郁 凱,劉 沖,王 凱,何蘇南,陳環(huán)宇,趙小慧,洪立洲,邢錦城
(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所,江蘇 鹽城 224002)
鹽堿地廣泛分布于世界100 多個國家,據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計,全世界鹽漬土總面積約為10 億hm2,約占陸地總面積的3.1%[1]。我國鹽堿地分布廣泛,其中濱海鹽堿地占比近40%[2]。江蘇沿海灘涂總面積約占全國沿海灘涂總面積的1/4,且每年仍以1.9 萬hm2的速度淤長[3-4]。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,江蘇沿海灘涂鹽堿地作為重要的土地后備資源,其開發(fā)、利用和保護已經(jīng)引起了人們的高度重視。在沿海灘涂種植耐鹽能力較強的植物,既可改良土壤[5],又可有效地提高經(jīng)濟產(chǎn)量,實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和生態(tài)的共同發(fā)展。
枸杞是茄科枸杞屬多分枝灌木植物,原產(chǎn)于我國,全國各地均有分布。枸杞的抗逆性較強,適應(yīng)范圍廣,具有耐寒、耐瘠薄、抗旱、耐鹽堿等特點,能夠在含有一定鹽分的灘涂土壤上生長[6-7]。因此,枸杞在江蘇省沿海灘涂鹽堿地具有較高的應(yīng)用價值。目前,關(guān)于枸杞在江蘇沿海灘涂上的生長和品質(zhì)特性及其對灘涂土壤理化性質(zhì)影響的研究還鮮有報道。因此,筆者通過大田試驗,在3 個鹽分梯度的鹽漬土上種植枸杞,研究枸杞的生長和品質(zhì)特性及其對灘涂土壤理化性質(zhì)的影響,以期為沿海灘涂枸杞生產(chǎn)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
試驗于2021 年3—9 月在江蘇省鹽城市大豐區(qū)金海農(nóng)場灘涂試驗基地進行。灘涂試驗地鹽分差異很大,選擇土壤含鹽量分別為0.9~1.9(S1)、2.8~3.8(S2)、4.4~5.8(S3)g/kg 的灘涂鹽漬土進行試驗(表1)。供試土壤為沖積鹽土類,理化性質(zhì)見表1。供試品種為中華枸杞(三年苗)。
表1 供試土壤基本理化性質(zhì)
根據(jù)土壤含鹽量將試驗分為3 個處理,每個處理3 次重復(fù),一共9 個小區(qū),小區(qū)面積為5 m×8 m。枸杞于當年3 月種植,使用尿素作為氮肥,氮肥的30%(150 kg/hm2)和全部磷肥(P2O5,135 kg/hm2)作為基肥,平整小區(qū)時一次性施入。剩余的氮肥分3 次在枸杞的苗期、分枝期和花期作為追肥施入。枸杞果實于6 月開始采收。
產(chǎn)量及生長指標測定:產(chǎn)量為最后一次采摘完成后計算的單株干果重;株高用卷尺測量地面到植株頂端的垂直高低;冠幅用鋼卷尺測量植株在空間自然分布的最大直徑;地徑用游標卡尺測定植株距離地面約20 cm 處的植株莖粗。植株樣品多糖含量采用苯酚硫酸法測定[8],維生素C 采用鉬藍比色法測定[9],類胡蘿卜素采用薄層色譜法測定[10]。土壤基本理化性質(zhì)以常規(guī)方法測定。
如表2 所示,隨著土壤鹽分的增加,枸杞單株產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,與S1 水平相比,S2 水平下產(chǎn)量增加10.2%,S3 水平下產(chǎn)量降低14.7%;不同鹽分水平下枸杞的單株產(chǎn)量差異均達顯著水平。枸杞生長指標均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。S2 水平下的枸杞株高、冠幅顯著高于S1 和S3 水平。S2 水平下枸杞株高分別較S1、S2 增長了11.0%、12.9%;鹽分脅迫對枸杞冠幅的影響要大于株高,S2 水平下枸杞的冠幅分別比S1、S2 增加14.3%、17.2%。土壤鹽分對枸杞地徑無顯著影響。
表2 不同土壤鹽分條件下枸杞產(chǎn)量及生長指標
如表3 所示,隨土壤鹽分水平的增加,枸杞果實品質(zhì)指標均呈現(xiàn)先升后降的趨勢。S2 水平下枸杞果中的多糖和維生素C 含量分別比S1、S3 增加了9.1%和11.5%、15.4%和15.8%,差異顯著。果實中類胡蘿卜素含量在不同鹽分水平下并未表現(xiàn)顯著差異。
表3 不同土壤鹽分條件下枸杞果品質(zhì)
如圖1 所示,隨枸杞生育期的延長,各處理土壤鹽分含量在0~30 d 相對穩(wěn)定,30~120 d 開始逐漸下降。S1 水平下土壤鹽分降幅最大,當枸杞生長120 d 時鹽分含量比未種植枸杞時下降了12.5%。
圖1 鹽堿地枸杞生長對土壤鹽分含量的影響
如圖2 所示,隨枸杞生育期的延長,各處理土壤堿解氮含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。其中,S2 水平下土壤堿解氮含量增幅最大。當枸杞生長120 d 時S2 水平下土壤堿解氮較未種植枸杞時增加了14.4%。
圖2 鹽堿地枸杞生長對堿解氮含量的影響
如圖3 所示,隨枸杞生育期的延長,各處理土壤有效磷含量呈逐漸上升趨勢,其中在種植30~60 d階段,S2 水平下土壤有效磷含量顯著增加,增幅達16.3%。當枸杞生長120 d 時S2 水平下土壤有效磷較未種植枸杞時增加了24.8%。
圖3 鹽堿地枸杞生長對有效磷含量的影響
如圖4 所示,隨枸杞生育期的延長,各處理土壤速效鉀含量呈逐漸上升趨勢,但增幅不顯著。當枸杞生長120 d 時S2 水平下土壤速效鉀含量較為種植枸杞時增加為10.7%,增幅最大。
圖4 鹽堿地枸杞生長對速效鉀含量的影響
江蘇沿海灘涂每年向外淤長推移,面積逐年擴大。如何改良和利用濱海鹽堿地成為當下土地利用的一個難題。種植耐鹽作物是鹽堿地修復(fù)的一種有效方法,而傳統(tǒng)的耐鹽綠肥栽培帶來的經(jīng)濟效益較低。沿海灘涂種植枸杞可以改良鹽漬土,同時由于枸杞具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值,有利于提高當?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟收入[11]。研究表明,隨土壤鹽分水平的升高,枸杞的產(chǎn)量、株高和冠幅都呈現(xiàn)出了先增高后降低的趨勢,這與前人研究結(jié)果基本一致[12]。低濃度的土壤鹽分對枸杞的生長有促進作用,能提高枸杞的產(chǎn)量和品質(zhì),而土壤鹽分超過一定濃度后,將對枸杞生長產(chǎn)生明顯的抑制作用。
枸杞多糖被認為可以減緩脂類氧化反應(yīng),對細胞膜起到保護作用[13]。維生素C 參與植株內(nèi)能量代謝和氧化還原反應(yīng),并可在NaCl 脅迫下清除活性氧來抵抗逆境[14]。在研究中,枸杞果中多糖和維生素C含量都隨鹽分水平的增加而呈先增加后降低的趨勢,均以S2 水平含量最高。果實中類胡蘿卜素含量在不同鹽分水平下并未表現(xiàn)出顯著差異。通過對枸杞生長指標和養(yǎng)分含量的分析,表明適度鹽分可以促進枸杞生長發(fā)育和果實養(yǎng)分的累積,高鹽會限制枸杞生長發(fā)育,降低果實品質(zhì)。
前人研究結(jié)果表明[15],枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長受NaCl 影響較小,其更適合在以NaCl 為主的鹽堿地上正常萌發(fā)和生長。土壤鹽分是限制沿海灘涂植株生長的主要因素。在江蘇沿海灘涂種植枸杞,隨著枸杞生育時期的延長,不同鹽分水平田塊中的土壤鹽含量均有所降低。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因主要是隨著枸杞的生長,土壤中的鹽離子逐漸被植株吸收利用了。S1處理鹽分降幅最大,種植120 d 時,土壤鹽分含量下降了12.5%,這可能是因為低鹽分處理促進了枸杞的生長發(fā)育,植株長勢較好,吸收利用的鹽分較多。在吉林省和山西省的鹽堿地改良和利用實踐中,學者們發(fā)現(xiàn),枸杞因其耐鹽、耐寒、耐旱且繁殖能力強的特點,有著較好的土壤改良效果[16-17]。在筆者的研究中,種植枸杞后灘涂土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均隨生育期的延長得到了提升。S2 處理枸杞種植120 d后土壤堿解氮、有效磷含量和土壤速效鉀分別增加了14.4%、24.8%和10.7%,增幅顯著高于S1 和S3 處理,說明在江蘇沿海灘涂種植枸杞,對鹽堿地生態(tài)修復(fù)具有較好的效果。
綜上所述,在沿海灘涂種植枸杞,當土壤分鹽含量為2.8~3.8 g/kg 時,枸杞的產(chǎn)量、生長指標(株高、冠幅),果實養(yǎng)分含量(維生素C、多糖)均表現(xiàn)最優(yōu);土壤堿解氮、有效磷含量和土壤速效鉀含量增幅最大。因此,在沿海灘涂推廣枸杞種植,應(yīng)選擇土壤鹽分為2.8~3.8 g/kg 的鹽漬土壤。