李江龍，申吳燕，王 夢，程志義，張繼衛(wèi)，馬伊琍，麻 浩，吐爾遜娜依·熱依木

(1.神華國能集團(tuán)有限公司，北京 100033；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；3.國網(wǎng)能源哈密煤電有限公司大南湖二礦，新疆 哈密 839000；4.蘭州生多荒漠保護(hù)研究院，甘肅 蘭州 730000)

1 引言

我國鹽堿土面積3.46×107hm2，其中新疆鹽堿土面積8.476×106hm2，是我國土壤鹽漬化大區(qū)。哈密大南湖二礦位于新疆東部，土壤鹽漬化嚴(yán)重，地表主要以自然原始的戈壁、裸巖、礫石為主，無植被生長，生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱[1]。在諸多不利生態(tài)因子中，鹽脅迫已成為影響該區(qū)域植物正常生長的重要限制因子之一[2]。如何改良和利用鹽漬化土地，進(jìn)行礦區(qū)生態(tài)修復(fù)和改善，對哈密大南湖二礦具有重大意義。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括豆科3種、禾本科3種，黑麥草(Loliumperenne)、高冰草(Thinopyrumponticum)、葦狀羊茅(Festucaarundinacea)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、甘草(Glycyrrhizauralensis)、紅豆草(Onobrychisviciaefolia)等。試驗(yàn)所需豆科和禾本科種子均來自烏魯木齊市天博草業(yè)種子店。

2.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地哈密大南湖二礦位于國家大型煤炭基地新疆基地吐哈區(qū)東部，新疆哈密市西南，屬哈密市南湖鄉(xiāng)管轄，距哈密市區(qū)約84 km，距南湖鄉(xiāng)約45 km。試驗(yàn)地位于礦區(qū)西北部，地理位置在E93°28′～94°1′，N42°16′～42°34′之間，礦區(qū)所在哈密盆地氣候分區(qū)為暖溫帶極干旱區(qū)，為典型的大陸溫帶極干旱氣候區(qū)。該區(qū)全年日照時(shí)數(shù)在3350 h以上，是全國日照最充裕地區(qū)之一。哈密地區(qū)是全國最少降水地區(qū)之一，全年降水量不足50 mm，降水日數(shù)不足25 d，礦區(qū)內(nèi)冬季僅陰坡偶見局部有薄層積雪。礦區(qū)土壤可溶性鹽含量數(shù)據(jù)顯示，土壤是鹽漬化土，鹽分含量為0.6%～1.8%(表1)。

表1 礦區(qū)土壤中水溶性鹽含量 g/kg

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019年5月2日在哈密大南湖二礦示范田采用單播的方式種植。選擇與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)同一批種子條播在1 m×1 m的種植坑中，種植坑土壤配比為田園土∶荒漠土(1∶1)，每種植物設(shè)置3個(gè)重復(fù)。實(shí)驗(yàn)區(qū)采用隨機(jī)植物排列，種植坑為3行6縱進(jìn)行分區(qū)，具體如圖1所示。5月中旬開始記錄數(shù)據(jù)，每隔1個(gè)月進(jìn)行1次采集，9月底實(shí)驗(yàn)結(jié)束[3]。

圖1 6種植物種植位置示意圖

2.4 測量方法

選取每個(gè)種植坑中5株植株，對其絕對生長高度每月進(jìn)行測量；生理指標(biāo)電導(dǎo)率、葉綠素、Na+含量、K+含量在9月下旬統(tǒng)一采樣回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測量[4～8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 出苗率

如圖2所示，6種植物間在出苗率上有顯著性差異(P<0.05)，紅豆草、紫花苜蓿、黑麥草和高冰草無顯著性差異(P<0.05)。各植物出苗率均在30%以上，但出苗率在60%以上僅有葦狀羊茅。

圖2 6種植物的出苗率

3.2 生長速度和生長高度

如圖3可知，甘草的株高為最大值32.09，高冰草為最小值15.62。5～9月份間各植物每月的生長速度不同，5月份葦狀羊茅生長速度最快；6月份甘草的株高最矮僅為0.94；7月份紫花苜蓿生長速度最快，增高7.57；8月份甘草生長速度最快，比上月增高14.37。相比下豆科植物前期生長速度低于禾本科植物，但后期生長迅速。

圖3 6種植物的株高

3.3 電導(dǎo)率

如圖4所示，黑麥草與其他5種植物在電導(dǎo)率上有顯著性差異(P<0.05)。黑麥草>葦狀羊茅>紅豆草>紫花苜蓿>甘草>高冰草，電導(dǎo)率值分別為1.01>0.7>0.65>0.49>0.47>0.43。

圖4 6種植物的電導(dǎo)率

3.4 葉綠素

如圖5所示，6種植物間在葉綠素上有顯著性差異(P<0.05)。紅豆草>甘草>紫花苜蓿>葦狀羊茅>高冰草>黑麥草，葉綠素值分別為37.72>37.44>34.65>25.51>23.45>18.36。豆科植物均高于禾本科植物。

圖5 6種植物的葉綠素

3.5 Na+/K+

如圖6所示，6種植物的根、莖、葉的Na+/K+有顯著性差異(P<0.05)。除甘草外，各植物根的Na+/K+均大于莖和葉，葉的Na+/K+均小于根和莖。各植物間受鹽環(huán)境的影響，Na+/K+黑麥草受影響最大，甘草最小。甘草的Na+莖中含量最大，莖受鹽脅迫最嚴(yán)重。甘草的地上部分莖、葉的抑制大于根。

圖6 6種植物的根、莖、葉Na+/K+

3.6 相關(guān)性分析

從表2可以看出，莖Na+/K+與電導(dǎo)率、根Na+/K+這兩個(gè)指標(biāo)之間均成極顯著正相關(guān)(P<0.05)；根Na+/K+和株高顯著正相關(guān)(P<0.05)；葉Na+/K+與電導(dǎo)率、根Na+/K+、莖Na+/K+這3個(gè)指標(biāo)之間均成極顯著正相關(guān)(P<0.05)。葉Na+/K+和莖Na+/K+相關(guān)性最高，相關(guān)性系數(shù)為0.948。

表2 6種植物各指標(biāo)相關(guān)性分析

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

各植物在哈密大南湖二礦均出苗，說明示范田的鹽濃度沒有抑制植物的萌發(fā)，在采取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過程中，5月份出苗的部分植物幼苗，在6月份時(shí)出現(xiàn)原本萌發(fā)的植物幼苗變黃枯死的現(xiàn)象，通過多次觀察發(fā)現(xiàn)這與哈密當(dāng)?shù)氐纳硥m天氣和高溫有直接的關(guān)系，植物萌發(fā)期到幼苗期的過程是極其脆弱的，熱風(fēng)把植物的水分蒸發(fā)掉，導(dǎo)致植物枯黃萎蔫而死。葦狀羊茅的出苗率最高，展現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性的同時(shí)，對其他不利因素在一定程度上展現(xiàn)出較強(qiáng)的抗性。在前期生長過程中，禾本科生長速度較快，后期豆科植物生長速度較快。5月份高冰草、黑麥草和葦狀羊茅生長高度3 cm以上，紫花苜蓿和甘草未到1 cm；6月份紫花苜蓿和甘草在株高上無明顯變化；8月份開始豆科植物生長速度加快，到9月份最后采樣結(jié)果：甘草>紫花苜蓿>葦狀羊茅>紅豆草>黑麥草>高冰草。

6種植物中黑麥草的電導(dǎo)率值明顯高于其它5種植物，細(xì)胞膜透性增加，細(xì)胞膜內(nèi)外離子流動(dòng)較活躍。從葉綠素含量來看科植物均高于禾本科植物，葉綠素受鹽脅影響相對較小。6種植物的根、莖、葉的Na+/K+有顯著差異(P<0.05)。除甘草外，各植物根的Na+/K+均大于莖和葉，葉的Na+/K+均小于根和莖。鹽脅迫對甘草幼苗地上莖、葉的生長抑制作均大于地下根，這與陸嘉惠[9]的觀點(diǎn)一致。

4.2 結(jié)論

各植物在哈密大南湖二礦均出苗，生長狀況較為良好，葦狀羊茅出苗率最高；甘草生長高度大于其他植物。植物的成活完成了本次研究為哈密大南湖二礦生態(tài)修復(fù)區(qū)的草本植物選取。