针对不同地段的含盐量水平,选择适当的盐生植物进行人工种植,通过抑制地表蒸发,促进耕作层盐分的淋溶,是盐碱地生物改良的重要组成部分。在本项研究中,选择了碱蓬、中亚滨藜、碱茅(星星草)、中华补血草等多种植物进行了人工栽培,在不同含盐水平的土壤上取得了明显的改良效果。
一、黄河三角洲地区盐荒地的自然演替序列
在黄河三角洲地区,盐荒地经历漫长的自然演替后,植被的盖度逐渐增加,种类不断丰富,最终土壤含盐量下降到0.1--0.5%以下。在这个过程中主要的植物种类是碱蓬、漳茅、怪柳、芦苇等植物。主要的演替过程是裸地--碱蓬盐生草甸--獐茅盐生草甸--白茅草甸,以耐盐的碱蓬为先锋植物,定居于含盐量2%左右的生境中,当土壤含盐量下降到l%以下时,通常多年生的禾本科植物獐茅(Aeluropus littoralisvar. sinense)会成为新的优势种,随着含盐量的下降,另一种较耐盐的非盐生植物白茅(Imperatacy1indricavar.major)会慢慢取代獐茅,标志着土壤含盐量己下降到0.5%以下。另一重要的演替过程是裸地-碱蓬盐生草甸--柽柳、碱蓬群落--柽柳、漳茅群落--怪柳密灌丛,该演替序列通常出现在水湿地段,土壤含盐量最终稳定于0.6--0.8%左右。
根据黄河三角洲地区盐生植物的耐盐性与生态特性,我们选择了部分耐盐能力强、盖度大、生物量大的几种盐生植物进行了改良研究与示范。
二、人工栽培碱蓬对裸地高含盐量地区土壤脱盐的作用
裸地是黄河三角洲生境条件最恶劣的地段,冬春季节地表有厚厚的积盐,即使在夏季,地表仍覆有一层盐霜。在这样的地段上经过翻耕后,撒播碱蓬种子,并覆以碱蓬等植物的茎杆,第二年碱蓬就会形成较郁闭的群落,比自然演替过程快几年至几十年。经过一个生长周期后,土壤含盐量即有明显的下降。
表1无灌溉条件下碱蓬对土壤脱盐的作用(含盐量%)(1998--1999)
样地 | 种植前裸地(1998.11.12) | 种植后(1999.10.25) | ||||
含盐量 | 有机质 | 植物种类 | 含盐量 | 有机质 | 植物种类 | |
1 | 2.704 | 0.13 | 无 | 1.027 | 0.21 | 碱蓬、灰绿碱蓬、芦苇、蒙古鸦葱等 |
2 | 1.908 | 0.12 | 无 | 0.811 | 0.24 | |
3 | 1.107 | 0.18 | 少量芦苇 | 0.914 | 0.27 | |
平均 | 1.906 | 0.14 | —— | 0.917 | 0.24 | |
表2含盐地表水灌溉条件下碱蓬对土壤脱盐的作用(含盐量%)(1998--1999)
样地 | 种植前裸地(1998.11.12) | 种植后(1999.10.25) | ||||
含盐量 | 有机质 | 植物种类 | 含盐量 | 有机质 | 植物种类 | |
1 | 2.709 | 0.08 | 无 | 0.423 | 0.25 | 碱蓬、灰绿碱蓬、芦苇、藜 |
2 | 3.280 | 0.07 | 无 | 0.664 | 0.27 | |
3 | 3.300 | 0.07 | 无 | 1.200 | 0.24 | |
平均 | 3.096 | 0.07 | —— | 0.762 | 0.25 | |
* 注:灌溉用水含盐量0.3-0.9%因季节而异,来自利三沟,另外,灌溉用水含较多有机质
三、人工栽培中亚滨藜对土壤脱盐的作用
中亚滨藜(Atriplexceniralasiatica)是一种速生型植物,单株与群体生物量很大,对地表覆盖能力强,脱盐效果显著。中亚滨藜新鲜茎叶含有丰富的植物叶蛋白,经提取加工后是一种优质饲料来源,是一种很有发展前途的经济盐生植物。
在含盐量1--1.5%的地段上种植中亚滨藜二年后,土壤含盐量下降到0.6%以下、植被覆盖度达到100%,在伴生植物中出现了稗、狗尾草等非盐生植物。
表3 人工种植中亚滨藜对盐渍上脱盐的影响
时 间 | 1998年3月 | 1998年11月 | 1999年3月 | 1998年10月 | 2000年5月 |
含盐量(%) | 1.6 | 0.7 | 0.9 | 0.4 | 0.6 |
有机质(%) | 0.01 | 0.01 | 0.11 | 0.19 | 0.22 |
盖度(%) | 10 | 80 | 80(冬天未收割) | 100 | 50 |
高度(cm) | 20 | 90 | 90 | 130 | 40 |
生物量(DW)(kg) | 0.56 | 3.7 | 3.2 | 7.4 | 2.1 |
伴生植物 | 滨藜、碱菀、猪毛菜 | 碱蓬、碱菀、地肤、芦苇 | 碱蓬 | 碱菀、狗尾草、稗、芦苇 | 碱菀、芦苇 |
* 注:表中数量指标均为3个1平方米样地平均值
四、人工栽培碱茅对土壤脱盐的作用
碱茅(Puccinelliadistans)是多年生禾本科耐盐植物,引种到黄河三角洲地区后表现了良好的适应性,在土壤含盐量0.6--0.8%的生境中生长良好,具有较高的覆盖度与生物量。碱茅是一种优质牧草,对牛、羊等家畜具有很好的适口性。1997年在东营盐主植物园内试种5亩,一年后土壤含盐量从0.6%下降到0.3%。1999年在新辟的盐生植物园繁殖20亩,至2000年6月,土壤含盐量从0.9%下降到了0.5%,土壤理化性质得到了明显的改善。
表4 人工种植碱茅对盐渍土脱盐的影响
时 间 | 1997年10月 | 1998年11月 | 1999年3月 | 1999年10月 | 2000年6月 |
含盐量(%) | 0.6 | 0.3 | 0.9 | 0.7 | 0.4 |
有机质(%) | 0.2 | 0.5 | 0.15 | 0.27 | 0.31 |
盖度(%) | 20 | 90 | 10 | 80 | 80 |
高度(cm) | 20 | 90 | 10 | 80 | 80 |
生物量(DW)(kg) | 0.35 | 1.8 | 0.2 | 1.9 | 2.3 |
伴生植物 | 滨藜、灰绿碱蓬、地肤、芦苇、中亚滨藜 | 碱菀、地肤、芦苇 | 碱蓬、芦苇、碱菀 | 碱菀、芦苇、地肤、罗布麻 | 碱菀、芦苇地肤、罗布麻 |
*表中数量指标均为三个1平方米样地平均值
1997年的工作在盐生植物园原址进行,1999年后在新址进行
五、植物抗盐抗旱剂的研究与应用
为了利用盐生植物改良重盐荒地和提高盐渍化低产田的经济效益,在项目实施过程中进行了改善植物耐逆能力的研究,在山东师范大学原有的成果“植物抗盐剂”的基础上,结合抗盐耐海水植物的种植经验,通过重新设计配方,发明了新型的植物抗盐抗旱剂。植物抗盐抗旱剂,可用于提高盐生植物对极限盐渍生境的耐受能力,可进一步拓宽利用盐生植物改良重盐碱地的范围,也可用于常规农作物在盐渍化低产田中的应用。