白莖鹽生草對鹽堿土壤的改良效果

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。

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