到小依次为沙拐枣≥胡杨≥沙枣≥四翅滨藜≥柽柳≥梭梭。30～60 cm土壤中，总盐从大到小依次为梭梭≥胡杨≥沙枣≥柽柳≥四翅滨藜≥沙拐枣。(3)种植植物一年，不同耐盐植被覆盖条件下，Ca2+和Mg2+差异性不显著，种植耐盐植物，主要影响了HCO3-、Cl-、SO42-、K+和Na+的浓度。【结论】种植耐盐植物可以有效的促进土壤耕层含盐量下降，以新疆本土的盐生植物的降盐效果更为明显。

盐生植物；重度盐荒地；脱盐率；盐碱土改良

0 引 言

【研究意义】盐碱土是一种世界性的低产土壤。土壤盐碱化问题和灌溉引起的次生盐渍化是制约干旱区农业发展的主要因素[2]。全球大约有8.31×108hm2的土壤受到盐渍化的威胁[3]，次生盐渍化面积大约为7 700×104hm2[4]。我国盐渍土总面积约3 600×104hm2，占全国可利用土地面积的4.88%。新疆远离海洋，降水稀少，蒸发量大，由于干旱的气候和“三山夹两盆”的特殊地理格局，具有盐渍化面积大，盐分组成类型多样的特点，有“世界盐碱土博物馆之称”[6]。新疆盐碱土的总面积为2 181.4×104hm2，耕地中受不同程度盐化危害的面积占总耕地面积的30.12%。每年因盐碱危害而造成的粮食损失达到了2×108～2.5×108kg，棉花的损失达到了0.5×108kg[7]，是我国盐渍化危害最为严重的区域。【前人研究进展】我国自20世纪50年代起即开展了盐渍土的研究，在盐渍土的类型、发生、演变机理与趋势等方面都有了比较系统的认识。70年代起开始从理论向实践转变[4，8]。新疆的盐碱土改良开展较早，形成了“排、灌、平、肥、林”综合治理措施，在水利、农业、化学等改良技术方面也进行了较为深入的研究。对于如何利用盐生植物资源，利用盐碱土方面的研究也已开展[6，9]。采用传统的改良措施，在土壤中形成淡化层，盐分仍然积累在土壤中，潜在盐渍化危害严重，对作物产量、品质的提高不显著。【本研究切入点】与水利工程改良措施相比，采用盐碱土生物改良具有低投入，环境可持续的特点[10]。【拟解决的关键问题】新疆有盐生植物300多种[11，12]，研究本土盐生植物耐盐特性，与引进盐生植物进行改良效果的比较，为利用盐生植物资源改良盐碱土提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验区位于准葛尔盆地西南边缘的湖积平原的克拉玛依荒漠生态农业综合开发区，属大陆性干旱荒漠气候，光热资源十分丰富。全年日照时数2 734.6 h，太阳辐射能量为553.4 kj/cm2，热量充足；虽然降水集中在作物生长的季节，但降水很少，年降水只有105.3 mm，而蒸发量高达3 545 mm，其蒸降比为34∶1；年平均气温8℃，≥10℃的年积温3 968℃；无霜期180～220 d。冬天无稳定积雪，气候干旱多风，特别是春夏季多风，4～10月之间，≥5级风的有119.7 d，≥8级风的有45.6 d，平均风速3.9 m/s，最大风速44.2 m/s，在作物苗期和快速生长期(5～7月)，大风的日数相对集中，达到35 d，占全年的45.87%，干旱多风不仅造成土壤风蚀，而且加速土壤盐分地表积聚。地表主要覆盖的自然植被为梭梭、柽柳、假木贼、白刺等，植被盖度极低，在10%左右。土壤类型由南向北依次为粟钙土、棕钙土、灰漠土、龟裂灰漠土、荒漠化草甸土、苏打盐土、残余泥炭沼泽土、胡杨林土、盐土。

选择四翅滨藜、梭梭、沙拐枣、柽柳、胡杨、沙枣作为试验材料进行盐碱改良效果的对比试验，其中四翅滨藜为引进的盐生植物。

1.2 方 法

1.2.1 样地选择

样地选择在克拉玛依生态农业开发区内，土壤的基本特点为有机质含量低，养分缺乏，土壤质地为上砂下粘，土壤盐碱类型为氯化物-硫酸盐(Cl-/SO42-当量比为0.257)。表1

表1 试验地种植前土壤盐分含量

Table 1 The salt contents of saline soil before planting

年份层次(cm)CO32-HCO32-Cl-SO42-Ca2+Mg2+K++Na+总盐pH2013年0～300.0000.2140.2261.1220.1990.0730.6762.5108.1330～600.0000.2850.1771.0040.1000.0240.9212.5118.41

1.2.2 试验设计

1.2.2.1 试验小区布置

试验共设置了6个处理，采用随机区组试验设计，设3次重复。移栽一年生苗木，各小区耐盐植物种植时邻行之间每三株形成一个正三角形，株距1.5 m，行距1.3 m，每小区68株，3个重复，共18个小区，小区面积133.33 m2，总面积为2 400.01 m2。

1.2.2.2 田间管理

在春季施羊粪45 000 kg/hm2，磷酸二铵225 kg/hm2和尿素150 kg/hm2作基肥。移栽后，中耕2～3次/年。在移栽后30～35 d，随灌水追施第一次尿素150～225 kg/hm2，7月中旬随灌水追施第二次尿素120～150 kg/hm2。在春季灌头水后，在5～8月间，每30 d灌水一次，每次灌1 050～1 200m3/hm2，9月下旬冬灌。

1.2.2.3 样品采集

每年9月15日在每个小区以S形随机选取5个点，分2个层次(0～30 cm、30～60 cm)采集样品，分层次混合后测定。

1.2.2.4 测试项目

土样自然风干后，将干土磨碎后过2 mm筛，按照5∶1水土比混合制备待测液。总盐以烘干残渣法测定，pH值用电位测定法，CO32-、HCO3-采用双指示剂滴定法，SO42-采用茜素红-S法，Cl-采用硝酸银滴定法，Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定法，K++Na+采用火焰光度计法。

1.3 数据统计

采用Microsoft excel 2007和SPSS19.0进行数据处理，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同耐盐植被覆盖条件下土壤脱盐率

研究表明，2012年种植耐盐植物前土壤0～30 cm和30～60 cm两个层次的可溶盐含量的差异不大，为2.51和2.511 g/kg，pH值为8.13和8.41。2012年秋季移栽后，各小区耐盐植物成活率达到了80%以上，通过补种，2013年各小区无苗木缺失现象。种植耐盐植物一年后，除了柽柳和四翅滨藜之外，其他各处理土壤中的盐分含量略有上升，种植前土壤中除自然降水外没有其它来源的水补给，试验区降水极为稀少，土壤盐分表聚现象不明显，种植后由于灌溉水的补给，盐分随水上升，积聚在土壤表层；种植耐盐植物两年后，土壤中的盐分含量明显下降，并且30～60 cm这一层次下降的幅度大于0～30 cm的下降幅度，表层种植两年后脱盐率为16.25%～41.91%，30～60 cm种植两年后的脱盐率为70.45%～85.42%。土生耐盐植物中的沙枣、柽柳、沙拐枣、梭梭种植后土壤盐分下降的幅度较大，胡杨和四翅滨藜盐分的下降幅度小于前四种植物。其中四翅滨藜表层可溶性盐含量最高，但下层土壤中可溶性盐下降明显，脱盐率达到了78.89%。种植耐盐植被后，土壤的盐分得到较大幅度的下降，土壤pH值也有显著的上升，均在9以上，脱盐过程中，土壤有碱化的趋势。表2

表2 不同耐盐植被种植条件下不同年限土壤盐分变化

Table 2 The salt contents of saline soil in different halophyte plants

注：脱盐率是2013年、2014年与2012年土壤盐分数据的比较Note:

2.2 种植一年不同耐盐植被土壤盐分分布

2.2.1 种植一年不同处理土壤总盐分布

沙拐枣、红柳、四翅滨藜、沙枣、梭梭、胡杨这六种耐盐植物，均属于真盐生泌盐型耐盐植物，其中除了四翅滨藜引进自美国以外，其他都来自于新疆本土。通过盐腺将吸收到体内的盐分分泌到体外，或者将体内的盐分分泌到囊泡中，暂时贮存起来。对2013年的数据进行分析可以得出，种植沙拐枣的试验区内0～30 cm土层中的含盐量显著高于其他耐盐植物，平均值为3.37 g/kg。0～30 cm土层内含盐量最低的覆盖植物为梭梭，0～30 cm土壤中的含盐量为2.02 g/kg。六种盐生植物0～30 cm土壤含盐量从大到小依次为沙拐枣≥胡杨≥沙枣≥四翅滨藜≥柽柳≥梭梭。30～60 cm土壤中，除了沙拐枣之外，其余耐盐植物覆盖条件下的土壤含盐量均高于0～30 cm土层。梭梭和胡杨的含盐量显著高于其他几种耐盐植物，其中梭梭的土壤含盐量最高为3.54 g/kg，胡杨其次为3.21 g/kg，含盐量最小的为沙拐枣，为2.10 g/kg。30～60 cm土壤含盐量从大到小依次为梭梭≥胡杨≥沙枣≥柽柳≥四翅滨藜≥沙拐枣。图1，图2

图1 种植一年不同处理0～30 cm土壤总盐

Fig.1 The salt contents of saline soil in 0-30 cm depth

图2 种植一年不同处理30～60 cm土壤总盐

Fig.2 The salt contents of saline soil in 30-60 cm depth

2.2.2 种植一年不同处理可溶性盐分离子分布

不同耐盐植被覆盖下的土壤水溶性阴离子以SO42-显著高于其他离子。其中CO32-均非常低或者无法检测出，0～30 cm土壤中水溶盐阴离子中HCO3-的浓度四翅滨藜和沙枣显著高于其他耐盐植物，沙拐枣、柽柳、梭梭和胡杨的差异不显著。30～60 cm土壤中柽柳显著高于其他处理，梭梭显著低于四翅滨藜和沙枣，沙拐枣、梭梭、胡杨之间的差异不显著。0～30 cm土壤中，水溶性阴离子Cl-梭梭覆盖下显著高于其他植物，沙枣其次，红柳、沙拐枣、四翅滨藜和胡杨之间没有显著差异。30～60 cm土壤中仍然是梭梭显著高于其他植物，其次为胡杨，再次为四翅滨藜和沙枣，最小的为沙拐枣和柽柳。0～30 cm土壤中的水溶性阴离子SO42-，沙拐枣显著高于其他植物，柽柳、四翅滨藜、沙枣、梭梭、胡杨之间的差异不显著。30～60 cm土壤中梭梭、沙枣和胡杨显著高于柽柳、四翅滨藜和沙拐枣。水溶性阳离子以K+和Na+显著高于其他阳离子。0～30 cm土壤中水溶性阳离子Ca2+不同植被覆盖条件下无显著性差异，其中以柽柳覆盖条件下的盐浓度最高，其次为梭梭，最小的为沙拐枣。30～60 cm土壤中Ca2+也无显著差异，其中浓度最高的为沙拐枣，其次为梭梭，最低的为柽柳和四翅滨藜。0～30 cm土壤中Mg2+含量也无显著差异，30～60 cm土壤中该离子的浓度以梭梭显著高于其他离子，其次为沙枣和胡杨，再次为沙拐枣，柽柳和四翅滨藜浓度最低。0～30 cm土壤中的K+和Na+沙拐枣显著高于其他植物，其次为胡杨和沙枣，再次为梭梭，柽柳和四翅滨藜最小。30～60 cm土壤中梭梭和胡杨要显著高于其他植物，四翅滨藜、柽柳、梭梭和沙拐枣之间没有显著的差异。表3

表3 种植一年不同处理分层次盐分离子含量

Table 3 The salt ion contents of saline soil in different halophyte plants

深度(cm)作物CO32-HCO3-Cl-SO42-Ca2+Mg2+K++Na+0～30沙拐枣0.00±0.000.20±0.00a0.08±0.02a1.62±0.16a0.05±0.000.02±0.011.40±0.14a红柳0.01±0.010.22±0.02a0.08±0.00a0.84±0.14b0.23±0.300.02±0.000.68±0.10b四翅滨藜0.01±0.010.28±0.03b0.12±0.01ab0.96±0.51b0.07±0.020.02±0.010.63±0.10b沙枣0.00±0.000.28±0.04b0.14±0.03c0.76±0.14b0.08±0.020.02±0.000.83±0.04bc梭梭0.00±0.000.20±0.02a0.17±0.02d0.74±0.03b0.12±0.050.03±0.010.75±0.7b胡杨0.00±0.000.21±0.01a0.11±0.02ab1.16±0.12b0.10±0.010.03±0.000.97±0.02c30～60沙拐枣0.00±0.000.23±0.01ab0.13±0.03a0.74±0.13a0.35±0.460.05±0.01a0.60±0.06a红柳0.01±0.010.35±0.03c0.11±0.00a0.79±0.18a0.06±0.010.03±0.00b0.81±0.13a四翅滨藜0.00±0.000.24±0.03b0.25±0.05b0.76±0.08a0.08±0.010.04±0.00b0.77±0.10a沙枣0.00±0.000.24±0.01b0.24±0.01b1.11±0.04b0.17±0.010.09±0.01c0.66±0.03a梭梭0.00±0.000.19±0.01a0.70±0.09c1.21±0.16b0.23±0.010.12±0.01d1.10±0.11b胡杨0.00±0.000.22±0.02ab0.50±0.01d1.20±0.11b0.17±0.020.09±0.01c1.04±0.05b

3 讨 论

3.1 干旱区土壤盐渍化是自然因素和人为扰动共同作用的结果。新疆土壤母质含盐，在未种植作物前，土壤中的盐分分布主要在自然降水的影响下在土体中运移。试验区降水稀少，自然条件下，盐分在土体中分布较为均匀。种植植物一年后，在有灌溉水的补给的条件下，土体下层的盐分，随着水分蒸发向上移动，在0～60 cm土层中，盐分含量略有上升。

3.2 新疆土生耐盐植物具备多种适应盐碱的能力(如避盐、聚盐、泌盐等)，较为适宜在干旱区盐碱地上生长。此次选择的沙拐枣、红柳、四翅滨藜、沙枣、梭梭、胡杨这六种耐盐植物，均能在大于200 mmol/L的盐浓度中生长。在种植过程中，根系在吸收土体中的水分与养分的过程中，也吸收了一部分盐分，储存在植株体内，或者随特殊腺组织泌出体外。其中试验中种植的胡杨是一种聚盐、泌盐植物，枯枝落叶中的含盐量较高，土壤表层脱盐效果与沙枣、柽柳、沙拐枣、梭梭相比较差。四翅滨藜也是一种聚盐、泌盐的灌木，所以表层的可溶盐含量最高，但对下层土壤则具有显著的脱盐效果，脱盐率可达78.89%。

3.3 试验中选择的六种耐盐植被均具有较好的吸盐、聚盐功能，并且由于生长需求的不同而具备选择性吸收的特性。不同耐盐植被覆盖下，土壤水溶性盐分离子具有不同的变化规律，从不同土层各盐分离子的差异可以得到验证。其中柽柳、沙拐枣、四翅滨藜与胡杨对Cl-的吸收要高于梭梭和沙枣，而柽柳和四翅滨藜对K+和Na+的脱盐效果要比其他耐盐植物好。

4 结 论

种植一年后，在0～30 cm土层中的沙拐枣的含盐量显著高于其他耐盐植物。30～60 cm土层中梭梭和胡杨的含盐量显著高于其他几种耐盐植物。不同耐盐植被覆盖下对土壤水溶性阴离子比阳离子的影响要更加明显，阳离子中Ca2+和Mg2+差异性不显著，种植耐盐植物，主要影响了HCO3-、Cl-、SO42-、K+和Na+的浓度。种植植被两年后，随着植被生长量的增加，土壤中的盐分含量明显下降，并且30～60 cm这一层次下降的幅度大于0～30 cm的下降幅度，表层脱盐率最高的耐盐植物为沙枣，其次为柽柳，再次为沙拐枣。四翅滨藜30～60 cm脱盐效果明显。

种植盐生植物一方面可以增加地面覆盖度，减少土壤蒸发，减少返盐，另一方面可以通过植株对盐分离子的吸收，收获地上部分，将盐分移出土体。在准噶尔盆地南缘盐碱荒地上种植沙拐枣、柽柳、梭梭、四翅滨藜、沙枣、胡杨的试验表明，种植耐盐植物可以有效的促进土壤耕层含盐量下降，以新疆本土的盐生植物的降盐效果更为明显。不同的植物覆盖条件下，对土壤盐分离子的构成也带来了一定的影响。

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Fund project:Autonomous Region Key Technology R&D Program：Biological amelioration technique of salinization low yield cropland and soil amendment production on pilot scale (201531118)

Study on Changes of Soil Salinity after Planting Halophyte in Northwest of Junggar Basin

SHAN Na-na1, LAI Bo2, YANG Zhi-ying1, SHAO Hua-wei1, ZHA Zhi-hao1

(1.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China；2.SoilandFertilizerStationofAgriculturalDepartmentofXinjiang,Urumqi830011,China)

【Objective】 The saline soil in Xinjiang is characterized by wide distribution, large area and varied types. 1/3 of cultivated land is threatened by salinization, which is main problem in agricultural production of Xinjiang. Under the situation of increasingly scarce water resources, it is difficult to carry out water conservancy engineering measures to improve the soil salinity land. This project aims at planting soil-enduring vegetation to overcome this urgent problem.【Method】Elaeagnusangustifolial,C.densumBorszcz,Chinesetamarisk,Atyiplexcanescen,HedysarummongolicumTurcz,PopuluseuphraticaOlivwere planted in saline soils in Northwest of Junggar Basin for studying the changes of the soil salinity after planting halophyte.【Result】(1) The salt contents of saline soil obviously decreased after planting two years. The decrease amplitude at 30-60 cm depth was bigger that at 0-30 cm depth. The desalinization ration of 0-30 cm was 16.25%-41.91%. The desalinization ration of 30-60 cm was 70.45%-85.42%. (2) The salt contents of saline soil order wasCalligonummongolicumTurcz>PopuluseuphraticaOliv>Elaeagnusangustifolial>Atyiplexcanescen>Chinesetamarisk>HedysarummongolicumTurczin 0-30 cm depth after planting one year. The salt contents of saline soil order wasHedysarummongolicumTurcz>PopuluseuphraticaOliv>Elaeagnusangustifolial>Atyiplexcanescen>Chinesetamarisk>CalligonummongolicumTurczat 30-60 cm depth after planting one year. (3) There wasn't obvious difference at Ca2+, Mg2+of saline soil after planting plants but there was significant difference at HCO3-,Cl-,SO42-, K+and Na+after planting soil-tolerant halophyte one year.【Conclusion】The effect of soil salinity amelioration is obvious by planting halophyte plants, the desalinization effect of local halophyte plants is better than the introduced plants.

halophyte plants; salt wasteland; desalinization ratio; soil salinity amelioration

2016-06-13

自治区科技支撑项目“盐渍化低产田生物改良技术与产品中试”(201531118)

单娜娜(1976-)，女，河南省开封人，副研究员，博士，研究方向为植物营养及盐碱土改良，(E-mail)sfxjsh@sina.com

赖波(1975-)，男，四川遂宁人，推广研究员，硕士，研究方向为耕地质量和中低产田改良，(E-mail)laiboxj@163.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.12.020

S152

：A

：1001-4330(2016)12-2314-07