基于自吸水设施的耐盐鉴定基质配比对水盐分布的影响研究

吴哲 张晓东 鲁雪林 左永梅 王秀萍

摘  要：采用水分自吸方式，利用3D模拟方法研究了珍珠岩、蛭石与草炭的合理配比，调控盐碱土基质的保水性，确定了一种水盐分布均匀、通透性、稳定性良好的耐盐鉴定基质。通过测试最佳基质配比下不同梯度盐分的均匀度及稳定性，结果表明，保持适宜的水分及均匀分布的范围为草炭50%～65%、蛭石20%～60%、余者为珍珠岩，基质推荐比例为草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1。不同梯度的盐分在基质中分布较为均匀，差异均小于5%，可用于浅根系植物苗期的耐盐鉴定。

关键词：耐盐鉴定;水盐调控;自吸水;基质配比

中图分类号 S311文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）08-0022-04

Absrtact：Using the method of water self-absorption and 3D simulation，the rational proportion of perlite，vermiculite and peat was studied to determine the optimal soil matrix with uniform distribution of water and salt，good permeability and stability for salt-tolerance identification.The results showed that the proportion of 50%～65% peat，20%～60% vermiculite and the rest of perlite could maintain a proper moisture content and uniform distribution.The recommended ratio of matrix was peat：vermiculite：perlite = 2：1：1.The uniformity and stability of salinity at different gradients under the optimum matrix ratio were tested.The results showed that the different gradients of salt content evenly distributed in this soil matrix，and their differences within the soil matrix were less than 8%，indicating that this combination of soil matrix could be used for salt-tolerance identification for shallow root plants such as dandelion.

Key words：Salt-tolerance identification;Regulation of water and salt;Water self-absorption;Soil matrix proportion

我国现有盐荒地约3600万hm2，相当于总耕地面积的1/3。由于灌溉方法不当，在1亿hm2耕地中造成了600多万hm2的次生盐演化土地，严重影响了农业生产[1]。多国实践表明，应用生物学措施改良盐碱地极具前途，特别是引种经济盐生植物[2]。盐生植物是一类能够在盐演土壤上正常生长并完成生活史的天然植物群落，其最大特点是具有较大的抗盐能力。对盐生植物资的耐盐性进行科学评价，是盐碱地农业发展的基础[3，4]。然而，在耐盐鉴定和评价过程中，采用的方法存在差异性。鉴定植物的耐盐性，一般采用水培、沙培、盐碱土培等方法[5，6]，但是这些方法都忽略了水-盐运动性质[7]，即在浇盐水时，盐分会随着水分下移，导致耐盐评测结果不准确[8]。水-盐运移现象也表现在盐度积累、矿化度分布不均。因此，保证耐盐鉴定条件的一致性是评价植物耐盐性的重要前提[4]。针对目前耐盐鉴定存在的问题，本试验以滨海区地下咸水配置梯度盐分，采用水分自吸方法调控基质水分，通过研究珍珠岩、蛭石与草炭的合理配比，确定一种水盐分布均匀、通透性、稳定性良好的耐盐鉴定基质。

1 研究方法

1.1 试验设计 本试验采用珍珠岩、蛭石、草炭作为基质材料，按一定配比混合共13个处理（表1）。每处理6次重复，以河北省唐山市曹妃甸区的粘质滨海盐碱土为供试对照盐碱原土。

1.2 试验方法 试验在河北省农林科学院滨海農业研究所综合试验站防雨棚中进行。耐盐鉴定装置采用自吸水盆栽装置如图1所示，装基质的花盆内径30cm、高23cm，水桶内径35cm、高度29cm;靠输水棉绳供给基质水分，棉绳直径5mm，盐碱基质采用9g/L的滨海区地下咸水与混合基质定量搅拌。配置的盐分梯度分别为1g/L、2g/L、3g/L、5g/L、7g/L、9g/L，以滨海盐碱原土为对照，盐分含量为12%，每个处理设6个重复。供水方式为自吸水，桶里保持有相同的淡水，鉴定基质盆底距离水面2cm。以十字型的位置在花盆四侧距离盆上沿测5cm、9cm、13cm、17cm、21cm的位置打小孔，用于检测基质空间内水分和盐分的含量。

1.3 指标检测 利用100cm3的钢制环刀对混合基质进行取样并称重，随后进行浸水与控水处理，测定基质饱和含水量（%）、基质毛管持水量（%）、基质持水量（%）、基质容重（g/cm3）、基质含水量（%）、毛管孔隙度（%）、非毛管孔隙度（%）以及总孔隙度（%）等物理参数。具体计算方法参见张学礼等的研究方法[9]。按比例配好基质装入盆中3d和5d后，利用便携式土壤三参测定仪（EasyTest）检测基质空间内水分含量。利用上述同样的方法，将配好的基质加入1g/L、2g/L、3g/L、5g/L、7g/L、9g/L的地下咸水，混匀静待5d后，测定基质空间内盐分变化。

1.4 数据分析 试验数据采用Excel和SPSS 19.0进行统计分析。水盐均匀分布采用3D模型分析，软件为Table Curve 3D，模型采用Sigmoid Series Bivariate Order 3。

2 结果与分析

2.1 不同基质配比的物理性质变化 由表2可知，滨海盐碱原土容重最高，通过调整不同基质的比例，总基质的容重在0.08～0.41g/cm3，随之，基质的物理性质也相应发生了变化。饱和含水量、毛管持水量、毛管孔隙度和非毛管孔隙度初步选为基质配比的参考参数，结合表2数据以及通过3D模型分析结果，基质最大的饱和含水量对应的基质比例为：蛭石50%～60%、草炭40%～60%，余者为珍珠岩。利用同样的方法得到最大的基質毛管持水量对应的基质比例为：蛭石45%～60%、草炭45%～70%，余者为珍珠岩;基质最大毛管孔隙度对应的基质比例：蛭石10%～25%或50%～70%、草炭40%～50%，余者为珍珠岩;基质最大非毛管孔隙度对应的基质比例为：蛭石30%～50%、草炭40%～50%，余者为珍珠岩。基质配比的具体的比例，应结合基质空间内含水量和电导率的变化进一步确定。

2.2 不同基质配比的剖面水分变化 耐盐鉴定基质空间内土壤湿度变化结果见表3。由表3可知，除了处理2、8和11外，总体上不同比例配比基质3d和5d后的水平空间内水分含量差异较小在2.5～5.1，垂直空间内水分含量差异较大在7.1～8.5，如果除去对照以及处理2、8和11，则水分含量差异在4.1～5.7，且2次测量结果差异不大。总体来说，各个组合的空间内水分差异依然在可接受范围，也反映了该耐盐鉴定采用的供水方式稳定，可保证基质水分一定程度的稳定性。从表3中可知，除去对照外，组合4、5、8、12水分变化差异较小，其余组合6、7和9次之。结合前文确定的基质配比范围，综合考虑基质水分和毛管空隙度，可初步得到基质组成比例为草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1或3∶1∶1。

2.3 梯度盐分在基质中的变化 进一步测试了梯度盐分在草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1的组合基质中的稳定性，结果表明，不同梯度的盐分在基质空间分布均匀。差异在0.8～4.1，且基质中的水分差异均小于4.9（表4）。说明该耐盐鉴定基质受梯度盐分的影响不大，也说明了该调控比例的基质能够维持水盐的均匀分布，可用于浅根系植物的耐盐鉴定。

3 结论与讨论

由于滨海盐碱地原土60cm耕层中87%是由2～50μm的土壤微粒组成[10]，通透性差，对植物耐盐鉴定的真实结果产生不利影响，因此本研究采用人工基质代替盐碱原土。草炭可为植物生长提供有机碳源，蛭石保水能力好，珍珠岩能够增加孔隙度，因此合理搭配三者比例，能够为植物生长提供适宜的生长条件。本研究中推荐的三者比例为2∶1∶1或3∶1∶1，对应的处理组合号为6和9，通过表2和表4的数据可看到，基质的持水量和非毛管孔隙度均在合理范围内，尤其在梯度盐分测试中，整个空间内的盐度和水分和盐度分布的变异幅度较为均匀，说明该耐盐鉴定系统工作稳定，能够很好的用于植物耐盐鉴定。该系统较适宜于浅根系植物的苗期耐盐鉴定，是因为植物生长后期需要大量的水分，对于高大的作物来说，供水量不足，容易出现萎蔫以及基质盐分分布不均现象。在后续实验观察中发现该现象，利用该系统鉴定黄蜀葵和蒲公英的耐盐性，在黄蜀葵以及蒲公英苗期，基质水分和盐分分布均匀，且梯度盐分对它们的生长具有明显的抑制作用，然而在后期生长中，黄蜀葵出现萎蔫，梯度盐分对黄蜀葵的生长作用不明显，基质中的水分分布不均，主要集中于根部周围，也导致根部周围盐分含量降低。因此，基于自吸水设施的耐盐鉴定系统，合理搭配草炭、蛭石和珍珠岩，能够很好的用于浅根系植物的苗期耐盐鉴定。

参考文献

[1]刘会超.耐盐和盐生园林植物引种、筛选、利用及其耐盐机理的研究[D].北京：中国林业科学研究院，2005.

[2]赵可夫.利用盐生植物改良盐碱地[J].植物生理学报，1997（6）：501-502.

[3]田淑慧，陶翠霞，张锋.20种药用植物的苗期耐盐性及其评价[J].山东农业科学，2017（8）：49-54.

[4]阎旭东.植物耐盐性鉴定及评价技术规程[M].北京：中国农业科学技术出版社，2012.

[5]张永印，寇贺，赵福才，等.作物耐盐碱性鉴定评价方法[J].辽宁农业职业技术学院学报，2009（2）：6-7.

[6]刘雅辉，王秀萍，左永梅，等.蒲公英苗期盐胁迫反应及耐盐阈值的确定[J].西北农业学报，2017（8）：1223-1229.

[7]褚琳琳，康跃虎，陈秀龙，等.喷灌强度对滨海盐碱地土壤水盐运移特征的影响[J].农业工程学报，2013（7）：76-82.

[8]Zhang L，Zhang J，Gao L，et al.A review of land reclamation technologies of saline-alkali soil in China[C].The International Symposium on Land Reclamation and Ecological Restoration，2017：543-545.

[9]张学礼，胡振琪，初士立.土壤含水量测定方法研究进展[J].土壤通报，2005（1）：118-123.

[10]Xiuping W，Zhizhong X，Xuelin L，et al.Salt leaching of heavy coastal saline silty soil by controlling the soil matric potential[J].Soil and Water Research，2019. （责编：张宏民）