芦苇不同生育期盐碱土离子含量动态变化研究

张 露, 韩霁昌, 马增辉, 陈田庆, 师晨迪, 魏 静

(陕西省土地工程建设集团 陕西地建土地工程技术研究院国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室， 西安 710075)



芦苇不同生育期盐碱土离子含量动态变化研究

张 露, 韩霁昌, 马增辉, 陈田庆, 师晨迪, 魏 静

(陕西省土地工程建设集团 陕西地建土地工程技术研究院国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室， 西安 710075)

芦苇; 盐碱化;pH; 电导率; 盐基离子

土壤盐碱化是当今世界上土地荒漠化与土地退化的主要类型之一[1]，制约着耕地有效利用和农业持续发展[2]，据统计全球约有9.52×109km2盐碱化土地[3-4]，现已成为一个世界性的生态问题。我国是受盐碱化影响较为严重的国家[5]，盐碱地面积约为3.6×105km2，占全国可利用土地面积的4.88%[6]，其中以东北、内蒙古和西北内陆的盐碱化最为严重，占全国盐碱地面积的69.03%[7-9]。近些年，工程措施[10-12]、化学措施[13-14]改良盐碱土已取得一定的成效，也有研究者利用生物措施，研究耐盐植物，如有学者对紫花苜蓿进行耐盐生理及盐碱胁迫研究表明紫花苜蓿有一定的耐盐性[15-17]，且在其种子萌发期抗逆性较强，可通过在复杂盐碱逆境下快速的根系生长，来确保植株的成活[18]。蔺吉祥等人通过培育，筛选了一些耐盐新品种，指出山苜2号在松嫩平原的盐碱地治理上已获得了很好的区域性试验评价[19]。肖克飚等研究指出耐盐植物能明显降低惠农县盐碱地耕层的土壤盐分，其盐分降低顺序为柽柳>苇状羊茅>油葵[20]；有研究者也指出大岛野路菊、牡蒿、矶菊等植物对盐碱胁迫受害症状表现较轻，耐盐性强[21-22]。目前研究主要集中在植物的耐盐性上[23-26]，而对耐盐植物各生长阶段离子含量的动态变化研究尚且不足。所以，本研究在室内模拟条件下，研究分析耐盐植物芦苇(Phragmitesaustralis(Cav.) Trin.ex Steud)在各生长阶段盐碱土盐分的动态变化趋势，旨在为盐碱地的科学治理提供理论指导。

1　材料与方法

1.1研究区概况

研究区域选在陕西省定边县盐碱化地区，该区域气候为典型的温带半干旱大陆性季风气候，年平均降雨量316.9 mm，春季多风，夏季干旱，秋季阴雨，冬季严寒。该地区日照充足，年均气温7.9℃，年平均日照2 743.3 h，太阳总辐射热能每年为576.95 kJ/cm2，完全能满足作物对光能的需要≥0℃的年平均积温为3 566℃，年平均蒸发量2 490.9 mm，是降雨量的7.9倍，年平均无霜期141 d，绝对无霜期110 d。该研究区域地势宽广平坦，地下水位高，一般小于10 m[27]，土壤盐碱化严重，经背景值的测定，其pH平均为9.81，电导率平均为1 200 μS/cm，有机质平均含量2.74 g/kg，含盐量平均为13.26 g/kg，对农作物生长十分不利。

1.2试验方案

1.2.1试验土柱设计试验装置建立在陕西富平国土资源部退化及未利用土地重点实验室外，为2排×10个水泥装置组成，装置内径0.8 m，外径0.96 m，高0.98 m，两个土柱间间距1.2 m。从试验区陕北定边县堆子梁镇分10 cm每层运来0—60 cm盐碱土，控制每个装置容重为1.30 g/cm3，根据装置体积计算所需土的质量，按原土的剖面构型进行分层预装60 cm盐碱土，根据陕西定边盐碱地区实际情况，兼顾试验要求，其中第一排10个装置用根移栽法将每个均种植芦苇30株，并对各生育期的芦苇生长状况及生物量进行观测记录，在其生长幼苗期需根据实地出苗情况进行间苗，确保每个装置中芦苇的种植密度及长势基本相同，第二排10个装置则不种植任何作物，作对比处理。对每个模型均做防渗处理，是一个相对独立的系统，并控制每个试验装置的土壤水分状况，确保盐分总量平衡。

1.2.3数据分析用Excel 2007处理，数据统计分析采用DPS 7.05软件进行分析，运用Duncan新复极差法进行统计分析。

2　结果与分析

2.1盐碱土pH、电导率的动态变化

从图1可以明显的看出，盐碱土壤pH值随着芦苇的生长而降低，不种植芦苇的盐碱土平均土壤pH值为9.81，说明芦苇的种植能降低盐碱土的pH。从芦苇出苗期到枯黄期，pH总体降低0.65个单位，从芦苇刚开始出苗到叶片伸展，pH降低最多，为0.42个单位。出苗期的pH显著高于展叶期、开花期、成熟期及枯黄期的pH值(p<0.05)，枯黄期的pH显著地低于展叶期、开花期及成熟期的pH(p<0.05)，但展叶期、开花期和成熟期的pH差异不显著(p<0.05)。

从图2可以明显的看出，盐碱土壤的电导率随着芦苇的生长先增大而后逐渐减小，不种植芦苇的盐碱土平均电导率为1 245 μS/cm，总体上来说，从芦苇出苗期到枯黄期，电导率总体下降756.55 μS/cm。从芦苇出苗期到展叶期，电导率略有上升，平均上升86.85 μS/cm，从展叶期到开花期，电导率下降最多，为725.55 μS/cm，从芦苇开花期到枯黄期，电导率基本维持在472.5 μS/cm的稳定水平上，波动较小。出苗期、展叶期的电导率与开花期、成熟期及枯黄期的电导率(p<0.05)达到显著性差异，出苗期和展叶期的电导率(p<0.05)差异性不显著，开花期、成熟期和枯黄期的电导率(p<0.05)差异性不显著。

注:a b c 代表Duncan(p<0.05)水平差异显著性。下图同。

图1芦苇不同生长阶段盐碱土壤pH变化

图2　芦苇不同生长阶段盐碱土壤电导率变化

2.2盐碱土盐基阳离子的动态变化

由图3可以看出，Ca2+，Mg2+，K+和Na+盐分阳离子含量随芦苇的生长而降低，不种植芦苇的盐碱土平均Ca2+，Mg2+，K+和Na+含量分别为191.5，35.68，23.09，90.42 mg/kg。从芦苇出苗期到枯黄期，盐分阳离子降幅最多的是Ca2+离子，在芦苇整个生长期总体下降138.70 mg/kg，主要集中在展叶期到开花期和成熟期到枯黄期，平均下降58.93 mg/kg，出苗期、展叶期的Ca2+含量与开花期、成熟期及枯黄期的Ca2+含量(p<0.05)达到显著性差异，开花期、成熟期的Ca2+含量与枯黄期的Ca2+含量(p<0.05)达到显著性差异，出苗期与展叶期、开花期与成熟期的Ca2+含量(p<0.05)差异性不显著。下降幅度最少的为K+，在芦苇整个生长期，总共下降12.65 mg/kg，在出苗期、展叶期、开花期、成熟期的K+含量和枯黄期的K+含量(p<0.05)达到显著性差异。其次下降幅度较少的为Mg2+，在芦苇整个生长期，总共下降26.93 mg/kg，在芦苇生长前期(出苗期、展叶期)的Mg2+含量和其后期(开花期、成熟期、枯黄期)的Mg2+含量(p<0.05)达到显著性差异。下降幅度较大的为Na+离子，在芦苇整个生长期，总共下降55.58 mg/kg，从展叶期到开花期下降最多为29.17 mg/kg，仍然是在芦苇生长前期(出苗期、展叶期)的Na+含量和其后期(开花期、成熟期、枯黄期)的Na+含量(p<0.05)达到显著性差异。由以上各盐分阳离子的变化趋势可知，芦苇对各盐分阳离子的吸收情况是不同的，其吸收程度强弱顺序为：Ca2+>Na+>Mg2+>K+。

图3芦苇不同生长阶段盐碱土壤盐基阳离子变化

2.3盐碱土盐基阴离子的动态变化

图4芦苇不同生长阶段盐碱土壤盐基阴离子变化

3　讨 论

国内外早有研究者对植物的耐盐机理进行探索，指出耐盐植物的进化，本质是植物本身利用其生物化学和分子机制去适应外界的盐碱胁迫，包括选择性地积聚或释放某些离子；控制一些离子从植株根系到叶片的运输过程；一些相溶性物质的合成；光合作用途径的改变；膜结构的改变；诱导产生抗氧化酶；诱导产生植物激素等[29-32]。清楚植物抗盐机理，便于充分利用生物措施，在保持生态的同时，达到改良盐碱土的目的。

4　结 论

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Study on Dynamic Change of Ion Contents of Saline-Alkali Soil During Different Reed Growth Stages

ZHANG Lu, HAN Jichang, MA Zenghui, CHEN Tianqing, SHI Chendi, WEI Jing

(ShaanxiLandConstructionGroup,ShaanxiLCGLandProjectTechnologyInstitute,KeyLaboratoryofDegradedandUnusedLandConsolidationEngineeringtheMinistryofLandandResourcesofChina,Xi′an710075,China)

reed; salinization; potential of hydrogen; electrical conductivity; base ion

2015-07-12

2015-07-28

陕西省自然科学基础研究计划“土地整治后农用地质量和生态环境在线监测方法研究”(2014JM5213)

张露(1987—),女,四川南部人,博士研究生，主要研究土壤物理及其改良。E-mail:luluqiaofeng@126.com

韩霁昌(1968—),男,陕西渭南人,研究员,博士,主要研究土地工程及土地资源利用。E-mail:295120895@qq.com

S151.9+3； S156.4+9

A

1005-3409(2016)04-0038-05