濱海鹽漬土上種植柳對土壤理化性質(zhì)的影響

1濱海鹽漬土植物隨著土地資源的減少，如何使用占地面積較大的沿海鹽漬土地被忽視。因此，解決和利用沿海鹽漬土地問題已成為一項重要研究內(nèi)容。這與喬勇進等人的看法一致。研究鹽生植物對鹽堿土壤的修復(fù)作用,將植被資源、水資源、鹽堿土資源充分結(jié)合,是非常實際而且實用的研究項目。利用鹽生植物的生理學(xué)特性將其種植在濱海鹽漬土上,能增加地面覆蓋,減少地面蒸發(fā),有效降低土壤含鹽量,不同程度地增加土壤有機質(zhì)含量,使土壤孔隙度增加,土壤的各項理化指標得到明顯改善,土壤環(huán)境向著良性方向發(fā)展。檉柳(TamarixchinensisLour)是檉柳科落葉小喬木或灌木,對外界環(huán)境具有極強的適應(yīng)能力。它不僅是優(yōu)良的防風(fēng)固沙植物,同時還是水土保持難得的綠化造林樹種。此外,檉柳的耐鹽堿能力也極強。王苗和張立賓等人認為,檉柳作為一種泌鹽植物,在濱海鹽漬土上栽植的檉柳可從土壤中吸收大量的鹽分并積聚在植物體中,從而減降低了檉柳根系附近土壤中的含鹽量。宋杰等人認為,在濱海鹽堿土上種植檉柳后,植物的蒸騰取代了地面蒸發(fā),避免了蒸發(fā)造成的地表積鹽。因此,在濱海鹽漬土上栽植檉柳不但具有觀賞性,而且還具有改良濱海鹽漬土的重要功能。2材料和方法2.1環(huán)海路線采樣方法采樣時間為2009年3月20日13∶30—16∶30。采樣地點在山東省威海高區(qū)馬迦山后的環(huán)海路上。采樣方法采用王玉珍等的取樣方法。實驗預(yù)處理:土樣風(fēng)干后用孔徑為2cm大的篩子過篩土樣,除去土中的枝葉、大中型動物和大塊石子,直接取出一部分樣品用作微生物含量測定,剩余土樣風(fēng)干后再做余下實驗。2.2實驗方法2.2.1細菌在培養(yǎng)基上的培養(yǎng)計數(shù)肉眼可見的大中型土壤動物采用直接計數(shù);微生物則采用培養(yǎng)法;細菌在牛肉蛋白胨培養(yǎng)基上培養(yǎng)計數(shù);放線菌在高氏一號培養(yǎng)基上培養(yǎng)計數(shù);真菌在馬丁氏培養(yǎng)基上培養(yǎng)計數(shù)。細菌在恒溫箱中30℃培養(yǎng)24—48h,放線菌在恒溫箱中28℃培養(yǎng)3—4d,真菌在恒溫箱中28℃培養(yǎng)3—5d。計算方法為:每克樣品的菌數(shù)=同一稀釋倍數(shù)幾次重復(fù)的菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)。2.2.2土樣質(zhì)量比對先稱量坩鍋重量,然后再稱50.0g干土加入坩鍋中。在加熱套上加熱灼燒坩鍋中的土樣,直到這些土樣既不冒火星也不冒氣體時再停止加熱;待土樣冷卻后稱量坩鍋與土樣的質(zhì)量,再減去坩鍋的質(zhì)量就可得到灼燒后的土樣質(zhì)量。然后,用土壤中有機質(zhì)的質(zhì)量比來比較實驗組與對照組土樣中有機質(zhì)含量的不同。計算公式為:土壤中有機質(zhì)的質(zhì)量比=灼燒前土樣質(zhì)量-灼燒后土樣質(zhì)量)/灼燒前土樣質(zhì)量。2.2.3樣被充分浸漬稱量10g土樣加入小燒杯中,再加入10ml的NaCl溶液,用玻璃棒攪拌至土樣被充分浸潤;30min后取少量泥漿放入白瓷板中,然后用玻璃棒蘸取少量上清液在精密的pH試紙上,待當其顏色不再變化時用比色卡作為標準,判斷所測土壤樣品的pH值并記錄,再通過畫圖來分析和比較所測實驗組與對照組土樣的酸堿度大小。2.2.4土樣中空氣所占體積的測定首先按照自然狀態(tài)在試管中裝入20ml土樣,然后慢慢用移液滴管加水。在加水的過程中土樣會慢慢下降,當試管中水面加至20ml刻度處時停止加水,計算一共加入的水的體積,這些水的體積就是20ml土樣中空氣所占的體積。在比較實驗組與對照組土樣中空氣體積時采用的是土壤中空氣體積的百分數(shù),即每毫升土壤樣品中空氣的體積,計算方法為:待測土壤中空氣的體積/待測土壤的體積。2.2.5干土質(zhì)量的測定利用干土質(zhì)量與被水浸沒后的濕土質(zhì)量做差,所得數(shù)據(jù)再與干土質(zhì)量做商則可得出土壤的貯水能力,即(濕土質(zhì)量—干土質(zhì)量)/干土質(zhì)量。首先稱量底部有小孔的試管質(zhì)量,其次在其中加入20ml干土土樣,稱量計算干土的質(zhì)量;然后將裝有土樣的試管放入裝有水的大燒杯內(nèi)讓水完全浸沒土壤,20min后空干試管中的水分,用吸水紙擦干試管外的水分后稱量濕土與試管的質(zhì)量,并計算濕土的質(zhì)量,再根據(jù)前面提到的計算方法計算土壤貯水能力。3結(jié)果與分析3.1栽植柳對鹽堿土微生物的影響土壤中的生物成分對土壤性質(zhì)的直接作用最大。土壤中的生物分解和重新分配了土壤剖面中的有機殘留物,增加了有機物質(zhì)對微生物活動的表面積的有效性。因此,通過測定土壤中的各種生物成分以及數(shù)量來探討土壤質(zhì)量是否有變化是很有意義的。在實驗前對土壤過篩時,在實驗組的土樣中發(fā)現(xiàn)一些大中型土壤動物,如螞蟻、蚯蚓、輪蟲、線蟲和潮蟲等,而這些土壤動物在對照組的土樣中均未發(fā)現(xiàn),說明栽植檉柳有助于鹽堿性土壤中大中型土壤動物的生存。杜相革等認為,這些大中型土壤動物能夠通過形成土壤的大孔隙和團粒結(jié)構(gòu)顯著地改善土壤結(jié)構(gòu)。所以,在實驗組的土壤中發(fā)現(xiàn)大中型土壤動物就說明栽植檉柳有助于改良鹽漬土。由圖1可見,在這三組對照實驗中,實驗組土樣中微生物的數(shù)量比對照組空白土樣中的微生物數(shù)量明顯增多,這說明在鹽堿土壤上栽植檉柳有助于微生物的繁殖,從而對改良鹽堿地發(fā)揮了一定的效應(yīng)。其中,上層土壤(0—5cm)中的細菌、放線菌和真菌的數(shù)量高于中下層土壤(5—20cm)中的數(shù)量。這主要是因為上層土壤的通氣狀況較好,且有機質(zhì)含量也較高,使土壤微生物大量聚集到根部周圍,并在此生存繁殖,從而使植物根系成為了培養(yǎng)土壤微生物的場所。苗莉云等人的實驗證明,鹽生植物檉柳的根系通過其根系分泌物來影響土壤微生物的數(shù)量。檉柳在生長過程中,其根系從環(huán)境中攝取養(yǎng)料和水分,同時也向環(huán)境中溢泌質(zhì)子和離子,并釋放大量的有機物質(zhì)。這些有機物包括糖類和富含營養(yǎng)的物質(zhì),他們不但為根際微生物提供了豐富的碳源,而且極大地改變了根際微區(qū)的物理和化學(xué)環(huán)境,從而對根際微生物的種類和數(shù)量都有很大的影響。3.2鹽生植物的生長從圖2中可見,土樣中的有機質(zhì)含量實驗組比對照組明顯高得多,而且無論是表層、中層還是下層的土樣,凡是從檉柳根系所取的土樣中其有機質(zhì)的含量都比非根系的空白土樣中的有機質(zhì)含量高。這一實驗結(jié)果表明,在鹽生植物檉柳的作用下,鹽堿性土壤中的有機質(zhì)含量明顯增加。這說明在鹽堿性土壤上栽植鹽生植物檉柳可增加土壤中的有機質(zhì)含量,從而增加土壤的養(yǎng)分。此外,從圖2中也可以看出,從表層到中層再到下層土壤,其有機質(zhì)的含量依次降低。這主要是因為檉柳落下的枝葉主要在表層和中層被分解成有機質(zhì),而少量腐爛的根系主要是在中下層被分解,所以呈現(xiàn)出在0—20cm的土壤深度中土壤有機質(zhì)含量依次為表層>中層>下層。檉柳之所以能增加鹽堿性土壤的有機質(zhì)含量,主要是因為檉柳落葉和殘留在土壤中的根系腐爛分解后增加了土壤中的有機物質(zhì)和無機養(yǎng)分;根系的代謝活動和枯枝落葉的腐解,促進了土壤微生物數(shù)量的增加,加速了土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化,增加了土壤養(yǎng)分,從而使土壤有機質(zhì)的含量有了明顯提高。而且隨著土壤含鹽量的降低,生長出其他植物,其枯枝落葉和腐爛的根系增加了土壤中的有機質(zhì)的含量。由于裸露的土壤中有機物質(zhì)得不到補充,長時間裸露之后的鹽堿性土壤只會越來越貧乏,更不利于植物的存活,所以在濱海鹽堿性土壤上栽種檉柳有利于改良土壤。3.3柳在鹽堿地的修復(fù)中能夠降低鹽堿土ph值的機理從這三組對比實驗可見,檉柳根系附近所取的實驗組土樣的pH值比非根系的空白對照組土樣的pH值顯著降低,見圖3。這說明在檉柳的作用下,鹽堿性土壤的pH值可顯著降低,這對鹽堿地的修復(fù)有著非常重要的意義。檉柳之所以能夠降低鹽堿土的pH值,是因為檉柳在鹽漬土壤生境的生長過程中,其根系不但能從環(huán)境中攝取養(yǎng)料和水分,而且也能從外界吸收大量的鹽離子,同時其葉或莖不斷地肉質(zhì)化,即薄壁細胞大量增加,吸收和貯存大量水分,使吸收和運輸?shù)街参矬w內(nèi)的鹽離子被稀釋到不會產(chǎn)生傷害的濃度。正是在鹽生植物檉柳的這種作用下,土壤的pH值才會逐漸降低。這對鹽堿土的修復(fù)來說,其pH值的降低有利于大部分植被的生存,所以當在鹽堿土上栽植檉柳以后會不斷有新的植被在此生長,進而對鹽堿土的改良更加有利。3.4土壤的松茸指數(shù)和土壤犯罪比例通過圖4可見,在所測土層范圍內(nèi),從表層(0—5cm)、中層(5—10cm)到下層(10—20cm)土壤的空氣體積所占的百分比依次升高,說明土壤的疏松度在這三層依次升高。通過實驗組與對照組的對比也可看出,在實驗組的土壤中空氣體積所占的百分數(shù)比對照組中土壤中空氣體積所占的百分數(shù)高得多,其原因可用王玉龍等人的研究發(fā)現(xiàn)來解釋。他們認為,栽植檉柳后其根系的穿插作用增加了土壤的通氣效果,促進了土壤生物繁殖和生活,這樣又進一步提高了土壤中有機物的含量,從而提高土壤的肥力。3.5不同植被對土壤貯水能力的影響土壤顆粒的貯水能力是評價土壤質(zhì)量的一個很好的標準。本文參考了丁海榮等人的觀點,即在一定的土壤厚度條件下,土壤的貯水特征取決于土壤孔隙的大小及其數(shù)量特征,或者說取決于植被對土壤孔隙狀況改善作用的大小。從圖5可見,檉柳對所測區(qū)域鹽堿性土壤的貯水能力產(chǎn)生了一定的影響。在這三個對照實驗中,檉柳根系的土壤貯水能力一般都比相應(yīng)的空白土壤的貯水能力明顯高得多。而從表層到中層再到深層,土壤的貯水能力依次又呈降低的趨勢。這主要是因為檉柳的根系很發(fā)達,深達50—70cm,橫向?qū)捳狗秶?0—50cm,且有根間連生現(xiàn)象。正是這種發(fā)達根系的穿插作用使土壤的貯水能力有較為明顯的提高,而且檉柳的這種作用在表層土壤中顯得更為突出。4植物生長和土壤改良的作用通過實驗對比與分析可知,在濱海鹽漬土上栽植檉柳有助于鹽漬土的改良,這些結(jié)論與劉玉新、于雷等人的實驗結(jié)論是基本一致的。從土壤中微生物的數(shù)量比較來看,栽植檉柳有助于土壤中微生物數(shù)量的增加。土壤微生物承擔著土壤中養(yǎng)分元素的循環(huán)和促進土壤礦物質(zhì)分解的功能,對土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成與穩(wěn)定起著決定性作用。它能夠改善土壤結(jié)構(gòu),促進植物的生長。這樣就形成了一個良性的循環(huán),促進了鹽堿土的改良。從土壤中有機質(zhì)含量的比較來看,栽植檉柳有利于土壤中有機質(zhì)含量的增加,有利于提高土壤肥力和其他植物的存活,從而對改良濱海鹽漬土壤具有十分重要的意義。從土壤pH值的比較來看,栽植檉柳有利于降低土壤pH,改良濱海鹽漬土壤,以適應(yīng)其他植物的生長與存活。從土壤顆粒中空氣體積所占的百分數(shù)來看,在