黃河三角洲鹽堿地區耐鹽牧草與經濟作物篩選

來源:用戶上傳      作者:

　　摘要：為充分發揮和挖掘黃河三角洲地區鹽漬土地資源潛力，實現黃河三角洲地區鹽堿地綠色改良、優化糧經飼作物三元種植結構，2017—2018年度在東營市農高區鹽堿地種植10個耐鹽牧草、4種經濟作物和2種糧食作物進行耐鹽作物篩選。結果從中選出在全鹽含量2～4g/kg的中度鹽漬土上表現較好的耐鹽作物有苜蓿（中苜1號）、高丹草、蛋白桑、二月蘭、毛葉苕子、冬牧70黑麥共6個牧草品種和甜高粱、棉花、油葵、油菜4種經濟作物。這10個耐鹽作物均可在該地區種植利用，并能獲得較好的產量和經濟效益，加快鹽堿地的修復改良，為鹽堿地資源高效開發、種植業結構優化布局提供支撐依據。
　　關鍵詞：黃河三角洲;鹽堿地;耐鹽作物;篩選
　　中圖分類號：S502.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）05-0042-05
　　我國有著豐富的鹽堿土地資源，主要分布于6大區域，即黃淮海平原內陸鹽堿土區、濱海鹽堿土區、東北鹽堿土區、寧蒙西北半干旱鹽堿土區、甘新青蒙西干旱鹽堿土區和青藏高寒鹽漬土區。其中濱海鹽堿土約214×104hm2，主要分布在北自渤海灣、南至長江三角洲的濱海平原，浙江、福建、廣東、海南沿海也有零星分布[1，2]。
　　該類土壤富含可溶性鹽分，0～100cm土體含鹽量多在4g/kg左右，高者可達20g/kg左右。土壤屬氯化物鹽土，鹽分組成以氯化物為主，氯根占陰離子總量的80%～90%，硫酸根占10%左右，重碳酸根占2%～10%。
　　濱海鹽堿地區仍有大面積的鹽堿荒地尚待開發利用，而且面積在不斷增加。鹽漬土是我國最主要的中低產土壤類型之一，其生產力水平與其質量狀況有非常密切的關系。因此，鹽堿地在增加作物總產量方面具有相當大的潛力，作為寶貴的土壤資源，其作用不容忽視[3-5]。東營市目前尚有35×104hm2鹽堿荒地，其中600hm2以上成片的待開發土地達26×104hm2。據多年實測資料，黃河年均攜帶10×108t泥沙入海，每年新淤土地2000hm2，是中國東部沿海后備土地資源最富集、人均土地最多、開發潛力最大的地區之一。東營市草場面積在16×104hm2以上，適宜進行畜牧業產業化。該區域過去積累了種稻沖洗壓堿及水旱輪作、深溝臺田、暗管改堿等措施進行鹽堿地改良利用的經驗，并取得很大成效。今后應進一步拓展鹽生植物的生物改良利用，從對鹽漬土資源利用著眼，尋求更加簡便、快捷、經濟有效的生物改良措施。
　　鹽堿地改良措施主要有工程措施、農藝措施、化學措施和生物改良措施。采取工程措施改良鹽堿地存在成本高的缺點，而化學措施和農藝措施改良效果有限，并且局限性很大，比如農藝措施中的大水壓堿，在“洗鹽排堿”的同時，也會造成土壤中一些植物必需的礦質元素流失。采取生物措施，即通過選擇不同耐鹽范圍的植物來適應不同的鹽漬土壤進行改良的模式越來越受到重視。國內外研究證明，生物措施是改良、開發利用鹽堿地行之有效的方法。因此，根據該區鹽堿地特點，選擇適宜的耐鹽作物，操作簡便，改良成本低，是快速治理鹽堿地，改善生態、經濟和社會效益兼優的鹽堿地綠色生物改良技術[6，7]。
　　耐鹽和抗鹽植物有很多種，但有實際生產利用價值的卻很少。本試驗針對黃河三角洲地區的自然條件與鹽堿地實際，實施耐鹽堿牧草和經濟作物篩選，為綠色開發利用鹽堿地資源提供耐鹽作物選擇支撐。
　　1材料與方法
　　1.1試驗地基本情況
　　試驗地設在山東省農業科學院黃河三角洲農業高新技術園區（北緯37°19′，東經118°38′），位于暖溫帶半濕潤地區，屬大陸性季風氣候，雨熱同季，四季分明。春季干旱多風，早春冷暖無常、常有倒春寒出現，晚春回暖迅速、常發生春旱;夏季炎熱多雨，溫度高、濕度大，有時受臺風侵襲;秋季氣溫下降，雨水驟減，天高氣爽;冬季天氣干燥，寒風頻吹，雨雪稀少，多刮北風、西北風。多年平均氣溫12.5℃，≥10℃的積溫約4300℃，無霜期長達206天，可滿足農作物兩年三熟。年降水量550～600mm，多集中在夏季，7—8月降水量約占全年降水量的一半;降水量年際變化大，易形成旱、澇災害。
　　土壤類型為鹽化潮土，耕層土壤質地為輕壤與粘土混合土，0～100cm剖面土壤春季（3月下旬）全鹽含量多為2～4g/kg，土壤容重1.5～1.7g/cm3，pH8.5。土壤鹽漬化學類型以氯化物鹽土為主。周年土壤鹽分動態變化表現為春季（3—5月）和秋季（10—11月）兩個積鹽高峰期、夏季脫鹽期（7—9月）、冬季相對穩定期（12—2月）[8，9]。
　　試驗地土壤為中度鹽堿，土壤化學組成為氯化物-硫酸鹽類型，陽離子以Na+為主（表1）。
　　1.2供試作物
　　按照作物抗鹽或耐鹽且生產實用的原則，根據多年鹽堿地改良技術研究中積累的經驗，參考相關研究資料，選擇10個耐鹽牧草、4種經濟作物和2種糧食作物，見表2。
　　1.3試驗設計
　　試驗于2017—2018年度在黃河三角洲的東營市山東省農業科學院農業高新技術示范園區進行。采用大區條帶式布置，將試驗地劃分為48個小區，小區面積20m×10m=200m2。每個作物隨機種植3個小區。
　　由于試驗地鹽分含量的不均一性，春季返鹽季節根據作物長勢在小區內劃分樣方，同時在樣方內取混合土樣，測定0～20cm和20～40cm土壤鹽分含量。分別選定0～40cm土壤含鹽量在1g/kg以下和2～4g/kg范圍的樣點，做好定位標記，作物生長期間觀察各作物生育期、生長特性;收獲季節每樣方收取3m2樣品，測定生物量或產量。根據作物在不同鹽分條件下的相對生長量或產量，即在該土壤鹽分下作物產量相對于正常土壤中作物的產量百分比[10，11]，同時結合作物長勢狀況確定其耐鹽堿程度。
　　本試驗于2017年4月15日整地、底施復合肥（N-P2O5-K2O=15-15-15）450kg/hm2、劃分小區。高丹草、苜蓿、黑麥草、墨西哥玉米、甜高粱、棉花、油葵4月份播種;夏玉米6月10日播種;二月蘭和毛葉苕子9月播種;冬小麥、小黑麥、油菜和冬牧70黑麥10月上旬播種。蛋白桑3月份栽植樹苗（株行距50cm×100cm）。各作物具體收獲時間和次數按品種特點進行。播種量與播種方式及田間管理主要根據多年種植經驗，同時參考《中國主要農區綠肥作物生產與利用技術規程》[12]進行，適時澆灌。 　　1.4數據處理
　　采用MicrosoftExcel進行數據整理和作圖，采用軟件SPSSStatistics22進行數據處理和統計分析，并用Duncan’s方法進行多重比較。
　　2結果與分析
　　2.1不同耐鹽作物生物量比較
　　圖1為不同牧草、糧食及經濟作物生物量比較，其中無鹽堿障礙耕地作物生物量是根據查閱文獻計算出的產量或生物量。由圖1可以看出：①中度鹽堿地糧食作物（小麥、玉米產量分別為
　　0.52kg/m2和0.66kg/m2）產量顯著低于無鹽堿障礙耕地;②經濟作物油葵、甜高粱、油菜和棉花的產量分別為0.32、1.19、0.19、0.35kg/m2，略低于無鹽堿障礙耕地;③不同牧草品種表現各不相同，其中高丹草、中苜1號苜蓿、小黑麥、二月蘭、蛋白桑的生物量分別為2.66、1.69、0.16、1.05、20.75kg/m2，與無鹽堿障礙耕地處理差異不顯著;而冬牧70、毛葉苕子、紫花苜蓿、墨西哥玉米、黑麥草的生物量分別為1.50、0.45、1.15、5.20、0.41kg/m2，顯著低于無鹽堿障礙耕地產出水平。
　　2.2耐鹽作物篩選與評價
　　將每種作物在中度鹽堿土上的產量或生物量與無鹽堿障礙土壤條件下的產量或生物量相比較，其適應性評價標準分為：達到0.8以上為好，0.7～0.8為較好，0.6～0.7為較差，0.6以下為差。
　　從表3中可以看出，在全鹽含量2～4g/kg的中度氯化物鹽漬土上種植表現好的有苜蓿（中苜1號）、棉花、高丹草、蛋白桑、二月蘭、甜高粱、油菜共7種作物，表現較好的有毛葉苕子、冬牧70黑麥、油葵共3種作物，這10種耐鹽牧草或耐鹽經濟作物可在該地區種植并能獲得較好的產量與收益;而冬小麥、夏玉米、墨西哥玉米、黑麥草、紫花苜蓿、小黑麥在黃河三角洲中度鹽漬土上表現差或較差。
　　3討論與結論
　　3.1適宜黃河三角洲鹽堿地種植的耐鹽牧草和經濟作物
　　在水肥、氣候、病蟲害等條件相同情況下，植物在鹽漬條件下的產量較非鹽漬條件降低的百分比即相對生長量或產量是衡量植物耐鹽性的重要標準[13]。16種待選作物中，冬小麥、夏玉米、墨西哥玉米、黑麥草、紫花苜蓿、小黑麥在黃河三角洲中度鹽漬土上表現差或較差，種植效益低;表現好的有高丹草、苜蓿（中苜1號）、二月蘭、甜高粱、蛋白桑、棉花、油菜7種作物，表現較好的有毛葉苕子、冬牧70黑麥和油葵，這10種耐鹽牧草和耐鹽經濟作物可在該地區種植并能獲得較好的產量與收益。根據田間觀察和個別取樣測定，蛋白桑和高丹草甚至在重度鹽漬土上都能獲得較高的生物量。
　　不同植物和個體其不同發育階段的耐鹽性不同[14-16]。一般來講，種子比其它任何一個時期更能抵抗不良環境，而植物萌發和萌發后出土階段是耐鹽能力最弱的時期，一旦植株建成，耐鹽能力將會增強[17，18]。而本地區土壤表層鹽分受季節性降水影響，周年土壤鹽分動態變化表現為春季（3—5月）和秋季（10—11月）兩個積鹽高峰期、夏季脫鹽期（7—9月）、冬季相對穩定期（12—2月）[19]。因此，本試驗結果并不一定能全面反映供試作物整個生育期的耐鹽性，只是篩選出了適宜在本地區鹽堿地上種植的作物。
　　在耐鹽作物生產中，還需根據本區域的自然條件與特點，因地制宜地綜合運用鹽堿地治理改良技術，如大量施用有機物質以改善鹽漬土壤的不良結構，增施有機肥、合理施用化肥以提高作物的抗逆性，采用灌溉壓鹽、躲鹽避鹽及除草松土等綜合農藝措施等，使耐鹽作物的抗鹽性大大提高，其產量也會大大提升。
　　3.2種植耐鹽作物可加速鹽堿地的改良進程
　　鹽堿地因地制宜種植耐鹽作物在高效利用土地資源的同時也加快了鹽堿地的修復改良。耐鹽植物通過根系的穿透作用，使土壤變得疏松、容重變小、孔隙度增大，繼而提高土壤通透性、改善鹽堿地物理性狀[2]。國外關于種植耐鹽作物對鹽堿地土壤鹽分的影響有多方面的闡述[20]。植物根系可促進土壤中CaCO3的溶解，利于鈣離子和鈉離子的交換[21]。種植耐鹽作物可改善根區土壤團聚體、土壤水分入滲、土壤板結、通透性差等鹽漬土不良物理性狀。植物根系可在土壤中形成根系鉆孔[22]，促進土壤膠體上Na+淋洗到土壤下層，尤其是根系較深的耐鹽作物更有利于鹽堿土的修復過程。有研究表明：種植根系較深的多年生牧草可以改善鹽堿土耕層結構，促進水的入滲[23]。在鹽堿地上種植耐鹽作物，可以降低土壤含鹽量，研究顯示，種植苜蓿3年后，耕層土壤鹽分含量由4g/kg下降到2g/kg，種植田菁后0～10、10～20cm土層鹽分含量分別下降25%～64%和10%～30%[9]。本試驗篩選出的10種耐鹽作物，除蛋白桑為木本植物外，其余均為禾本科植物，其作物覆蓋度、生物量、根系形態與分布各有差異，對土壤鹽分的影響效果也會不同，各作物對鹽堿土的改良作用有待進一步研究。
　　有關收獲作物地上部帶走的鹽分，不同植物類型各不相同，如鹽地堿蓬、鹽角草、鹽爪等吸鹽植物具有較強的吸鹽能力，它們對地下水位較深的鹽堿地效果較好，而對地下咸水位較淺的地域效果甚微。東營市農科院長期監測結果顯示，種植鹽地堿蓬10年，其0～20cm土層脫鹽率僅為21.3%[2]。Qadir等[24]研究認為，通過收獲苜蓿地上部帶走的Na+含量只占Na+總量減少的1%～2%，對土壤鹽分的影響很小。因此，鹽堿地植物修復技術的重點在于將Na+及其它鹽分離子從根區淋洗到土壤深層。篩選出的10種耐鹽牧草或經濟作物，在獲得一定經濟效益的同時，通過增加地面覆蓋減少蒸發積鹽，利用根系穿透增加水分入滲淋鹽，通過根茬及落葉有機物的積累增加土壤微生物活性、改善土壤理化性狀，使鹽堿地在利用的同時得到改良。
　　參考文獻：
　　[1]王遵親.中國鹽漬土[M].北京：科學出版社，1993.
　　[2]李志杰，孫文彥.鹽堿土農業生態工程[M].北京：科學出版社，2015. 　　[3]邢軍武.鹽堿農業-新農業革命的目標、現狀與前景[J].世界科技研究與發展，1999（2）：78-80.
　　[4]石玉林.中國1∶100萬土地資源圖：土地資源數據集[M].北京：中國人民大學出版社，1991.
　　[5]全國土壤普查辦公室.中國土壤[M].北京：中國農業出版社，1998.
　　[6]李志杰，孫文彥，馬衛萍，等.鹽堿土改良技術回顧與展望[J].山東農業科學，2010（2）：73-77.
　　[7]王利民，陳金林，梁珍海，等.鹽堿土改良利用技術研究進展[J].浙江林學院學報，2010，27（1）：143-148.
　　[8]石元春.半濕潤季風氣候區鹽漬土的水鹽運動特點及其調節[C]//鹽漬土的水鹽運動.北京：北京農業大學出版社，1986.
　　[9]謝承陶.鹽漬土改良原理與作物抗性[M].北京：中國農業科學技術出版社，1993.
　　[10]林棲鳳.耐鹽植物研究[M].北京：科學出版社，2004.
　　[11]李燕青，孫文彥，許建新，等.華北鹽堿地耐鹽經濟作物篩選[J].華北農學報，2013，28（Z1）：227-232.
　　[12]曹衛東，徐昌旭.中國主要農區綠肥作物生產與利用技術規程[M].北京：中國農業科學技術出版社，2010.
　　[13]LevittJacob.Responseofplantstoenvironmentalstress，chilling，freezingandhightemperaturestresses[M].NewYork：AedemicPress，1980.
　　[14]任麗麗，任春明，趙自國.植物耐鹽性研究進展[J].山西農業科學，2010，38（5）：87-90.
　　[15]姜紅，田麗萍.作物的耐鹽生理生化特性[J].山西農業科學，2007，35（4）：42-44.
　　[16]聶莉莉，張越，劉仲齊.植物抵御鹽害的生理機制[J].天津農業科學，2008，14（1）：6-9.
　　[17]高桂娟，毛凱，楊春華，等.牧草及草坪草種子耐鹽性研究進展[J].四川草原，2002（4）：33-36.
　　[18]QuXX，HuangZY.Theadaptivestrategiesofhalophyteseedgermination[J].ActaEcologicaSinica，2005，25（9）：2389-2398.
　　[19]秦嘉海.適應北方鹽土荒灘種植的耐鹽植物和牧草[J].農業科技通訊，2003（9）：20-21.
　　[20]QadirM，OsterJD，SchubertS，etal.Phytoremediationofsodicandsaline-sodicsoils[J].AdvancesinAgronomy，2007，96：197-247.
　　[21]QadirM，OsterJD.Cropandirrigationmanagementstrategiesforsaline-sodicsoilsandwatersaimedatenvironmentallysustainableagriculture[J].TheScienceoftheTotalEnvironment，2004，323：1-19.
　　[22]CresswellHP，KirkegaardJA.Subsoilameliorationbyplant-roots-theprocessandtheevidence[J].AustralianJournalofSoilResearch，1995，33（2）：221-239.
　　[23]AkhterJ，MurrayR，MahmoodK，etal.Improvementofdegradedphysicalpropertiesofasaline-sodicsoilbyreclamationwithkallargrass（Leptochloafusca）[J].PlantandSoil，2004，258（1）：207-216.
　　[24]QadirM，SteffensD，YanF，etal.Sodiumremovalfromacalcareoussaline-sodicsoilthroughleachingandplantuptakeduringphytoremediation[J].LandDegradationandDevelopment，2003，14（3）：301-307.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/8/view-14894744.htm