黑河中游内陆沼泽退化湿地种草技术改良盐渍化土壤的效果研究

摘要：  在黑河中游内陆退化湿地的盐渍化土壤上选择紫花苜蓿、冰草、黑麦草开展种草试验，比较其在土壤改良上的效果。结果表明，生草措施较未生草的对照处理在增加植被、改土培肥方面均有显著的效果，使地上生物量增加、植被盖度增加，改善土壤的容重、总孔隙度及含水量等物理指标，在降低土壤中含盐量的同时提高了土壤中有机质、水解氮、速效磷、速效钾等化学养分指标。建议在生产中选择3种草进行混合播种。

关键词：  黑河中游;  内陆退化湿地;  种草;  盐渍化;  改良土壤

中图分类号：   S 714. 6               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2022）03 - 0028 - 04

土壤盐渍化当前是一项全球性的难题，其特点为土壤中盐含量高、理化性质不佳，大多数植物的生长都会受到抑制，甚至死亡，对于湿地上，则其植被覆盖率更低。目前土壤的盐渍化已经成为我国面临的最为严峻的六大生态环境问题之一[ 1 ]。湿地属于陆地与水生系统之间的过渡性区域 [ 1 ]，在调节气候、蓄水固氮、改善生态环境、保护生物多样性等方面发挥着不可替代的作用，是目前生物多样性最丰富的生态景观之一[ 2 ]。

黑河流域是我国西北地区的内陆河流之一，大陆性气候特点明显，是我国第二大内陆河流域。由于其独特的地理位置及环境资源，区域内湿地资源丰富;黑河流域光照资源充足、热量丰富，但是气候干燥、雨水少，蒸发量年均值达到1 800 mm以上[ 3 ]，此种气候条件下蒸发蒸腾作用强烈、雨水补充不足，导致了土壤中盐分含量高[ 4 ]。龙瑞军等[ 5 ]认为在重度退化的土壤上开展生态恢复，主要的手段为人工建植草地;恢复湿地盐渍化的一条重要技术途径即为种植耐盐的植物，由于其具有见效快、投资低、兼顾生态及经济效益等多个方面的优点，目前在盐渍化土壤的修复中受到人们的广泛关注。紫花苜蓿[ 6 ]、黑麦草[ 7 ]、冰草[ 8 ]均属于耐盐碱胁迫的牧草，为探索3种耐盐碱牧草在黑河中游内陆沼泽退化湿地上种植后的生长以及改良盐渍化土壤的效果，特设置了3种牧草的单种、混种不同的处理开展研究，以期为黑河中游内陆退化盐碱湿地上的植被恢复、土壤改良提供一定的理论借鉴。

1 研究区概况

研究区位于张掖城北郊湿地，为大陆荒漠气候，降雨量少且分布不均，6～9月降雨量占全年降雨量的70%以上;研究区内的蒸发量年均可达2 000 mm以上，干旱指数超过10;光照资源充足，昼夜温差大，年均温7℃左右;无霜期约153天;盛行西北风，风速年均值约2 m/s。湿地的地势由南向北倾斜;覆盖度<25%，生物成土的作用不明显，含有较高的可溶性盐分（试验地块的土壤含盐量平均0.648%，范围0.580%～0.713%），肥力处于较低水平;地表分布着稀疏的植被，包括冰草、盐蒿、芦苇、碱蓬等。土壤类型主要为草甸土、沼泽土等，表层有一些黄色的黏土或淤泥层分布，质地较轻，土层深厚。

2 研究方法

2. 1 人工种草的试验设计

试验选择紫花苜蓿、冰草、黑麦草3种耐盐牧草共计8个处理，分别为紫花苜蓿单种、冰草单种、黑麦草单种、紫花苜蓿+冰草混种、紫花苜蓿+黑麦草混种、冰草+黑麦草混种、紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种，以不种草为对照，每个种草小区设3次重复。试验中除了种植的牧草模式有所区别外，其余措施均保持一致，包括播种时间、播种量、管理等[ 1 ]。

2. 2 种草的技术要点

在种草前对试验区域进行深翻，深度40～60 cm，并结合土壤的含盐量施入硫磺粉900 kg/hm2，以起到一定的土壤改良作用[ 9 ]。在深翻的同时施入腐熟厩肥60 t/hm2、磷酸氢二钾600 kg/hm2，结束后灌溉450 m3/hm2，之后即可按照試验设计的处理要求进行种草。播种前对各品种草种进行发芽率、纯净度的检测，均在90%以上，符合试验要求。5月10日统一播种，草种萌芽时表现出的顶土能力弱，因此播深均控制在1.5 cm，宽幅机械条播[ 10 ]。播种量均为450 g/hm2，混播处理下各草种按照相同比例混合后取450 g/hm2，之后每年在牧草返青期在灌溉的基础上施入充分腐熟厩肥30 t/hm2、磷酸氢二钾450 kg/hm2[ 11 ]。

2. 3 调查方法

2. 3. 1 不同牧草生长效果的调查

播种当年在牧草生长停止后对各处理的植被生长情况进行统计，包括地上生物量鲜重、地表植被盖度。在各处理小区内随机用“九方格”法选择8个小样方，面积1 m2（1 m×1 m左右）。设置9个面积为1 m×1 m样方。计算公式：

植被盖度（%）=地面上植被遮盖的面积/样地面积× 100;

生物量鲜重（kg/hm2）=小样方植被的鲜重（kg/m2）×1 000 m2。

2. 3. 2 不同牧草处理下土壤理化性质变化的调查

3年生草管理后，对7个处理下土壤内0～40 cm表层土的理化性质变化情况进行统计分析。土壤容重调查的方法为环刀法;总孔隙度的调查选择计算法;土壤自然含水量的测定选择烘干法;全盐含量的测定用电导法;土壤中有机质含量测定选择重铬酸钾法;土壤水解性氮含量的测定选择碱扩散法;速效磷含量的测定选择碳酸氢钠法;速效钾含量的测定选择火焰光度计法[ 12 - 13 ]。

2. 4 数据统计分析

各处理内小样方的数据，最后取平均值分析。采用 Excel 2003进行数据的相关性分析，Duncan统计法开展各处理数据的差异性比较[ 5 ]。

3 结果与分析

3. 1 不同牧草种植模式下植被当年的生长量及覆盖度比较

在牧草单种、混种不同的模式下，当年植被鲜重、盖度情况表现出不同程度的差异。由表1可知，所有的生草处理植被盖度、地上生物量鲜重均显著高于对照处理;3种草混种的处理地上生物量鲜重、植被盖度均高于2种草混种的处理;各处理地上生物量鲜重按照从重到轻的顺序依次为：紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种>紫花苜蓿+黑麦草混种>冰草+黑麦草混种>紫花苜蓿+冰草混种>紫花苜蓿单种>黑麦草单种>冰草单种，植被的盖度按照从高到低的顺序同生物量鲜重保持一致。由此可知混播种草模式下利于增加植被的生长量鲜重及覆盖度，分析其原因可能在于混种后营养空间、生长空间得到了充分的利用，实现了优势互补，有效增强了植物的抗逆能力、适应能力，不同类型草种错峰生长，利于增加退化盐渍地的生物量及植被覆盖度，是改良土壤、推进内陆湿地生态恢复的有效途径。

3. 2 不同生草种植模式下土壤的理化性质比较

3. 2. 1 物理性质比较

在牧草单种、混种不同的模式下，3年后土壤容重、自然含水量、总孔隙度表现出不同程度的差异。由表2可知，各生草处理下土壤容重、自然含水量、总孔隙度分别比对照降低、增加、增加，均达到了显著差异水平，表明对土壤的物理性质起到较好的改善效果。混合生草种植模式处理下土壤容重更低、土壤自然含水量更高、总孔隙度更大，表明混合生草模式下对土壤物理性质的改良效果好于单独生草模式的处理。土壤容重以紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种的处理为最低，其次是紫花苜蓿+黑麦草混种处理;自然含水量以紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种的处理为最高，紫花苜蓿+黑麦草混种处理排第2，黑麦草单种处理排在第3位，紫花苜蓿单种、黑麦草单种、紫花苜蓿+黑麦草混种3个处理没有达到显著差异;总孔隙度以紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种的处理为最大，其次為紫花苜蓿+黑麦草混种，排第3位的为冰草+黑麦草混种、黑麦草单种，这2个处理与紫花苜蓿+冰草混种、冰草单种处理之间未达到显著差异。

3. 2. 2 化学性质比较

在牧草单种、混种不同的模式下，3年后土壤中全盐、有机质、水解氮、速效磷、速效钾含量均表现出不同程度的差异（表3）。各生草处理下土壤中的全盐含量较对照有显著降低，有机质、水解氮、速效磷、速效钾含量均较对照有所增加，表明生草在改善退化盐渍地土壤中含盐量、增加土壤中养分含量方面有显著的作用;全盐量最低的处理为冰草+黑麦草混种，紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种、紫花苜蓿+黑麦草2个处理分别排在倒数第2、倒数第3位，改良土壤盐渍度的效果好于其他处理;有机质含量最高的处理为紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种，其次为紫花苜蓿单种;水解氮含量最高的处理为紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种，其次为紫花苜蓿+冰草混种;速效磷含量最高的处理为冰草单种，其次为紫花苜蓿+黑麦草+冰草混种;速效钾含量最高的处理为紫花苜蓿+黑麦草+冰草，其次为紫花苜蓿+冰草混种。

4 结 论

4. 1 紫花苜蓿、黑麦草、冰草均属于耐盐胁迫的牧草。紫花苜蓿的根系有大量根瘤菌着生，通过根瘤菌可以将空气中游离态氮固定下来、改善土壤中氮元素的供应、发挥出很好的改良盐渍土壤的效果[ 6 ]。黑麦草的植物根系可以积累土壤中的Na+，降低叶片、茎部对盐渍的耐受能力，表现出抗盐胁迫的效果[ 7 ]。冰草在pH 8.5的贫瘠土壤上，其出苗生长均未受到明显的影响[ 8 ]。

4. 2 试验结果表明，紫花苜蓿、冰草、黑麦草在当地种植后，在增加地表覆盖度、改良土壤、提高土壤肥力方面有着明显的作用;生草的当年，各生草处理的地上生物量鲜重、植被盖度均较未种草的对照显著增加，其中混种的效果好于单种，3种混种的效果好于2种混种;生草3年后土壤容重降低、自然含水量及总孔隙度增加、有机质含量增加、全盐含量降低、水解氮增加、速效磷增加、速效钾增加，表明生草可以显著改善土壤中主要的理化性质，达到改良土壤、培肥地力的作用。由此可知，此3种草在黑河中游内陆沼泽退化湿度盐渍化土壤上种植是恢复当地植被、改良土壤的一项行之有效的措施，生产中建议选择3种进行混播的模式。

研究中选择黑河中游内陆沼泽退化湿地上含盐量范围在0.580%～0.713%的地块开展试验，并在整地种草前施入了硫磺粉900 kg/hm2，未来可在含盐量范围更高或者更低情况下的湿地上开展进一步的研究，为黑河中游内陆沼泽退化湿地盐渍化土壤的改良提供更加完善的借鉴。

参考文献

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[13] 中国科学院南京土壤研究所.  土壤理化分析[M].  上海：  上海科学技术出版社， 1978.

第1作者简介：  任璞（1980-），  男，  林业工程师，  二级建造师（市政、公路、水利专业），  长期从事湿地保护和湿地恢复工作。

收稿日期： 2022 - 02 -  20

Effect of Grass Planting Technology on Soil Improvement in Inland Degraded Saline Wetland in the Middle Reaches of Heihe River

REN Pu（Ganzhou District Heihe Wetland National Nature Reserve Administration，  Gansu Ganzhou 734000）

Abstract Alfalfa， wheatgrass and ryegrass were selected to plant grass on the inland degraded saline wetland in the middle reaches of Heihe River， and their effects on soil improvement were compared. The results showed that compared with the control treatment without grass， the grass growing measures had significant effects on increasing vegetation and improving soil fertility， to increase aboveground biomass and vegetation coverage， and improve physical indicators such as soil bulk density， total porosity and water content. While reducing the salt content in the soil， the indexes of organic matter， hydrolyzed nitrogen， available phosphorus， available potassium and other chemical nutrients in the soil were improved. It is suggested to select 3 kinds of grass for mixed sowing in production.

Key words Middle reaches of Heihe River; Inland degraded saline wetland; Rass planting; Soil improvement