堿斑對水旱季土壤鹽分動(dòng)態(tài)的影響

堿斑對水旱季土壤鹽分動(dòng)態(tài)的影響

蘇木草堿性土壤的上層缺乏結(jié)構(gòu)，屬于無結(jié)構(gòu)土壤，異常致密、封閉。土壤腐殖層在旱季強(qiáng)烈收縮而出現(xiàn)能達(dá)到相當(dāng)深度的裂隙,充塞著條狀的填充物,在濕季則膨脹,土體不透水。松嫩平原是世界上三大蘇打鹽漬土分布區(qū)之一,面積達(dá)342萬hm2,其中重度及其以上者為30.9%,基本不能利用。目前,蘇打草甸堿土(光堿斑)仍是農(nóng)業(yè)利用的“禁區(qū)”,也是低成本、快速植被重建試驗(yàn)研究的空白環(huán)節(jié)。本試驗(yàn)研究了直接在堿斑上進(jìn)行地膜覆蓋、草簾覆蓋及稻殼覆蓋對鹽分及生物量的影響,旨在闡明其對蘇打草甸堿土改良的效果。1不同覆蓋厚度土壤環(huán)境試驗(yàn)于2004年4月25日開始,在肇州縣火車頭村典型的蘇打草甸堿土試驗(yàn)區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取的堿斑上進(jìn)行。其土壤理化性質(zhì)見表1.試驗(yàn)處理:(1)地膜覆蓋,地膜覆蓋在堿斑表面,膜邊壓土;(2)草簾覆蓋,草簾平鋪在堿斑表面,四周用土壓實(shí);(3)稻殼覆蓋,稻殼均勻鋪撒不見土,厚5cm。各處理設(shè)3個(gè)重復(fù),面積依堿斑大小而定,4月25日開始試驗(yàn),7月末播種牧草,牧草品種為吉農(nóng)朝鮮堿茅與堿草混播。2結(jié)果與分析2.1地膜覆蓋020cm土層鹽分動(dòng)態(tài)趨勢自2004年4月25日~10月15日,每十天用便攜式土壤鹽分測定儀對土壤電導(dǎo)率,定位定時(shí)觀測一次(分0~20cm、20~40cm及40~60cm三層測定)。地面覆蓋各處理土壤剖面的鹽分動(dòng)態(tài),基本保持0~20cm土層鹽分最高,20~40cm土層鹽分次之,40~60cm土層鹽分最低,并且每層土壤的鹽分變化趨勢基本一致(見圖1)。地膜覆蓋0~20cm土層鹽分動(dòng)態(tài)趨勢為(見圖1),4月末至5月末鹽分緩慢上升,但從5月末至6月末鹽分有個(gè)迅速升高的過程,隨后鹽分含量趨于穩(wěn)定,8月末至10月中旬鹽分下降。地膜覆蓋鹽分上升的幅度最大,而且達(dá)到最大鹽分含量的時(shí)期也比其它處理早。蘇打草甸堿土每年3月下旬開始從土壤表面化凍,至6月中下旬全部化通,平均日解凍速度約為1.6~2.1cm,這個(gè)時(shí)期正值春夏干旱季節(jié),土壤融凍水蒸發(fā),凍土中積累的鹽分隨著水分的蒸發(fā),集中到地表(返鹽)。地膜覆蓋提高地溫,加快土壤解凍,提前了鹽分最大時(shí)期的到來。并且在地膜的覆蓋下,塑膜對雨水的阻隔作用,加大了地表徑流量,不利于雨水的下滲和鹽分的淋洗。這與7月以前三個(gè)土層的鹽分相差幅度基本恒定,7月初至8月末三個(gè)土層的鹽分只是略微有些差異,無明顯梯度,但8月末后,20~40cm與40~60cm土層鹽分無梯度,而與0~20cm土層鹽分相差很大相一致。草簾覆蓋0~20cm土層鹽分動(dòng)態(tài)趨勢為(見圖1),4月25日~5月5日期間鹽分下降,5月5日~6月15日隨后逐漸上升,6月15日~7月5日趨于平穩(wěn),7月5日~7月15日鹽分下降,7月15日~8月25日再一次鹽分積累,隨后逐漸下降。草簾覆蓋與其它兩個(gè)處理不同的是,在7月中旬有一個(gè)鹽分下降的過程,呈現(xiàn)脫鹽狀態(tài)。據(jù)觀測,7月中旬為試驗(yàn)區(qū)降水比較多的時(shí)期,由于草簾覆蓋,土壤接納的降水可能比蒸發(fā)損失水量大,因而造成0~20cm土層鹽分的淋洗。草簾覆蓋下使土壤免遭雨水的打擊,其地表土壤密度較小,因而增加了雨水的入滲,同時(shí)草簾覆蓋亦能減少地表徑流、抑制土壤水分的蒸發(fā),因此,草簾覆蓋能有效保持土壤水分,并且草簾結(jié)構(gòu)緊密,水分保持性能好,減少土壤水分蒸發(fā);另一方面,草簾覆蓋還可增加土壤有效養(yǎng)分的累積,促進(jìn)土壤中腐殖質(zhì)的形成,改善土壤結(jié)構(gòu),提高了土壤的緩沖性。并且9月15日前始終保持0~20cm土層鹽分最高,20~40cm土層鹽分次之,40~60cm土層鹽分最低。9月15日后,0~20cm土層鹽分最高,40~60cm土層鹽分超過20~40cm土層。稻殼覆蓋0~20cm土層鹽分動(dòng)態(tài)趨勢為(見圖1),4月25日~6月15日期間鹽分一直上升,6月15日~6月25日稍微有些下降,到7月5日電導(dǎo)率上升,至8月25日電導(dǎo)率一直保持平穩(wěn),隨后逐漸下降。稻殼覆蓋整個(gè)觀測期間鹽分變化幅度不大,與對照相比沒有表現(xiàn)明顯的抑制鹽分上升。稻殼覆蓋既有利于防止土壤水分蒸發(fā),又能接受降水,但表現(xiàn)在鹽分淋洗效果優(yōu)于地膜覆蓋,不及草簾覆蓋。綜上所述,從地面覆蓋幾種處理0~20cm土層鹽分動(dòng)態(tài)可以看出,草簾覆蓋是地面覆蓋中植被建植的較理想模式。地膜覆蓋與稻殼覆蓋對于抑制鹽分沒有明顯的效果,應(yīng)輔以其它措施。草簾覆蓋與對照相比,可明顯減少土壤水分蒸發(fā),抑制鹽分表聚,它阻止水分與大氣間直接交流,對土表水分上行起到阻隔作用,同時(shí)還增加光的反射率和熱量傳遞,降低土表溫度,從而降低蒸發(fā)耗水。而地膜與稻殼覆蓋并沒有對0~20cm土層的鹽分上升起到明顯的抑制作用。2.2不同覆蓋方式對覆蓋度的影響2.2.1地面覆蓋對牧草出苗率的影響8月5日對各小區(qū)牧草出苗率調(diào)查(目測法)。9月24日,每個(gè)小區(qū)選3個(gè)樣方(0.5m×0.5m),齊地面剪割,稱鮮重,風(fēng)干后稱干重。同時(shí)隨機(jī)選取面積5.0×0.5m的樣條,將其均分10個(gè)0.5m×0.5m的小樣方,重復(fù)二次,共計(jì)20個(gè),調(diào)查樣方的植物種類組成及其分蓋度(估測法),植株高度(隨機(jī)選取20株)等參數(shù)。地面覆蓋各處理牧草出苗率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明(見表2),草簾覆蓋的出苗率極顯著的高于其它處理,稻殼覆蓋出苗率明顯高于地膜覆蓋,地膜覆蓋與對照無顯著差異。草簾覆蓋可明顯減少土壤水分蒸發(fā),抑制鹽分表聚,它阻止水分與大氣間直接交流,對土表水分上行起到阻隔作用,同時(shí)還增加光的反射率和熱量傳遞,降低土表溫度,從而減少蒸發(fā)耗水,降低了表層鹽分含量,同時(shí)又保持土表水份,利于牧草發(fā)芽。另一方面,草簾覆蓋還可增加土壤有效養(yǎng)分的累積,促進(jìn)土壤中腐殖質(zhì)的形成,改善土壤結(jié)構(gòu),提高了土壤的緩沖性。2.2.2地面覆蓋對覆蓋度的影響地面覆蓋各處理植物覆蓋度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明(見表3),草簾覆蓋的覆蓋度極顯著的高于其它處理,稻殼覆蓋覆蓋度明顯高于地膜覆蓋,地膜覆蓋與對照無顯著差異。草簾覆蓋小區(qū)內(nèi),除建植的朝鮮堿茅與堿草外,堿斑內(nèi)還侵入堿蓬、虎尾草、莧等植被,植物群落的順向演替速度明顯加快。鹽漬化草地植被演替的規(guī)律,因堿化程度不同,群落類型不同及土壤條件和微地形的差異,試驗(yàn)區(qū)植被演替主要有以下幾種演替形式:(1)堿蓬群落→虎尾草群落→羊草+虎尾草群落→羊草群落;(2)堿蓬群落→堿茅群落→羊草+堿茅群落→羊草群落;(3)羊草群落的自身擴(kuò)展過程。在鹽漬化草地植被自然恢復(fù)過程中,群落演替可劃分三個(gè)主要階段:(1)鹽堿植物群落階段;(2)羊草+鹽堿植物群落階段;(3)羊草群落階段。無論是那種演替類型,最終要恢復(fù)羊草草原的本來面目,形成以羊草占優(yōu)勢的穩(wěn)定群落。在堿斑上進(jìn)行草簾覆蓋,經(jīng)過植被建植后,草甸堿土上植物群落已演替到羊草+鹽堿植物群落階段,跨越了鹽堿植物群落