盐碱地三种盐生植物生境指标测定及其改土效应分析

2021-10-31潘逸风杨文菲赵梓琦

河南科技 2021年15期

潘逸风　杨文菲　赵梓琦

摘要：盐角草、碱蓬、柽柳为三种威海市盐碱地普遍种植的具有耐盐碱特性的盐生植物。本研究通过测定三种植物的生境指标，探究了盐生植物的生长条件和对盐碱化土壤的适应性，并分析了耐盐机理，以期开发盐碱化土壤的生物改良技术，因地制宜地种植盐生植物，拓展盐生植物的资源化利用途径。

关键词：盐生植物;生境指标;盐碱地;耐盐机理;土壤改良

中图分类号：Q945.78文献标识码：A文章编号：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

土壤盐碱化作为一种很容易被人们忽略的自然现象，正在日益侵蚀我国乃至世界近百个国家的土地，据统计，全球范围内的盐碱地已经超过9亿hm2，相当于全球陆地总面积的6.5%[1]。滨海地区受土壤盐碱化问题的影响严重，统计表明，山东省共有约106万hm2的盐碱地[2]。盐碱地的危害主要在于难以种植作物，使得作物成活率降低和产量下降[3]。近些年，国内外对于盐碱地的治理提出了许多可行的方案，却少有利用自然界中丰富的盐生植物资源进行治理的方案。本文将筛选具有较强耐盐性的植物作为缓解全球盐碱化问题的有效途径，探寻这些植物适宜的生存环境，寻找适合它们进行盐碱地治理的地区。

按照克服盐胁迫的方式，陆生盐生植物可分为稀盐型（Salt-dilution）植物、泌盐型（Salt-secretion）植物和拒盐型（Salt-exclusion）植物[4]。本文选择了三种研究对象，其中，盐角草、碱蓬属于稀盐型植物，而柽柳属于泌盐型植物。通过分析不同耐盐机理植物在当地的生存情况，最终得出适用于当地的耐盐方式及其植物。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点是威海市南海新区蓝色经济研究院试验基地，地理坐标为东经121.86°、北纬36.94°。该地区处于中纬度，受北温帶季风性大陆气候影响，土壤常年受海水侵蚀，多呈高盐碱性，具有地下水位高、含盐量高、改良难度大等特点[5]。

1.2 样点选取与样品采集

盐生植物生长较旺的时期，在试验田进行土壤采样调查，根据研究植物的平均高度设置样方大小。取样时共在试验基地内设置5个样方，依据研究植物的类型，将样方面积设为1 m×1 m。土壤样品分析前先进行处理，将土壤样品置于阴凉处自然风干。挑出杂质后，将风干的土样磨碎并保存在自封袋内。同时，对研究植物的灌溉用水进行取样测量，以确保模拟野生植物生长的自然环境。

1.3 评价指标的选取

由于评价土壤质量的指标具有多样性，本文挑选了盐碱化土壤中比较有代表性的几种指标进行测定，包括含水率、电导率、重碳酸根含量以及氯根含量[6]。其中，土壤的电导率和氯根含量可以代表土壤的含盐量，溶解的盐越多，电导率就越大[7]。重碳酸根含量可以应用于土壤的碱度评价，过量的重碳酸根可能会导致植物锌元素的吸收受阻[8]。同时，为了确认植物种植对当地土壤是否有改良作用，本文通过仪器对柽柳周围土壤进行长期监测，包含土壤水分、盐分、温度等数据，观察植物生长对土壤的影响。

对于灌溉水样，水质检测指标有溶解氧（DO）、总溶解性固体物质（TDS）、盐度（SAL）和pH[9]。这些数据可以用于衡量灌溉用水是否接近海水的盐度与碱度，若植物能在这样的条件下正常生长，则意味着它可能具有较好的耐盐性。

1.4 评价指标的测定方法

土壤相关指标测定参照《森林土壤水溶性盐分分析》（LY/T 1251—1999）;水质相关指标测定参照《海水水质标准》（GB 3097—1997）。

2 结果与分析

2.1 植物生境土壤含水率分析

如图1所示，盐角草与碱蓬周围具有较高的含水率，其土壤含水率分别为12.90%与17.60%，均与正常土壤含水率较为相近。而柽柳附近土壤含水率仅为4.00%，不足碱蓬的四分之一，说明种植所需的水分条件较低，碱蓬可以在干旱环境中生长。

2.2 植物生境土壤电导率分析

如图2所示，碱蓬与盐角草周围的土壤具有较高的电导率，其土壤电导率分别为2.15 mS/cm与2.95 mS/cm，说明其能够适应盐分较高的土壤。而为了成功种植柽柳，在原有的土壤基础上引进盐分较低的客土，导致柽柳周围的土壤电导率很低，仅有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测定结果如图3所示。氯根含量与电导率所反映的信息基本相同，是对电导率测定的一个验证。盐角草和碱蓬更能适应盐分较高的环境，且对氯离子毒性有一定的适应性。

2.4 植物生境土壤重碳酸根含量分析

如图4所示，三种植物附近的土壤都具有很高的重碳酸根含量，较为相近，其重碳酸根含量保持在0.04～0.05 mol/kg。这说明三种植物都可以在碱度较高的土壤中正常生长。

2.5 柽柳生境土壤监测数据分析

为了研究植物种植对土壤是否有改良作用，本文使用监测仪器，对威海市南海新区蓝色经济研究院试验基地土壤的电导率和水分进行长时间的监测，如图5、图6所示。监测时间为2020年6月1日至10月31日。

本试验基地位于黄海海滨，土壤常年受海水侵蚀，因此推测Na+、Cl-为土壤中的主要盐类物质。当土壤含盐量为1～12 g/kg时，土壤含盐量与电导率的回归方程为[10]：

由监测数据可以看出，土壤中的盐分和水分在7月30日左右之后有明显增加，粗略估计，在大约5个月内，试验基地柽柳对95 cm深处的盐碱地土壤脱盐率可达20%左右。研究表明，耐盐碱植物可以积累大量盐分，达到降低土壤盐分的目的。

3 灌溉用水数据分析

灌溉水质对土壤的结构和理化特性、植物生长和营养成分吸收等方面有很大影响[11]。本研究使用美国YSI多参数水质分析仪对灌溉水质部分指标进行快速、准确测定。

从表1数据可以看出，东、西两侧灌溉水TDS分别为2 556.1 mg/L和2 271.8 mg/L，pH分别为8.54和9.09，SAL分别为2.509%和2.205%。这反映出盐生植物灌溉水质为偏盐碱性且溶解性固体总量高的特点。盐碱化程度较高的灌溉水会加剧土壤的盐碱化，对于种植非盐生植物的农业来说，灌溉可利用程度极低，但可以很大程度地模拟海滨湿地上野生植物的生存状态，并为海水灌溉提供可行性支撑。

4 讨论

4.1 盐碱地对植物的影响

在三种植物较长时间的观察与监测中，盐碱地上的植物都存在一定的发育受阻现象。以柽柳为例，在正常土地上种植一年的柽柳大多可以达到0.8～1.0 m高度，且主干部分较为粗壮，拥有较深的根茎。而本试验区的柽柳种植一年后，高度仅有约0.4 m，茎干部分纤细，周长平均仅为6.43 cm，叶片干瘪且有的呈枯黄色。

植物在盐碱地上生长时，植物的原生结构会遭到一定程度的破坏，过量的盐会导致蛋白质合成受阻，且由于大量钠离子的竞争，其他离子的吸收量都会减少，盐生植物的营养含量相比正常生长的植物有所欠缺，因此盐生植物大多不适合作为食物[12]。

4.2 盐生植物改土效应分析

植物的主要营养都来自附近的土壤，它对植物的高度、色泽、营养成分等都有很大的影响[13]。通过土壤分析，确定土壤部分性质，可以为植物生长的适应性规律研究提供依据。土壤含盐量测定可以表征土壤盐分状况与盐碱化程度，盐分过高会导致植物减产、干瘪甚至死亡，准确测定土壤含盐量是实施一切盐碱地改良工作的基础[14]。

利用盐生植物改良盐碱化土壤，其原理是种植期间植物的根系可以吸收土壤中的盐分和碱分，植物死亡后作为生物肥料反哺土壤[15]。盐生植物的种植可以有效增加盐碱化土壤的地表覆盖率，使得地表水蒸发减少。同时，其根部通过呼吸作用及有机质分解使土壤空隙结构及理化性质得到改善。一年生盐生植物可用于治理灌溉方法不当引起的土壤次生盐碱化问题，充分发挥回收土壤盐分、防止返盐、生物脱盐等作用，使部分农作物种植受到限制的土壤得到改良。盐生植物枯萎后的残体还可使土壤养分增加，它在促进盐分的生态系统循环方面发挥了重要作用[16]。

4.3 盐生植物生境指标分析

种植盐生植物可以改良土壤，因此要明确盐生植物的种植条件，以便将其推广到其他存在土壤盐碱化现象的地区。本文所分析的三种植物中，除了柽柳所在的种植地盐分含量较低，盐角草和碱蓬均能在一定浓度的含盐土中生长，其中碱蓬的耐受程度略大于盐角草。三种植物都可以种植在高碱度的土中，三者对碱度的耐受关系是柽柳>碱蓬>盐角草。因此，在运用盐生植物改良土壤时，可以将柽柳种植在高碱度但盐分较低的地区，而柽柳和碱蓬适用的范围更加广泛。

5 结论

综合来看，三种盐生植物对灌溉水质和生境土壤的鹽碱化程度具有较好的适应性，以多项指标测定数据为依据，其耐盐能力排序大致为盐角草>碱蓬>柽柳。目前，通过种植耐盐植物来改良盐碱化土壤是一种较为热门的生物改良措施，具有较高的生态效益、经济效益，且操作较为简单。当前，因地制宜地培育和种植盐生植物，增强植物的耐盐基因，开展多用途开发与利用，成为研究热点[17]。碱蓬与盐角草为一年生草本植物，可短期分布种植，对因灌溉而造成不适宜普通农作物生长的次生盐碱化土壤进行改良，其在枯萎后可以增加土壤的腐殖质含量。而柽柳体形高大，可以作为景观绿化植物，同时可以防风固沙。除此之外，盐生植物作为宝贵的自然资源，可进一步挖掘其在色素提取、海水蔬菜开发等方面的价值。

参考文献：

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