滨海盐碱地人工混交林土壤质量对工程改良的响应

1、    滨海盐碱地人工混交林土壤质量对工程改良的响应    朱协军摘 要：滨海盐碱地土壤改良与恢复是城市绿化建设过程中的重要内容。以上海老港固体废弃物利用基地二期造林工程为例，探讨了人工混交林土壤质量对工程改良的响应。研究发现：通过人工混交林改造后的土壤质量在各层次土壤养分、土壤空间结构、土壤全盐量三个方面显著好于撂荒土壤，经过改造的土壤肥力等级稳步提升，最终达到中级肥力要求。本文旨在为反应滨海混交防护林在土壤质量调控方面的重要作用，为后续绿化工程提供土壤调控理论基础。关键词：盐碱地；土壤改良；人工混交林；土壤肥力0 引言上海滨海盐碱地面积集中，主要分布

2、在两港大道以东的临港地区，区域内土壤盐分含量区间为0.40.6g/kg，部分区域超过8g/kg，半数土地ph范围是8.08.5，少数土地ph值超过9，属于典型的中度滨海盐碱土壤1。临港地区土壤盐渍化成因众多，存在由于地势低洼、地下水位偏高、蒸腾强烈等原生盐渍化作用，也存在沿海鱼塘过度建设等次生盐渍化作用，随降雨周期出现季度性脱盐与反盐过程2。滨海盐碱土壤由于过高的盐分含量与土壤ph值，因此并不适合农耕用途，大规模的土壤盐渍化不仅限制区域农业生产与发展，也是制约区域沿海防护林营造等利用项目的重要影响因子3。2015年，由我公司承接的“上海老港固体废弃物利用基地二期造林工程”顺利竣工，在浦东国际机

3、场以南、两港大道以东、临港固体废气物基地以北建立了以水杉、落羽杉、池杉等抗盐植物为主的人工混交林，极大改善了临港地区滨海盐碱地人工防护林不足、景观缺失等问题，同时对临港地区水土保持、水源涵养、防风固沙等方面起着重要的生态调节功能。1 材料与方法1.1 供试样地供试混交林样地位于上海老港固体废弃物利用基地二期造林工程内（n31°0231.43、e121°5339.64），于2015年5月竣工，占地面积4322.57亩，苗木种类及种植方式见图1，种植前深翻土壤并混合生物质有机肥（4吨/亩），平整土地后采用点穴种植方式进行对齐排列种植，并于2015年11月份再次进行精准点穴施肥，

4、所有苗木采用毛竹三角桩方式进行加固。供试撂荒土壤位于混交林东侧，人工鱼塘西侧，以芦苇荡等野生植物为主要植被体系的滨海盐碱湿地。1.2 采样方式与时间于2015年12月至2016年5月每月中旬在混交林种植abcde区块采用等距遗传布点法收集020cm、2040cm、4060cm土壤36份并混合（图1），在撂荒区域采用基线布点法顺序采取各层次样品10份并混合，不同区块各层次混合后样品利用四分法保留最终样品100g以作代表，样地示意及采样方式详见图2。1.3 土壤全盐量、全量养分、速效养分、容重与毛管孔度测定土壤全盐量采用烘干称重法测定4，准确称取过2mm筛风干土样50.000g（精确至0.001g

5、）置于干燥的500ml锥形瓶中，加入250ml无二氧化碳去离子水，加塞，180rpm震荡3min，过滤后吸取50.00ml滤出液置于玻璃蒸发皿中（已烘至恒重），置于水浴中蒸干，用滴管加入少量过氧化氢与干涸物充分接触，继续蒸干，重复数次后直至干涸物呈白色为止，将玻璃蒸发皿置于105烘箱中2h，干燥器中冷却30min后称量，按照以下公式进行土壤全盐量计算：全盐量（g/kg）= （m2-m1）×t×1000/m×k式中m1-玻璃蒸发皿质量，g；m2-全盐量加玻璃蒸发皿质量，g；t-分取倍數（滤液250ml/吸取溶液体积ml）m-风干土样质量，g；k-风干土样换算成烘干土

6、样的水分换算系数土壤全量与速效养分参考土壤农化分析手册4，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；全氮采用重铬酸钾-硫酸消化法测定；速效磷采用碳酸氢纳比色法测定；速效钾采用原子吸收分光光度法测定；以上所用土壤样品均为移除砾石和植物残茬后过100目筛风干土样。1.4 表层土壤容重、毛管孔度测定土壤容重与毛管孔度能够良好反应土壤盐碱化水平，因此常用作表征盐碱地恢复的重要指标，本文中表层土壤容重采用环刀法原位采样带回实验室进行检测4，土壤毛管孔度采用环刀吸湿法进行测试4，由于苗木移栽前只进行过一次翻耕，同时幼苗根系浅薄，作用层次不深，因此2060cm土壤容重与毛管孔度并未纳入检测范围。2 结果分析与讨

7、论2.1 土壤全盐量、速效养分土壤全盐量是表征土壤盐化程度的重要指标，混交林与撂荒土壤不同层次全盐量在调查时间范围内总体呈先升高后降低趋势，在3月份至4月份达到最大值，这可能是由于实验区域在春季降雨偏少，蒸腾量大，从而导致地下矿化水通过土壤毛细管运移至地面蒸腾逸散并得不到有效降雨淋失而导致。毕华松等对上海临港新城滨海盐碱土壤年内盐水动态的分析表明，土壤全盐量与ec值遵循盐随水而上、随水而下的运动规律，在3个定点调查点位及两条射线的分析结果均表明两者之间具有明显相关性；同时，董阳等针对上海临港工业区土壤盐分特征的分析表明，脱盐过程的标志为盐分剖面呈塔型，即底部含盐量高于表层土壤，该结论与本文随调

8、查深度增加盐分增加的结果基本一致。相同月份比较，经过人工改良的混交林土壤全盐量显著小于撂荒土壤，表层土壤盐分累积在降雨量较多的5月份同比撂荒土壤下降217%，但随着土壤深度的增加，尤其是在4060cm处，该效应逐渐减少。曹帮华针对滨海盐碱地刺槐混交林土壤水盐动态分析表明，在根系集中的60cm以上土壤，夏季树冠蒸腾强烈，地下水向根系聚积，水分被根系吸收后，部分盐分被根系吸收转化，根层土壤含盐量下降，但根层以下盐分不断积累，本文中，土壤全盐量在不同深度的积累总体上随深度的增加而增加，但混交林土壤020cm、2040cm处同月份并无显著性差异，一方面，由于苗木移栽前进行过深度达到40cm的翻耕，表层

9、土壤保持了较好的孔隙度，因此保证了在降雨时土壤水分的垂直通过性，另一方面，苗木的根系作用在生命史初期代谢旺盛，抗盐植物对盐分的吸收与根系对土壤团聚体的物理切割及形成过程都保证了盐分在这两个层次不会过快积累。 土壤速效养分混交林与撂荒土壤差异明显，由于苗木移栽前按照4t/亩施入量投入生物有机肥并深翻，因此在不同层次所有检测指标中，混交林土壤速效养分均显著大于撂荒土壤。和全盐量随深度递增累积量增加相反，相同区块下，速效养分随深度递增而减少。2.2 表层土壤容重、毛管孔度土壤容重大小能够在一定程度上反应土壤涵养持水与通气保湿能力，过大或过小的土壤容重均不利于苗木生长及土壤质量的维持。宫秀杰利用土壤置

10、换+秸秆阻断的耕作方式使松嫩平原北部盐碱地土壤容重较对照降低8.81%，进而使040cm土壤可溶性盐分明显降低；李凤霞在银川平原盐碱地的小区试验研究表明，有机肥处理显著降低土壤容重，增加孔隙度，而土壤ph值、全盐量与土壤容重之间互相成显著正相关关系，相关系数达到0.702（p<0.05）。本文调查发现混交林表层土壤经过工程改良后在半年时间内呈浮动变化，最大值出现在4月份，为1.23g/cm3，而撂荒土壤在2015年12月份达到最高值1.56g/cm3，相同月份下，混交林土壤容重均显著小于撂荒土壤。土壤容重的差异可以直接反应两种土壤不同的物理团聚结构，混交林土壤由于有机肥的施入与根系作用，

11、更有利于形成以大孔道为主的通气透水性孔隙，而撂荒土壤由于长期自然垒结，土壤盐分反复析出与淋融，更易形成以小孔隙为主的毛管孔隙，体现在毛管孔度占比上，同期混交林土壤均显著小于撂荒土壤。参考两种土壤全盐量与容重、孔隙度的变化趋势，可以发现合理的容重与毛管孔度是减缓矿化水通过毛管作用向上运输盐分过程的重要因素，同时也为自上而下的盐分淋失过程提供了通道保障。2.3 土壤肥力评价围绕盐碱地的造林工程一方面为固岸护坡及景观效应做基础保障，另一方面对区域土壤肥力恢复也具有重要价值。王合云等利用隶属函数分析法对山东滨海盐碱地生态造林工程土壤肥力的调查表明，刺槐林的综合指标值最大，达到0.803。不同土壤肥力评

12、价指标体系与分级标准有所区别，本文按照北京市土壤养分指标评分规则对两种不同土壤进行养分分级，可以发现混交林土壤在2015年只进行过一次深翻与点穴施肥的前提下，土壤肥力得分均显著高于撂荒土壤，随着降雨淋失作用的加强与苗木对养分需求的加大，混交林土壤肥力等级随月份递减，但在020cm、2040cm处均达到评价体系中的中级肥力要求，4060cm肥力评级较差。3 结论（1）和撂荒土壤比较，利用有机肥深翻、种植混交防护林为目的的上海老港固体废弃物利用基地二期造林工程能够有效提高混交林土壤各层次养分水平、降低表层土壤全盐量。（2）两种土壤类型各层次全盐量均呈现递增减弱趋势、在降雨量较少的第一季度增高，而后随降雨量的增多逐渐减少。同一土壤类型盐分随深度增加而递增，总体呈脱盐运动，混交林土壤脫盐效率显著高于撂荒土壤。（3）和撂荒土壤相比，生物质有机肥及根系作用显著降低混交林土壤容重与毛管孔度，为土壤脱盐提供良好的通道保障。（4）利用北京市土壤养分指标评分的评价表明，经过人工改良的混交林土壤质量响应良好，除40-60cm处于地肥力状态，其他层次均达到中级肥力要求，大部分达到高级肥