林业科学  2009, Vol. 45 Issue (1): 31-35   PDF    
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崔心红, 朱义, 张群, 范林洁, 罗国雄, 黄一青.
Cui Xinhong, Zhu Yi, Zhang Qun, Fan Linjie, Luo Guoxiong, Huang Yiqing
棉花秸秆隔离层对滨海滩涂土壤及绿化植物的影响
Effect of Cotton Stalk Isolator Layer in Soil on Garden Plants and Soil Characters of Coastal Saline Soils
林业科学, 2009, 45(1): 31-35.
Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(1): 31-35.

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收稿日期:2007-02-02

作者相关文章

崔心红
朱义
张群
范林洁
罗国雄
黄一青

棉花秸秆隔离层对滨海滩涂土壤及绿化植物的影响
崔心红1, 朱义1, 张群1, 范林洁2, 罗国雄1, 黄一青2     
1. 上海市园林科学研究所 上海 200232;
2. 慈溪市农业研究所 慈溪 315300
摘要: 在杭州湾慈溪滨海滩涂设置棉花秸秆隔离层,研究其对于滨海滩涂土壤及绿化植物的影响。结果表明:杭州湾慈溪滩涂对照区通过种植绿化植物1年半后,0 ~ 30 cm滩涂表层土的含盐量大幅下降,土壤pH值略有降低,土壤有机质含量略有增加;设置棉花秸秆隔离层,能够显著地降低杭州湾慈溪滩涂盐渍土盐分,抑制冬季返盐作用;秸秆隔离措施能显著改善部分植物种类在滩涂的生长状况。
关键词:棉花秸秆    隔离层    滨海滩涂    土壤性状    绿化植物    
Effect of Cotton Stalk Isolator Layer in Soil on Garden Plants and Soil Characters of Coastal Saline Soils
Cui Xinhong1, Zhu Yi1, Zhang Qun1, Fan Linjie2, Luo Guoxiong1, Huang Yiqing2    
1. Shanghai Institute of Landscape Gardening Research Shanghai 200232;
2. Cixi Municipal Agricultural Institute Cixi 315300
Abstract: This paper described the effect of cotton stalk isolator applied in soil on garden plants and soil characters of coastal saline soils. Cixi beach was selected as it is representative for the Hangzhou gulf. The soil characters and growth status of garden plants were investigated for almost one and half year in both control and cotton stalk isolator treatment. After one and half year planting, the salt content of surface layer (0 ~ 30 cm soil depth) in both control and cotton stalk isolator treated soil decreased tremendously, the pH decreased slightly, and the organic matter of the soils increased a little. As the cotton stalk isolator applied in coastal saline soils could restrain salt from up-going with the capillarity of soil water, in comparison with the control, salt content of cotton stalk isolator treatment decreased significantly. The growth status of some garden species was also improved greatly by applying cotton stalk isolator in coastal saline soils.
Key words: cotton stalk    coarse layer    coastal soil    soil character    garden plants    

滨海滩涂属于海陆交界带,是海洋和陆地相互作用的地带,属于生态环境过渡带,生态系统具有不稳定、敏感性强以及易退化等特点(陈昌笃,1992)。受海潮和海水型地下水的双重影响,滨海滩涂土壤具有盐分重、养分含量低的特性(张文渊,1999)。地下隔离措施(地下水位以上)是盐渍土改良的有效手段,可以破坏土壤毛细管作用的连续性,防止底土或地下水中盐分随毛管水上行积累到地表,明显减少底层盐渍土对表土的影响(Rooney et al., 1998)。随着研究深入,土壤隔离层材料越来越多,如粗砂石、玉米秸秆(乔海龙等,2006)、枯草层,甚至进行原位土体烧结制作隔离层(Guo et al., 2006; Jia et al., 2006)。地下隔离取材容易、成本低和施工简单等优点在盐渍土改良中得到大量应用。

杭州湾滨海滩涂生态绿地位于慈溪市北部沿海的杭州湾新区,是杭州湾跨海大桥建设的配套项目,旨在创造良好的生态环境,为杭州湾大桥建设和杭州湾新区建设服务。慈溪市北部沿海滩涂林木稀少,为海积滩涂,冲积平原,常遭受台风和暴雨洪涝等自然灾害(周和锋等,2005a2005b)。在生态环境脆弱的滨海滩涂上构建生态绿地的一个重要限制因子就是土壤盐分含量高。通过工程和水利措施改良后,才能进行滨海滩涂大范围的生态绿化。本试验在杭州湾33.3 hm2示范工程中0.57 hm2试验区内进行,采用田菁(Sesbania cannabina)、狗牙根(Cynodon dactylon)、黑麦草(Secale cereale)和大麦(Hordeum vulgcrre)植物进行地被覆盖,以棉花秸秆作为隔离材料,比较研究滨海滩涂隔离措施对20种耐盐园林绿化植物存活率、径向生长与横向生长的影响。

1 试验区概况

杭州湾慈溪滩涂处北亚热带南缘(121°09′48″ E,30°18′46″ N),属季风型气候,四季分明,冬夏稍长,春秋略短。平均年日照时数2 038 h, 全年无霜期246 d。年均气温16.0 ℃,历史最高气温40.6 ℃(2003-07),最低气温-9.3 ℃(1977-01)。雨量充足,年平均降水量1 272.8 mm,降水高峰月为9月,占年降水量的14%。冬季盛行西北至北风,夏季盛行东到东南风,全年以东风为主,年平均风速3 m·s-1,年平均大风日数9.6 d。夏秋季多热带风暴。土壤为滨海盐土,质地为粉砂土或粉砂壤土,含盐量9.8~10.5 g·kg-1,地下水位1.2 ~ 1.4 m,土壤pH值为9.51 ~ 9.89,群落组成主要有意大利白杨(Populus euramericana)、旱柳(Salix matsudana)、珊瑚(Viburnum odoratissinum)、柏木(Cupressus funebris)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)及红松(Pinus koraiensis)等,自然草本植物有菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、豆科(Leguminosae)、藜科(Chenopodiaceae)等耐盐植物,多为碱蓬(Suaeda glauca)、咸蒿(Suaeda glauca)、田菁(Sesbania cannabina)、芦苇(Phragmites australis)及白茅(Imperata cylindrica)等。

2 研究方法 2.1 盐渍土处理方案

每个样地面积约为20 m×15 m。A处理作为试验对照,设3个重复,样地编号为A1,A2和A3;B处理以棉花秸秆作为隔离材料,2003年4月设置棉花秸秆隔离层,在地下60 cm处平铺隔离层,棉花秸秆用量为30 kg·m-2,设4个重复,样地编号为B1, B2, B3与B4;对照区与处理区都进行了以狗牙根、大麦、秸秆和黑麦草为地被的覆盖处理,在排水系统(排盐沟)、地形处理、种植标高和日常管理等方面,两种处理保持一致。

2.2 种植的植物种类

2003年4月进行苗木栽种,按照采购到的苗木数量和规格,决定每个样地每种植物的数量,使苗木规格尽量统一。根据苗木大小及实际景观情况,采取高低搭配、分散与成片相结合的方式种植。当1个样地种植组合方式确定后,其他样地以同样方式种植。试验以乡土植物为主(20种):柽柳(Tmarix chinensis)、栾树(Koelreuteria paniculata)、四季杨(Populus canadensis)、金丝垂柳(Salix alba)、紫荆(Cercis chinensis)、木槿(Hibiscus syriacus)、单叶蔓荆(Vitex trifolia)、女贞(Ligustrum lucidum)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、蜀桧(Sabina komarovii)、夹竹桃(Nerium indicum)、小叶女贞(Ligustrum quihoui)、龙柏(Sabina chinensis)、垂柳(Salix babylonica)、珊瑚(Viburnum odoratissinum)、海桐(Pittosporum tobira)、石榴(Punica granatum)、香椿(Toona sinensis)、丝棉木(Euonymus bungeanus)和黑胡桃(Juglans nigra)。

2.3 土样采集与分析

每个样地中按照“S型”设置8个采集点,采集0~30 cm土层的土样。采样时间为2003-04-04,2003-10-11,2004-01-12和2004-10-26。

土样风干过1 mm筛备用,水土比为5:1,浸提后,用Thermo Orion 145A测定pH值和电导率(EC)值;有机质含量采用K2Cr2O7-H2SO4消煮、FeSO4容量法测定;土壤质地测定采用比重计法。上述分析方法以国家和行业标准(LY/T1210-1275/1999)为主要依据,并参照《森林土壤分析方法》(中华人民共和国林业局,2000)。

2.4 植物指标测定

分别于2004年1,4,7和10月份进行植物存活率、高度(H)和径向生长(R)的数据采集。乔木径向生长以直径表示,灌木径向生长采用冠幅表示。样地指标为每个样地同种植物的算术平均值,棉花秸秆处理数据为4个处理重复的算术平均值,对照处理数据为3个重复的算术平均值。2004年10月测定的植株高度生长速率VH和径向生长速率VR为:VH=H1/H2VR=R1/R2。式中:H1为2004年10月份测定高度;H2为2004年1月份测定高度;R1为2004年10月份测定径向生长;R2为2004年1月测定径向生长。

2.5 数据处理

采用SSPS13.0专业分析软件对试验数据进行统计分析。

3 结果与分析 3.1 土壤性状

图 1表明,无论是否设置棉花秸秆隔离层,种植绿化植物1年半后,滨海滩涂表层土(0 ~ 30 cm)土壤pH值呈下降趋势,电导率值和土壤含盐量大幅降低,有机质含量得到一定的增加。对照的土壤pH值从平均9.73下降到平均8.54,设置秸秆隔离层的土壤pH值从平均9.64下降到平均8.68,每次测定的土壤pH值均表现为:对照与秸秆隔离处理间均无显著性差异(P>0.05)。2004-10-26测得的对照的土壤电导率值和土壤含盐量分别为2003-04-04测得的36.2%和25.4%;2004-10-26测得的秸秆隔离的土壤电导率值和土壤含盐量分别为2003-04-04测得的28.3%和15.9%;2003-10-11、2004-01-12与2004-04-04这3次测得的电导率值和土壤含盐量表现为:对照与秸秆隔离处理间存在显著性差异(P<0.05),特别是2004年1月,秸秆隔离层对抑制冬季返盐发挥了重要作用,这一现象与乔海龙等(2006)利用玉米秸秆隔离改造滨海盐碱地的观测结果一致。经种植绿化植物、地被覆盖及各项管理措施后,2003-10-11测定结果表明,对照与秸秆隔离处理的土壤有机质含量均有所提高,随后,对照区有机质含量呈下降趋势,秸秆隔离处理区则保持相对稳定的状态。

图 1 对照区与处理区的土壤性状比较 Figure 1 Comparison of soil properties between contrast and cotton stalk isolator treatment
3.2 植物存活率

表 1可知,不同植物在滨海滩涂上的存活率差异很大,2004年10月份的测定结果表明,一些耐盐能力强的植物,即使在没有隔离措施的条件下,也保持了较高的存活率,如柽柳、木麻黄、夹竹桃、龙柏、海桐和石榴等,铺设隔离层对这些植物的存活率影响较小;在对照中不能存活的植物,如珊瑚、四季杨、木槿等,秸秆隔离措施改善其存活率的作用也比较小。棉花秸秆隔离措施对这2类植物的存活率影响都没有达到显著性差异(P>0.05)。相对于以上2类植物,在对照区有一定存活率的植物,如栾树、金丝垂柳、紫荆、单叶蔓荆、女贞、蜀桧、香椿和黑胡桃等,采用隔离措施后,能明显提高其存活率,达到显著性差异(P<0.05);小叶女贞、垂柳和丝棉木达到了极显著性差异(P<0.01)。

表 1 植物存活率 Tab.1 Plant survival percentage    %
3.3 植株高度生长速率

不同种类的植物具有不同的植株高度生长速率。2004年10月份测定结果如表 2所示,棉花秸秆隔离层设置区的各种能存活植物的高度生长速率都高于对照,说明秸秆隔离措施能缓解植物所受到的盐分逆境胁迫。但是,秸秆隔离对不同植物的植株高度生长速率的影响存在差异。在存活的植物种类(如柽柳、栾树、木麻黄、蜀桧、夹竹桃、小叶女贞、龙柏、垂柳、石榴和黑胡桃等)中对照区与处理区间植株高度生长速率不存在显著性差异(P>0.05);紫荆、单叶蔓荆、女贞、海桐和香椿等则存在显著性差异(P<0.05);金丝垂柳和丝棉木存在极显著性差异(P<0.01)。

表 2 植株高度生长速率 Tab.2 Plant height growth velocity
3.4 植物径向生长速率

表 3可知,2004年10月份的测定结果表明,设置隔离层能够有效地促进部分植物的径向(直径或冠幅)生长。棉花秸秆隔离能提高一些可存活植物的径向生长速率,但是没有达到显著性差异(P>0.05),如柽柳、栾树、木麻黄、海桐、石榴和香椿;紫荆、单叶蔓荆、女贞、夹竹桃和龙柏等植物则达到显著性差异(P<0.05);金丝垂柳、蜀桧和垂柳达到极显著性差异(P<0.01)。

表 3 植株径向生长速率 Tab.3 Plant radial growth velocity
4 结论与讨论

杭州湾慈溪滩涂对照区经过地形平整、排盐沟渠构建及各种枯草覆盖处理后,种植绿化植物1年半后,0 ~ 30 cm滩涂表层土的含盐量大幅下降,土壤pH值略有降低,土壤有机质含量略有增加,表明通过植物种植能够改良滨海滩涂的盐碱地土壤。国内外众多的研究也证明了这一点,在澳大利亚(Barrett-Lennard, 2002)、巴基斯坦等国家,种植盐生植物是进行盐渍土改良的有效且广泛应用的技术措施。国内进行过苜蓿(Medicago sativa)(董晓霞等,2001)、柽柳(于雷等,2003)、白刺(Nitraria sibirica)(郗金标等,2007)及木麻黄等植物的造林技术(胡海波等,2001)及改良盐渍土的研究。

在地下水位线之上设置棉花秸秆隔离层能够显著降低杭州湾慈溪滩涂盐渍土的盐分,有效抑制冬季返盐作用。棉花秸秆作为隔离材料还能够增加土壤养分。乔海龙等(2006)研究表明玉米秸秆隔离能降低深层土壤水分散失,提高了土壤水分有效性,抑制了深层土壤盐分表聚。粉煤灰、磷肥等隔离层改良盐碱地技术广泛应用于城市绿化(李万海,2001; Sembiring et al., 1995Rooney et al., 1998)。

棉花秸秆隔离层的设置改善了杭州湾慈溪滩涂的土壤性状,缓解了盐分对植物生长的胁迫作用,但是缓解作用因植物种类而表现出较大差异。

参考文献(References)
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