幾種一年生鹽生植物的吸鹽能力

郭 洋， 陳波浪， 盛建東， 胡浩東， 徐財發

(新疆農業大學草業與環境科學學院， 新疆烏魯木齊 830052 )

幾種一年生鹽生植物的吸鹽能力

郭 洋， 陳波浪， 盛建東*， 胡浩東， 徐財發

(新疆農業大學草業與環境科學學院， 新疆烏魯木齊 830052 )

人工種植； 鹽生植物； 鹽分離子； 吸鹽特征

土壤鹽漬化問題正受到社會越來越普遍的關注，全世界約有1/3的土壤鹽漬化，嚴重制約著農業生產，也是影響生態環境的重要因素之一。我國約有250多萬 hm2的各種鹽漬化土壤，且有逐年增加的趨勢；新疆是我國鹽堿地面積最多、分布范圍最廣的地區[1]。到目前為止，通過物理方法實現的“淡水洗鹽”仍是新疆鹽漬化土壤改良行之有效的方法，但因新疆干旱缺水，灌排工程施工量大，成本高，部分研究者開始考慮利用具有一定經濟價值的鹽生植物補償生長來治理鹽堿地，鹽生植物的開發利用對于拓寬鹽漬化土壤的利用空間，實現農業、生態、經濟的良性發展具有重要的現實意義。

新疆鹽生植物種類豐富，分布廣泛。根據郗金標等文獻，新疆現有鹽生植物共305 種15 變種7 亞種，隸屬38 科124屬[2]，其中，一年生鹽生植物群落分布廣泛，分布頻率較高的有堿蓬屬(Suaeda)、濱藜屬(Atriplex)、鹽角草屬(Salicornia)等。由于一年生鹽生植物生活史短、易于種植試驗、繁殖后代和基因轉化，成為耐鹽植物研究的重要選擇對象[3]。

本研究選取新疆4種一年生藜科(Chenopodiaceae)鹽生植物進行人工種植試驗，通過定期采集樣品，分析比較這4種鹽生植物對土壤鹽分及其離子的吸收特性，為揭示鹽生植物耐鹽機理提供基礎數據，也為科學合理利用鹽生植物進行鹽堿地改良提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

本研究選擇地為南疆喀什地區岳普湖縣(76°23′E_77°25′E，38°48′N_39°20′N)，該地地處塔里木河源流區，蓋孜河下游，土地總面積3327 km2。地勢平坦，地面自西南向東北方向傾斜，海拔11701250 m，年降水量約51.7 mm，多年平均蒸發量為2651 mm，年均溫度11.7 ℃，無霜期214 d，≥10 ℃的年有效積溫約為4354 ℃。土壤類型主要有潮土、灌淤土、草甸土、鹽土和風沙土。試驗地土壤以壤土、砂壤土為主，耕層土壤鹽分均值為10.23 g/kg， pH為8.36，屬于中度鹽化土壤，土壤有機質(13.58 mg/kg)和速效磷(14.20 mg/kg)為中級水平，而堿解氮(56.49 mg/kg)和速效鉀(158.08 mg/kg)為低級水平。自然植被主要有檉柳(Tamaricaceae)、鹽爪爪(Kalidiumfoliatum)、駱駝刺(Alhagisparsifolia)、西伯利亞白刺(Ni-trariasibirica)、花花柴(Kareliniacaspica)、蘆葦(Phragmitescommunis)、甘草(Glycyrrhizauralensis)、苦豆子(Sophoraalopecuroides)、泡泡刺(Nitrariasphaerocarpa)、芨芨草(Achnatherumsplendens)等。

1.2 研究材料

選取的四種一年生鹽生植物分別為：鹽角草(Salicorniaeuropaea)，鹽角草屬，藜科；鹽地堿蓬(Suaedasalsa)，堿蓬屬，藜科；高堿蓬(Suaedaaltissima)，堿蓬屬，藜科；野榆錢菠菜(AtripexaucheriMoq.)，濱藜屬，藜科。鹽角草為莖肉質化真鹽生植物，鹽地堿蓬、高堿蓬為葉肉質化真鹽生植物。由于濱藜屬植物一般都有鹽腺，其葉片又有不同程度的肉質化，具有一定的滲透調節能力[10]，故將野榆錢菠菜也被歸為葉肉質化真鹽生或向內泌鹽的鹽生植物。植物種子由中國科學院新疆生態與地理研究所提供。

1.3 研究方法

試驗在岳普湖縣農技推廣中心實驗站進行，采用完全隨機排列設計，于2012年3月25日種植鹽角草、鹽地堿蓬、高堿蓬、野榆錢菠菜，每種植物種植三個重復，每個重復面積222 m2，共12個處理，總試驗面積2664 m2。灌溉方式為膜下滴灌，膜寬1.2 m，按一膜雙管布設滴灌帶，采用人工開溝條播方式將鹽生植物播種于滴灌帶兩側15 cm范圍內，株行配置為60 cm、30 cm寬窄行，播種量鹽角草30 kg/hm2，鹽地堿蓬45 kg/hm2、高堿蓬45 kg/hm2、野榆錢菠菜45 kg/hm2。試驗期間，根據實際需水狀況分6次滴灌，總灌水量3600_3900 m3/hm2。試驗地播種前施用復合肥(N ∶P2O5∶K2O=20 ∶14 ∶6)600 kg/hm2，分別于5月10日和7月28日兩次追肥，每次均為225 kg/hm2。5月31日(生育初期)、7月10日(生育中期)、8月31日(生育末期)分別采集植物樣品，每個重復隨機取5 m×5 m的樣方3個，調查每個樣方株數和鮮重，烘干后稱量干物質量。

1.4 數據分析

采用Excel 2003進行數據分析，采用DPS 6.50軟件進行顯著性差異分析。

2 結果與分析

2.1 不同鹽生植物的生物量比較

從鹽角草、鹽地堿蓬、高堿蓬與野榆錢菠菜地上部分生物量(表1)可以看出，生育初期4種鹽生植物之間差異顯著；生育中期4種鹽生植物之間的差異性除鹽地堿蓬和高堿蓬之間不明顯外，均達到顯著水平；生育末期高堿蓬(23302 kg/hm2)生物量是鹽角草、鹽地堿蓬、野榆錢菠菜的2.6倍、1.3倍和1.1倍。從鹽角草、鹽地堿蓬、高堿蓬與野榆錢菠菜地下部分生物量來看(表1)，生育初期鹽地堿蓬、高堿蓬與野榆錢菠菜之間差異性均達到顯著水平；生育中期，鹽地堿蓬、高堿蓬和野榆錢菠菜之間差異不顯著，但三者與鹽角草之間的差異均達到顯著水平；生育末期高堿蓬(2535 kg/hm2)最高，是鹽角草、鹽地堿蓬和野榆錢菠菜的2.29倍、1.24倍和3.70倍。由表1中整株生物量可知，生育初期四種鹽生植物中鹽地堿蓬(398 kg/hm2)最高；生育中期4種鹽生植物之間的差異性除鹽地堿蓬和高堿蓬之間不明顯外，均達到顯著水平；生育末期除鹽地堿蓬和野榆錢菠菜之間不明顯外，均達到顯著水平。

鹽角草、鹽地堿蓬、高堿蓬和野榆錢菠菜的生物量由生育初期到生育中期分別增長7544、345、510和1158 kg/hm2，而由生育中期到生育末期分別增長2550、19992、24978和19876 kg/hm2，可見除鹽角草的生長旺盛期在生育中期外，其他三種鹽生植物均在生育后期。

由于鹽生植物成熟后整體收割，故其對鹽漬化土壤改良的效果主要體現在生育末期，此時四種鹽生植物地上部分生物量均占整株生物量的89%以上，主要生物量積累于地上部分，地下部分所占的比例非常小。

注(Note): 同列數據后不同字母表示差異達5%顯著 Values followed by different letters in a column are significant at 5% level； “—”表示鹽角草初期根系極小，忽略不計 Represents a very small roots ofSalicorniaeuropaeain the early growth stage, there will not be discussed.

2.2 不同鹽生植物中鹽分離子含量差異比較

生育中期不同鹽生植物地下部鹽分離子濃度差異表明(圖2)，鹽角草Na+、離子合量濃度顯著高于其他三種鹽生植物；野榆錢菠菜Ca2+濃度顯著高于鹽角草、鹽地堿蓬、高堿蓬；鹽地堿蓬Mg2+濃度顯著高于鹽角草、高堿蓬和野榆錢菠菜。

2.3 不同鹽生植物鹽分離子吸收積累特征

不同時期不同鹽生植物的鹽分、離子積累量受植株生物量和體內鹽分、離子濃度共同影響，呈現出與生物量(表1)和鹽分、離子濃度(圖1、圖2、圖3)不同的特征。

從離子合量來看(表2)，鹽地堿蓬、高堿蓬、野榆錢菠菜的積累量隨著時間的增加不斷遞增，但鹽角草總鹽積累量從生育中期時開始緩慢降低。生育初期鹽地堿蓬積累量顯著高于鹽角草、高堿蓬和野榆錢菠菜(P<0.05)，分別高出223%、20%和1615%；生育中期鹽角草積累量分別是鹽地堿蓬、高堿蓬和野榆錢菠菜的13.84倍、14.29倍和10.68倍。生育末期高堿蓬的積累量(3499 kg/hm2)分別比鹽角草、鹽地堿蓬和野榆錢菠菜高了68%、14%和60%。

結合不同部分生物量與鹽分、離子濃度可知，與地上部分相比，鹽生植物根部生物量和鹽分、離子濃度都較低[13]，鹽分、離子積累量較低，對鹽漬土的改良影響甚微。由于生育末期鹽生植物僅刈割地上部分，對土壤的改良效果主要以單位面積帶出的鹽分多少來衡量，這取決于此時植物地上部分生物量與鹽分濃度的大小。

3 討論與結論

鹽漬化土壤鹽分過量是植物生長主要的脅迫因素[14]，但鹽漬土也是一種重要的欠開發土壤資源，需經改良才能發揮其資源潛力。利用鹽生植物，特別是具有一定經濟價值的鹽生植物對鹽分的吸收來改良鹽堿地，不僅可以降低土壤鹽分，推動鹽漬土資源的開發，同時有助于促進當地的農業經濟發展。

本研究中，4種鹽生植物地上部分含鹽量由生育初期到生育中期增降幅度不明顯，而從中期到末期有顯著下降的趨勢(P<0.05)，分別由中期的338、256、208和204 g/kg下降到末期的215、152、137和103 g/kg；地下部分含鹽量由生育初期到生育中期下降明顯(P<0.05)，而中期到末期的下降幅度不明顯。植株體內的鹽分及離子濃度降低是生物稀釋的結果，但由于鹽地堿蓬、高堿蓬和野榆錢菠菜生育中期到生育末期為生長旺盛期，生物量劇增，使植株鹽分及離子積累量隨之劇增，故應讓植株有一個充分生長的過程。鹽角草在生育中期鹽分、離子濃度與積累量達到最大值，此時開始刈割以帶出更多的鹽分。通過四種鹽生植物的對比可知，生物量的大小對于不同植株總鹽、離子積累量的多少起到至關重要的作用，單位質量含鹽量較低，但生物量大的植株鹽分積累量高于生物量小的植株。4種鹽生植物生育末期地上部分生物量高堿蓬為23302 kg/hm2，蓬野榆錢菠菜為20379 kg/hm2，鹽地堿蓬為18670 kg/hm2，鹽角草為9096 kg/hm2(表1)，總離子濃度為鹽角草(310 g/kg)>鹽地堿蓬(270 g/kg)>高堿蓬(253 g/kg)>野榆錢菠菜(207 g/kg)，二因素共同作用導致鹽分攝取量為高堿蓬(3499 kg/hm2)>鹽地堿蓬(3061 kg/hm2)>蓬野榆錢菠菜(2180 kg/hm2)>鹽角草(2080 kg/hm2)，說明選育生物量大且體內鹽分濃度高的品種，對于改良鹽堿地十分關鍵。

注(Note): 相同時期同列數據后不同字母表示差異達5%的顯著水平 Values followed by different letters of the same stage in a column are significantly different at 5% level.

本試驗末期鹽角草、鹽地堿蓬生物量略低于趙振勇[6]研究鹽生植物對重鹽漬土脫鹽效果中的生物量(鹽角草11044 kg/hm2，鹽地堿蓬19119 kg/hm2)，這可能與種植密度、土壤養分含量有關。本試驗區域耕層鹽分含量(10.23 g/kg)低于其驗區域耕層鹽分含量(15.28_23.05 g/kg)，而對于鹽生植物來說，一定量的鹽分是促進植株生長發育的關鍵因素，這也可能是本研究中鹽角草和鹽地堿蓬生物量相對較低的因素之一。

不同鹽生植物對不同鹽分離子的吸收具有選擇偏向性，針對不同鹽生植物對生境離子選擇吸收的差異，可根據鹽漬土壤分類特征有目的的選擇不同種類鹽生植物修復鹽漬化土壤。本研究中，鹽角草體內的Na+、Cl-濃度顯著高于其他三種鹽生植物，尤其對Cl-表現出極強的選擇吸收能力，使其較其他三種鹽生植物更適宜于南疆氯化物鹽漬土的改良[15]。

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Salt absorption capacities of several annul halophytes

GUO Yang, CHEN Bo-lang, SHENG Jian-dong*, HU Hao-dong, XU Cai-fa

(CollegeofGrasslandandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052，China)

planted; halophytes; salt ions; characteristics of salt absorption

2014-01-06 接受日期： 2014-10-30

新疆自治區“十二五”重大專項 “鹽漬化低產田生產力提升關鍵技術研發與示范” 課題(200731133-2)； 新疆自治區土壤學重點學科資助。

郭洋(1986—)， 男， 江蘇徐州人， 碩士研究生， 主要從事干旱區土壤環境研究。 E-mail: hades9@163.com *通信作者 E-mail: sjd_2004@126.com

S156.4

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1008-505X(2015)01-0269-08