恢復生態學技術在鹽堿草地恢復中的應用概述

孫旭青 岳中輝

(哈爾濱師范大學生命科學與技術學院 150025)

隨著經濟的發展、人口數量不斷增加以及生活水平的迅速提高，人類對生態資源的需求不斷擴大，導致生態系統的過度利用，甚至生態系統遭到破壞。為了恢復和重建穩定、健康的生態系統，人類已經開始利用恢復生態學技術進行各種生態系統的恢復工作。本文概述恢復生態學技術及其在鹽堿草地恢復中的應用，為進一步研究恢復生態學技術的應用提供基礎生物學資料。

1 恢復生態學

20世紀80年代以來，恢復生態學作為應用生態學的分支得到了迅速發展。1985年，Aber和Jordan[1]首次在生態學的基礎上提出恢復生態學這一認識，之后恢復生態學開始迅速發展。學界認為，恢復生態學是研究退化或受損的生態系統的恢復或重建，是一門生態恢復應用與理論研究相結合的科學[2]。

2 恢復生態學技術在鹽堿草地恢復中的應用

鹽堿化土地在地球上廣泛分布，全世界鹽堿地面積約為1.0×109hm2，約占地球陸地面積的25%，全世界耕地面積的76%，主要集中在歐亞大陸，非洲和北美洲西部干旱、半干旱、半濕潤地區[3]。我國鹽堿化土地面積約9.9×107hm2，主要分布在北方，包括新疆、甘肅河西、青海柴達木、內蒙古河套平原、寧夏銀川平原、黃淮海平原、松嫩平原西部以及濱海地區。土地鹽堿化嚴重制約著作物生產和生態環境的改善。按照其鹽堿化程度，鹽堿化土地大致分為3類：輕度鹽堿化土，土壤含鹽量0.1%～0.2%，pH7.5～8.0；中度鹽堿化土，土壤含鹽量0.2%～0.4%，pH8.0～8.5；重度鹽堿化土，土壤含鹽量0.4%～0.6%，pH>8.5。過度鹽害會影響土壤的理化性質及土壤生物特性，不利于植物生長。因此學者嘗試利用多種方法包括物理、化學和生物手段對鹽堿草地進行修復，而利用恢復生態學原理進行鹽堿草地的修復是最有效、環保的方法。目前，利用恢復生態學原理對鹽堿草地進行改良的技術主要有封育[4]、秸稈施用[5]、種植耐鹽堿植物[6]等。

2.1 封育恢復 封育主要利用圍欄等設施將草地保護起來，在一定時間內使處于封閉狀態的受損草地自然恢復，是一種簡單易行、十分經濟的恢復手段，對重度退化鹽堿草地的恢復具有重要意義：如對科爾沁西部退化草甸、大慶草場、錫林浩特市白音錫勒牧場和吉林省長嶺縣草甸實行的圍封。一定年限后發現，所涉及的鹽堿草地土壤含鹽量、pH下降，土壤酶活性、有機質含量、微生物數量增加，土壤結構均得到改善，草地生產力也得以提高[4,7～9]。

2.2 秸稈恢復 秸稈恢復方法主要是利用作物秸稈對重度和中度鹽堿草地進行恢復。作物秸稈含有豐富的有機質，能夠增加土壤養分，對鹽堿草地恢復具有一定效果。目前在鹽堿草地中應用比較多的是玉米秸稈。例如：張素瑛等[5]將玉米秸稈順壟割倒覆蓋于鹽堿草地表面，發現秸稈覆蓋使土壤結構和理化性質得到改善，玉米產量提高；吳泠等[10]將玉米秸稈切成25cm長的小段進行扦插和平埋，發現土壤pH和可溶性鹽分含量降低，土壤中有機質含量增加；范富等[11]將玉米秸稈粉碎，施用在表層鹽堿土下種植大麥，發現土壤微生物數量增加，大麥產量增加。

2.3 植被恢復 植被恢復技術通過種植耐鹽堿植物對鹽堿草地進行恢復，可應用于各種類型的鹽堿草地，尤其是對重度退化形成鹽堿斑的地區有較好的恢復效果。耐鹽堿植物的生長可以維持土壤積鹽與脫鹽的平衡；減少土壤水分蒸發，阻止鹽分在土壤表層積累，從而達到降低土壤pH、改善土壤理化性質的效果[6]。

目前已經應用于重度鹽堿草地恢復的耐鹽堿植物有堿蓬、苜蓿、星星草、羊草、藜、鹽蒿、梭梭、白刺、檉柳等，在不同地區可選擇不同的耐鹽堿植物進行恢復。例如：南方堿蓬適宜在江蘇、福建等南方地區生長，能夠起到增加土壤有機質、改善土壤結構的作用；白刺適宜在陜西、內蒙古等西北、華北地區生長，有明顯的降低土壤鹽分，改善土壤結構的效果；檉柳適合在山西、寧夏等華北、西北地區生長，有降低土壤鹽分，增加土壤微生物量的作用；星星草、苜蓿適宜在東北、華北、西北等多個地區生長，能夠降低土壤pH，提高土壤養分，改善土壤的理化結構。已應用于中度鹽堿草地恢復的耐鹽堿植物有堿茅、菊芋、槐樹等。其中堿茅適合生長在包括遼寧、內蒙古等地在內的東北、華北地區，能夠增加土壤有機質含量，改善土壤通透性；菊芋適合生長在包括黑龍江、吉林等地在內的東北地區，能夠調節物質代謝平衡，從而改善鹽堿土壤的脅迫，并且改善土壤理化性質。在輕度鹽堿草地恢復中可直接種植耐鹽堿作物，如甜菜、高粱、燕麥等。其中甜菜主要在北方地區種植；高粱、燕麥等在南北方地區均能種植。在輕度鹽堿草地上種植這些耐鹽堿植物，能夠在恢復鹽堿草地的同時，產生顯著的經濟價值。

由于耐鹽堿植物體內具有耐鹽堿基因，因此可以通過基因工程技術將耐鹽堿基因導入到經濟作物體內，通過篩選就可獲得耐鹽堿的作物品種應用于生產。例如：將具有抗鹽堿脅迫的長穗冰草DNA導入普通小麥細胞中，重組后的小麥抗鹽堿能力增強，產量增加[12]；將擬南芥體內的焦磷酸酶基因轉入到棉花細胞中，重組后的棉花具有耐鹽堿能力，纖維產量提高[13]；通過將互花米草細胞內的耐鹽堿基因在水稻細胞內表達來增強水稻耐鹽堿性，提高水稻產量[14]。

2.4 其他方法 在鹽堿草地恢復中，除使用上述三種常用的生態恢復方法外，還可利用添加微生物和施用生物有機肥等恢復手段。微生物添加主要應用于中度鹽堿草地，主要以菌肥的形式施用，能在一定程度上改善土壤結構，降低土壤pH，增加土壤有機質含量，多種菌肥配施效果更好。生物有機肥主要是通過對動植物殘體經過無害化處理加工形成，兼具微生物肥料和有機肥效應的復合肥料，也適用于中度鹽堿草地的恢復。施用生物有機肥可改良土壤結構，增加作物產量。

3 討論

利用恢復生態學技術對鹽堿草地進行恢復是目前最具有發展前景的改良鹽堿草地的方法，但這些方法仍存在一定局限性。例如：封育恢復方法雖然簡單經濟，但耗時較長，不適合在農業生產中使用；秸稈恢復方法由于要對秸稈和土地進行加工，所以處理成本高，并且在實際生產中還可能影響下茬作物的生長；植被恢復雖然是目前應用最廣泛的鹽堿草地恢復方法，但由于不同的植被恢復鹽堿草地效果不同，并且不同類型的鹽堿草地適合生長的植被也不同，因此該技術還沒有系統化、綜合化。綜合來看，利用恢復生態學技術進行鹽堿草地的改良還處于初級發展階段。真正實現鹽堿地的農業可持續利用任重而道遠，還需要進一步的研究和實踐。

(*通信作者)