遼河三角洲鹽堿地不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤溫濕度和鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響1)

劉 平

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，沈陽(yáng)，110866)

魏忠平 潘文利

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院)

王玉濤

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué))

遼河三角洲位于遼河平原的南端，靠近渤海沿岸，地勢(shì)平坦，整個(gè)三角洲灘涂面積達(dá)33萬(wàn)hm2，而且還不斷淤積新的灘涂。灘涂中的土壤質(zhì)地為黏壤、輕黏壤，鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.52% ～1.58%[1]。因此，如何有效地改良和利用這類(lèi)土地，對(duì)于區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步有深遠(yuǎn)意義。目前，鹽堿地改良仍是一個(gè)復(fù)雜的工程，國(guó)內(nèi)外對(duì)鹽堿地治理技術(shù)有很多研究，主要集中在耐鹽性植物的篩選[2－4]、廢棄水資源灌溉[5－7]、覆蓋改良[8－10]、施加改良劑[11－12]等方面，但對(duì)不同樹(shù)種配置模式改良鹽堿地土壤方面的研究還比較少。為探索改造遼河三角洲重鹽堿土的最佳樹(shù)種配置模式，筆者選擇營(yíng)造在遼河三角洲濱海鹽堿土上的多年生樹(shù)種配置模式對(duì)土壤不同深度的溫度、水分和土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律進(jìn)行研究，從而揭示不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤的改良效果，以期為遼河三角洲鹽堿地生物改良中適地適樹(shù)的選擇、林分結(jié)構(gòu)的配置提供科學(xué)的依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選擇在錦州凌海市娘娘宮南凌村、建業(yè)鄉(xiāng)建業(yè)村、建業(yè)鄉(xiāng)河屯村。凌海市位于遼寧西南部，地處遼西走廊，南臨渤海，坐落于渤海退海河流沖積平原之上，屬溫帶季風(fēng)大陸性氣候，四季分明，雨熱統(tǒng)計(jì)，日照充足。年平均氣溫8.5℃，降水量550～650 mm，無(wú)霜期160～180 d。年均日照時(shí)數(shù)為2700 h，多風(fēng)，有風(fēng)天數(shù)平均可達(dá)200 d。地勢(shì)平坦，交通便利。凌海市海岸線(xiàn)長(zhǎng)83.7 km，沿海灘涂1.7萬(wàn)hm2，多數(shù)近海灘涂土壤鹽堿化程度較高，難以種植利用。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)林分

本研究選取1998年在娘娘宮南凌村營(yíng)造的小胡楊(Populus simonii×P.euphratica)純林、刺槐(Robinia pseudoacacia)純林、小胡楊刺槐行狀混交3種樹(shù)種配置模式，1992年在建業(yè)鄉(xiāng)建業(yè)村營(yíng)造的109柳(Salixב109’)樹(shù)純林、群眾楊(Populus popularis)純林、白榆(Ulmus pumila)純林、白蠟(Fraxinus chinensis)純林4種樹(shù)種配置模式，1993年在建業(yè)鄉(xiāng)河屯村營(yíng)造的白榆刺槐行狀混交林、白蠟沙棗(Elaeagnus angustifolia)行狀混交林、白蠟刺槐行狀混交林、白蠟小胡楊樹(shù)行狀混交林4種樹(shù)種配置模式，共計(jì)11種樹(shù)種配置模式來(lái)研究不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤的改良效果，同時(shí)在每一試驗(yàn)區(qū)域設(shè)置空地作為對(duì)照。每一樹(shù)種配置模式株行距均為2 m×2 m，面積均為1500 m2。于2011年7—8月份分別對(duì)各樹(shù)種配置模式改良土壤效應(yīng)進(jìn)行了調(diào)查，各造林模式概況如表1所示。

表1 不同造林模式林分概況

2.2 研究方法

于2011 年的7 月20、21、22 號(hào)和8 月16、17、18號(hào)，每天選擇上午、中午和下午3個(gè)時(shí)段，使用PR2土壤水分速測(cè)儀和2225FS便攜式鹽分計(jì)分別在各樹(shù)種配置模式林分內(nèi)和對(duì)照空地隨機(jī)選擇5個(gè)點(diǎn)，測(cè)量0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm 各土層的土壤溫度、土壤含水量和土壤電導(dǎo)率，并通過(guò)公式y(tǒng)=0.0182+0.309x(式中 y 為電導(dǎo)率，ds/m;x 為鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g/kg)計(jì)算土壤各層次的鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)[13]。將每一土壤層次分別測(cè)定的90個(gè)土壤含水量、土壤溫度和土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)據(jù)，取其平均值進(jìn)行不同造林模式下的對(duì)比分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤溫度的影響

對(duì)不同樹(shù)種配置模式下土壤0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm層次的土壤溫度進(jìn)行比較(見(jiàn)表2)。可以看出，在南凌村、建業(yè)村和河屯村3個(gè)造林區(qū)域營(yíng)建的小胡楊純林、刺槐純林、小胡楊刺槐混交林、白榆刺槐混交林、白蠟沙棗混交林、白蠟刺槐混交林、白蠟小胡楊混交林、109柳純林、群眾楊純林、白榆純林、白蠟純林等11種樹(shù)種配置模式與對(duì)照的空地相比均明顯降低了土壤不同層次的溫度。這對(duì)于減輕鹽堿地土壤蒸發(fā)、降低土壤鹽分具有顯著的作用，同時(shí)抑制了林木遭受鹽分的脅迫，極大提升了林木對(duì)鹽堿地降鹽效能的發(fā)揮。另外，隨著土壤深度的增加，各樹(shù)種配置模式的土壤溫度都呈逐漸降低的趨勢(shì)。對(duì)比不同樹(shù)種配置模式土壤溫度下降幅度和比例來(lái)看，小胡楊純林與對(duì)照相比平均降低土壤溫度為2.2℃，降低比例為8.7%;刺槐純林土壤溫度降低了2.5℃，降低比例為9.5%;小胡楊刺槐混交林土壤溫度降低了2.0℃，降低比例為7.7%;白榆刺槐混交林土壤溫度降低了3.7℃，降低比例為14.9%;白蠟沙棗混交林土壤溫度降低了3.4℃，降低比例為13.5%;白蠟刺槐混交林土壤溫度降低了3.2℃，降低比例為12.9%;白蠟小胡楊混交林土壤溫度降低了2.9℃，降低比例為11.5%;109柳純林土壤溫度降低了2.1℃，降低比例為8.7%;群眾楊純林土壤溫度降低了1.3℃，降低比例為6.0%;白榆純林土壤溫度降低了1.0℃，降低比例為4.4%;白蠟純林土壤溫度降低了1.1℃，降低比例為4.7%。不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤溫度降低比例大小依次為白榆刺槐混交林14.9%＞白蠟沙棗混交林13.5%＞白蠟刺槐混交林12.9%＞白蠟小胡楊混交林11.5%＞刺槐純林9.5%＞小胡楊純林8.7%和109柳純林8.7%＞小胡楊刺槐混交林7.7%＞群眾楊純林6.0%＞白蠟純林4.7%＞白榆純林4.4%。因而，在夏季時(shí)，呈現(xiàn)出混交林要比純林對(duì)鹽堿地土壤溫度降低幅度大的趨勢(shì)。

表2 不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤溫度的影響 ℃

本研究的11種樹(shù)種配置模式對(duì)土壤溫度影響可以分為2類(lèi)，一類(lèi)是白蠟沙棗混交林、白榆刺槐混交林、白蠟刺槐混交林、白蠟小胡楊混交林和白蠟小胡楊混交林，它們降低土壤溫度的比例最高，在12% ～16%;第二類(lèi)是刺槐純林、小胡楊純林、群眾楊純林、109柳純林、白榆純林、白蠟純林，它們降低土壤溫度的比例較低，在5% ～12%。

3.2 不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤水分的影響

分別在干旱和雨季對(duì)不同樹(shù)種配置模式下土壤0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm 層次的土壤含水量進(jìn)行了測(cè)定(見(jiàn)表3)?？梢钥闯?，在干旱季節(jié)時(shí)，隨著土壤深度的增加，不同樹(shù)種配置模式土壤含水量呈雙峰曲線(xiàn)變化，在0＜d≤10 cm土壤含水量最大，10 cm＜d≤40 cm處含水量下降，40 cm＜d≤80 cm處含水量又逐漸升高。其中對(duì)照樣地土壤不同層次的平均含水量為31.6%，小胡楊純林的含水量為28.6%，比對(duì)照下降9.6%;刺槐純林的含水量基本與對(duì)照樣地的持平為31.7%;小胡楊刺槐混交林的含水量為23.4%，比對(duì)照下降26.1%。不同樹(shù)種配置模式下各土壤層次的平均含水量大小依次為對(duì)照≥刺槐純林＞小胡楊純林＞小胡楊刺槐混交林。因而，在干旱季節(jié)時(shí)，營(yíng)造小胡楊刺槐混交林降低土壤含水量效果最明顯，有效地降低了土壤地下水位的深度，從而減輕土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升和集聚，達(dá)到了控制土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升的趨勢(shì)。

從表3中看出，雨季時(shí)，河屯村對(duì)照空地的土壤含水量隨土壤深度的增加呈單峰型變化，在20 cm＜d≤40 cm處土壤含水量最低，為22.6%。而營(yíng)造白榆刺槐混交林、白蠟沙棗混交林、白蠟刺槐混交林和白蠟小胡楊混交林后土壤含水量隨土壤深度的增加均呈雙峰曲線(xiàn)變化，在10 cm＜d≤20 cm處土壤含水量達(dá)到最低;隨著土壤深度的增加，土壤含水量又呈上升的趨勢(shì)。其中對(duì)照樣地土壤不同層次的平均含水量為28.4%，白榆刺槐混交林的平均土壤含水量為35.9%，比對(duì)照增加26.4%;白蠟沙棗混交林的平均含水量為36.0%，比對(duì)照增加26.9%;白蠟刺槐混交林的平均土壤含水量為36.2%，比對(duì)照增加了27.5%;白蠟小胡楊混交林平均含水量為35.9%，比對(duì)照增加了26.5%。建業(yè)村營(yíng)造的109柳純林、群眾楊純林、白榆純林、白蠟純林與對(duì)照空地一樣，不同層次土壤含水量的變化基本呈單峰型，土壤含水量的最小值出現(xiàn)在10 cm＜d≤20 cm處，之后土壤含水量又逐漸上升。109柳純林的不同土壤層次平均含水量為36.8%，比對(duì)照增加了9.8%;群眾楊純林不同土壤層次的含水量為34.7%，比對(duì)照增加了3.7%;白榆純林含水量為34.9%，比對(duì)照增加了4.1%;白蠟純林含水量為35.0%，比對(duì)照增加了4.4%。這主要是由于在河屯村和建業(yè)村測(cè)定數(shù)據(jù)的前一天剛下過(guò)一場(chǎng)中雨。在鹽堿地營(yíng)造林分，夏季可降低林內(nèi)的土壤溫度，加上林下植被的覆蓋，從而減弱林內(nèi)土壤的蒸發(fā)，增加了土壤的含水量，達(dá)到洗鹽降堿的功效。綜上所述，從不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤水分改變效果來(lái)看，白榆刺槐混交林、白蠟沙棗混交林、白蠟刺槐混交林、白蠟小胡楊混交林、小胡楊刺槐混交林對(duì)土壤含水量的改變最大，變化輻度在26.1% ～27.5%，小胡楊純林、白榆純林、白蠟純林、109柳純林、刺槐純林對(duì)土壤含水量的改變較小，變化輻度在4.1% ～9.8%。

表3 不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤水分的影響 %

3.3 不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

對(duì)不同樹(shù)種配置模式下土壤0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm層次處的土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)定(見(jiàn)表4)?？梢钥闯?，營(yíng)造小胡楊純林、刺槐純林和小胡楊刺槐混交林13a后土壤不同層次的鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)照空地相比均顯著下降。小胡楊刺槐混交林對(duì)土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的改變最大，在0＜d≤60 cm土層處，鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10 g/kg降低為2 g/kg以下;刺槐純林在0＜d≤40 cm土層處，小胡楊在0＜d≤20 cm土層處鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降為2 g/kg以下。土壤基本變?yōu)檗r(nóng)田，可以適合大豆、小麥等農(nóng)作物的種植[14]。小胡楊純林的土壤平均鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由造林 前的9.77g/kg降低為3.34g/kg，降低比例為65.9%;刺槐降低為1.99 g/kg，降低比例為 79.7%;小胡楊刺槐混交林降低為1.20 g/kg，降低比例為87.7%。土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的順序依次為小胡楊刺槐混交林＞刺槐純林＞小胡楊純林。從圖8可以看出，營(yíng)造白榆刺槐混交林，白蠟沙棗混交林，白蠟刺槐混交林，白蠟小胡楊混交林18 a后，在0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm處土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)也均顯著下降。在0＜d≤40 cm土層處，營(yíng)造白榆刺槐混交林、白蠟沙棗混交林、白蠟刺槐混交林、白蠟小胡楊混交林后土壤的平均鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由對(duì)照空地的7.71 g/kg降低到2 g/kg之內(nèi)，土壤基本改造為農(nóng)田，適合種植任何的農(nóng)作物和根系分布較淺的灌木和喬木。在40 cm＜d≤80 cm土層之內(nèi)，土壤的鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由對(duì)照樣地的7.94g/kg降低到3.21～5.66 g/kg，土壤由重度鹽堿地變?yōu)檩p到中度鹽堿。營(yíng)造白榆刺槐混交林后，土壤不同層次的平均鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由對(duì)照空地的7.80 g/kg降低到2.76 g/kg，降低了64.6%;白蠟沙棗混交林降低到 2.59 g/kg，降低了66.7%;白蠟刺槐混交林降低到 3.05 g/kg，降低了60.93%;白蠟小胡楊混交林降低到3.25 g/kg，降低了58.34%。土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的順序依次為白蠟沙棗混交林＞白榆刺槐混交林＞白蠟刺槐混交林＞白蠟小胡楊混交林。從圖9可以看出，營(yíng)造109柳純林、群眾楊純林、白榆純林、白蠟純林19 a后，與對(duì)照空地樣地相比，土壤由原來(lái)的重鹽堿地，鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.33 g/kg，變?yōu)橹卸塞}堿地，鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.55～6.44 g/kg。而且這些純林模式對(duì)不同深度土層的鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變基本一致，109柳純林與對(duì)照樣地相比降低了54.5%，群眾楊純林降低了42.1%，白榆純林降低了43.7%，白蠟純林降低了22.7%，降低土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的能力大小順序依次為109柳純林＞白榆純林＞群眾楊純林＞白蠟純林。綜合對(duì)比這11種樹(shù)種配置模式對(duì)土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的改變效果來(lái)看，營(yíng)造小胡楊刺槐混交林、白榆刺槐混交林、白蠟沙棗混交林，白蠟刺槐混交林、白蠟小胡楊混交林降低土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比例最大，在60% ～87%。而且營(yíng)造混交林以后，在0＜d≤40 cm深度的土壤由重鹽堿地改變?yōu)槟軌蜻m合農(nóng)作物生長(zhǎng)的農(nóng)田地。營(yíng)造小胡楊純林、109柳純林、群眾楊純林、白榆純林、白蠟純林和刺槐純林后，土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)比營(yíng)造混交林降低的幅度小，在20% ～60%，由重度鹽堿地改變?yōu)橹卸塞}堿地，造林后的改變效果較差，只能營(yíng)造一些較耐鹽堿的灌木或喬木。

4 結(jié)論

營(yíng)造混交林比營(yíng)造純林在夏季對(duì)鹽堿地土壤溫度的降低作用更大，在11種樹(shù)種配置模式中，對(duì)土壤溫度的改變效果可以分為2類(lèi)，一類(lèi)是白蠟沙棗混交林、白榆刺槐混交林、白蠟刺槐混交林、白蠟小胡楊混交林和白蠟小胡楊混交林，它們降低土壤溫度的比例最高，在12% ～16%;第二類(lèi)是刺槐純林、小胡楊純林、群眾楊純林、109柳純林、白榆純林、白蠟純林，它們降低土壤溫度的比例較低，在5% ～12%。在鹽堿地營(yíng)造林分能有效改善土壤水分含量，在干旱的時(shí)候，林分能夠降低土壤的含水量，降低土壤地下水位深度;在土壤過(guò)澇時(shí)，林分能夠提高土壤的含水量，從而達(dá)到洗鹽的目的。另外，從改善土壤含水量這一目的來(lái)看，營(yíng)造混交林要比營(yíng)造純林效果明顯得多，所以，在鹽堿地要提倡營(yíng)造混交林。營(yíng)造混交林降低土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比例最大，在60% ～87%，而且營(yíng)造混交林后，土壤在0＜d≤40 cm深度的土壤由重鹽堿地改變?yōu)槟軌蜻m合農(nóng)作物生長(zhǎng)的農(nóng)田地。營(yíng)造純林比營(yíng)造混交林降低土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的幅度小，幅度在20% ～60%，由重度鹽堿地改變?yōu)橹卸塞}堿地，造林后的改變效果較差，只能營(yíng)造一些較耐鹽堿的灌木或喬木。

表4 不同樹(shù)種配置模式對(duì)土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響10－3

[1]趙巖.淺灘遼河三角洲的自然優(yōu)勢(shì)及開(kāi)發(fā)利用的幾點(diǎn)建議[J].鹽堿地利用，1986(5):16－20.

[2]朱會(huì)娟，王瑞剛，陳少良，等.NaCL脅迫下胡楊和群眾楊抗氧化能力及耐鹽性[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27(10):4113－4121.

[3]王瑞剛，陳少良，劉力源，等.鹽脅迫下3種楊樹(shù)的抗氧化能力與耐鹽性研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27(3):46－52.

[4]陶晶.東北主要楊樹(shù)抗鹽機(jī)理及抗性品種選育的研究[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2002.

[5]肖振華.灌溉水質(zhì)對(duì)土壤水鹽動(dòng)態(tài)的影響[J].土壤學(xué)報(bào)，1994，31(1):8－17.

[6]龔家棟.馬鈴薯的耐鹽性及干旱沙地鹽水滴灌試驗(yàn)[J].土壤學(xué)報(bào)，1996，33(4):405－413.

[7]毛建華.堿性水和咸水灌溉對(duì)土壤的影響及其改造與利用的研究[J].土壤學(xué)報(bào)，1984，15(1):20－24.

[8]劉虎俊，王繼和，胡明貴，等.干旱區(qū)鹽漬化土地梨園覆草效應(yīng)研究[J].中國(guó)沙漠，1999，19(4):411－416.

[9]樊潤(rùn)威，崔志祥.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)鹽堿土覆膜對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境及作物生長(zhǎng)的影響[J].土壤肥料，1996(3):10－12.

[10]何念鵬，吳泠，姜世成，等.扦插玉米秸稈改良松嫩平原次生光堿斑的研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15(6):969－972.

[11]王文杰，賀海升，祖元?jiǎng)?，?施加改良劑對(duì)重度鹽堿地鹽堿動(dòng)態(tài)及楊樹(shù)生長(zhǎng)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，29(5):2272－2278.

[12]賀海升，王文杰，朱虹，等.鹽堿地土壤改良劑施用對(duì)種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28(11):5338－5346.

[13]蔡阿興，陳章英，蔣正琦，等.我國(guó)不同鹽漬地區(qū)鹽分含量與電導(dǎo)率的關(guān)系[J].土壤，1997(1):54－57.

[14]郗金標(biāo)，邢尚軍，張建峰，等.幾種重鹽堿地土壤改良利用模式的比較[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31(6):99－101.