碱蓬播种量对滨海盐碱地土壤酶活性和团聚性的影响

王思霁, 国艳春, 曾路生*, 孙显旻, 初庆刚, 王胜

(1.青岛农业大学资源与环境学院, 山东 青岛 266109; 2.青岛农业大学生命科学学院, 山东 青岛 266109; 3.山东胜伟盐碱地科技有限公司, 山东 潍坊 262737)

盐碱地土壤理化性质差，不利于农作物生长。近年来，由于自然因素和人类活动的影响，生态环境遭到破坏，使土壤退化，盐碱地的面积不断扩大，严重危害了农业可持续发展[1]。

积盐植物盐地碱蓬(SuaedasalsaL.)是一年生叶肉质化真盐草本植物，能够在含盐量2.5%左右的盐土上正常生长[2-3]。盐地碱蓬能够吸收土壤中的大量可溶性盐类，降低盐土含盐量，增强土壤理化性状，改善生态环境[4-5]。李从娟等[6]研究表明，盐地碱蓬具有较强的耐盐能力，能够在含盐量高的土壤中正常生长。盐地碱蓬的吸收能力与土壤盐分含量变化密切相关[7]。随着盐地碱蓬种植年限的增加，土壤中全盐含量逐年下降，但各种土壤养分含量明显提高，土壤容重降低，盐碱土的不良性状得到修复，为植物根系和土壤微生物提供良好的生长环境。连续三年在滨海盐渍土(含盐量15～20 g·kg-1)种植盐地碱蓬，盐碱地的脱盐率高达27%，脱盐效果显著，且土壤中有机质、全氮、速效磷和速效钾含量均有所提高[8]。据报道，种植盐地碱蓬能够促进土壤团聚体的形成，降低土壤中的含盐量，增加土壤养分含量，土壤中的微生物数量和土壤酶活性也有显著提高[9-10]。管博等[11]也发现,种植盐地碱蓬能够明显降低盐碱地的土壤含盐量，调节土壤中可溶性离子含量，提高土壤中脲酶和磷酸酶的活性，有利于增加有机质含量，提高土壤肥力。

前人研究多针对不同改良方法，而针对盐地碱蓬播种量的研究较少。因此本试验通过对比大田环境条件下，撒播不同数量的盐地碱蓬种子，分析测定不同播种量下种植盐地碱蓬对土壤团聚体、pH、盐分，以及土壤中酶活性和养分含量的影响，以评价不同播量的盐地碱蓬对盐渍土的修复效果，为探究积盐植物修复滨海重度盐碱地提供理论基础与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本研究采用大田试验，试验在潍坊滨海开发区(北纬37.09°，东经119.21°)进行。该地区属于北温带季风气候，年平均降水量650 mm。土壤质地为砂壤，适宜碱蓬(SuaedaglaucaBunge)、盐地碱蓬(Suaedasalsa)和柽柳(Tamarixchinensis)生长。选取盐地碱蓬为试验材料，试验采用平地撒播，共设置4个播种量处理，分别为0(CK)、30(SF)、45(LF)和 60(BF)kg·hm-2。于3月中上旬翻耕松土，撒播碱蓬种子，播种后浇或喷透水一次，其余均靠自然降水，不再人工补水，全程不施肥。待碱蓬成熟后，于11月9日进行土样采集。盐地碱蓬成熟后，植株地上部全部刈清，运出试验地。小区面积30 m2，小区间距40 cm，采用随机区组试验设计，3次重复。

1.2 测定指标及方法

于盐地碱蓬收获期，采集0～20 cm的土样，每个小区按“S”型路线选取6个点位的土样混合后测定。将采集的土样采用“四分法”保留1 kg左右，进行风干处理。土壤中的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、pH、八大离子及全盐量等均采用鲍士旦[12]中的方法测定。土壤中蔗糖酶、脲酶及碱性磷酸酶活性采用关松荫[13]方法测定。采用干筛法[14]对土壤团聚体进行分级，平均重量直径(mean weight diameter，MWD)与几何平均直径(geometric mean diameter，GWD)采用Rrez-Boem等[15]的计算模型，公式如下。

(1)

(2)

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2010和SPSS 20.0软件进行数据整理和统计分析，采用LSD方法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同盐地碱蓬播种量对盐碱地土壤理化性质的影响

不同盐地碱蓬播种量的土壤理化性质结果见表1。与CK相比，SF、LF和BF处理的土壤全盐量均显著下降30.41%～42.48%；土壤中速效钾、碱解氮和有机质含量显著增加；BF处理的土壤pH较CK显著下降；仅土壤速效磷含量与CK无显著差异。其中，BF处理的土壤速效钾含量增幅最大，为89.55%；LF处理的土壤碱解氮和有机质含量最高，与CK相比分别增加46.90%和80.52%。由此可见，三种不同盐地碱蓬播种量处理的滨海盐碱土土壤养分均高于对照，说明不同播种量盐地碱蓬均能够提高滨海盐碱土土壤养分含量，增加土壤有机质，提高土壤肥力。

表1 不同处理的盐碱土壤理化性质

2.2 不同盐地碱蓬播种量对盐碱土壤养分离子含量的影响

不同盐地碱蓬播种量的土壤阳离子含量见图1。与CK相比，SF、LF和BF处理的土壤可溶性K+含量显著增加，其中LF处理的土壤可溶性K+含量最高，较CK增加了4倍。SF、LF和BF处理的土壤可溶性Na+含量较CK显著下降78.94%～86.84%；土壤可溶性Ca2+含量与CK无显著差异；SF与LF处理的土壤可溶性Mg2+含量与CK无显著差异，而BF处理的土壤可溶性Mg2+含量较CK显著下降，降幅为37.69%。

注：不同小写字母表示同一指标不同处理间差异在P<0.05水平具有显著性。

注：不同小写字母表示同一指标不同处理间差异在P<0.05水平具有显著性。

2.3 不同盐地碱蓬播种量处理对土壤酶活性的影响

不同盐地碱蓬播种量的土壤酶活性结果见表2。SF、LF和BF处理的过氧化氢酶活性均较CK显著增强19.92%～30.24%。较CK而言，LF处理的蔗糖酶活显著增加，增幅为126.67%；而SF和BF处理与CK无显著差异。BF处理的土壤碱性磷酸酶活性较CK处理显著增强，增幅为256.67%；而SF和LF处理与CK无显著性差异。较CK而言，不同播种量(SF、LF和BF处理)的土壤呼吸强度显著增加，其中，LF处理的土壤呼吸强度最大，较CK增加24.85%。由此可见，三种不同盐地碱蓬播种量处理的滨海盐碱土土壤酶活性均高于对照处理，说明滨海盐碱土种植盐地碱蓬有利于土壤酶活性的提高，促进土壤中养分转化。

表2 不同处理的土壤酶活性

2.4 不同盐地碱蓬播种量处理对土壤团聚体粒径分布影响

不同盐地碱蓬播种量的土壤各粒径团聚体的质量含量结果见图3。SF、LF和BF处理中>5 mm的土壤团聚体质量含量均较CK处理显著增加160.93%～369.54%。SF与LF处理的2～5 mm土壤团聚体质量含量与CK无显著差异，而BF处理的2～5 mm土壤团聚体质量含量较CK显著增加，增幅为1.45%。较CK而言，SF处理的1～2 mm土壤团聚体质量含量显著下降，降幅为34.29%；BF处理的0.25～0.5 mm土壤团聚体质量含量显著下降，降幅为28.95%，其效果最显著。SF和LF处理的0.5～1 mm土壤团聚体质量含量与CK存在显著性差异。SF处理的0.25 mm土壤团聚体质量含量与CK无显著差异，而LF和BF处理的<0.25 mm土壤团聚体质量含量显著下降，其中，BF处理的降幅更大。三种不同盐地碱蓬播种量处理的滨海盐碱土土壤大团聚体含量均高于对照处理，说明不同播种量盐地碱蓬能够促进土壤大团聚体的形成，有利于增加土壤机械稳定性，改善土壤物理性能，提高土壤通气透水性。

图3 不同处理的土壤各粒径团聚体的质量含量(干筛法)

2.5 不同盐地碱蓬播种量处理土壤平均重量直径和土壤几何平均直径的变化

不同盐地碱蓬播种量的土壤平均重量直径和土壤几何平均重量直径结果见图4。3种播种量处理(SF、LF和BF处理)均显著增加土壤平均重量直径，其中，BF处理的土壤平均重量直径最大，与CK相比增加了66%。而土壤几何平均直径上，BF处理的土壤几何平均重量直径较CK显著增加，其增加幅度为0.61%；SF和LF处理与CK无显著差异。土壤几何平均直径与土壤团聚体分布状况相关，而土壤团聚体平均重量直径值越大，则土壤结构越稳定[16]，说明不同播种量盐地碱蓬能够增强滨海盐碱土土壤稳定性。

注：不同小写字母表示同一指标不同处理间差异在P<0.05水平具有显著性。

3 讨论

盐碱地土壤内盐分大量积累，导致土壤粘滞，通气性差，土壤好氧微生物活动能力弱，养分转化释放缓慢。种植盐地碱蓬可以提高土壤酶活性，改善土壤养分状况，增强滨海盐碱地土壤修复能力。研究发现，土壤中碱性磷酸酶活性与盐地碱蓬播种量呈正相关，这可能与种植盐地碱蓬促进植物根系生长和土壤微生物的分泌有关[17]。土壤的呼吸强度和微生物活动与土壤中过氧化氢酶活性密切相关[18]。过氧化氢酶作为一种氧化还原酶，可以促进生物呼吸过程和有机物的生物化学反应过程产生的过氧化氢分解，降低其对土壤和生物的毒害作用。土壤中蔗糖酶可增加土壤中可溶性营养物质，供植物和微生物吸收利用。随着盐地碱蓬播种量增加，土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶活性和土壤呼吸强度在播种量45 kg·hm-2时达到最大，之后随播种量增大而减少。种植盐地碱蓬增强根系的呼吸作用，同时促进土壤微生物的活动，增加土壤中CO2含量，而播种量大于45 kg·hm-2时，单位面积播种量可以增加种群密度，但是由于土壤养分有限个体间竞争大，光合作用能力弱，植物生长状况差[19]，根系呼吸作用减弱，土壤酶活性下降。由此可见，不合理的播种密度不利于改善土壤中酶活性，降低盐碱地修复效果。因此在种植盐地碱蓬修复滨海盐碱土时，需确定合理播种密度，从而达到最佳改良效果。

土壤中酶活性与土壤中有机质和碱解氮含量正相关，土壤酶活性能够反映土壤养分状况[20-21]。本研究发现，不同播种量下盐地碱蓬可不同程度提高土壤酶活性，增加土壤中碱解氮、速效钾和有机质等养分含量。土壤中速效磷的含量随播种量的增加逐渐增加，这与土壤中碱性磷酸酶活性增强密切相关。碱性磷酸酶活性提高，将土壤中有机磷转化为无机磷，供植物吸收利用，促进作物生长。而种植不同播种量盐地碱蓬后土壤有机质和碱解氮含量得到改善，究其原因是盐地碱蓬的吸盐能力和根系的分泌作用改善了土壤的理化性质，增强了土壤酶活性，从而促进土壤中有机、无机养分的转化释放。其次，在生长过程中枯枝落叶等残体残留在土壤中，提高土壤中有机质及氮素含量，从而增加土壤中微生物数量。土壤中微生物活动增强，呼吸作用释放的CO2含量增多，CO2转化为碳酸可促进土壤中难溶性养分释放，供盐地碱蓬的生长。此外，根系分泌的柠檬酸等对土壤中难溶性养分也具有一定作用[22]。而土壤中碱解氮和有机质含量在播种量超过45 kg·hm-2时下降，这可能与种群间竞争有关。

土壤团聚体是土壤结构的基本单位，在盐渍化严重地区土壤有机质含量低，土壤大团聚体结构破坏，土壤团聚性差[23]。本试验表明，盐地碱蓬播种量同土壤中大团聚质量含量与土壤平均重量直径呈正相关，因此在滨海盐碱地种植不同播种量盐地碱蓬，可促进土壤大颗粒团聚体的形成，改善土壤的团聚性，提高土壤稳定性。土壤中有机质的含量与土壤结构的稳定性密切相关[24-25]，土壤有机质含量越高，土壤团聚体的平均重量直径值越大，土壤团聚体的水稳性越强，土壤结构越稳定[26]。土壤酶活性的提高、根系的分泌作用等都可增加土壤中有机质含量，促进土壤大团聚体的形成，改善土壤结构性[27]。因此，研究不同播种量盐地碱蓬修复滨海盐碱地具有十分重要的意义。