高鹽漬區不同鹽分礦井水灌溉下怪柳的響應機制與適應性

中圖分類號：S728.5;S731.6 文獻標識碼：A doi：10.13601/j.issn.1005—5215.2025.04.005

Response Mechanisms and Adaptability of Tamarix chinensis to Different Salinities of Mine Water Irrigation in High-salt Area：

Chen Junfu1'2，Xu Hailiang1.2*，Tong Zewen3，Miao Zhiguo4，Zhang Qian1，Li Xihong1 （1. College of Forestry and Landscape Architecture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 83oo52，China;

2. Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 8300l1，China;

3. Xuzhou Coal Mining Group Hami Energy DevelopmentCo.，Ltd.，Hami 839l21，China;

4.Land Consolidation Center of Hami City，Hami 83oo99，China）

AbstractTaking the high-salt areasofHami in Xinjiang as theexperimental sites，the mine water with differentsalt gradients （0，4，8，12，16g?L^-1） ） was set to irrigate the Tamarix chinensis forest，and the indexes of ground diameter，plant height，crown width and new branch lengthof Tamarix chinensis were measured.Combined with variance analysis and least significant diference method （LSD）test，the growth response mechanisms and adaptability of Tamarix chinensis in extreme saline environment were explored.Theresults showed that salt significantly inhibited the growth of Tamarix chinensis ，but the plants stillshowed gradient adaptability. Under clear water irigation （0g （204號 L^-1 ），the indexes of Tamarix chinensis were the best，and the inhibitory effect of salt?8g?L^-1 on ground diameter，plant height and crown width was significantly enhanced （ Plt;0.05 . The salt mass concentration was negativelycorrelated with ground diameter and exponentiallycorelated with crown width inhibition，while the new branch length was close to the control group under low salt （4g?L^-1） . The growth was the lowest under 16g?L^-1 （204號 high salt treatment，and the long-term inhibitory effect of high salt on plant height was significant （ Plt;0.05 ），but it could still survive.

Key WordsTamarix chinensis ;salinity stress;mine water irigation;growth response;high-salt area怪柳（Tamarixchinensis）為怪柳科（Tamari- caceae）怪柳屬一種典型的耐鹽堿、耐干旱且耐水淹植物，常見于溫帶海濱河畔等處濕潤鹽堿地，有很強的抗鹽堿能力，能在含鹽堿 0.5%～1.0% 的鹽堿地上生長，是改造鹽堿地的優良樹種[1-2]

高鹽漬化土壤是全球干旱區生態修復的難點問題。新疆哈密大南湖5號礦區土壤含鹽量高達167.11g?kg^-1 ，且礦井水礦化度達 16g?L^-1 ，生態環境極度脆弱[3-4]。怪柳作為典型鹽生植物，具有較強的耐鹽能力，但其對高鹽礦井水灌溉的響應機制尚不明確。本研究通過長期定位試驗，分析不同鹽分梯度下怪柳的生長動態與適應性，旨在為鹽漬化土地生態修復及礦井水資源化利用提供支撐。

國內學者針對高鹽礦井水灌溉可能導致的土壤次生鹽漬化問題，提出咸水結冰灌溉技術[5]。研究表明，咸水冰融水入滲深度和速度顯著優于淡水，可有效促進土壤鹽分淋洗，初始含水量和容重越低效果越顯著[6-7]。這一技術為高鹽礦井水的資源化利用和鹽漬化土壤改良提供了新思路。通過組裝怪柳高質量基因組 （1.32Gb） 發現，其耐鹽性與早第三紀全基因組復制（WGD）及串聯重復基因（如HAT、LIMYB家族）擴張密切相關[8]。鹽脅迫下，檉柳根、莖組織差異表達基因（如 WRKY33/40AA.MPK3/ 4）通過調控滲透平衡和離子轉運增強適應性[9]。該研究為耐鹽品種選育和基因編輯提供了靶點，推動了從“治理鹽堿地”向“選育耐鹽植物”的戰略轉變10]。新疆英吉沙縣通過規模化種植怪柳（ 333hm² 以上）改良重度鹽堿地（含鹽量 gt;1% ），并發展深加工產業（如日化產品、土壤改良劑），形成“生態修復—資源利用—產業延伸”的閉環模式[11]。此外，檉柳人工林的水分平衡研究表明，其蒸散發量為 514.2～573.8mm ，需結合區域降水特征優化灌溉制度，避免枯水年水分虧缺[12]

國外研究雖較少直接針對怪柳，但對鹽生植物（如堿蓬、鹽角草）的鹽分脅迫響應機制研究可為檉柳提供理論支撐[13]。例如，Akya 等[13]提出的“滲透調節與離子區隔化”理論，與怪柳基因表達特征（如脯氨酸合成基因上調）高度一致。以色列提出的“鹽水農業\"概念，倡導利用微咸水灌溉耐鹽作物，與我國礦井水灌溉實踐理念相似，但需結合區域特點優化技術路徑[14]。美國加州和澳大利亞的鹽堿地治理中，多采用耐鹽植物與節水灌溉結合的模式。例如，澳大利亞通過種植鹽生植物（如鹽草）配合滴灌系統降低土壤鹽分，但未涉及高礦化度礦井水的直接利用[15］。我國在咸水結冰灌溉和怪柳規模化種植方面的創新更具針對性。

1試驗地概況

試驗地位于哈密市以南，吐哈煤田大南湖礦區東部， 93^°16^′26^′′-93^°17^′34^′′E，42^°31^′18^′′-42^°32^′45^′′ N。試驗地占地 6.67hm² ，整體地形相對平坦，局部有基巖出露，丘陵地貌，地表無水流切割痕跡，海拔 535.6m 。年平均氣溫 9.8^°C ，屬于溫帶大陸性氣候極干旱區。全年光照時間長，太陽輻射量大，干燥少雨，晴天多，年平均降水量不足 40mm ，年平均蒸發量高達 3300mm ，光照豐富，年、日溫差大。年平均最大凍土深度為 0.69～0.90m 。試驗地土壤類型主要為棕漠土，地帶性土壤，土壤自然肥力不高；植被極其稀疏，幾乎寸草不生。土層深 0～ 120cm ，土壤平均含鹽量 167.11g?kg^-1 ，屬于高含鹽漬區；原礦井水平均含鹽量約 16g?L^-1 ，屬于高礦化度礦井水。

2材料與方法

2.1 試驗材料

本試驗栽植的檉柳樹齡1a，苗高 30～40cm 地徑 3～5mm ，造林株行距 1m×1m 。灌溉系統采用 DN90mm 的支管、 De20mm 滴灌管，滴頭流量 2.0L?h^-1 ，滴頭間距 1m ；灌溉系統設計工作壓力為 2.2～2.3MPa 。滴灌管鋪設過程中盡量沿著等高線布置，支管垂直于等高線布置。

2.2 試驗方法

設置 28m×80m 的滴灌條田5塊，分別編號為 D1、D2、D3、D4、D5，其對應的礦化度分別為 0g? L^-1（T1） ）、 4g L^-1 （T2）、 8g 1 L^-1 （T3）、 12g 1 L^-1 （T4）、 16g ?L^-1（（T5） 。用4個不同處理礦化水（T2、T3、T4、T5）進行灌溉，用清水（T1）灌溉做對照，分析不同鹽分梯度礦井水灌溉對怪柳長勢及存活率的影響。

在每塊條田里隨機選取10株檉柳，編號分別為CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6、CH7、CH8、CH9、CH10。每株選取南北向和東西向各1個新枝做好標記，例如CH1一1、CH1一2，CH2一1、CH2一2…CH10一1、CH10一2。自2022年起，每年4月上旬開始灌溉，10月下旬結束灌溉。由于試驗區晝夜溫差較大，7一8月白天不澆水，應在20：00開始灌溉，其他月份從6：00開始灌溉，每次灌溉 8h 。4—7月各月依次灌溉1、2、3、4次；8—11月各月依次灌溉4、3、2、1次。

從4月下旬開始至10月下旬，每60d用鋼卷尺測量1次被標注怪柳的高度、冠幅、新枝長，用游標卡尺測量地徑，調查成活率。統計分析測量數據，對比不同鹽分礦化水灌溉對怪柳長勢的影響。

數據采用Excel2021記錄，用SPSS21軟件進行單因素方差分析（One- way AnalysisofVari-ance）和最小顯著差異法（LSD）比較檢驗各處理間的差異水平。

3結果與分析

3.1 高鹽漬區不同鹽分礦井水灌溉對怪柳地徑的影響

由圖1可知，在地徑方面，栽植160d后，T1、T2、T3、T4、T5處理地徑分別為8.8、7.8、7.2、6.0、5.8mm 。栽植520d后地徑同栽植后 160d 相比，清水灌溉（T1）的地徑增長量 （14.6mm 是 T2 地徑增長量 （10.4mm） 的1.4倍，是T3地徑增長量0 （9.8mm） 的1.5倍，是T4地徑增長量 （9.4mm） 的1.6倍，是T5地徑增長量 （3.2mm） 的4.6倍。栽植后880d地徑同栽植后520d相比，清水灌溉（T1）的地徑增長量 （3.8mm） 是T2地徑增長量0 （3.6mm） 的1.1倍，是T3地徑增長量 （3.4mm） 的1.1倍，是T4地徑增長量 （3.4mm） 的1.1倍，是T5 地徑增長量 （2.8mm 的1.4倍。

圖1不同鹽分梯度礦化水灌溉下不同時間階段怪柳地徑動態變化對比

不同小寫字母表示不同鹽分梯度礦化水灌溉對怪柳地徑影響差異顯著 （Plt;0.05） 。

研究結果顯示，初始階段（栽植后 160d） ，清水灌溉的地徑顯著高于鹽分處理組（ Plt;0.05 ，T5組地徑最低 （5.8mm） ，降幅達 34.1% 。鹽分質量濃度與地徑呈負相關。

中期（栽植后 160～520d） ，清水灌溉組地徑增長量 （14.6mm 是鹽分組的 1.4～4.6 倍，其中 T5 組增速最慢 （3.2mm） ，僅為對照組的 21.9% ，表明鹽分 ?8g?L^-1 時顯著抑制地徑增長。

后期（栽植后 520～880d） ，清水灌溉組增速1 3.8mm^? 與鹽分組差異縮小，但仍高于T5組0 （2.8mm） 的1.4倍，說明長期高鹽分 （?16g?L^-1） 仍持續抑制地徑發育。

3.2 高鹽漬區不同鹽分礦井水灌溉對檉柳株高的影響

由圖2可知，在株高方面，栽植后160d，T1、T2、T3、T4、T5處理組株高分別為129.4、101.4、99.2，88.2，71.2cm 。栽植后520d株高同栽植后160d相比，清水灌溉的株高增長量 （50.6cm） 是T2增長量（ 38.2cm ）的1.3倍，是T3增長量（21.4cm） 的2.4倍，是T4增長量 （21.2cm） 的2.4倍，是T5增長量 （10.4cm） 的4.9倍。栽植后880d株高同栽植后520d相比，清水灌溉的株高增長量（ ：18.6cm? 是T2增長量 （16.0cm） 的1.2倍，是T3增長量 （14.0cm ）的1.3倍，是T4增長量（ ?12.2cm 的1.5倍，是T5增長量（ （10.4cm） 的1.8倍。

圖2不同鹽分梯度礦化水灌溉下不同時間階段怪柳株高動態變化對比

不同小寫字母表示不同鹽分梯度礦化水灌溉對怪柳株高影響差異顯著（ Plt;0.05） 。

研究結果顯示，初始階段（栽植后 ^{160d），0g.} （204號L^-1 組株高 （129.4cm 顯著高于鹽分組 （Plt;0.05） ，T5組最低 （71.2cm） ，降幅 44.9% 。鹽分每增加4g?L^-1 ，株高平均下降約 12.5% 。

中期（栽植后 160～520d），0g?L^-1 組株高增長量 （50.6cm） 是鹽分組的 1.3～4.9 倍，其中T5組增速最慢（ （10.4cm） ，僅為對照組的 20.6% ，凸顯高鹽分 （?12g?L^-1） 的強抑制作用。

后期（栽植后 520～880d），0g?L^-1 組增速0 ?18.6cm 仍高于鹽分組，是T5組 （10.4cm 的1.8倍，表明高鹽分對株高的長期抑制效應顯著。

3.3 高鹽漬區不同鹽分礦井水灌溉對怪柳冠幅的影響

由圖3可知，在冠幅方面，栽植后160d，T1、

T2、T3、T4、T5處理組的冠幅分別為1.5、0.9、0.8、0.7，0.3m² 。栽植后520d冠幅同栽植后160d相比，清水灌溉（T1）的冠幅增長量 （1.1m²） 是T2增長量 （0.6m²） 0的1.8倍，是T3增長量 （0.6m² ）的1.8倍，是T4增長量 （0.5m²） 的2.2倍，是T5增長量 （0.3m²） 的3.7倍。栽植后 880d 冠幅同栽植后 520d 相比，清水灌溉的冠幅增長量 （0.9m² ）是T2增長量 （0.9m² ）的1.0倍，是T3增長量0 [0.8m² ）的1.1倍，是T4增長量 （0.8m² 的1.1倍，是T5增長量 （0.5m² ）的1.8倍。

圖3不同鹽分梯度礦化水灌溉下不同時間階段怪柳冠幅動態變化對比

不同小寫字母表示不同鹽分梯度礦化水灌溉對怪柳冠幅影響差異顯著 ?Plt;0. 05） 。

研究結果顯示，初始階段（栽植后160d），T1組冠幅 （1.5m² ）顯著優于鹽分組（ ΔPlt;0.05 ，T5組冠幅 （0.3m² ）較對照組下降 80% ，鹽分質量濃度與冠幅抑制呈指數關系。

中期（栽植后 160～520d），T1 組冠幅增長量1 1.1m² ）是鹽分組的 1.8～3.7 倍，其中T5組增速最低 （0.3m²） ），僅為對照組的 27.3% 。

后期（栽植后 520～880d ，T1組增速 （0.9m² ）與鹽分組接近，但T5組增速 （0.5m² ）仍顯著受限，表明高鹽分 （?16g?L^-1 ）長期抑制冠幅擴展。

3.4 高鹽漬區不同鹽分礦井水灌溉對檉柳新枝長的影響

圖4可知，在新枝長方面，栽植后160d，T1、T2、T3、T4、T5處理的新枝長分別為61.0、52.8、48.4，45.4，31.4cm 。栽植后520d新枝長同栽植后160d相比，清水灌溉（T1）的新枝長增長量0 45.6cm 是T2增長量 （42.8cm） 的1.1倍，是T3增長量（ （36.4cm ）的1.3倍，是T4增長量0 （34.6cm） 的1.3倍，是T5增長量 （30.8cm） 的1.5倍。栽植后 880d 新枝長同栽植后 520d 相比，清水灌溉的新枝長增長量 （16.0cm） 是T2增長量（ 15.8cm; 的1.0倍，是 T3 增長量 （15.4cm） 的0.8倍，是T4增長量 （14.6cm） 的1.1倍，是T5增長量（ ?12.6cm 的1.3倍。

圖4不同鹽分梯度礦化水灌溉下不同時間階段怪柳新枝長動態變化對比

不同小寫字母表示不同鹽分梯度礦化水灌溉對怪柳新枝長影響差異顯著 ?Plt;0.05） 。

研究結果顯示，初始階段（栽植后160d），T1組新枝長 （61.0cm 顯著高于鹽分組（ Plt;0. 05 ），T5組最低 （31.4cm） ，降幅 48.4% 。中期（植后160～520d） ，鹽分組增長量與對照組差異較小，顯示新枝長對鹽分脅迫具有一定耐受性。后期（栽植后 520～880d） ，T1組增長量 （16.0cm） 與鹽分組接近，但 T5 組增長量 （12.6cm） 仍受限，表明高鹽分對新枝長的長期抑制效應較弱。

4討論與結論

冠幅對鹽分最敏感 （16g?L^-1 組初始冠幅降幅80% ，其次是株高（降幅 44.9% 和地徑（降幅34.1% ），新枝長耐受性最強（降幅 48.4% ，但中后期增長量接近對照組）。鹽分 ??8g?L^-1 時對地徑、株高和冠幅的抑制效應顯著增強，而新枝長在低鹽分 （4g?L^-1 ）下表現接近對照組。

高鹽分 （?12g?L^-1 ）在中期抑制作用最強（如16g?L^-1 株高增長量僅為對照組的 20.6% ），但后期鹽分組增長量部分回升（如 12g?L^-1 時株高后期增長量 12.2cm， ，提示怪柳可能通過生理調節（如離子區隔化）緩解鹽脅迫。低鹽分 （4g?L^-1）. 在后期增長量與對照組持平 （0.9m²） ，表明輕度鹽分脅迫下怪柳可通過調整分枝策略維持冠幅擴展。

怪柳對高鹽礦井水灌溉具有梯度適應性，鹽 分 ?8g?L^-1 時可實現較優生長， 16g?L^-1 處理下仍 能存活但生長受限。建議在高鹽漬區生態修復中優先使用低鹽礦井水 （?8g?L^-1"），并通過間歇灌溉緩解鹽分累積效應。冠幅和株高對鹽分最敏感，是鹽漬區生態修復的關鍵監測指標。

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