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      白莖鹽生草對鹽堿土壤的改良效果

      2011-04-25 09:42:42張德罡
      草業(yè)科學 2011年6期
      關(guān)鍵詞:鹽生鹽堿鹽堿地

      王 文,張德罡

      (甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院,甘肅 蘭州 730070)

      白莖鹽生草(Halogetonarachnoideus)為黎科(Chenopodiaceae)鹽生草屬(Halogeton)一年生草本植物[1-2],又名蛛絲蓬、灰蓬;廣泛分布于西北干旱荒漠、半荒漠地帶的甘肅、內(nèi)蒙古、青海、新疆、寧夏的部分地區(qū),主要生長于干旱或鹽漬化程度嚴重的區(qū)域;具有聚鹽特性,植株內(nèi)富含鹽分,成熟期植株粗灰分含量高達36.48%[3]。蘭州周邊地區(qū)的人們在很早以前就掌握了白莖鹽生草的燒灰制堿技術(shù),利用其植株燒制成天然復合堿,作為傳統(tǒng)蘭州牛肉拉面的添加劑,在面食制作中使用,增加面團的粘彈性和滑爽口感。白莖鹽生草生物量高,植株碩大茂密,通過種植可帶走土壤部分鹽堿;同時由于其植株覆蓋面大,可減少由水分蒸發(fā)引起的地表積鹽[4]。利用鹽生植物富集鹽堿地堿且耐旱的特性,在不適宜種植糧食作物的鹽堿地中,連續(xù)種植數(shù)年,并有效利用植株,可使鹽堿含量減少,達到生物改良鹽堿地的目的[5]。

      近年來,利用生物措施改良鹽堿地的研究和應用不斷深入,典型鹽生植物的生態(tài)特性、抗旱抗鹽機理以及經(jīng)濟利用價值的研究逐漸深化和細化,鹽生植物的各種特征特性,被不同程度的加以利用,在改良鹽堿地、預防鹽漬化和生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面發(fā)揮著獨特的作用。葛瑩和李建東[5]、趙蕓晨和秦嘉海[6]進行了鹽生植物改良鹽堿土的研究,效果良好。但對適生面積大、聚鹽效果明顯的白莖鹽生草在鹽堿地改良方面的應用研究較少。所以,對白莖鹽生草聚集鹽堿和對鹽堿地改良效果進行研究分析,為進一步探索西北內(nèi)陸鹽堿地區(qū)和次生鹽漬化區(qū)域的生物治理措施具有重要意義。

      1 材料與方法

      1.1試驗地概況 試驗地位于甘肅省永登縣秦王川農(nóng)業(yè)高科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)示范基地。海拔1 948.6 m,地理位置為36°30′ N,103°37′ E,屬于典型的大陸型氣候,年降水量261.1 mm,年蒸發(fā)量1 879.8 mm,年均溫6.5 ℃,≥0 ℃年積溫3 104.3 ℃·d,≥10 ℃年積溫2 585.8 ℃·d,大氣相對濕度為56%,無霜期為138 d左右[7]。

      試驗地土壤為灰鈣土,pH值8.39,有機質(zhì)12.6 g/kg,速效氮48.45 mg/kg,速效磷23.2 mg/kg,速效鉀170 mg/kg,全鹽量0.49%。試驗前表層土壤含水量15.2%,土壤容重1.14 g/cm3。

      1.2試驗材料 2007年采自甘肅省永登縣秦王川野生白莖鹽生草成熟種子,自然風干。

      1.3試驗設(shè)計 試驗地在試驗開展前多年棄耕,曾生長白莖鹽生草和其他雜草,2007年整平翻耕,并灌冬水。試驗區(qū)設(shè)裸地(將自然生長的白莖鹽生草拔除)、人工種植(用臨近耕作土壤為客土置換原土)、自然生長(保留自然生長的白莖鹽生草)3個處理,每個處理3次重復,小區(qū)面積為4 m×4 m。于2008年4月下旬播種。試驗地不灌水,不追施肥料,不進行人工除雜和病蟲害防治。

      1.4土壤取樣與測定 播種前于試驗小區(qū)采土樣,采樣深度0~20和20~40 cm,每一深度重復取土5次,混合樣品,測定土壤pH值、全鹽含量、容重和水分含量。收獲前(10月中旬)再次取樣并測定上述指標。全鹽總量計算公式為:

      全鹽總量=土壤含鹽量×土壤體積×土壤容重

      2 結(jié)果

      2.1土壤水分及容重比較 試驗地前一年秋季耕耙和澆灌冬水,播種前打耱處理,土壤相對疏松,故播種前的土壤容重明顯低于收獲期。收獲期3個處理的土壤容重相比,植株覆蓋土壤較裸露土壤低0.02~0.03 g/cm3,但差異不顯著(P>0.05)。白莖鹽生草具有多實性特點,每棵植株可結(jié)出8萬~20萬粒細小種子,故人工種植處理和自然生長處理的出苗、蓋度及生物量相近,裸地幼苗被拔除。由于人工種植和自然生長處理的植被覆蓋高,蒸發(fā)減少,其土壤水分含量較裸地高2%以上,且差異顯著(P<0.05)(表1)。

      表1 收獲期處理間不同土層土壤水分含量及容重比較

      2.2土壤全鹽含量的變化 白莖鹽生草播種一年后土壤全鹽含量明顯下降,0~20 cm土層中,人工種植和自然生長處理與試驗前相比顯著降低(P<0.05),分別下降了28.57%和32.65%。在20~40 cm土層中,人工種植處理增加2.70%,自然生長處理下降13.51%,但差異不顯著(P>0.05)。祼地0~20 cm土層下降18.37%,而20~40 cm土層增加10.81%,但差異均不顯著??傮w來看,種植白莖鹽生草后的土壤全鹽含量明顯下降,0~20 cm土壤下降幅度較20~40 cm大(表2)。各處理間土壤全鹽含量相比較,0~20 cm 土層,人工種植和自然生長處理較裸地顯著下降(P<0.05),20~40 cm土層,人工種植處理與裸地差異不顯著,而自然生長處理較裸地顯著降低(表2)。

      表2 播種前后不同土層土壤全鹽含量和pH值的比較

      2.3土壤全鹽總量的變化 試驗區(qū)播種前0~20 cm土壤全鹽總量約為11.172 t/hm2,播種后人工種植和自然生長處理約為8.738 t/hm2,全鹽總量下降2.434 t/hm2,即種植白莖鹽生草一年可從0~20 cm土層中除去鹽分2.434 t/hm2。

      2.4土壤pH值變化 pH值是土壤酸堿度的標志,種植白莖鹽生草后土壤pH值下降,裸地的pH值也有較小的變化(表2)。

      3 討論與小結(jié)

      試驗區(qū)土壤全鹽含量和pH值的下降表明,白莖鹽生草具有較強的吸收聚集鹽分的作用,成熟期白莖鹽生草植株粗灰分含量高達36.48%,這種曾經(jīng)廣泛用于燒灰制堿的鹽生植物,有經(jīng)驗的加工者可將其燒制成石盤狀的粗堿,其主要成分是白莖鹽生草從土壤中吸取的礦物質(zhì),即土壤中的鹽分,這是導致土壤含鹽量下降的主要原因。盡管降水和灌溉的淋溶作用也可導致土壤鹽分下降,但秦王川地區(qū)年降水量261 mm,且5 mm以下的降水次數(shù)較多,降水淋溶的作用微弱。設(shè)計本試驗時考慮到白莖鹽生草耐旱抗鹽特性,生育期內(nèi)沒有安排灌溉和施肥。因此,試驗區(qū)土壤全鹽含量下降基本可歸因于白莖鹽生草。白莖鹽生草根系不發(fā)達,入土淺,大部分根系分布在30 cm土層內(nèi),所以對0~20 cm土壤全鹽含量影響較大。本研究中,裸地處理0~20 cm全鹽含量略有下降,20~40 cm則略有升高,從0~40 cm土層看全鹽含量基本未發(fā)生變化。種植耐鹽植物是一項行之有效的生物改良鹽荒地的措施[8-10],包志純[11-12]在內(nèi)蒙古河套平原鹽堿地種植星星草(Puccielliatenuiflora)等耐鹽牧草,土壤鹽分和pH值逐年下降,養(yǎng)分含量提高,種植4年后,0~15 cm表土層含鹽量普遍下降。張永宏[13]在寧夏銀北鹽堿地種植耐鹽植被物發(fā)現(xiàn),0~20和0~100 cm土層土壤有效好的脫鹽效果,本試驗結(jié)果與上述研究相似。

      利用植物抗旱、耐鹽堿、土壤種子庫豐富的特性生物改良鹽堿地,是治理受干旱和鹽堿雙重脅迫的西北內(nèi)陸鹽土地的重要途徑,具有經(jīng)濟、生態(tài)和易操作等特點。灌溉地區(qū)用水不當所導致的水鹽重新分布,致使土壤鹽漬化問題日益嚴重,耕地數(shù)量和土壤質(zhì)量下降。利用生物措施改良鹽堿地使土壤得以改善,比工程措施投資少,簡單實用。生物措施治理鹽堿地,必須以系統(tǒng)學的觀點,從鹽漬土資源、植物資源、水資源等方面綜合考慮,把鹽堿地作為一種可利用的資源,根據(jù)恢復生態(tài)學原理,對鹽堿地進行生態(tài)學修復,統(tǒng)籌開發(fā)利用[14]。在鹽堿地生態(tài)系統(tǒng)中,應用白莖鹽生草種植進行鹽堿土治理,實施過程必須與植株的有效利用結(jié)合起來,使植株攜帶的鹽分移出系統(tǒng)循環(huán)之外。如果小范圍轉(zhuǎn)移或僅當燃料使用,鹽堿仍在系統(tǒng)內(nèi)遷移轉(zhuǎn)化,則不能解決根本問題。只有對白莖鹽生草植株進行加工利用,提取有用成分或脫堿制成飼料,不僅可取得一定的經(jīng)濟效益,而且能徹底消除鹽堿,有效改良鹽堿土壤。

      [1]中國科學院植物研究所.中國植物志[M].北京:科學出版社,1979:3.

      [2]賈恢先,孫學剛.中國西北內(nèi)陸鹽地植物圖譜[M].北京:中國林業(yè)出版社,2005:7.

      [3]成若琳.甘肅天然草地飼用植物營養(yǎng)價值評定[M].蘭州:甘肅科學技術(shù)出版社,1994.

      [4]紀永福,藺海民,楊自輝,等.夏季覆蓋鹽堿地表面對土壤鹽分和水分的影響[J].干旱區(qū)研究,2007(3):15-18.

      [5]葛瑩,李建東.鹽生植物在土壤積鹽——脫鹽過程的作用初探[J].草業(yè)學報,1990(1):70-76.

      [6]趙蕓晨,秦嘉海.幾種牧草對河西走廊鹽漬化土壤改土培肥的效應研究[J].草業(yè)學報,2005,14(6):63-66.

      [7]張世彪.秦王川灌區(qū)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)初探[J].中國沙漠,2001(增刊):76-78.

      [8]張建鋒.鹽堿地生態(tài)修復研究[J].水土保持研究,2008(4):74-78.

      [9]苗濟文,王平武.鹽堿土種植堿茅草的改土效果及效益[J].鹽堿地利用,1993(1):9-12.

      [10]王龍強,藺海民,肖雯.鹽地寧夏枸杞生理生化指標及抗鹽特性研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學學報,2004,39(6):611-614.

      [11]包志純.生物治理河套地區(qū)鹽堿地[J].中國草地,1996(4):16-18.

      [12]包志純.內(nèi)蒙古河套平原鹽堿土耐鹽優(yōu)良牧草引種及改良效益研究[J].中國草地,1992(1):16-21.

      [13]張永宏.鹽堿地種植耐鹽植物的脫鹽效果[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2005(3):48-49.

      [14]林慧龍,王軍,徐震,等.草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)研究動態(tài)[J].草業(yè)科學,2005,22(4):59-62.

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