竹類植物在黃河三角洲鹽堿地生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展

郝繼祥 鄒榮松 張華新 喬來秋 劉向冶

(1 東營(yíng)市自然資源和規(guī)劃局 山東東營(yíng) 257000；2 國(guó)家林業(yè)和草原局鹽堿地研究中心 北京 100091；3 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院黃河三角洲綜合試驗(yàn)中心 山東東營(yíng) 257000；4 東營(yíng)市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)管理中心 山東東營(yíng) 257000)

當(dāng)土壤含水溶性鹽類超過0.1%，或在富含石膏的情況下超過0.2%，或土壤堿化層的堿化度超過5%，就稱為鹽堿化土壤[1]。我國(guó)土地鹽堿化程度嚴(yán)重，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，鹽堿化土地總面積達(dá)9 913萬hm2，約占國(guó)土面積的10%[2]。黃河三角洲位于山東省東北部、萊州灣西岸[3]，受黃河和渤海等多種水動(dòng)力因素的影響，地下水埋深較淺，礦化度較高，土壤鹽漬化嚴(yán)重，鹽堿地面積約為44.29萬hm2[4]，對(duì)該地區(qū)鹽堿地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，可以提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，增強(qiáng)環(huán)境承載能力，具有很重要的生態(tài)安全意義[5]。

竹類植物屬于禾本科，具有較高的觀賞特性，適應(yīng)性強(qiáng)，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)植物和觀賞植物之一。我國(guó)是世界上最主要的產(chǎn)竹國(guó)，竹種資源、竹林面積、竹材蓄積和產(chǎn)量均居世界首位，素有“竹子王國(guó)”之譽(yù)[6]，在我國(guó)濱海鹽堿地也有著種植竹類植物的基礎(chǔ)和深入研究的歷史，利用竹類植物在黃河三角洲地區(qū)開展生態(tài)修復(fù)，可以豐富當(dāng)?shù)佧}堿地生態(tài)修復(fù)技術(shù)，提高生態(tài)修復(fù)效率，還可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，值得深入研究和推廣應(yīng)用。

1 鹽脅迫對(duì)植物的危害及植物耐鹽機(jī)理

1.1 鹽脅迫的危害

鹽堿地中的鹽脅迫對(duì)植物的危害機(jī)理有很多方面，但主要是滲透脅迫和離子毒害作用[7-9]。土壤鹽分的增加導(dǎo)致環(huán)境溶液滲透壓過高，造成種子吸水不足[10]，或植物細(xì)胞內(nèi)滲透勢(shì)高于環(huán)境滲透勢(shì)，細(xì)胞失水出現(xiàn)生理干旱[7]。離子毒害主要是植物過量積累有毒離子，引起離子毒害和營(yíng)養(yǎng)元素虧缺[11]，在這些離子中以Na+影響為主，它在植物組織中的積累能夠影響膜的選擇滲透性，進(jìn)而改變離子的吸收，引起營(yíng)養(yǎng)缺乏或毒性[12-13]。

1.2 植物的耐鹽機(jī)理

植物面對(duì)鹽分脅迫會(huì)產(chǎn)生表觀適應(yīng)、生理抗性2個(gè)方面的反應(yīng)[9]。表觀適應(yīng)主要包括：組織結(jié)構(gòu)適應(yīng)、稀鹽作用、泌鹽作用、拒鹽作用等；生理抗性主要有：滲透調(diào)節(jié)、清除活性氧的膜保護(hù)體系等方面功能。組織結(jié)構(gòu)適應(yīng)是指鹽生植物會(huì)生長(zhǎng)出厚且肉質(zhì)化的葉片，能提高儲(chǔ)水體積，形成適應(yīng)性組織結(jié)構(gòu)，抵抗鹽脅迫。稀鹽作用是指鹽生植物通過組織結(jié)構(gòu)將吸入體內(nèi)的鹽分稀釋，減少鹽脅迫。泌鹽作用是指鹽生植物通過鹽腺和鹽毛等組織結(jié)構(gòu)將體內(nèi)的鹽分排出體外。拒鹽作用是指鹽生植物通過組織阻止鹽分進(jìn)入體內(nèi)，形成拒鹽效果。生理抗性是指鹽生植物通過生理抗性，如吸收環(huán)境中的無機(jī)鹽或合成有機(jī)小分子物質(zhì)等辦法，調(diào)節(jié)高鹽分下的滲透脅迫來降低鹽脅迫的危害。

李善春[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著鹽分脅迫濃度的增加，菲白竹、鋪地竹、翠竹等5種竹子的游離脯氨酸含量均逐漸增加；吳幼容等[15]研究發(fā)現(xiàn)，觀音竹在0.30%以下鹽分脅迫時(shí)，能觀察到超氧化物歧化酶(SOD)的活性上升的趨勢(shì)，以降低鹽脅迫下活性氧(ROS)的傷害。表明竹類植物對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)機(jī)制主要是生理抗性調(diào)節(jié)，通過生理抗性調(diào)整，在鹽脅迫時(shí)產(chǎn)生自我保護(hù)機(jī)制[16-17]。

2 竹類植物在鹽堿地的試驗(yàn)種植

2.1 竹類植物在鹽脅迫下的生長(zhǎng)

鹽堿脅迫將降低竹類植物葉綠素含量，光呼吸、暗呼吸、凈光合速率隨著脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)而下降，綜合降低植物光合能力，抑制竹類植物的高生長(zhǎng)、生物量和根系活力，降低N、P等養(yǎng)分吸收，進(jìn)而影響竹類植物的成活率[7,17-19]。李瑞昌等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在中性鹽脅迫下，鋪地竹和黃條金剛生長(zhǎng)速率明顯減慢。李榮柱等[21]研究認(rèn)為，淡竹、毛金竹在含鹽量為0.05%～0.10%的鹽堿地上生長(zhǎng)較好，能成片林，當(dāng)含鹽量達(dá)到0.15%以上時(shí)，生長(zhǎng)開始出現(xiàn)抑制現(xiàn)象。張玲菊等[22]研究認(rèn)為，白哺雞竹耐鹽能力較強(qiáng)，可以在含鹽量0.20%～0.44%的鹽堿地種植，成活率分別達(dá)95%、80%，但在含鹽量為0.55%時(shí)，成活率下降至30%。金川等[23]認(rèn)為綠竹較耐鹽脅迫，但當(dāng)鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.40%時(shí)，其生長(zhǎng)就受到明顯抑制。相同濃度的鹽脅迫下，存活率指標(biāo)從大到小依次為鵝毛竹、黃條金剛竹、鋪地竹、菲白竹、翠竹[14]。

2.2 竹類植物在鹽堿地生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

竹類植物繁殖能力強(qiáng)，生長(zhǎng)速度快，地下莖相互盤結(jié)，是防風(fēng)固土的理想植被，其觀賞性好，是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有生態(tài)、經(jīng)濟(jì)及觀賞價(jià)值[19]，在濱海鹽堿地區(qū)種植已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)和研究歷史。

江蘇北部沿海城市南通、鹽城等地在沿海鹽堿地引種毛竹，通過土地整理、培肥管理、防止海風(fēng)等措施，獲得成功[24-25]。

鄭容妹[19]在福建省漳州市研究了綠竹、大頭典、吊絲單等綠竹屬竹類植物在東南沿海鹽堿地的栽培和生長(zhǎng)情況，這些竹種在含鹽0.40%以下的立地條件能夠生長(zhǎng)，耐鹽梯度是：綠竹>大頭典>吊絲單。

顧柳生推薦在寧波北侖區(qū)含鹽量0.20%、pH值8以下的鹽堿地種植花哺雞竹，認(rèn)為它在該地區(qū)耐鹽堿性表現(xiàn)穩(wěn)定，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，能體現(xiàn)很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益；推薦在6月中下旬的梅雨季節(jié)和10月“小陽春”為最佳移竹造林時(shí)間，種植密度為60～80株(叢)/667 m2，成園投產(chǎn)后，立竹保持800～1 000株/667 m2。

金川等[23]試驗(yàn)了綠竹在浙江樂清沿海鹽堿地的生長(zhǎng)情況，認(rèn)為綠竹可以在含鹽量0.41%以下的鹽堿地種植，綜合考慮適生性、抗風(fēng)表現(xiàn)、產(chǎn)量特性等指標(biāo)，認(rèn)為綠竹具有成林快、植株高大、竹叢茂密、根系發(fā)達(dá)、再生能力強(qiáng)、綜合防護(hù)效能佳等特點(diǎn)，是沿海灘涂有發(fā)展前途的經(jīng)濟(jì)防護(hù)林樹種。

張玲菊等[22]研究了白哺雞竹海岸帶引種栽培技術(shù)，認(rèn)為白哺雞竹在含鹽量0.44%以下的鹽堿地上成活率可達(dá)到80%以上，甚至當(dāng)含鹽量達(dá)0.55%時(shí)，成活率仍然達(dá)到30%；且其還具有防風(fēng)固堤、保持水土、美化綠化環(huán)境、改善生態(tài)條件等功能，具有很好的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

3 竹類植物在黃河三角洲鹽堿地生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

3.1 黃河三角洲鹽堿地特性

黃河三角洲是由黃河攜帶的大量泥沙沉積在河口形成的新土地區(qū)域[26-27]，地處北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，降雨時(shí)空分布不均，70%的降雨集中在7—8月，平均年蒸發(fā)量是降雨量的3.22倍[28]，土壤類型主要是鹽化潮土、濱海鹽土以及潮土。由于地下水的水位較淺，易于發(fā)生鹽漬化，導(dǎo)致該地區(qū)土壤鹽堿化程度嚴(yán)重，主要鹽分為氯化鈉[29]，是典型的濱海濕潤(rùn)-半濕潤(rùn)海水浸漬鹽漬土[30]。

3.2 竹類植物在黃河三角洲地區(qū)的種植

黃河三角洲地區(qū)向來有種植竹類植物的歷史。喬勇進(jìn)等[31]研究認(rèn)為，東營(yíng)市鹽堿地城市林業(yè)中有種植淡竹的歷史，鄭連勝[32]認(rèn)為該市也有竹類植物種植和加工的傳統(tǒng)。趙西梅等[33]在黃河三角洲地區(qū)的濱州市調(diào)查了蒲園植物資源情況，發(fā)現(xiàn)竹類占1.06%。毛巧云等[34]推薦在黃河三角洲鹽堿地采取微區(qū)改土措施后能夠種植鳳尾竹(Bambusamultiplex)、剛竹(Phyllostachyssulphurea)等竹類植物。

3.3 竹類植物在黃河三角洲生態(tài)修復(fù)中的種植養(yǎng)護(hù)措施

竹類植物不是鹽生植物，在黃河三角洲地區(qū)種植，需要對(duì)土地進(jìn)行整理。毛巧云等[34]推薦在種植地進(jìn)行微改造：挖60～70 cm深的改造坑，在周圍修建高出原地面30～40 cm的擋土墻，在改造坑底部鋪20～30 cm的石硝、爐渣等，如果地勢(shì)低洼積水，還需在石硝隔鹽層上鋪設(shè)排鹽暗管；再鋪5～10 cm厚中砂、碎草或1層無紡布等；填入附近種植土，有條件的可以換填種植客土；經(jīng)灌水、踏實(shí)、整平后即可種植竹類植物。呂玉才等[35]推薦栽植竹苗的高度以1.0～1.5 m為宜，太高不易保持水分，栽植時(shí)如果是叢生竹應(yīng)保持芽眼飽滿完整，如果是散生竹，保持來鞭20 cm左右、去鞭30 cm左右。在竹子栽植后要將土踩實(shí)，澆定根水；在生長(zhǎng)旺盛時(shí)期要澆水保持水分，下雨時(shí)要及時(shí)松土，阻斷土壤毛細(xì)作用，防止鹽分表聚；要增施有機(jī)肥，提高鹽堿地土壤肥力，提高有機(jī)質(zhì)，能疏松土壤，增強(qiáng)通透性的效果[36]。

4 研究展望

黃河三角洲鹽堿地區(qū)面積大，地勢(shì)低平，土壤易鹽堿化，對(duì)該地區(qū)鹽堿地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，是踐行我國(guó)黃河國(guó)家戰(zhàn)略的具體舉措，有著非常重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義。利用竹類植物生長(zhǎng)速度快、經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，在黃河三角洲鹽堿地生態(tài)修復(fù)中深入研究和應(yīng)用竹類植物，可提高生態(tài)修復(fù)效率，改善林分結(jié)構(gòu)，豐富該地區(qū)生態(tài)修復(fù)樹種的多樣性[37]，具有廣闊的應(yīng)用前景。但同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到，與自然界天然的鹽生植物相比，竹類植物的耐鹽性還不夠，需要深入研究竹類植物的耐鹽能力、耐鹽表現(xiàn)、耐鹽機(jī)制、耐鹽基因以及其調(diào)控途徑，提升它們的耐鹽能力；還可以應(yīng)用分子生物學(xué)和基因工程對(duì)竹類植物的耐鹽性遺傳育種開展相關(guān)研究，篩選和鑒定優(yōu)良抗鹽基因，篩選、馴化、培育更耐鹽脅迫的竹類植物在黃河三角洲鹽堿地生態(tài)修復(fù)種推廣使用，讓竹類植物在黃河三角洲鹽堿地生態(tài)修復(fù)中發(fā)揮越來越大的作用。