黑河中游內(nèi)陸沼澤退化濕地種草技術(shù)改良鹽漬化土壤的效果研究

摘要：? 在黑河中游內(nèi)陸退化濕地的鹽漬化土壤上選擇紫花苜蓿、冰草、黑麥草開展種草試驗(yàn)，比較其在土壤改良上的效果。結(jié)果表明，生草措施較未生草的對(duì)照處理在增加植被、改土培肥方面均有顯著的效果，使地上生物量增加、植被蓋度增加，改善土壤的容重、總孔隙度及含水量等物理指標(biāo)，在降低土壤中含鹽量的同時(shí)提高了土壤中有機(jī)質(zhì)、水解氮、速效磷、速效鉀等化學(xué)養(yǎng)分指標(biāo)。建議在生產(chǎn)中選擇3種草進(jìn)行混合播種。

關(guān)鍵詞：? 黑河中游;? 內(nèi)陸退化濕地;? 種草;? 鹽漬化;? 改良土壤

中圖分類號(hào)：? ?S 714. 6? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001 - 9499（2022）03 - 0028 - 04

土壤鹽漬化當(dāng)前是一項(xiàng)全球性的難題，其特點(diǎn)為土壤中鹽含量高、理化性質(zhì)不佳，大多數(shù)植物的生長都會(huì)受到抑制，甚至死亡，對(duì)于濕地上，則其植被覆蓋率更低。目前土壤的鹽漬化已經(jīng)成為我國面臨的最為嚴(yán)峻的六大生態(tài)環(huán)境問題之一[ 1 ]。濕地屬于陸地與水生系統(tǒng)之間的過渡性區(qū)域 [ 1 ]，在調(diào)節(jié)氣候、蓄水固氮、改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)生物多樣性等方面發(fā)揮著不可替代的作用，是目前生物多樣性最豐富的生態(tài)景觀之一[ 2 ]。

黑河流域是我國西北地區(qū)的內(nèi)陸河流之一，大陸性氣候特點(diǎn)明顯，是我國第二大內(nèi)陸河流域。由于其獨(dú)特的地理位置及環(huán)境資源，區(qū)域內(nèi)濕地資源豐富;黑河流域光照資源充足、熱量豐富，但是氣候干燥、雨水少，蒸發(fā)量年均值達(dá)到1 800 mm以上[ 3 ]，此種氣候條件下蒸發(fā)蒸騰作用強(qiáng)烈、雨水補(bǔ)充不足，導(dǎo)致了土壤中鹽分含量高[ 4 ]。龍瑞軍等[ 5 ]認(rèn)為在重度退化的土壤上開展生態(tài)恢復(fù)，主要的手段為人工建植草地;恢復(fù)濕地鹽漬化的一條重要技術(shù)途徑即為種植耐鹽的植物，由于其具有見效快、投資低、兼顧生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)，目前在鹽漬化土壤的修復(fù)中受到人們的廣泛關(guān)注。紫花苜蓿[ 6 ]、黑麥草[ 7 ]、冰草[ 8 ]均屬于耐鹽堿脅迫的牧草，為探索3種耐鹽堿牧草在黑河中游內(nèi)陸沼澤退化濕地上種植后的生長以及改良鹽漬化土壤的效果，特設(shè)置了3種牧草的單種、混種不同的處理開展研究，以期為黑河中游內(nèi)陸退化鹽堿濕地上的植被恢復(fù)、土壤改良提供一定的理論借鑒。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于張掖城北郊濕地，為大陸荒漠氣候，降雨量少且分布不均，6～9月降雨量占全年降雨量的70%以上;研究區(qū)內(nèi)的蒸發(fā)量年均可達(dá)2 000 mm以上，干旱指數(shù)超過10;光照資源充足，晝夜溫差大，年均溫7℃左右;無霜期約153天;盛行西北風(fēng)，風(fēng)速年均值約2 m/s。濕地的地勢(shì)由南向北傾斜;覆蓋度<25%，生物成土的作用不明顯，含有較高的可溶性鹽分（試驗(yàn)地塊的土壤含鹽量平均0.648%，范圍0.580%～0.713%），肥力處于較低水平;地表分布著稀疏的植被，包括冰草、鹽蒿、蘆葦、堿蓬等。土壤類型主要為草甸土、沼澤土等，表層有一些黃色的黏土或淤泥層分布，質(zhì)地較輕，土層深厚。

2 研究方法

2. 1 人工種草的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選擇紫花苜蓿、冰草、黑麥草3種耐鹽牧草共計(jì)8個(gè)處理，分別為紫花苜蓿單種、冰草單種、黑麥草單種、紫花苜蓿+冰草混種、紫花苜蓿+黑麥草混種、冰草+黑麥草混種、紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種，以不種草為對(duì)照，每個(gè)種草小區(qū)設(shè)3次重復(fù)。試驗(yàn)中除了種植的牧草模式有所區(qū)別外，其余措施均保持一致，包括播種時(shí)間、播種量、管理等[ 1 ]。

2. 2 種草的技術(shù)要點(diǎn)

在種草前對(duì)試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行深翻，深度40～60 cm，并結(jié)合土壤的含鹽量施入硫磺粉900 kg/hm2，以起到一定的土壤改良作用[ 9 ]。在深翻的同時(shí)施入腐熟廄肥60 t/hm2、磷酸氫二鉀600 kg/hm2，結(jié)束后灌溉450 m3/hm2，之后即可按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的處理要求進(jìn)行種草。播種前對(duì)各品種草種進(jìn)行發(fā)芽率、純凈度的檢測(cè)，均在90%以上，符合試驗(yàn)要求。5月10日統(tǒng)一播種，草種萌芽時(shí)表現(xiàn)出的頂土能力弱，因此播深均控制在1.5 cm，寬幅機(jī)械條播[ 10 ]。播種量均為450 g/hm2，混播處理下各草種按照相同比例混合后取450 g/hm2，之后每年在牧草返青期在灌溉的基礎(chǔ)上施入充分腐熟廄肥30 t/hm2、磷酸氫二鉀450 kg/hm2[ 11 ]。

2. 3 調(diào)查方法

2. 3. 1 不同牧草生長效果的調(diào)查

播種當(dāng)年在牧草生長停止后對(duì)各處理的植被生長情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，包括地上生物量鮮重、地表植被蓋度。在各處理小區(qū)內(nèi)隨機(jī)用“九方格”法選擇8個(gè)小樣方，面積1 m2（1 m×1 m左右）。設(shè)置9個(gè)面積為1 m×1 m樣方。計(jì)算公式：

植被蓋度（%）=地面上植被遮蓋的面積/樣地面積× 100;

生物量鮮重（kg/hm2）=小樣方植被的鮮重（kg/m2）×1 000 m2。

2. 3. 2 不同牧草處理下土壤理化性質(zhì)變化的調(diào)查

3年生草管理后，對(duì)7個(gè)處理下土壤內(nèi)0～40 cm表層土的理化性質(zhì)變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。土壤容重調(diào)查的方法為環(huán)刀法;總孔隙度的調(diào)查選擇計(jì)算法;土壤自然含水量的測(cè)定選擇烘干法;全鹽含量的測(cè)定用電導(dǎo)法;土壤中有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定選擇重鉻酸鉀法;土壤水解性氮含量的測(cè)定選擇堿擴(kuò)散法;速效磷含量的測(cè)定選擇碳酸氫鈉法;速效鉀含量的測(cè)定選擇火焰光度計(jì)法[ 12 - 13 ]。

2. 4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

各處理內(nèi)小樣方的數(shù)據(jù)，最后取平均值分析。采用 Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，Duncan統(tǒng)計(jì)法開展各處理數(shù)據(jù)的差異性比較[ 5 ]。

3 結(jié)果與分析

3. 1 不同牧草種植模式下植被當(dāng)年的生長量及覆蓋度比較

在牧草單種、混種不同的模式下，當(dāng)年植被鮮重、蓋度情況表現(xiàn)出不同程度的差異。由表1可知，所有的生草處理植被蓋度、地上生物量鮮重均顯著高于對(duì)照處理;3種草混種的處理地上生物量鮮重、植被蓋度均高于2種草混種的處理;各處理地上生物量鮮重按照從重到輕的順序依次為：紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種>紫花苜蓿+黑麥草混種>冰草+黑麥草混種>紫花苜蓿+冰草混種>紫花苜蓿單種>黑麥草單種>冰草單種，植被的蓋度按照從高到低的順序同生物量鮮重保持一致。由此可知混播種草模式下利于增加植被的生長量鮮重及覆蓋度，分析其原因可能在于混種后營養(yǎng)空間、生長空間得到了充分的利用，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效增強(qiáng)了植物的抗逆能力、適應(yīng)能力，不同類型草種錯(cuò)峰生長，利于增加退化鹽漬地的生物量及植被覆蓋度，是改良土壤、推進(jìn)內(nèi)陸濕地生態(tài)恢復(fù)的有效途徑。

3. 2 不同生草種植模式下土壤的理化性質(zhì)比較

3. 2. 1 物理性質(zhì)比較

在牧草單種、混種不同的模式下，3年后土壤容重、自然含水量、總孔隙度表現(xiàn)出不同程度的差異。由表2可知，各生草處理下土壤容重、自然含水量、總孔隙度分別比對(duì)照降低、增加、增加，均達(dá)到了顯著差異水平，表明對(duì)土壤的物理性質(zhì)起到較好的改善效果。混合生草種植模式處理下土壤容重更低、土壤自然含水量更高、總孔隙度更大，表明混合生草模式下對(duì)土壤物理性質(zhì)的改良效果好于單獨(dú)生草模式的處理。土壤容重以紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種的處理為最低，其次是紫花苜蓿+黑麥草混種處理;自然含水量以紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種的處理為最高，紫花苜蓿+黑麥草混種處理排第2，黑麥草單種處理排在第3位，紫花苜蓿單種、黑麥草單種、紫花苜蓿+黑麥草混種3個(gè)處理沒有達(dá)到顯著差異;總孔隙度以紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種的處理為最大，其次為紫花苜蓿+黑麥草混種，排第3位的為冰草+黑麥草混種、黑麥草單種，這2個(gè)處理與紫花苜蓿+冰草混種、冰草單種處理之間未達(dá)到顯著差異。

3. 2. 2 化學(xué)性質(zhì)比較

在牧草單種、混種不同的模式下，3年后土壤中全鹽、有機(jī)質(zhì)、水解氮、速效磷、速效鉀含量均表現(xiàn)出不同程度的差異（表3）。各生草處理下土壤中的全鹽含量較對(duì)照有顯著降低，有機(jī)質(zhì)、水解氮、速效磷、速效鉀含量均較對(duì)照有所增加，表明生草在改善退化鹽漬地土壤中含鹽量、增加土壤中養(yǎng)分含量方面有顯著的作用;全鹽量最低的處理為冰草+黑麥草混種，紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種、紫花苜蓿+黑麥草2個(gè)處理分別排在倒數(shù)第2、倒數(shù)第3位，改良土壤鹽漬度的效果好于其他處理;有機(jī)質(zhì)含量最高的處理為紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種，其次為紫花苜蓿單種;水解氮含量最高的處理為紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種，其次為紫花苜蓿+冰草混種;速效磷含量最高的處理為冰草單種，其次為紫花苜蓿+黑麥草+冰草混種;速效鉀含量最高的處理為紫花苜蓿+黑麥草+冰草，其次為紫花苜蓿+冰草混種。

4 結(jié) 論

4. 1 紫花苜蓿、黑麥草、冰草均屬于耐鹽脅迫的牧草。紫花苜蓿的根系有大量根瘤菌著生，通過根瘤菌可以將空氣中游離態(tài)氮固定下來、改善土壤中氮元素的供應(yīng)、發(fā)揮出很好的改良鹽漬土壤的效果[ 6 ]。黑麥草的植物根系可以積累土壤中的Na+，降低葉片、莖部對(duì)鹽漬的耐受能力，表現(xiàn)出抗鹽脅迫的效果[ 7 ]。冰草在pH 8.5的貧瘠土壤上，其出苗生長均未受到明顯的影響[ 8 ]。

4. 2 試驗(yàn)結(jié)果表明，紫花苜蓿、冰草、黑麥草在當(dāng)?shù)胤N植后，在增加地表覆蓋度、改良土壤、提高土壤肥力方面有著明顯的作用;生草的當(dāng)年，各生草處理的地上生物量鮮重、植被蓋度均較未種草的對(duì)照顯著增加，其中混種的效果好于單種，3種混種的效果好于2種混種;生草3年后土壤容重降低、自然含水量及總孔隙度增加、有機(jī)質(zhì)含量增加、全鹽含量降低、水解氮增加、速效磷增加、速效鉀增加，表明生草可以顯著改善土壤中主要的理化性質(zhì)，達(dá)到改良土壤、培肥地力的作用。由此可知，此3種草在黑河中游內(nèi)陸沼澤退化濕度鹽漬化土壤上種植是恢復(fù)當(dāng)?shù)刂脖弧⒏牧纪寥赖囊豁?xiàng)行之有效的措施，生產(chǎn)中建議選擇3種進(jìn)行混播的模式。

研究中選擇黑河中游內(nèi)陸沼澤退化濕地上含鹽量范圍在0.580%～0.713%的地塊開展試驗(yàn)，并在整地種草前施入了硫磺粉900 kg/hm2，未來可在含鹽量范圍更高或者更低情況下的濕地上開展進(jìn)一步的研究，為黑河中游內(nèi)陸沼澤退化濕地鹽漬化土壤的改良提供更加完善的借鑒。

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第1作者簡介：? 任璞（1980-），? 男，? 林業(yè)工程師，? 二級(jí)建造師（市政、公路、水利專業(yè)），? 長期從事濕地保護(hù)和濕地恢復(fù)工作。

收稿日期： 2022 - 02 -? 20

Effect of Grass Planting Technology on Soil Improvement in Inland Degraded Saline Wetland in the Middle Reaches of Heihe River

REN Pu（Ganzhou District Heihe Wetland National Nature Reserve Administration，? Gansu Ganzhou 734000）

Abstract Alfalfa， wheatgrass and ryegrass were selected to plant grass on the inland degraded saline wetland in the middle reaches of Heihe River， and their effects on soil improvement were compared. The results showed that compared with the control treatment without grass， the grass growing measures had significant effects on increasing vegetation and improving soil fertility， to increase aboveground biomass and vegetation coverage， and improve physical indicators such as soil bulk density， total porosity and water content. While reducing the salt content in the soil， the indexes of organic matter， hydrolyzed nitrogen， available phosphorus， available potassium and other chemical nutrients in the soil were improved. It is suggested to select 3 kinds of grass for mixed sowing in production.

Key words Middle reaches of Heihe River; Inland degraded saline wetland; Rass planting; Soil improvement