咸水灌溉对不同柽柳生长的影响

魏海霞,王 霞,周 健,王莉莉,陈苗苗,杨庆山

(山东省林业科学研究院,山东 济南250014)

咸水灌溉对不同柽柳生长的影响

魏海霞,王 霞,周 健,王莉莉,陈苗苗,杨庆山∗

(山东省林业科学研究院,山东 济南250014)

盐碱地区造林绿化和沿海防护林建设都面临着淡水资源缺乏的问题。本文通过四因素三水平正交试验研究柽柳的咸水灌溉方案,发现主导作用是品种＞灌溉水矿化度＞灌水额度＞灌溉次数,最佳灌溉方案为选用中国柽柳周年灌溉2次,使用矿化度为15g/L的咸水,灌溉定额为65 m3/666.7m2。根据大田灌溉咸水后各柽柳种生长情况得出结论:12.6g/L咸水灌溉的各柽柳种生长量显著高于未经咸水灌溉的柽柳种。中国柽柳生长量及耐受能力均最高。大田咸水灌溉伴随雨季雨水淋洗,土壤盐分呈动态变化,耕作层含盐量基本保持平衡,未对林木生长造成影响。

柽柳;含盐量;生长量;咸水灌溉

缺水是当前林业发展面临的重大威胁,咸水资源的开发利用可有效地缓解灌溉水源短缺的问题[1]。华北平原是我国的半湿润区,却也是我国缺水最严重地区,其耕地占全国耕地的38%以上,且人口稠密,工业发达,需水量大,而水资源约占全国的6%,水土资源配合不协调,水资源的供需矛盾十分突出。该地区盐碱地分布广、数量大,主要集中在天津、河北、山东及江苏的广大滨海地区。由此生态环境建设受到水资源缺乏的严重制约,使得造林难,造林成本高。同时该地区也蕴藏着丰富的微咸水和咸水资源,主要集中在河流沟叉、低洼集水地及地下水层。利用咸水作为缓解林业灌溉水资源短缺的重要水源之一,可以提高盐碱地造林绿化面积和质量,促进沿海防护林建设和生态环境改善[2]。

柽柳(Tarmarixlinn.)为柽柳科Tamaricacea柽柳属树种的统称,又叫红柳。该属植物主要生长在干旱半干旱地区的冲积淤积盐碱化平原和滩地上,是重要的生态树种。非常耐干旱[3]、耐土壤盐碱[4]并能耐受咸水灌溉[5]它不仅是优良的防风固沙植物,同时还是水土保持树种和盐碱地难得的造林绿化树种。

合理的咸水灌溉制度对可持续农业至关重要[6]。在甜瓜、番茄、马铃薯和小麦等农作物及蔬菜上都有灌溉技术的研究[7－10]。在林业实践中对咸水灌溉有一定范围的应用,但是研究鲜见报道。

近年来,中国柽柳在滨海地区生态造林的应用解决了重盐碱地其他植物不成活的难题,改善了生态环境[11.12]鉴于广大滨海重盐碱地区造林出现的灌溉用水不足问题,笔者将咸水灌溉应用在中国柽柳造林上,并研究适宜的灌溉方案,以期在有效利用咸水资源的情况下提高造林成活率和绿化质量,为滨海防护林建设提供可依据的新途径,并缓解淡水资源利用和短缺的矛盾。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用的甘蒙柽柳、中国柽柳和盐地柽柳均为山东省林科院东营分院引种驯化后培育的一年生柽柳健壮小苗。栽植前进行苗木修枝,去除部分枝叶。

1.2 试验方法

1.2.1 试验池正交试验

试验池设在山东省林科院东营分院,分院建有“山东黄河三角洲国家森林生态系统定位观测研究站”,利用该站跟踪测定的数据,该区2015年降水量584mm,然而1－6月份,降雨量较少,为108mm。春季干旱时期利用适宜的咸水灌溉技术为树体提供水分很有必要。

试验池采用沙土,试验前进行淡水淋洗2次,于3月份进行含盐量测定,待盐分降低到1‰左右时即可栽植。

采取漫灌的灌溉方式,对种、灌溉水矿化度、灌溉次数、灌水定额四个因素进行正交设计,通过几种柽柳的成活率正交统计分析,确定最佳的灌溉组合。试验采取L9(34)四因素三水平正交试验设计。每个处理15棵,设3个重复。

表1 正交试验因素及水平表

1.2.2 试验池土壤盐分测量

试验池第1次灌溉咸水后分别取0～20,20～40,40～60cm3个土层的土样,测定含盐量,分析不同矿化度咸水灌溉在不同灌水量情况下,土壤盐分含量。

1.2.3 大田咸水灌溉对各柽柳种生长量影响

试验地设在东营市渔业示范区,该区缺乏良好的淡水水浇条件,土壤为盐化潮土,试验地土壤含盐量在4‰左右,质地多为轻沙质和沙壤质,肥力较低。造林地小班整地,四周围堰,从河沟抽取12.6‰咸水灌溉各柽柳种,定期测定土壤含盐量,柽柳停长后,测定其生长量。对照不采用咸水灌溉,仅依靠天然降水,每个处理随机选10株,3个重复进行测量。

1.2.4 数据处理

在SPSS14.0中进行方差分析,在方差分析的基础上采用DUNCAN法多重比较检验不同处理之间的差异性。

2 结果与分析

2.1 最佳灌溉方案的确定

由表2可知RA＞RB＞RD＞RC,试验中因素的主导作用是品种＞矿化度＞灌水额度＞灌溉次数。品种的最优水平为A2,矿化度的最优水平为B1,灌溉次数的最优水平为C2,灌水额度的最优水平为D2。因此,最佳灌溉方案为A2B1C2D2,即中国柽柳周年灌溉2次,使用矿化度为15‰的咸水,灌溉定额为65 m3/666.7m2。

2.2 灌溉措施对土壤含盐量的影响

表2 正交试验结果及极差分析

如图1,受春季干旱强蒸发的影响,土壤含盐量随着土层的加深逐渐降低,表层土含盐量最高。随着灌溉量的增加,土壤累积的盐分也逐步增加,所以要控制灌溉量,使其满足植物水分需求即可,过量易加大土壤盐分积累,不利于植物生长。同时土壤含盐量与灌溉水矿化度也呈正相关,根据灌溉水源具体的矿化度和植物耐盐性进行灌溉,矿化度越低越好,如果有必要可以进行混灌和轮灌,以免造成植株盐害。由结果可知40～60cm土层,每666.7m2灌溉15‰咸水50m3时,土壤含盐量最低,为3.15‰。0～20cm土层,每666.7m2灌溉25‰咸水80m3时,土壤含盐量最高,为11.05‰。两者具有显著差别。

图1 灌溉措施对土壤含盐量的影响

2.3 大田咸水灌溉对各柽柳种生长量的影响

表3 咸水灌溉对各柽柳种年生长量的影响

如表3可知,未进行咸水灌溉的3个柽柳种高和地径生长量均低于咸水灌溉的生长量。说明12.6 g/L咸水灌溉促进了柽柳的生长,加大了生物量的积累。在植物生长旺盛的春季进行适宜矿化度的咸水灌溉对植物的生长是有必要的。

12.6g/L咸水灌溉,各柽柳种高生长具有极显著差异。中国柽柳、甘蒙柽柳与盐地柽柳地径生长具有极显著差异。中国柽柳与甘蒙柽柳地径生长无极显著差异(表3)。

2.4 大田土壤含盐量的动态变化

咸水灌溉前土壤含盐量为4‰,以此为对照,咸水(12.6g/L)灌溉后,测量土壤含盐量是动态变化的。由于受春季少雨和土壤水分强蒸发的影响,土壤含盐量有所增加(图2),随着进入6、7月份,雨季雨水对土壤的淋洗,土壤含盐量有一定程度的降低,基本回复到淋洗前土壤的含盐量。

图2 土壤含盐量的动态变化

咸水灌溉后,旱季时土壤0～60cm土层中含盐量比雨季时明显增高。由数据可知,受高温和降雨少等因素影响,盐随水走,旱季时上层土壤(0～20cm)含盐量整体上明显高于下层土壤(20～60cm);雨季时受淡水淋洗的影响,土壤耕作层(0～60cm)含盐量低于旱季,同时下层(20～60cm)含盐量变化不明显。

3 讨论与结论

不同灌溉方式和灌溉措施对土壤水盐分布的影响不同,对植物的影响不同。对滨海防护林的营建和管理时,可以根据不同树种进行灌溉方案的设计,使得灌溉水既在植物的耐受能力范围内,又在干旱时有效补充水分,已达到确保成活,提高绿化水平的要求。

能否利用咸水进行灌溉是当前关注的热点之一,长期以来对此问题争论颇多[13－17],咸水灌溉的关键是通过淋洗保持根层土壤盐渍度[18],本试验在确定各柽柳种的适宜咸水灌溉方案以后,采用大田咸水灌溉结合雨季淋洗的方法,使根系分布土层含盐量在4‰左右,完全适应各柽柳种的生长需求。

然而试验进行期限短,还不能全面跟踪长期土壤盐分积累情况。目前虽然已经了解到许多因子能够反映或影响植物的耐盐性,但是它们反映或影响的权重大小还不清楚,建立一个植物耐盐性的综合评价体系,这将成为植物耐盐性研究的一个重要方向[19]。本文分析了咸水灌溉对各柽柳种成活率和生长量的影响,对于生理生化的变化见后续论文。另外,树种抗盐能力的强弱与苗龄也有重要关系。不同的植物、同一植物在不同的发育阶段,抗盐基因有着不同的表达[20]。所以说,建立一套林木咸水灌溉的技术体系和各树种耐盐能力的评价体系至关重要,可以为滨海地区造林绿化提供科学的指导依据。

4 结论

通过试验池正交试验结果,最佳灌溉方案为中国柽柳周年灌溉2次,使用矿化度为15g/L的咸水,灌溉定额为65 m3/666.7m2。通过大田12.6g/L咸水灌溉的各柽柳种生长量显著高于未经咸水灌溉的柽柳种。大田咸水灌溉结合雨季雨水淋洗,使得土壤耕作层含盐量基本保持平衡,未对林木生长造成影响。

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Effect of salt water irrigation on the growth ofTamarix chinensis

Afforestation in saline alkali area and the construction of coastal protective forest are facing the problem of lack of fresh water resources.In this paper,by four factors three level orthogonal test to study the salt water irrigation scheme ofTamarix.It is found that the leading role is varieties＞salinity of irrigation water＞irrigation amount＞irrigation frequency,and optimal irrigation scheme is the selection ofTamarix,annual irrigation 2 times,15g/L mineralization degree of salt water,65 m3/666.7m2irrigation amount.According to Tamarix growth by the field irrigation with salt water draws the conclusion:12.6g/L salt water irrigation,Various of Tamarix growth were significantly higher than those without irrigation with salt water.Tamarix chinensisgrowth and tolerance were the highest.After salt water irrigation with the rainwater leaching in rainy season,soil salinity presented dynamic changes,and salt content in the cultivated soil maintained a basic balance no impact on tree growth.

Tamarix;salt content;growth;salt water irrigation

S793.5

A

1002－2724(2016)05－0048－04

2016－08－09

林业公益性行业科研专项(201404305);山东省农业重大应用技术创新“柽柳新品种标准化栽培关键技术研究与示范”;山东省科技发展计划“黄河三角洲困难立地造林技术研究”(2011GGH11036)。

魏海霞(1981－),女,工程师,硕士,主要从事盐碱地林业研究。

∗通讯作者:杨庆山,E-mail:15315060868＠163.com。