濱海濕地檉柳的SA效應及土壤的脫鹽研究

摘要：濱海濕地發展受鹽堿地制約，為此鹽生植物對鹽漬土改良的研究尤為重要。本文探討了黃河三角洲檉柳對周邊土壤脫鹽的影響，結果表明：檉柳抑制Cl-吸收，對K+的選擇性吸收較強，促進SO42-吸收強度遠高于HCO3-、Cl-；其根、莖、枝、葉及凋落物中的鹽離子，以凋落物最高，其次是葉。檉柳對土壤SAR降低的影響范圍在檉柳周邊1 m左右的冠幅下，這種影響隨著土層深度的增加而減弱。從土壤脫鹽率來看，20 cm以上的土層脫鹽效果明顯，20 cm土層以下收效甚微，表層土壤脫鹽率最高達45.17%，土脫鹽效果隨土壤深度的增加而減弱。基于此，建議檉柳種植的株行距以3 m×3 m為宜，且與其他鹽生草本混合種植的模式可改善土壤“鹽斑”。

關鍵詞：黃河三角洲；選擇性吸收；鈉吸附比；土壤脫鹽

鹽生植物生長過程中吸收土壤鹽離子，從而達到降低土壤鹽分、修復鹽堿地、營造適宜植物生長的土壤[1]，因此，引進和種植鹽生植物是鹽堿土改良與恢復的重要措施[2]。鹽生植物對土壤鹽的影響可通過植物覆蓋減少土壤水分蒸發而實現[3-4]；或通過真鹽生植物從土壤選擇性吸收鹽離子，儲存或通過滲透作用排出體外[5]；亦或通過凋落物抑制鹽分在表層聚集[6]。鈉吸附比（SAR）是評價土壤可溶性鹽對植物生長及土壤結構影響的一個重要指標，也是衡量土壤膠體吸附鈉離子能力的量化指標。鹽生植物對鹽離子的選擇性吸收（SA）可以影響鈉吸附比[3]。

黃河三角洲是北溫帶最年輕、保存最完好的河口濕地[7]，較嚴重的鹽漬化土壤制約著當地農業和經濟發展[8]。檉柳是改造濱海鹽堿地的優良樹種[9]，其通過發達的根系、枝葉遮蓋以及對土壤中鹽分的吸收而成為鹽堿地上造林的先鋒樹種[10-11]。檉柳生長過程中吸收土壤中的Na+和Cl-[12]，表現出顯著脫鹽效果。有研究表明，檉柳對K+、Ca2+、SO42-、Mg2+等離子富集的同時對土壤Na+以及Cl-呈現“鹽谷”效應 [13]，土壤含鹽量與鈉吸附比呈顯著正相關 [14]。因此，本文在分析黃河三角洲檉柳的SA及周圍土壤SAR機制的基礎上，提出濱海濕地鹽漬土改良建議，為檉柳對黃河三角洲鹽漬土的生物改良與濱海濕地的保護與恢復提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況與樣點布設

黃河三角洲屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨[15]。典型植被主要有檉柳、蘆葦、翅堿蓬、獐茅、狗牙根等[16]，檉柳群落多是自然演替形成[17]。

選取黃河三角洲自然保護區南側自然演替檉柳群落，單株檉柳方圓3 m內無其他植物且獨立的冠幅約為2 m的檉柳，在檉柳東南西北四個方向，以0.5 m、1 m、1.5 m和2 m為半徑，每隔0.5 m設置采樣點。每個采樣點按0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm、20～40 cm 和40～50 cm分層取樣。土樣自然風干后去除植物殘體和石塊，研磨過18目篩。測定土壤的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42?、HCO3?和CO32?含量，測定方法按照《土壤農化分析》嚴格執行。所有測定指標在聊城大學環境生態實驗室完成。

1.2 分析方法

植物選擇性吸收系數見文獻[18]；土壤SAR計算公式見文獻[3，7]。土壤脫鹽率（%）=（裸地含鹽量-冠下土壤含鹽量）/裸地土壤含鹽量×100%。式中，冠下土壤含鹽量取距檉柳中心50 cm與100 cm處平均值，裸地含鹽量取檉柳冠幅外距檉柳150 cm與200 cm處均值。

2 結果與討論

2.1 檉柳的SA作用與土壤SAR的變化

2.1.1 檉柳的SA作用

由表1可知，檉柳對陽離子的選擇性吸收能力為SAMg，Klt;SACa，Klt;SACa，Mglt;SAMg，Nalt;SACa，Nalt;SAK，Na，以對SAK，Na的選擇性吸收系數最大，說明檉柳促進營養元素吸收的能力強度表現為K+gt;Ca2+gt;Mg2+。陰離子的選擇性吸系數依次為SAHCO3，Cllt;SASO4，HCO3lt;SASO4，Cl，說明檉柳對SO42-的選擇性吸收能力較大。

從檉柳根、莖、枝、葉及凋落物的鹽離子含量來看（圖1），凋落物鹽離子含量較高，陽離子中Na+最多，K+最少；其次是葉。各離子在檉柳體內鹽分質量分數依次為SO42-gt;Na+gt;Ca2+gt;K+gt;Mg2+gt;Cl-gt;HCO3-。由此可見，SO42-在檉柳各器官和凋落物中質量分數最大，其次為Na+，Ca2+，僅在莖中Ca2+質量分數大于Na+，而在枝中，K+的質量分數大于Ca2+，凋落物中Mg2+的質量分數大于K+，Cl-和HCO3-在各器官中質量分數均較小。檉柳各器官pH在4.03～4.88（圖2），以凋落物pH最高，達5.89。電導率EC的變化規律與鹽離子的相同。

分析原因可知，根對Na+的截留量增加到一定程度后，會達到平衡點，當超過平衡點時，根部的Na+外排率上升，地上部分的Na+積累量會迅速增加，從而保持根的離子平衡[19]。檉柳體內Cl-較小是因為檉柳對于Cl-的分泌作用最強[20]，維持體內Cl-較低濃度，可避免其對組織造成傷害[21]。檉柳對SO42-的分泌率遠小于Cl-[21]，使得檉柳體內SO42-的質量分數較高。

2.1.2 檉柳冠幅內外的SAR差異

將檉柳冠下半徑約1 m范圍的土壤SAR與冠幅外1.5～2 m處土壤SAR比較，變化值為正則表示SAR增加，變化值為負則表示減小（表2）。由表2可知，表層土冠幅下的SAR值均低于冠幅外的SAR，且在檉柳東側最為明顯；東側冠幅內土壤0～5 cm土層SAR降低值達1.560；南側土壤0～5 cm土層降低了0.170，但在5～10 cm土層中則略微增加，北側土壤與南側相同。在西側土壤中SAR降低效果并不明顯。總的來說檉柳對土壤SAR的降低作用在冠幅下、0～5 cm土層效果最為顯著。

2.2 冠幅影響下的土壤脫鹽率與種植間距

以距檉柳0.5 m與1 m處土壤含鹽量均值為檉柳影響下的含鹽量變化，以距檉柳中心1.5 m與2 m處幾乎不受檉柳影響的土壤含鹽量均值為對照，計算在檉柳影響下土壤的脫鹽率（表3）。由表3可知，在0～40 cm土層中，隨著土層深度的增加脫鹽率逐漸降低，越往地表土壤脫鹽率越大，0～5 cm土層脫鹽率達到45.17%。在10～20 cm土層脫鹽率為28.24%，而20～40 cm土層脫鹽率為27.83%，二者差異已不顯著。即檉柳對土壤的脫鹽效果隨土壤深度的增加而減弱，且脫鹽率變化差值在20 cm以下土層較小。也就是說，檉柳可以有效影響20 cm以上土層中的脫鹽效果。

有研究表明，檉柳林的種植間距以及密度，對檉柳間土壤改良效果不同[22]。本研究檉柳對表層土壤鹽分及SAR的影響顯著，且影響范圍主要檉柳冠幅內，即距離檉柳中心100 cm范圍內作用明顯，故本文建議采用3 m×3 m的株行間距種植檉柳，能確保成林后的SAR影響。據檉柳對周邊土壤脫鹽率的分析，稀疏林分布會使暴露的裸地在強烈蒸發作用下形成大量“鹽斑”，因此，可以通過輔助植堿蓬等鹽生草本植物，從而減小因地表的裸露而造成的蒸發積鹽作用。

3 結論

（1）黃河三角洲檉柳對陽離子的K+選擇性運輸能力最強，其次是Ca2+，對Mg2+的最弱。對于陰離子而言，檉柳抑制Cl-吸收，促進SO42-吸收的能力強度遠高于HCO3-及Cl-，因此，檉柳體內SO42-的質量分數較高，具有喜硫特征。檉柳根、莖、枝、葉及凋落物的鹽離子的分配中，凋落物中最高，其次是葉。檉柳冠下半徑約1 m范圍的土壤SAR遠比冠幅外的要小，說明檉柳對土壤SAR的降低作用在冠幅下以0～5 cm表層效果最為顯著。

（2）檉柳對周邊土壤脫鹽率隨著土層深度的增加而降低，表層土壤脫鹽率達到45.17%。表現為20 cm以上的土層脫鹽效果明顯。建議采用3 m×3 m的株行距種植檉柳的同時，采取檉柳與其他鹽生植物混合種植的生態修復模式來提高檉柳改良鹽堿土的效果。

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