咸水灌溉對不同檉柳生長的影響

魏海霞,王 霞,周 健,王莉莉,陳苗苗,楊慶山

(山東省林業(yè)科學研究院,山東 濟南250014)

咸水灌溉對不同檉柳生長的影響

魏海霞,王 霞,周 健,王莉莉,陳苗苗,楊慶山?

(山東省林業(yè)科學研究院,山東 濟南250014)

鹽堿地區(qū)造林綠化和沿海防護林建設都面臨著淡水資源缺乏的問題。本文通過四因素三水平正交試驗研究檉柳的咸水灌溉方案,發(fā)現(xiàn)主導作用是品種＞灌溉水礦化度＞灌水額度＞灌溉次數(shù),最佳灌溉方案為選用中國檉柳周年灌溉2次,使用礦化度為15g/L的咸水,灌溉定額為65 m3/666.7m2。根據(jù)大田灌溉咸水后各檉柳種生長情況得出結論:12.6g/L咸水灌溉的各檉柳種生長量顯著高于未經(jīng)咸水灌溉的檉柳種。中國檉柳生長量及耐受能力均最高。大田咸水灌溉伴隨雨季雨水淋洗,土壤鹽分呈動態(tài)變化,耕作層含鹽量基本保持平衡,未對林木生長造成影響。

檉柳;含鹽量;生長量;咸水灌溉

缺水是當前林業(yè)發(fā)展面臨的重大威脅,咸水資源的開發(fā)利用可有效地緩解灌溉水源短缺的問題[1]。華北平原是我國的半濕潤區(qū),卻也是我國缺水最嚴重地區(qū),其耕地占全國耕地的38%以上,且人口稠密,工業(yè)發(fā)達,需水量大,而水資源約占全國的6%,水土資源配合不協(xié)調(diào),水資源的供需矛盾十分突出。該地區(qū)鹽堿地分布廣、數(shù)量大,主要集中在天津、河北、山東及江蘇的廣大濱海地區(qū)。由此生態(tài)環(huán)境建設受到水資源缺乏的嚴重制約,使得造林難,造林成本高。同時該地區(qū)也蘊藏著豐富的微咸水和咸水資源,主要集中在河流溝叉、低洼集水地及地下水層。利用咸水作為緩解林業(yè)灌溉水資源短缺的重要水源之一,可以提高鹽堿地造林綠化面積和質(zhì)量,促進沿海防護林建設和生態(tài)環(huán)境改善[2]。

檉柳(Tarmarixlinn.)為檉柳科Tamaricacea檉柳屬樹種的統(tǒng)稱,又叫紅柳。該屬植物主要生長在干旱半干旱地區(qū)的沖積淤積鹽堿化平原和灘地上,是重要的生態(tài)樹種。非常耐干旱[3]、耐土壤鹽堿[4]并能耐受咸水灌溉[5]它不僅是優(yōu)良的防風固沙植物,同時還是水土保持樹種和鹽堿地難得的造林綠化樹種。

合理的咸水灌溉制度對可持續(xù)農(nóng)業(yè)至關重要[6]。在甜瓜、番茄、馬鈴薯和小麥等農(nóng)作物及蔬菜上都有灌溉技術的研究[7－10]。在林業(yè)實踐中對咸水灌溉有一定范圍的應用,但是研究鮮見報道。

近年來,中國檉柳在濱海地區(qū)生態(tài)造林的應用解決了重鹽堿地其他植物不成活的難題,改善了生態(tài)環(huán)境[11.12]鑒于廣大濱海重鹽堿地區(qū)造林出現(xiàn)的灌溉用水不足問題,筆者將咸水灌溉應用在中國檉柳造林上,并研究適宜的灌溉方案,以期在有效利用咸水資源的情況下提高造林成活率和綠化質(zhì)量,為濱海防護林建設提供可依據(jù)的新途徑,并緩解淡水資源利用和短缺的矛盾。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用的甘蒙檉柳、中國檉柳和鹽地檉柳均為山東省林科院東營分院引種馴化后培育的一年生檉柳健壯小苗。栽植前進行苗木修枝,去除部分枝葉。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗池正交試驗

試驗池設在山東省林科院東營分院,分院建有“山東黃河三角洲國家森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站”,利用該站跟蹤測定的數(shù)據(jù),該區(qū)2015年降水量584mm,然而1－6月份,降雨量較少,為108mm。春季干旱時期利用適宜的咸水灌溉技術為樹體提供水分很有必要。

試驗池采用沙土,試驗前進行淡水淋洗2次,于3月份進行含鹽量測定,待鹽分降低到1‰左右時即可栽植。

采取漫灌的灌溉方式,對種、灌溉水礦化度、灌溉次數(shù)、灌水定額四個因素進行正交設計,通過幾種檉柳的成活率正交統(tǒng)計分析,確定最佳的灌溉組合。試驗采取L9(34)四因素三水平正交試驗設計。每個處理15棵,設3個重復。

表1 正交試驗因素及水平表

1.2.2 試驗池土壤鹽分測量

試驗池第1次灌溉咸水后分別取0～20,20～40,40～60cm3個土層的土樣,測定含鹽量,分析不同礦化度咸水灌溉在不同灌水量情況下,土壤鹽分含量。

1.2.3 大田咸水灌溉對各檉柳種生長量影響

試驗地設在東營市漁業(yè)示范區(qū),該區(qū)缺乏良好的淡水水澆條件,土壤為鹽化潮土,試驗地土壤含鹽量在4‰左右,質(zhì)地多為輕沙質(zhì)和沙壤質(zhì),肥力較低。造林地小班整地,四周圍堰,從河溝抽取12.6‰咸水灌溉各檉柳種,定期測定土壤含鹽量,檉柳停長后,測定其生長量。對照不采用咸水灌溉,僅依靠天然降水,每個處理隨機選10株,3個重復進行測量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

在SPSS14.0中進行方差分析,在方差分析的基礎上采用DUNCAN法多重比較檢驗不同處理之間的差異性。

2 結果與分析

2.1 最佳灌溉方案的確定

由表2可知RA＞RB＞RD＞RC,試驗中因素的主導作用是品種＞礦化度＞灌水額度＞灌溉次數(shù)。品種的最優(yōu)水平為A2,礦化度的最優(yōu)水平為B1,灌溉次數(shù)的最優(yōu)水平為C2,灌水額度的最優(yōu)水平為D2。因此,最佳灌溉方案為A2B1C2D2,即中國檉柳周年灌溉2次,使用礦化度為15‰的咸水,灌溉定額為65 m3/666.7m2。

2.2 灌溉措施對土壤含鹽量的影響

表2 正交試驗結果及極差分析

如圖1,受春季干旱強蒸發(fā)的影響,土壤含鹽量隨著土層的加深逐漸降低,表層土含鹽量最高。隨著灌溉量的增加,土壤累積的鹽分也逐步增加,所以要控制灌溉量,使其滿足植物水分需求即可,過量易加大土壤鹽分積累,不利于植物生長。同時土壤含鹽量與灌溉水礦化度也呈正相關,根據(jù)灌溉水源具體的礦化度和植物耐鹽性進行灌溉,礦化度越低越好,如果有必要可以進行混灌和輪灌,以免造成植株鹽害。由結果可知40～60cm土層,每666.7m2灌溉15‰咸水50m3時,土壤含鹽量最低,為3.15‰。0～20cm土層,每666.7m2灌溉25‰咸水80m3時,土壤含鹽量最高,為11.05‰。兩者具有顯著差別。

圖1 灌溉措施對土壤含鹽量的影響

2.3 大田咸水灌溉對各檉柳種生長量的影響

表3 咸水灌溉對各檉柳種年生長量的影響

如表3可知,未進行咸水灌溉的3個檉柳種高和地徑生長量均低于咸水灌溉的生長量。說明12.6 g/L咸水灌溉促進了檉柳的生長,加大了生物量的積累。在植物生長旺盛的春季進行適宜礦化度的咸水灌溉對植物的生長是有必要的。

12.6g/L咸水灌溉,各檉柳種高生長具有極顯著差異。中國檉柳、甘蒙檉柳與鹽地檉柳地徑生長具有極顯著差異。中國檉柳與甘蒙檉柳地徑生長無極顯著差異(表3)。

2.4 大田土壤含鹽量的動態(tài)變化

咸水灌溉前土壤含鹽量為4‰,以此為對照,咸水(12.6g/L)灌溉后,測量土壤含鹽量是動態(tài)變化的。由于受春季少雨和土壤水分強蒸發(fā)的影響,土壤含鹽量有所增加(圖2),隨著進入6、7月份,雨季雨水對土壤的淋洗,土壤含鹽量有一定程度的降低,基本回復到淋洗前土壤的含鹽量。

圖2 土壤含鹽量的動態(tài)變化

咸水灌溉后,旱季時土壤0～60cm土層中含鹽量比雨季時明顯增高。由數(shù)據(jù)可知,受高溫和降雨少等因素影響,鹽隨水走,旱季時上層土壤(0～20cm)含鹽量整體上明顯高于下層土壤(20～60cm);雨季時受淡水淋洗的影響,土壤耕作層(0～60cm)含鹽量低于旱季,同時下層(20～60cm)含鹽量變化不明顯。

3 討論與結論

不同灌溉方式和灌溉措施對土壤水鹽分布的影響不同,對植物的影響不同。對濱海防護林的營建和管理時,可以根據(jù)不同樹種進行灌溉方案的設計,使得灌溉水既在植物的耐受能力范圍內(nèi),又在干旱時有效補充水分,已達到確保成活,提高綠化水平的要求。

能否利用咸水進行灌溉是當前關注的熱點之一,長期以來對此問題爭論頗多[13－17],咸水灌溉的關鍵是通過淋洗保持根層土壤鹽漬度[18],本試驗在確定各檉柳種的適宜咸水灌溉方案以后,采用大田咸水灌溉結合雨季淋洗的方法,使根系分布土層含鹽量在4‰左右,完全適應各檉柳種的生長需求。

然而試驗進行期限短,還不能全面跟蹤長期土壤鹽分積累情況。目前雖然已經(jīng)了解到許多因子能夠反映或影響植物的耐鹽性,但是它們反映或影響的權重大小還不清楚,建立一個植物耐鹽性的綜合評價體系,這將成為植物耐鹽性研究的一個重要方向[19]。本文分析了咸水灌溉對各檉柳種成活率和生長量的影響,對于生理生化的變化見后續(xù)論文。另外,樹種抗鹽能力的強弱與苗齡也有重要關系。不同的植物、同一植物在不同的發(fā)育階段,抗鹽基因有著不同的表達[20]。所以說,建立一套林木咸水灌溉的技術體系和各樹種耐鹽能力的評價體系至關重要,可以為濱海地區(qū)造林綠化提供科學的指導依據(jù)。

4 結論

通過試驗池正交試驗結果,最佳灌溉方案為中國檉柳周年灌溉2次,使用礦化度為15g/L的咸水,灌溉定額為65 m3/666.7m2。通過大田12.6g/L咸水灌溉的各檉柳種生長量顯著高于未經(jīng)咸水灌溉的檉柳種。大田咸水灌溉結合雨季雨水淋洗,使得土壤耕作層含鹽量基本保持平衡,未對林木生長造成影響。

[1]劉方明,孟凡樣,梁文舉.科爾沁退化草地改良的工程措施及效果[J].遼寧工程技術大學學報,2005,24(增):257－259.

[2]魏海霞,劉德璽,周健.咸水灌溉對9種綠化樹種生長的影響[J].中國農(nóng)學通報,2013,29(28):66－71.

[3]BLACKBURNWH,KNIGHTRW,S CHUSTERJL.Saltcedar influence of sedimentation in the Brazos River[J].Soil Water Conserv,1982,37:298－301.

[4]BUSCHDE,INGRAHAMNL,SMITHSD.Effects of fire on water and salinity relations of riparian woody taxa[J].Oecologia,1993,94:186－194.

[5]汪宗飛,何新林,張明.幼年期檉柳對不同礦化度微咸水灌溉響應的初步研究[J].節(jié)水灌溉,2011,(1):6－9.

[6]賴永明.咸水灌溉影響及改善措施研究進展[J].節(jié)水灌溉,2015,(12)55－59.

[7]江雪飛,喬飛,鄒志榮.不同生育期咸水灌溉對砂培甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版),206,34(10):87－90.

[8]劉勝堯,范鳳翠,李志宏,等.咸水負壓滲灌對番茄生長和土壤鹽分的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2013,29(22):108－117.

[9]龔家棟.馬鈴薯的耐鹽性及干旱沙地鹽水滴灌試驗[J].土壤學報,1996,33(4):405－413.

[10]吳忠東,王全九.微咸水混灌對土壤理化性質(zhì)及冬小麥產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2008,24(6):69－73.

[11]封曉輝,等.濱海重鹽堿地人工栽植檉柳生長動態(tài)及生態(tài)效應[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2013,21(10):1233－1240.

[12]潘廣昌,等.濱海重鹽堿地檉柳造林新模式探討[J].福建林業(yè)科技,2015,42(2):94－97.

[13]田魁祥,雷玉平,劉曉楠,等.黑龍港地區(qū)脫鹽潮土水肥鹽對小麥產(chǎn)量的綜合效應[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,1994,15(6):364－368.

[14]逢煥成.秸稈覆蓋對土壤環(huán)境及冬小麥產(chǎn)量性狀的影響[J].土壤通報,1999,30(4):174－175.

[15]逢煥成,徐富安.渭北旱原秸稈覆蓋耕作法研究[D].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,1998,19(4):249－251.

[16]中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:上海科學技術出版社,1981,196－200.

[17]辛德惠,李維炯.淺層咸水型鹽漬土低產(chǎn)地區(qū)綜合治理與發(fā)展[Ml.北京:北京農(nóng)業(yè)大學出版社,1990,47－56.

[18]逄煥成,楊勁松,嚴惠峻.微咸水灌溉對土壤鹽分和作物產(chǎn)量影響研究[J]植物營養(yǎng)與肥料學報,2004,10(6):599－603.

[19]楊升,張華新,張麗.植物耐鹽生理生化指標及耐鹽植物篩選綜述[J].西北林學院學報2010,25(3):59－65.

[20]趙可夫.植物抗鹽生理[M]北京:中國科學技術出版社.1993.

Effect of salt water irrigation on the growth ofTamarix chinensis

Afforestation in saline alkali area and the construction of coastal protective forest are facing the problem of lack of fresh water resources.In this paper,by four factors three level orthogonal test to study the salt water irrigation scheme ofTamarix.It is found that the leading role is varieties＞salinity of irrigation water＞irrigation amount＞irrigation frequency,and optimal irrigation scheme is the selection ofTamarix,annual irrigation 2 times,15g/L mineralization degree of salt water,65 m3/666.7m2irrigation amount.According to Tamarix growth by the field irrigation with salt water draws the conclusion:12.6g/L salt water irrigation,Various of Tamarix growth were significantly higher than those without irrigation with salt water.Tamarix chinensisgrowth and tolerance were the highest.After salt water irrigation with the rainwater leaching in rainy season,soil salinity presented dynamic changes,and salt content in the cultivated soil maintained a basic balance no impact on tree growth.

Tamarix;salt content;growth;salt water irrigation

S793.5

A

1002－2724(2016)05－0048－04

2016－08－09

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201404305);山東省農(nóng)業(yè)重大應用技術創(chuàng)新“檉柳新品種標準化栽培關鍵技術研究與示范”;山東省科技發(fā)展計劃“黃河三角洲困難立地造林技術研究”(2011GGH11036)。

魏海霞(1981－),女,工程師,碩士,主要從事鹽堿地林業(yè)研究。

?通訊作者:楊慶山,E-mail:15315060868＠163.com。