歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上的適應性栽培試驗

楊獻坤，徐子棋，許文旭，滕美瑤，王大中，王永豐，趙書軍，張 利

(1.吉林省水土保持科學研究院，吉林 長春 130033； 2.東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040；3.吉林農業大學，吉林 長春 130118)

土壤鹽分主要為Na2CO3和NaHCO3的鹽堿地稱為蘇打鹽堿地[1]。吉林省西部處于世界三大蘇打鹽堿地集中分布區之一的松嫩平原的中南部，地勢較為平坦，土地資源豐富，過境水資源充沛[2]。近年來，受自然和人為因素綜合作用，鹽堿化土地面積不斷擴大，程度不斷加劇[3]。2018年數據顯示，吉林省西部蘇打鹽堿地達2.2×106hm2，占吉林省土地總面積的11.74%[4]，對區域生態環境威脅加劇，土地生產力嚴重下降[5]。因此，面對生態經濟板塊建設的發展要求，積極探索和研究適宜吉林西部的生態經濟植物品種，對恢復區域生態環境、發展生態經濟具有重要意義。

歐李(Cerasushumilis)是薔薇科櫻桃屬矮生灌木果樹，具有較強的環境適應性，對干旱、嚴寒和鹽堿等逆境均有很好的抗性，且具有較高的生態效益和經濟效益[6]。前人對歐李的耐鹽堿性做了相關研究：郭剛和喬國棟等[7-8]研究了在不同濃度NaCl脅迫下歐李盆栽苗的生長、生理及生化響應狀況；趙慶輝等[9]研究了田間試驗條件下歐李對濱海鹽土中鹽分的生理響應；陳書明、劉顯臣、姜英淑等[10-12]研究了碳酸鹽脅迫下歐李的生長、生理變化；李學強等[13]研究了混合鹽(NaCl、NaHCO3、Na2SO4)脅迫對歐李盆栽苗的生理、生化狀況的影響；孫孟超等[14]對歐李的耐鹽性基因(NHX1和CDPK等)表達進行了研究。然而，對田間試驗條件下歐李在蘇打鹽堿化土壤上的物候和生長狀況的研究鮮有報道。

本研究通過觀測歐李在吉林省西部鹽堿化淡黑鈣土和風沙土上的物候、生長狀況，來研究歐李對蘇打鹽堿化土壤的適應性，以期為歐李在吉林省西部蘇打鹽堿化土地上引種提供理論支持。

1 研究區概況

研究區位于吉林省白城市通榆縣鴻興鎮聚富村，地理坐標為123°12′12″～123°12′53″E、45°02′11″～45°02′51″N，地勢平坦，海拔139～145 m。該區屬溫帶季風氣候，夏季炎熱，冬季寒冷少雪，春秋季節多風；年均氣溫6 ℃，≥10 ℃年積溫3 278.4 ℃，年均日照時數2 917 h；年均降水量382.2 mm，年均水面蒸發量1 893.6 mm，年均風速4.2 m/s，無霜期134 d，最大凍土深度為1.78 m。區內土壤類型包括淡黑鈣土、風沙土、草甸土、沼澤土、鹽漬土等，主要天然植被類型包括榆樹疏林、堿茅鹽生草甸、羊草草原、叢生禾草草原等。

2 研究材料與方法

2.1 供試材料

供試材料為原產地內蒙古赤峰長勢相似的2年生歐李實生苗。淡黑鈣土試驗田和風沙土試驗田面積均為1 500 m2。歐李苗于2017年3月初截干栽植，株行距為1 m×1 m，淡黑鈣土試驗田和風沙土試驗田各栽50排，每排30株。不進行施肥處理，每30天澆一次水。2017年11月末再截干。

2.2 測定指標與方法

2.2.1 植物指標觀測

(1)物候及產量觀測。歐李物候及產量指標的選擇參考劉宏斌和丁偉等[15-16]的研究方法。在鹽堿化淡黑鈣土和風沙土試驗田上分別選擇10株長勢具有代表性的歐李進行掛牌觀測。2017、2018年歐李物候觀測均從3月初開始，每天觀測一次，一直觀測到落葉末期。物候期包括萌芽期、展葉期、開花期、果實成熟期和落葉期。參考葉鑫等[17]的研究方法，≥10%的植物進入相應物候期為該物候期的始期，≥80%的植物進入相應物候期為該物候期的末期。由于2017年歐李均未進行生殖生長，2018年淡黑鈣土上的歐李進行了生殖生長，風沙土上的歐李未進行生殖生長，因此僅在2018年觀測了淡黑鈣土上歐李的開花率、結果率和單株果實質量，開花率、結果率分別統計25排(每排20株)，單株果實質量測定10株。

(2)存活率、越冬率及生長觀測。歐李存活及生長指標的選擇參考劉宏斌和丁偉等[15-16]的研究方法。2017年5月初統計歐李存活率，2018年5月初統計越冬率，在淡黑鈣土和風沙土上分別統計25排(每排20株)歐李的存活株數。生長觀測使用物候觀測掛牌的植株，即淡黑鈣土、風沙土上歐李各10株。2017年歐李的株高、冠幅觀測從4月30日開始，每10天觀測一次(由于歐李8月末就停止生長，故僅觀測到2017年9月7日)；2018年歐李株高、冠幅僅在9月7日觀測一次。株高用卷尺測定，精確到0.1 cm；冠幅參考史元春等[18]的研究方法，取東西、南北冠徑的平均值；地徑用游標卡尺測定，精確到0.01 mm，因歐李地徑變化不明顯，故僅在2017年4月30日、2017年9月7日和2018年9月7日各測定一次。

2.2.2 土壤指標測定

土壤指標的選擇參考郭興和范亞文等[19-20]的研究成果。2016年11月3日進行土壤取樣，在鹽堿化淡黑鈣土試驗田和風沙土試驗田對角線上各選5個點，取其平均值。物理性質用環刀取表層土測定，化學性質測定取土深度為20 cm。土壤物理性質(容重、總孔隙度、含水量)測定參考喬勝英[21]的方法；土壤化學性質中，全氮量(TN)用半微量開氏法測定，全磷量(TP)用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定，全鉀量(TK)用NaOH熔融法測定，有機質含量用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定[22]，pH值用美國Spectrum PH400土壤原位pH計測定，全鹽量用TZS-pHW-4G土壤多參數測定儀測得的電導率表示。

2.3 數據處理及分析

應用Excel進行數據整理及圖表繪制，利用SPSS 17.0進行單因素方差分析(Duncan檢驗法)。

3 結果與分析

3.1 歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上的物候變化

歐李的物候期變化(表1)表明，相同土壤上歐李2017年和2018年同一物候期開始時間相差0～5 d。總體來看，淡黑鈣土和風沙土上的歐李萌芽期均在4月中旬至下旬，展葉期在5月上旬至中旬，落葉期在11月上旬。淡黑鈣土上歐李的萌芽期和展葉期比風沙土上的歐李早3～6 d，落葉期兩者沒有明顯差別。其中，2017年淡黑鈣土和風沙土上的歐李均未開花結果；2018年淡黑鈣土上的歐李正常開花結果，開花率為(82.0±2.2)%，結果率為(48.0±1.6)%，單株果實質量為(55.0±5.2)g，風沙土上的歐李仍未見開花結果。這說明2年生歐李實生苗在淡黑鈣土上的適應狀況優于風沙土，且在淡黑鈣土上栽植第2年就能夠正常進行生殖生長。

表1 吉林省西部不同類型鹽堿化土壤上歐李的物候期

注：表中空白項表示相應物候期未出現。

3.2 歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上的生長變化

表2表明，歐李在淡黑鈣土上的存活率較高，平均達85.2%，越冬率高達95.0%，均優于風沙土，且差異極顯著(P<0.01)。

由圖1可見，淡黑鈣土和風沙土上歐李株高和冠幅的生長速度趨勢均為“慢—快—慢”，且速生期均為6月9日至7月29日，8月28日開始株高和冠幅均停止生長。由圖1和表3可知，2017年整個生長期和2018年生長期結束時，淡黑鈣土上歐李的株高、冠幅數值均極顯著高于風沙土上的歐李(P<0.01)。通過對比2017、2018年歐李數據可知，淡黑鈣土上的歐李2018年株高、冠幅分別為2017年的1.54和1.65倍，風沙土上的歐李2018年株高、冠幅分別為2017年的1.14倍和79%。由表4可知，2017年9月7日兩種鹽堿化土壤上的歐李地徑差異顯著(P<0.05)，且淡黑鈣土上歐李地徑的總生長量為風沙土上歐李的3倍左右。對比表3、4地徑數據可知，淡黑鈣土上歐李2018年地徑為2017年的1.31倍，風沙土上歐李2018年地徑為2017年的1.16倍。綜上說明，淡黑鈣土上歐李的存活、越冬及生長狀況顯著優于風沙土上的歐李，且栽植第2年生長狀況優于第1年。

表2 歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上的成活和越冬狀況

注：表內數值為平均值±標準差；同列數據后標不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，有相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05),下同。

圖1 2017年歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上的生長狀況

表3 2018年生長期結束歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上的生長狀況

表4 2017年歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上地徑的生長狀況

3.3 鹽堿化土壤物理、化學性質對歐李的影響

由表5、6可知，栽植歐李前(2016年)淡黑鈣土的含水量、有機質和全氮含量等顯著優于風沙土(P<0.05)，分別是風沙土的160.38%、159.42%、187.69%。結合前文分析可知，歐李在淡黑鈣土上的生長狀況優于風沙土的原因是淡黑鈣土的含水量、有機質和全氮含量較高。

表5 歐李試驗田鹽堿化土壤的物理性質

4 討 論

4.1 歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上的物候變化

本研究結果表明，栽植第2年，風沙土上的歐李仍未開花、結果，而淡黑鈣土上的歐李則能夠完成整個營養、生殖生長全過程。淡黑鈣土比風沙土更有利于歐李的春季、夏季物候提前，但兩種鹽堿化土壤上歐李的落葉期沒有明顯差別，原因可能是溫度因子對歐李落葉的影響強于土壤因子。這說明歐李具有一定的耐鹽堿性，能夠很好地適應pH值為8.29的淡黑鈣土。劉顯臣等[11]的研究也有相似結論，即歐李具有一定的耐鹽堿性，當土壤pH值為8.2和8.9時，Na2CO3脅迫對歐李扦插苗的生長影響較小，但pH值為9.5時，Na2CO3脅迫對其生長具有明顯的抑制作用。陳書明等[23]的試驗結果表明，歐李在300 mmol/L的NaHCO3脅迫下仍能維持較高的凈光合速率和葉綠素含量等光合指標水平，且未產生明顯的傷害。前人研究證明，歐李具有抵御鹽脅迫的響應機制。趙慶輝和李學強等[9,13]的研究表明，在鹽分脅迫下，歐李通過提高根系活力、脯氨酸等滲透調節物質和POD、類胡蘿卜素等保護性物質的含量來抵御鹽害。此外，在鹽分脅迫下，歐李具有較好的交替呼吸能力，能夠保證較高的呼吸作用以提高對鹽分的適應性，并能夠通過提高體內Na+的積累來調節體內滲透壓保證水分的吸收，提高根際的Ca2+吸收能力以維持植物體內鈣元素的含量，提高葉片Mg2+含量以減少鹽脅迫對其光合作用的影響[24]。

表6 歐李試驗田鹽堿化土壤的化學性質

4.2 土壤因子對歐李存活、越冬、生長狀況的影響

本研究結果表明，淡黑鈣土上的歐李存活、越冬及生長狀況較好，顯著優于風沙土上的歐李。同時，土壤理化分析表明，淡黑鈣土的土壤含水量、有機質及全氮含量顯著高于風沙土(P<0.05)，說明影響歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上適應狀況的重要土壤因子為水分、有機質和全氮含量。原因可能是吉林省西部降水量少、蒸發量大，土壤水分含量較低，且歐李較為喜肥。此外，若進行合理的灌水、施肥和防風等管理，有可能改善歐李在吉林省西部風沙土上的存活、生長和結果狀況。前人研究也有相似結論。趙慶輝等[9]的研究表明，土壤有機質、氮、磷、鉀的含量是影響歐李生長的重要指標，當土壤中鉀含量較高時，能夠緩解歐李對氮和磷的依賴。

綜上所述，歐李能夠適應吉林省西部鹽堿化土壤環境，且在淡黑鈣土(pH值8.29、電導率0.258 mS/cm)上的生長狀況優于風沙土(pH值8.19、電導率0.184 mS/cm)，能夠豐富吉林省西部經濟生態植物品種。下一步，應在吉林省西部鹽堿化土地上進行歐李多年栽植試驗，考察其生長、結實性狀，且應在多種類型、不同pH值及鹽度范圍的鹽堿化土壤上進行歐李栽植試驗，以研究其適應范圍。

5 結 論

(1)歐李能夠適應吉林省西部鹽堿化土壤環境，在淡黑鈣土(pH值8.29、電導率0.258 mS/cm)上栽植2年的歐李可完成正常的營養、生殖生長過程，而在風沙土(pH值8.19、電導率0.184 mS/cm)上能夠完成開花、結果外的營養生長。

(2)歐李在淡黑鈣土上的存活、越冬和生長狀況優于風沙土。

(3)影響歐李在吉林省西部鹽堿化土壤上存活、越冬和生長的主要土壤因子為土壤含水量、有機質和全氮含量等。