盐碱地改良的植被选择研究

来源:用户上传      作者:郝文凤 董娇 路秋爽

　　摘 要：盐碱地是我国土地资源的重要组成部分，近年来，随着人口增长和国民经济的发展，人增地减的矛盾日益突出，盐碱地改良利用也随之成为研究的热点问题之一。因地势、气候、环境等各种原因，我国大部分地区的农业生产持续受到盐渍危害。对盐渍土采用生物措施改良，特别是种植耐盐植物，不仅能够降低盐碱地土壤的含盐量、提高土壤肥力，而且可以发展优质作物，起到改良和利用的双重作用。该文分析了盐碱地的成因及危害，讨论了耐盐植物的不同特性以及不同的盐碱条件下适宜的耐盐植被品种，并对未来盐碱地生物改良进行了展望。
　　关键词：盐碱地;生物改良;耐盐植物
　　中图分类号 S156.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）22-0119-04
　　Abstract：Saline-alkali soil is one of the important parts of land resources in China. In recent years，with the growth of population and economic development，the contradiction of increasing population and decreasing soil area is becoming more and more prominent. Due to terrain，climate and other factors，most of China′s agricultural production continues to suffer from salt damage. The improvement of saline-alkali soil by biological measures，especially the planting of salt-tolerant plants，can reduce the soil salt content and increase the soil fertility. At the same time，it can be used as a high-quality crop to develop agriculture，playing a dual role of improvement and utilization. Therefore，through the analysis of the causes and hazards of saline-alkali soil，this paper discusses the different characteristics of salt-tolerant plants and the suitable salt-tolerant vegetation varieties under different saline-alkali conditions. Finally，the future biological improvement measures are prospected.
　　Key words：Saline-alkali soil;Biological improvement;Salt-tolerant plants
　　1 鹽碱地的分布与危害
　　盐碱地，是指土壤含有可溶盐类，而且盐分浓度较高，对植物生长直接造成抑制作用或危害的土壤。我国碱性黏土和碱性砂土的发生、形成，大多与我国土壤中碱性碳酸盐的沉积有关，因而土壤碱化程度普遍较高，盐碱化严重的地区动植物甚至难以生存。根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全球盐碱地面积已达到9.5438亿hm2，其中我国盐碱地面积达9913万hm2。随着我国社会主义经济的快速发展以及人口基数的不断增大，耕地面积逐步减少、土地质量不断下降，因此，盐碱化土壤的改良问题已成为当今社会一大难题。
　　1.1 分布与形成 我国盐碱地主要分布在我国东北地区、西北干旱带地区、半干旱地区中的低洼地、湖边或山前平原冲积平地扇的下部河谷边缘，以及东部沿海平原地区和黄淮海平原地[1]。盐碱性土地主要位处地形平坦，地势低，地下层和水位密度较高，干旱、半干旱的内陆地区。当地下水土壤中的各种可溶性盐类沿表层土壤中的毛细管轴向上升进入到土壤地表后，水分完全蒸发，而剩余盐分则聚集起来形成了一层盐碱性壤土。部分研究表明，土壤地形、质地、母质、水文自然条件和人为经济活动等因素是直接影响土壤盐碱化和盐渍化形成的几个关键因素[2]。其中，自然因素有地貌、地质、气候、水文及其他水文地质等;人为因素主要表现在人类不合理的社会活动，如漫灌、只灌不排等;气候变化因子是影响土壤表层盐分变化的根本因素。如果土壤没有较强的水分蒸发，土壤表面就不会积累大量的盐分。
　　1.2 危害 过量的盐分积累对植物造成的各种毒害和副作用，被称之盐害。由于土壤板结、可耕性和通透性较差，加之蒸发强烈，盐分不断累积于地表，以及当地的水文和地质条件顽劣，不利于植物的正常生长。人们笑谈：“碱地白茫茫，一年种几茬。小苗没多少，秋后不收啥。”我国土地过度盐渍化不仅破坏了农作物赖以生存的土壤条件，而且严重影响了农作物的生长，甚至导致缺苗或植株萎蔫，从而导致经济作物的减产，进而阻滞了我国农业经济生产的持续发展。土壤中的盐碱度变化已经成为各地政府发展现代农业集体经济的一大重要环境限制因素[3]。
　　对于高浓度盐分的积累而言，首先，可以造成土壤物理退化：土粒分散、透气性差、养分释放缓慢、土壤中好氧微生物活性差等，使植物失去良好的生存环境和营养条件;其次，过量的可溶性盐会影响作物吸水，导致一些作物根部吸水困难，可能还会造成发病烧苗等;再次，作物的细胞可直接被土壤渗透液毒害，影响经济作物正常的吸收和新陈代谢机能，危及作物的生长发育，甚至死亡;最后，当土壤中的盐分长时间累积到一定程度时，植被和经济作物体内的酸碱度不平衡，苗期阶段植被的成活率低，营养不良，导致低产甚至死亡。 　　2 盐碱地改良
　　当前，我国正在推进盐碱地改良的措施主要包括物理改良、水利工程改良、化学改良、生物改良等。目前，不仅有引水洗盐、放淤、防渗等水利工程措施，并且用平整土地、深耕、施客土、轮作和“种稻改碱”等农业措施对盐碱地进行改良，同时考虑添加硫黄或施用磷石膏[4]，或者采取播种牧草或种植水稻与施石膏等联合化学技术改良措施。物理、化学以及工程改良措施尽管方法简便、易于大面积推广，但由于耗费资金量大、运作周期长、容易引起土壤二次污染。而生物改良措施具有处理效率高、建设投资低、快速有效、经济环保等诸多优点[5]。在实际应用研究中，可以根据不同类型的耐盐植物的生物改良效益，选择一种或几种植被类型，根据各地的土地盐渍化程度加以分析利用，并进一步推广。
　　2.1 生物改良 生物改良是具有巨大的生态效益和潜在的经济价值的一项关键措施，可以在今后的土地改良问题上可以加以借鉴和持续利用[6]。合理选择耐旱耐盐植物是盐碱地生物发展和改良的重要条件之一。如何合理有效地培育和种植耐旱植物，对于促进盐碱地生物改良和综合利用具有重要意义。20世纪60年代初期，面对土壤水资源严重缺乏和盐碱地分布泛滥的严峻形势，以色列开始进行探寻其国内耐碱抗盐耐旱植物的基地种植，进而利用研究植被改良盐碱土地，创造了盐碱地的生物资源改良利用技术研究先河[7]。生物措施主要是通过对盐碱地的各种开发利用，筛选出适应盐胁迫的优良品种和耐盐新品种。生物措施是改良盐碱地的有效方法[8]。
　　生物改良通过耐盐碱植被自身的代谢活动，不仅可以增加土壤有机质、营养物质含量，还可以增加覆盖程度，减缓地表蒸发，抑制积盐返盐;借助叶片蒸腾作用来降低地下水位，从而减缓土壤中盐分的淋失或加强抑制土壤表层盐分的归还，提高土壤微生物体内盐代谢酶的活动，改善土壤结构和理化性质[9]。例如，澳大利亚在盐碱改良措施上选择种植滨藜属、地肤属和水牛草，取得了良好的效益[10]。阿根廷经过多次改良盐碱试验，采用白香草、羊茅、木樨以及高冰草也取得了显著的成果[11]。
　　2.2 改良措施
　　2.2.1 植树造林 种植耐盐的树木，对于土壤盐渍浓度变化的预防和改善以及生态环境的保护和优化都具有重要的意义。耐盐树木的种植，极大地减少了树木的成本，扩大了绿化覆盖面积，增强了环境的美化和效果，是目前用来评价我国盐碱地区绿化防护工程规模和效果的主要衡量指标。沙枣、胡杨、怪柳、侧柏、枸杞等都是可以用来作为我国盐碱地的绿化防护林，不仅可以避风挡雨，树木的复杂根系和繁多的树木枯枝以及落叶也可以有效改善盐碱地的土壤构造、增强土壤的肥力，从而有效地防止土壤盐分在地表土中的积聚。
　　2.2.2 种植抗盐性较强的牧草 抗盐性强的植物如大米草、田菁、长穗冰草、沙打旺、窄颖赖草、灯蕊新麦草等，中度耐盐碱的植物如高冰草、油葵、高羊茅、草木樨、狗牙根等是适合盐渍地种植的牧草。特别是豆科植物的牧草，可以有效疏通盐渍土壤，减少表土的沉积盐，株体经过腐烂和分解后，产生的有机酸和二氧化碳可直接起到酸中和和改善土壤碱的作用;另外，还可有效促进成土母质石灰质的吸收和溶解，增加土壤活性钙源。
　　2.2.3 利用高抗盐植物 高抗盐植物是指在高浓度盐分集聚的土壤中仍能正常生长发育的一類顽强植物，比如，盐地细枝盐爪爪、碱蓬、花花柴、盐角草等。例如，新疆罗布泊有的盐角草，生长在高浓度潮湿盐沼中，这类植物是目前世界上最耐盐碱的标志性植物。但当这些植被干枯或者落叶腐烂掉后，土壤表面的盐分化合物含量会增加，并且这类植物也没有饲用的价值。因此，在实际的应用中，应该充分考虑高耐盐植物的利弊和作用问题，对这类标志性植物应慎重地选择。
　　2.2.4 在轻度盐渍地种植抗盐农作物 在农作物中，甜菜耐盐力很强，棉花、高粱等也比较耐盐。同一作物在不同的生长发育时期，耐盐能力也有不同。幼苗期农作物对盐敏感，却不耐盐;随着植株长大，耐盐性逐渐增强。在农业生产中，可以在作物最敏感的生长期采取多种耕作措施，避免盐分的危害，从而获得更高的收成。研究表明，绝大部分农作物的抗盐能力在0.4%左右[12]，如水稻、甜菜、枸杞等。
　　2.2.5 提高植物的抗盐能力 土壤盐碱度超过了某些植物的抗盐碱能力，将会危害植物的生长发育，因此，通过各种手段培育耐盐植物品种、增强植物的抗盐性具有十分重要的现实意义。具体培育方式可从培育抗盐品种和提高植物耐盐能力2个方面考虑：（1）耐盐训练。在播种前期，采取一定浓度的盐溶液预处理培育种子[13]。即种子在一定的吸水性的溶液中膨大，在适当浓度的盐溶液中浸泡一段时间后，个体的抗盐能力会显著增强。因此，在个体发育的早期，植物种子具有较大的可塑性，后期可采用适度的盐处理来提高植物对盐的适应性。（2）抗盐品种。栽培一些抗盐植物品种，如月季、白榆、紫穗槐、沙枣、香石竹等。不仅可以通过杂交栽培选育出耐盐品种，还可以对现有植物的耐盐性进行筛选。
　　3 耐盐植物的应用
　　耐盐植物的应用是盐碱地区植物改良措施的基础和关键。耐盐植物是指可以有效汲取土壤中的盐分，但不会在体内形成盐分积累，而是通过茎叶上的耐盐腺体将土壤中残留的盐分排放到体外的一种植物类型。宋协明等对威海市滨海地区7种野生植物的耐盐性进行研究后发现，单叶蔓荆、大叶胡颓子、砂引草、烟台补血草和白茅及肾叶打碗花均可耐0.75% NaCl胁迫[14]。
　　3.1 耐盐植物的特征
　　3.1.1 外性特征 耐盐植物大部分植株比较矮小，叶子生长不发达，大多数茎叶肉质化，叶子蒸腾面积较小，有特殊的贮水细胞、气孔下陷;在表皮上有较厚的革质，并带有灰白色的绒毛或白色的盐霜。
　　3.1.2 泌盐作用 盐分的分泌原理是指植物盐分被植物的组织吸收，不存留在体内，而是主动地分泌到植物茎叶的表面，然后通过风或雨水的冲刷、风吹、昆虫的附着等多种方式掉落，从而大大减少植物体内的盐分含量。而有些植物可以自由地吐出水，在叶子表面形成盐壳，盐分从体内迅速排出。部分植物经过角质层向外排盐分，通常被风或雨水的冲刷而消失掉[15]。 　　3.1.3 聚盐和拒盐 聚盐性植物贮水组织非常发育，在储存较多水的同时也能容纳较多的外界盐分。聚盐类的植物可以通过细胞内的区域化，将盐分集中在细胞的某一区域，从而减少细胞质中的盐离子，进而避免盐害。不透盐性植物，其植物细胞的原生质对盐的渗透性很小，或者“拒绝”进入体内。当外界环境介质中盐分含量过高时，可保持对离子的选择性渗透（如阻止Na+的进入），避免对自身造成伤害。
　　3.1.4 通过结构脱落排盐 经长时间的作用，耐盐植物的枝叶中积累了大量的盐。当盐分充足时，老枝叶会提前枯萎脱落，新的枝叶会重新生长，继续发挥上述功能。
　　3.2 盐碱地植被类型
　　3.2.1 抗旱、耐盐碱植物 盐碱地植树造林的基本前提是尽量选择对盐碱地抵抗性强的灌木和乔木。研究人员经过研究，筛选出了部分适宜盐碱地、既耐盐又耐干旱的树种，如竹柳、刺槐、白榆、构树、桑树等，灌木类主要有白刺、花椒、柠条、木槿等。另外，为了增加品种，可以考虑从干旱地区如新疆、甘肃、内蒙古等地引进一些抗盐碱、抗旱的品种，进行种植实验并筛选出适合本地生长的耐盐碱品种。
　　3.2.2 耐涝、抗盐碱植物 盐渍土造林是目前我国重要的土地和森林资源的重要组成部分，特别是在我国北方地区，荒地和森林资源中低洼盐渍土造林占有很大的比重，中低产田改造几乎均涉及盐渍土改良问题。由此可见，对于地势低洼地区土地改良问题，要严加挑选并合理精确地选择适宜的树木品种，大量地采用耐盐碱、耐涝的树种。乔木生长的树种主要有构树、核桃、旱柳、沙枣、柿树、桑树等，主要应用于沙碱地，为耐寒、耐涝、耐盐性较好的树种，可以作为盐碱地和农田的防护林。落叶灌木具有抗盐、耐涝、防风固沙的种类主要有海棠、沙柳、火炬树、山楂等，可以广泛应用于盐碱湿地、沙碱荒地、平原坡地、河滩等盐碱地的栽培以及养育。
　　3.3 耐盐植被的选择原则
　　3.3.1 因地择种，循序渐进 （1）对于严重盐碱化地区，通常采用种植单作物的抗盐碱化植物。以盐碱地的气候特点为前提，保护盐碱植物的唯一途径就是直接种植和移植原土壤。比如怪柳具有耐盐碱、抗旱性强、耐贫瘠的特点，适合种植在我国重度盐碱化的西北地区。
　　（2）对于中等盐碱化地区，大多采取在田间间作套种的栽培管理方法[16]，对一般盐生作物和其他盐生植物的种植管理区域和基地1年后进行更换。在新疆严重盐碱地棉田间作碱蓬和盐角草后，发现不仅提高了土壤脱盐率和土壤含水量，而且降低了土壤含盐量和有毒离子含量，改善了土壤理化性质，从而最终提高了棉花产量[17]。
　　（3）对于轻度盐渍化地区，可采用直接种植耐盐农作物的方式，比如种小麦。江苏启东沿海地区主要是新围滩涂，适合当地种植的杉木苗木有湖南和亚林、福建、四川的苗木以及广东的黔锦17号，增添本地沿海植物资源[18]。
　　3.3.2 乡土物种 乡土植物树种对当地环境的适应能力强，考虑到可持续发展，最好是选用本地的树种，同时种植技术人员对当地树种的生存发展规律以及栽培技术都了如指掌。另外，还应合算当地树苗的运输成本，以及储存的时间和技术，所以就地种植和育苗也是不二的选择。例如，在偏远的渤海地区，海兴市充分利用当地经济作物如科遗麦、沧州一号、红芒、中捷15-31等，对沿海盐碱地具有重要的改善作用[19]。
　　3.3.3 景观植物群落的多样性 对于截然不同的区域、不同的盐碱化程度，耐盐植被的选择也必然不同。应研究植物的自然生长，借助植物群落复杂结构，保持植物群落的多样性和生态系统的稳定性，以此确保植物生长环境的最佳化[16]。例如，研究人员在江苏沿海开展了菊芋引种鉴定和滩涂利用评价，筛选出“大兴1号”“徐州2号”菊芋品种，可作为能源作物进行栽培[20]。
　　3.3.4 “万能”物种 从历年来我国盐碱地的植物种植情况来看，白蜡、柽柳、沙枣和紫穗槐等是我国常用的盐碱土壤种植树种。
　　3.3.4.1 沙枣 沙枣不仅可以耐受以硫酸盐为主的盐渍土，还可以有效减少土壤盐分，并且具有较强的耐盐性。即使沙枣自身成长受到了阻碍，经过良好的抚育和管理，也能使其生长发育为林。沙枣用途广、经济利用价值高、有根瘤，是用于我国盐碱地造林的重要树种之一。在其生长的过程中，对土壤水肥的要求也不严格，对病虫害的抵抗力强。
　　3.3.4.2 碱茅 碱茅作为一种在盐碱化比较严重地区的优良草种，具有耐盐性强、封闭力强、耐践踏、绿色期长等特点，同时也是乔、灌、草结合绿化盐碱地的优良草种，应得到有关方面的重视，加快推广应用[7]。
　　3.3.4.3 紫穗槐 紫穗槐是普遍应用于改良土壤盐碱化实践中的一种先锋树种，其对外界环境的抵抗力强，对盐碱地土壤环境条件的包容性强，尤以砂壤土较好。多数情况下，在盐分含量为小于0.5%的范围内，紫穗槐均能生长正常，因此建造紫穗槐林是改造重盐碱地的有效途径之一。
　　3.3.4.4 枸杞 枸杞应用范围广，既具有较高的药用价值，也具有耐盐且耐旱、抗逆性强等特点，其幼苗耐0.6%盐，也是盐碱地绿化的精选品种之一。枸杞可以在偏碱性的土壤中正常生长，是一种特别适合盐碱地生长的盐生植物，其耐盐性与柽柳相当。
　　3.3.4.5 柽柳 怪柳既是一种耐盐性强的盐生植物，也是一种泌盐植物，这种多年生灌木或小乔木对干旱和土壤盐碱具有很强的抵抗力[21]。其可以从土壤中吸收大量的盐分积累在植物体中，并随着收获实现盐分的转移。
　　4 研究展望
　　盐生植物在中国有587种，隶属于71科242属，约占世界盐生植物总数的27.1%[22]，包括药用植物资源、纤维植物资源、芳香植物资源、油脂植物资源、饲用植物资源、景观植物资源。如果创建耐盐植物资源圃并种植大量耐盐植物，植被覆盖裸地后，其蒸腾作用可以减少土壤蒸发和盐分积累速率。如在盐碱地种植杨树苗，成年之后可以在1年內蒸发大量的水，降低地下水位，从而减少土壤中的可溶性盐[23]。 　　盐碱地重金属含量较低，且尚未被化肥和农药污染，是一块未被开垦过的“净土”，可以作为国家重要的储备耕地资源。从全球生态系统多样性角度来看，盐碱地，特别是自然条件下形成的盐碱地，形成至今已有千万年之久，经过了长期的演替，形成了自己独特的环境以及物种多样性。今后在盐碱地改良时，应在盐碱地长期观测调查的基础上合理规划，对现有盐碱地改良措施进行分析调整并优化，努力寻求最优改良方案，拓展盐碱地利用开发途径，积极推动盐碱地产业化开发，增加我国土地利用率，为我国盐碱地的可持续发展有所贡献。
　　参考文献
　　[1]杨玉坤，耿计彪，于起庆，等.盐碱地土壤利用与改良研究进展[J].农业与技术，2019，39（24）：108-111.
　　[2]郭圣浩.盐碱地改良技术研究现状与新发展[J].山西水土保持科技，2019（04）：4-6.
　　[3]郭树庆，耿安红，李亚芳，等.耐盐植物生态修复技术对盐碱地的改良研究[J].乡村科技，2018（28）：117-118.
　　[4]史文娟，杨军强，马媛.旱区盐碱地盐生植物改良研究动态与分析[J].水资源与水工程学报，2015，26（05）：229-234.
　　[5]王立艳，潘洁，肖辉，等.种植耐盐植物对滨海盐碱地土壤盐分的影响[J].华北农学报，2014，29（05）：226-231.
　　[6]张翼夫，李问盈，胡红，等.盐碱地改良研究现状及展望[J].江苏农业科学，2017，45（18）：7-10.
　　[7]丁绍武，张鹏.盐碱地改良研究现状及微生物菌肥应用分析[J].现代农业科技，2019（07）：175-176.
　　[8]许鑫慧，迟文峰，张亚光.盐碱地的现状及改良措施[J].黑龙江畜牧兽医，2014（12）：118-119.
　　[9]张谦，陈凤丹，冯国艺，等.盐碱土改良利用措施综述[J].天津农业科学，2016，22（08）：35-39.
　　[10]马宁.盐碱地及其生物改良措施[J].中国新技术新产品，2011（20）：228.
　　[11]丁海荣，洪立洲，杨智青，等.盐碱地及其生物措施改良研究现状[J].现代农业科技，2010，000（006）：299-300.
　　[12]武俊英.燕麦耐盐生理特性及农艺措施调控研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2009.
　　[13]牛恋.植物耐盐生理机制及抗盐性[J]. 河北农机，2018，000（002）：56.
　　[14]宋协明，周潇蕾，徐艳.威海市滨海地区7种野生植物耐盐性研究[J].现代农业科技，2019（21）：145，151.
　　[15]姜小丽，秦毓茜.植物的盐害及提高植物耐盐性的途径[J].安徽农业科学，2007，35（019）：5697-5698.
　　[16]李桂华.滨海盐碱地景观植物选择及养护[J].现代园艺，2016（14）：203.
　　[17]王升，王全九，周蓓蓓，等.膜下滴灌棉田间作盐生植物改良盐碱地效果[J].草业学报，2014，23（3）：362-367.
　　[18]黄惠聪，周富娥，龚菊娣，等.沿海轻盐碱地引种不同杉木种源生长表现[J].林业科技开发，2001（S1）：71-72.
　　[19]李振橋，王世来.杂交小麦“杂4号”在海兴轻盐碱地试种成功[J].河北师范大学学报（自然科学版），1989（3）：12-15.
　　[20]谢逸萍，孙厚俊，王欣，等.新型能源植物菊芋资源的引种鉴定与海涂利用评价[J].江西农业学报，2010，22（09）：62-63，71.
　　[21]马晨，马履一，刘太祥，等.盐碱地改良利用技术研究进展[J].世界林业研究，2010，23（02）：28-32.
　　[22]李亚南，樊金萍，章彦琛，等.滨海盐碱地的改良与景观植物筛选研究[J].山东农业大学学报（自然科学版），2015，46（04）：549-553.
　　[23]郭树庆，耿安红，李亚芳，等.耐盐植物生态修复技术对盐碱地的改良研究[J].乡村科技，2018，196（28）：119-120.
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