恢复生态学技术在盐碱草地恢复中的应用概述

孙旭青 岳中辉

(哈尔滨师范大学生命科学与技术学院 150025)

随着经济的发展、人口数量不断增加以及生活水平的迅速提高，人类对生态资源的需求不断扩大，导致生态系统的过度利用，甚至生态系统遭到破坏。为了恢复和重建稳定、健康的生态系统，人类已经开始利用恢复生态学技术进行各种生态系统的恢复工作。本文概述恢复生态学技术及其在盐碱草地恢复中的应用，为进一步研究恢复生态学技术的应用提供基础生物学资料。

1 恢复生态学

20世纪80年代以来，恢复生态学作为应用生态学的分支得到了迅速发展。1985年，Aber和Jordan[1]首次在生态学的基础上提出恢复生态学这一认识，之后恢复生态学开始迅速发展。学界认为，恢复生态学是研究退化或受损的生态系统的恢复或重建，是一门生态恢复应用与理论研究相结合的科学[2]。

2 恢复生态学技术在盐碱草地恢复中的应用

盐碱化土地在地球上广泛分布，全世界盐碱地面积约为1.0×109hm2，约占地球陆地面积的25%，全世界耕地面积的76%，主要集中在欧亚大陆，非洲和北美洲西部干旱、半干旱、半湿润地区[3]。我国盐碱化土地面积约9.9×107hm2，主要分布在北方，包括新疆、甘肃河西、青海柴达木、内蒙古河套平原、宁夏银川平原、黄淮海平原、松嫩平原西部以及滨海地区。土地盐碱化严重制约着作物生产和生态环境的改善。按照其盐碱化程度，盐碱化土地大致分为3类：轻度盐碱化土，土壤含盐量0.1%～0.2%，pH7.5～8.0；中度盐碱化土，土壤含盐量0.2%～0.4%，pH8.0～8.5；重度盐碱化土，土壤含盐量0.4%～0.6%，pH>8.5。过度盐害会影响土壤的理化性质及土壤生物特性，不利于植物生长。因此学者尝试利用多种方法包括物理、化学和生物手段对盐碱草地进行修复，而利用恢复生态学原理进行盐碱草地的修复是最有效、环保的方法。目前，利用恢复生态学原理对盐碱草地进行改良的技术主要有封育[4]、秸秆施用[5]、种植耐盐碱植物[6]等。

2.1 封育恢复 封育主要利用围栏等设施将草地保护起来，在一定时间内使处于封闭状态的受损草地自然恢复，是一种简单易行、十分经济的恢复手段，对重度退化盐碱草地的恢复具有重要意义：如对科尔沁西部退化草甸、大庆草场、锡林浩特市白音锡勒牧场和吉林省长岭县草甸实行的围封。一定年限后发现，所涉及的盐碱草地土壤含盐量、pH下降，土壤酶活性、有机质含量、微生物数量增加，土壤结构均得到改善，草地生产力也得以提高[4,7～9]。

2.2 秸秆恢复 秸秆恢复方法主要是利用作物秸秆对重度和中度盐碱草地进行恢复。作物秸秆含有丰富的有机质，能够增加土壤养分，对盐碱草地恢复具有一定效果。目前在盐碱草地中应用比较多的是玉米秸秆。例如：张素瑛等[5]将玉米秸秆顺垄割倒覆盖于盐碱草地表面，发现秸秆覆盖使土壤结构和理化性质得到改善，玉米产量提高；吴泠等[10]将玉米秸秆切成25cm长的小段进行扦插和平埋，发现土壤pH和可溶性盐分含量降低，土壤中有机质含量增加；范富等[11]将玉米秸秆粉碎，施用在表层盐碱土下种植大麦，发现土壤微生物数量增加，大麦产量增加。

2.3 植被恢复 植被恢复技术通过种植耐盐碱植物对盐碱草地进行恢复，可应用于各种类型的盐碱草地，尤其是对重度退化形成盐碱斑的地区有较好的恢复效果。耐盐碱植物的生长可以维持土壤积盐与脱盐的平衡；减少土壤水分蒸发，阻止盐分在土壤表层积累，从而达到降低土壤pH、改善土壤理化性质的效果[6]。

目前已经应用于重度盐碱草地恢复的耐盐碱植物有碱蓬、苜蓿、星星草、羊草、藜、盐蒿、梭梭、白刺、柽柳等，在不同地区可选择不同的耐盐碱植物进行恢复。例如：南方碱蓬适宜在江苏、福建等南方地区生长，能够起到增加土壤有机质、改善土壤结构的作用；白刺适宜在陕西、内蒙古等西北、华北地区生长，有明显的降低土壤盐分，改善土壤结构的效果；柽柳适合在山西、宁夏等华北、西北地区生长，有降低土壤盐分，增加土壤微生物量的作用；星星草、苜蓿适宜在东北、华北、西北等多个地区生长，能够降低土壤pH，提高土壤养分，改善土壤的理化结构。已应用于中度盐碱草地恢复的耐盐碱植物有碱茅、菊芋、槐树等。其中碱茅适合生长在包括辽宁、内蒙古等地在内的东北、华北地区，能够增加土壤有机质含量，改善土壤通透性；菊芋适合生长在包括黑龙江、吉林等地在内的东北地区，能够调节物质代谢平衡，从而改善盐碱土壤的胁迫，并且改善土壤理化性质。在轻度盐碱草地恢复中可直接种植耐盐碱作物，如甜菜、高粱、燕麦等。其中甜菜主要在北方地区种植；高粱、燕麦等在南北方地区均能种植。在轻度盐碱草地上种植这些耐盐碱植物，能够在恢复盐碱草地的同时，产生显著的经济价值。

由于耐盐碱植物体内具有耐盐碱基因，因此可以通过基因工程技术将耐盐碱基因导入到经济作物体内，通过筛选就可获得耐盐碱的作物品种应用于生产。例如：将具有抗盐碱胁迫的长穗冰草DNA导入普通小麦细胞中，重组后的小麦抗盐碱能力增强，产量增加[12]；将拟南芥体内的焦磷酸酶基因转入到棉花细胞中，重组后的棉花具有耐盐碱能力，纤维产量提高[13]；通过将互花米草细胞内的耐盐碱基因在水稻细胞内表达来增强水稻耐盐碱性，提高水稻产量[14]。

2.4 其他方法 在盐碱草地恢复中，除使用上述三种常用的生态恢复方法外，还可利用添加微生物和施用生物有机肥等恢复手段。微生物添加主要应用于中度盐碱草地，主要以菌肥的形式施用，能在一定程度上改善土壤结构，降低土壤pH，增加土壤有机质含量，多种菌肥配施效果更好。生物有机肥主要是通过对动植物残体经过无害化处理加工形成，兼具微生物肥料和有机肥效应的复合肥料，也适用于中度盐碱草地的恢复。施用生物有机肥可改良土壤结构，增加作物产量。

3 讨论

利用恢复生态学技术对盐碱草地进行恢复是目前最具有发展前景的改良盐碱草地的方法，但这些方法仍存在一定局限性。例如：封育恢复方法虽然简单经济，但耗时较长，不适合在农业生产中使用；秸秆恢复方法由于要对秸秆和土地进行加工，所以处理成本高，并且在实际生产中还可能影响下茬作物的生长；植被恢复虽然是目前应用最广泛的盐碱草地恢复方法，但由于不同的植被恢复盐碱草地效果不同，并且不同类型的盐碱草地适合生长的植被也不同，因此该技术还没有系统化、综合化。综合来看，利用恢复生态学技术进行盐碱草地的改良还处于初级发展阶段。真正实现盐碱地的农业可持续利用任重而道远，还需要进一步的研究和实践。

(*通信作者)