几种一年生盐生植物的吸盐能力

郭 洋， 陈波浪， 盛建东， 胡浩东， 徐财发

(新疆农业大学草业与环境科学学院， 新疆乌鲁木齐 830052 )

几种一年生盐生植物的吸盐能力

郭 洋， 陈波浪， 盛建东*， 胡浩东， 徐财发

(新疆农业大学草业与环境科学学院， 新疆乌鲁木齐 830052 )

人工种植； 盐生植物； 盐分离子； 吸盐特征

土壤盐渍化问题正受到社会越来越普遍的关注，全世界约有1/3的土壤盐渍化，严重制约着农业生产，也是影响生态环境的重要因素之一。我国约有250多万 hm2的各种盐渍化土壤，且有逐年增加的趋势；新疆是我国盐碱地面积最多、分布范围最广的地区[1]。到目前为止，通过物理方法实现的“淡水洗盐”仍是新疆盐渍化土壤改良行之有效的方法，但因新疆干旱缺水，灌排工程施工量大，成本高，部分研究者开始考虑利用具有一定经济价值的盐生植物补偿生长来治理盐碱地，盐生植物的开发利用对于拓宽盐渍化土壤的利用空间，实现农业、生态、经济的良性发展具有重要的现实意义。

新疆盐生植物种类丰富，分布广泛。根据郗金标等文献，新疆现有盐生植物共305 种15 变种7 亚种，隶属38 科124属[2]，其中，一年生盐生植物群落分布广泛，分布频率较高的有碱蓬属(Suaeda)、滨藜属(Atriplex)、盐角草属(Salicornia)等。由于一年生盐生植物生活史短、易于种植试验、繁殖后代和基因转化，成为耐盐植物研究的重要选择对象[3]。

本研究选取新疆4种一年生藜科(Chenopodiaceae)盐生植物进行人工种植试验，通过定期采集样品，分析比较这4种盐生植物对土壤盐分及其离子的吸收特性，为揭示盐生植物耐盐机理提供基础数据，也为科学合理利用盐生植物进行盐碱地改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本研究选择地为南疆喀什地区岳普湖县(76°23′E_77°25′E，38°48′N_39°20′N)，该地地处塔里木河源流区，盖孜河下游，土地总面积3327 km2。地势平坦，地面自西南向东北方向倾斜，海拔11701250 m，年降水量约51.7 mm，多年平均蒸发量为2651 mm，年均温度11.7 ℃，无霜期214 d，≥10 ℃的年有效积温约为4354 ℃。土壤类型主要有潮土、灌淤土、草甸土、盐土和风沙土。试验地土壤以壤土、砂壤土为主，耕层土壤盐分均值为10.23 g/kg， pH为8.36，属于中度盐化土壤，土壤有机质(13.58 mg/kg)和速效磷(14.20 mg/kg)为中级水平，而碱解氮(56.49 mg/kg)和速效钾(158.08 mg/kg)为低级水平。自然植被主要有柽柳(Tamaricaceae)、盐爪爪(Kalidiumfoliatum)、骆驼刺(Alhagisparsifolia)、西伯利亚白刺(Ni-trariasibirica)、花花柴(Kareliniacaspica)、芦苇(Phragmitescommunis)、甘草(Glycyrrhizauralensis)、苦豆子(Sophoraalopecuroides)、泡泡刺(Nitrariasphaerocarpa)、芨芨草(Achnatherumsplendens)等。

1.2 研究材料

选取的四种一年生盐生植物分别为：盐角草(Salicorniaeuropaea)，盐角草属，藜科；盐地碱蓬(Suaedasalsa)，碱蓬属，藜科；高碱蓬(Suaedaaltissima)，碱蓬属，藜科；野榆钱菠菜(AtripexaucheriMoq.)，滨藜属，藜科。盐角草为茎肉质化真盐生植物，盐地碱蓬、高碱蓬为叶肉质化真盐生植物。由于滨藜属植物一般都有盐腺，其叶片又有不同程度的肉质化，具有一定的渗透调节能力[10]，故将野榆钱菠菜也被归为叶肉质化真盐生或向内泌盐的盐生植物。植物种子由中国科学院新疆生态与地理研究所提供。

1.3 研究方法

试验在岳普湖县农技推广中心实验站进行，采用完全随机排列设计，于2012年3月25日种植盐角草、盐地碱蓬、高碱蓬、野榆钱菠菜，每种植物种植三个重复，每个重复面积222 m2，共12个处理，总试验面积2664 m2。灌溉方式为膜下滴灌，膜宽1.2 m，按一膜双管布设滴灌带，采用人工开沟条播方式将盐生植物播种于滴灌带两侧15 cm范围内，株行配置为60 cm、30 cm宽窄行，播种量盐角草30 kg/hm2，盐地碱蓬45 kg/hm2、高碱蓬45 kg/hm2、野榆钱菠菜45 kg/hm2。试验期间，根据实际需水状况分6次滴灌，总灌水量3600_3900 m3/hm2。试验地播种前施用复合肥(N ∶P2O5∶K2O=20 ∶14 ∶6)600 kg/hm2，分别于5月10日和7月28日两次追肥，每次均为225 kg/hm2。5月31日(生育初期)、7月10日(生育中期)、8月31日(生育末期)分别采集植物样品，每个重复随机取5 m×5 m的样方3个，调查每个样方株数和鲜重，烘干后称量干物质量。

1.4 数据分析

采用Excel 2003进行数据分析，采用DPS 6.50软件进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 不同盐生植物的生物量比较

从盐角草、盐地碱蓬、高碱蓬与野榆钱菠菜地上部分生物量(表1)可以看出，生育初期4种盐生植物之间差异显著；生育中期4种盐生植物之间的差异性除盐地碱蓬和高碱蓬之间不明显外，均达到显著水平；生育末期高碱蓬(23302 kg/hm2)生物量是盐角草、盐地碱蓬、野榆钱菠菜的2.6倍、1.3倍和1.1倍。从盐角草、盐地碱蓬、高碱蓬与野榆钱菠菜地下部分生物量来看(表1)，生育初期盐地碱蓬、高碱蓬与野榆钱菠菜之间差异性均达到显著水平；生育中期，盐地碱蓬、高碱蓬和野榆钱菠菜之间差异不显著，但三者与盐角草之间的差异均达到显著水平；生育末期高碱蓬(2535 kg/hm2)最高，是盐角草、盐地碱蓬和野榆钱菠菜的2.29倍、1.24倍和3.70倍。由表1中整株生物量可知，生育初期四种盐生植物中盐地碱蓬(398 kg/hm2)最高；生育中期4种盐生植物之间的差异性除盐地碱蓬和高碱蓬之间不明显外，均达到显著水平；生育末期除盐地碱蓬和野榆钱菠菜之间不明显外，均达到显著水平。

盐角草、盐地碱蓬、高碱蓬和野榆钱菠菜的生物量由生育初期到生育中期分别增长7544、345、510和1158 kg/hm2，而由生育中期到生育末期分别增长2550、19992、24978和19876 kg/hm2，可见除盐角草的生长旺盛期在生育中期外，其他三种盐生植物均在生育后期。

由于盐生植物成熟后整体收割，故其对盐渍化土壤改良的效果主要体现在生育末期，此时四种盐生植物地上部分生物量均占整株生物量的89%以上，主要生物量积累于地上部分，地下部分所占的比例非常小。

注(Note): 同列数据后不同字母表示差异达5%显著 Values followed by different letters in a column are significant at 5% level； “—”表示盐角草初期根系极小，忽略不计 Represents a very small roots ofSalicorniaeuropaeain the early growth stage, there will not be discussed.

2.2 不同盐生植物中盐分离子含量差异比较

生育中期不同盐生植物地下部盐分离子浓度差异表明(图2)，盐角草Na+、离子合量浓度显著高于其他三种盐生植物；野榆钱菠菜Ca2+浓度显著高于盐角草、盐地碱蓬、高碱蓬；盐地碱蓬Mg2+浓度显著高于盐角草、高碱蓬和野榆钱菠菜。

2.3 不同盐生植物盐分离子吸收积累特征

不同时期不同盐生植物的盐分、离子积累量受植株生物量和体内盐分、离子浓度共同影响，呈现出与生物量(表1)和盐分、离子浓度(图1、图2、图3)不同的特征。

从离子合量来看(表2)，盐地碱蓬、高碱蓬、野榆钱菠菜的积累量随着时间的增加不断递增，但盐角草总盐积累量从生育中期时开始缓慢降低。生育初期盐地碱蓬积累量显著高于盐角草、高碱蓬和野榆钱菠菜(P<0.05)，分别高出223%、20%和1615%；生育中期盐角草积累量分别是盐地碱蓬、高碱蓬和野榆钱菠菜的13.84倍、14.29倍和10.68倍。生育末期高碱蓬的积累量(3499 kg/hm2)分别比盐角草、盐地碱蓬和野榆钱菠菜高了68%、14%和60%。

结合不同部分生物量与盐分、离子浓度可知，与地上部分相比，盐生植物根部生物量和盐分、离子浓度都较低[13]，盐分、离子积累量较低，对盐渍土的改良影响甚微。由于生育末期盐生植物仅刈割地上部分，对土壤的改良效果主要以单位面积带出的盐分多少来衡量，这取决于此时植物地上部分生物量与盐分浓度的大小。

3 讨论与结论

盐渍化土壤盐分过量是植物生长主要的胁迫因素[14]，但盐渍土也是一种重要的欠开发土壤资源，需经改良才能发挥其资源潜力。利用盐生植物，特别是具有一定经济价值的盐生植物对盐分的吸收来改良盐碱地，不仅可以降低土壤盐分，推动盐渍土资源的开发，同时有助于促进当地的农业经济发展。

本研究中，4种盐生植物地上部分含盐量由生育初期到生育中期增降幅度不明显，而从中期到末期有显著下降的趋势(P<0.05)，分别由中期的338、256、208和204 g/kg下降到末期的215、152、137和103 g/kg；地下部分含盐量由生育初期到生育中期下降明显(P<0.05)，而中期到末期的下降幅度不明显。植株体内的盐分及离子浓度降低是生物稀释的结果，但由于盐地碱蓬、高碱蓬和野榆钱菠菜生育中期到生育末期为生长旺盛期，生物量剧增，使植株盐分及离子积累量随之剧增，故应让植株有一个充分生长的过程。盐角草在生育中期盐分、离子浓度与积累量达到最大值，此时开始刈割以带出更多的盐分。通过四种盐生植物的对比可知，生物量的大小对于不同植株总盐、离子积累量的多少起到至关重要的作用，单位质量含盐量较低，但生物量大的植株盐分积累量高于生物量小的植株。4种盐生植物生育末期地上部分生物量高碱蓬为23302 kg/hm2，蓬野榆钱菠菜为20379 kg/hm2，盐地碱蓬为18670 kg/hm2，盐角草为9096 kg/hm2(表1)，总离子浓度为盐角草(310 g/kg)>盐地碱蓬(270 g/kg)>高碱蓬(253 g/kg)>野榆钱菠菜(207 g/kg)，二因素共同作用导致盐分摄取量为高碱蓬(3499 kg/hm2)>盐地碱蓬(3061 kg/hm2)>蓬野榆钱菠菜(2180 kg/hm2)>盐角草(2080 kg/hm2)，说明选育生物量大且体内盐分浓度高的品种，对于改良盐碱地十分关键。

注(Note): 相同时期同列数据后不同字母表示差异达5%的显著水平 Values followed by different letters of the same stage in a column are significantly different at 5% level.

本试验末期盐角草、盐地碱蓬生物量略低于赵振勇[6]研究盐生植物对重盐渍土脱盐效果中的生物量(盐角草11044 kg/hm2，盐地碱蓬19119 kg/hm2)，这可能与种植密度、土壤养分含量有关。本试验区域耕层盐分含量(10.23 g/kg)低于其验区域耕层盐分含量(15.28_23.05 g/kg)，而对于盐生植物来说，一定量的盐分是促进植株生长发育的关键因素，这也可能是本研究中盐角草和盐地碱蓬生物量相对较低的因素之一。

不同盐生植物对不同盐分离子的吸收具有选择偏向性，针对不同盐生植物对生境离子选择吸收的差异，可根据盐渍土壤分类特征有目的的选择不同种类盐生植物修复盐渍化土壤。本研究中，盐角草体内的Na+、Cl-浓度显著高于其他三种盐生植物，尤其对Cl-表现出极强的选择吸收能力，使其较其他三种盐生植物更适宜于南疆氯化物盐渍土的改良[15]。

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Salt absorption capacities of several annul halophytes

GUO Yang, CHEN Bo-lang, SHENG Jian-dong*, HU Hao-dong, XU Cai-fa

(CollegeofGrasslandandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052，China)

planted; halophytes; salt ions; characteristics of salt absorption

2014-01-06 接受日期： 2014-10-30

新疆自治区“十二五”重大专项 “盐渍化低产田生产力提升关键技术研发与示范” 课题(200731133-2)； 新疆自治区土壤学重点学科资助。

郭洋(1986—)， 男， 江苏徐州人， 硕士研究生， 主要从事干旱区土壤环境研究。 E-mail: hades9@163.com *通信作者 E-mail: sjd_2004@126.com

S156.4

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1008-505X(2015)01-0269-08