活性微生物菌肥在盐碱土壤造林上的应用初探

活性微生物菌肥在盐碱土壤造林上的应用初探

碱土的利用一直是国内外科学家的研究主题，尤其是对盐碱地的恢复和再造林也是科学家的重点。因为盐碱地造林在一定程度上可以减少水分蒸发、降低地下水位、减少水土流失及提高土壤肥力,起到控制土壤返盐、降低土体盐量、改善小气候,并进一步起到改善环境的作用。因此,选则苏打盐碱土的集中分布区——松嫩平原为研究对象,并以黑龙江省的大庆地区为代表进行盐碱土造林研究。大庆市地处松嫩苏打盐渍区,共有盐碱化土壤28.7万hm2,占全市总土地面积的59.4%,其中耕地约2.1万hm2,约占耕地总面积的20.9%,其余为牧业和其它用地。近年来,由于油田开发和其它人为因素的影响,土壤盐碱化现象日益加重,已经成为制约大庆市经济、社会、生态环境可持续发展的关键因素。由于土壤盐分高,碱性强,加之气候较干旱(尤其春、秋季节)等不良环境因子的影响,中度以上苏打盐碱地造林一直难以成功。本研究应用活性微生物菌肥并配合春季浇水、覆盖等综合措施,对盐碱土壤上的造林进行了初步尝试,并调查了施用活性微生物菌肥与不施用肥料的盐碱土上种植的乔木、灌木等绿化树种的生长情况,以探讨施用活性微生物菌肥对乔木、灌木的影响。1材料与试验方法试验地选在大庆市典型苏打盐碱地区域——龙凤区市政府退耕还林地基地,总面积为150000hm2。供试树种:栽植树木为16个品种,共6.8万株:其中,乔木8100株,主要有小黑杨(Populusxiaohei)、银中杨(Populusalba×P.berolinensi)等杨树品种及金丝垂柳(Pseudo-matsudana)、旱柳(Salixmatsudana)等柳树品种。灌木共59150株,主要有紫丁香(Syringaoblata)、连翘(Forsythiasuspensa)、偃伏莱木(Cornusstolonifera)、榆叶梅(Prunstriloba)、小叶丁香(Syringamicrophylla)、树锦鸡儿(Caraganaarborescens)、重瓣榆叶梅(Prunsxblire)、黄玫瑰(Rosaxanthina)、卫矛(Euonymusmacropterus)、沙棘(Hippophaerhamnoides)等。所有苗木均为3年生实木苗,乔木胸径一致,灌木分蘖数相同。供试肥料:由大庆嘉林生物肥制造有限公司提供。供试肥料为黑色颗粒,粒径2.5～4.5mm,有机质质量分数≥30%,腐殖酸质量分数≥25%,含水量≤15%,pH8.2～8.5,N、P、K总质量分数≥40%。供试肥料的特效活菌数≥0.3亿个/g,固氮、解磷、解钾能力强,且含互不拮抗的固氮菌、放线菌等21种微生物,钙、镁、铁、硫、锌、硼等15种微量元素和淀粉酶,生长素、氨基酸、表面活化剂等15种酶及功能化合物。供试土壤:土壤类型以苏打碱化草甸盐土和苏打盐化草甸碱土两个土属为主,并呈复区分布。盐分质量分数多在0.7%～1.0%,其盐分组成阴离子以HCO-3和CO2−332-为主,阳离子以K+和Na+为主,pH值7.9～9.0。试验方法:2004年4月下旬开始植树。为了更好地研究活性微生物菌肥对盐碱土绿化树种生长的影响,排除其他干扰因素,在同等条件下与不施用活性微生物菌肥的对照树种进行对比分析。各树种中选取近五分之一的苗木进行对照试验,即乔木1500株,灌木10000株。并适时观察、记录苗木成活率和生长量等。2004—2007年分别于每年春季(主积盐期)、夏季(雨季脱盐期)、秋季(次积盐期)进行集中采样,按不同测定要求分别随机采集代表性土壤和植物样本,样本数为供试树种的10%～15%。测定方法:土壤pH与离子浓度测定——用去离子水提取3种基质中可溶性盐分(V水∶V土=5∶1);Na+、K+、Ca2+、Mg2+用原子吸收法测定;HCO-3用双指示剂中和滴定法测定。土壤溶液中盐离子浓度(mmol·L-1)=盐离子含量(mmol/kg)/土壤含水量(均在干质量状况下测定)。生长量测定——测定每株苗木的胸径(1.3m)和新梢生长量。生物量测定——从土壤中取出全株,去除根土,并按照根、茎、叶3部分分别装入纸袋,在烘箱中65℃下烘干12～24h,冷却后称质量。叶绿素测定——苗木叶片采摘后,用去离子水冲洗干净,用吸水纸擦干表面水分,选取DMSO方法测定叶绿素含量。取5mL离心管,每管中加入3～4mL液体DMSO,取叶片约0.5g,直接放于离心管中;65℃避光反应30min后取出,终止反应(注意所有操作都要在避光条件下进行),从每管中取出2mL溶液置于石英比色皿中,用可见光分光光度计测量A494/A650的吸收值(在鲜质量下测定)。根长、根表面积测定——用自来水冲洗苗木的全部根系,再用去离子水冲洗干净,吸水纸擦干表面水分;用ScanJet4C/T扫描仪扫描根系,而微肥处理的苗木,有很多根被微肥包裹,先分离开微肥,再用ScanJet4C/T扫描仪扫描全部根系,根长、根表面积用WinRHIZO软件进行分析。2结果与分析2.1降低盐碱土的ph测定结果(表1)显示:微肥处理土壤含水量比对照盐碱土含水量高出40%;尽管微肥处理在一定程度上降低了盐碱土的pH,但微肥处理并未明显改变盐碱土的pH;微肥处理大大改变了盐碱土溶液中的离子组成,加入微肥的盐碱土溶液中Na+与HCO-3离子的平均浓度明显低于未加微肥的盐碱土溶液。可见,活性微生物菌肥具有较强的吸水能力和稀释作用。2.2微生物肥料对成活率及存活率的影响施加微生物肥料的小黑杨、金丝垂柳、紫丁香的成活率及存活率均远远高于对照杨树、柳树和紫丁香,说明微生物肥料能显著提高绿化植物的成活率及存活率(表2)。2.3最佳生物量施加微生物肥料的小黑杨14苗木的生物量比对照苗木的生物量高出2.74倍。不论是茎、叶(包括1年生嫩茎和2～3年生老茎)的干质量,还是根系(包括侧根和主根),微肥处理的苗木都显著高出对照苗木(表3)。2.4微生物活性肥料对不同绿化树的dap的影响施加微生物肥料的小黑杨14、银中杨、金丝垂柳、旱柳的胸径均明显比对照组粗,说明通过施加微生物肥料能促进植物生长(表4)。2.5全年新梢生长量和全年新梢生长量比较试验地中施用微生物肥料的乔灌木的新梢生长量(2005年5月30日测定)和全年新梢生长量(2005年10月30测定)均明显高于对照组。可见,微生物肥料能促进绿化乔、灌木的新梢生长(表5)。2.6不同微生物肥料对植物叶片叶绿素含量的影响施加微生物肥料的小黑杨14、金丝垂柳、紫丁香的叶绿素含量均明显高于对照组,说明通过施加微生物肥料能促进植物叶片的生长,并由于其叶绿素含量高,进而增强了植物光合作用的强度(表6)。2.7苗木细根的测定对照苗木根的生长受到抑制,但微肥处理却大大减轻了盐胁迫的影响。微肥处理的苗木根长与根表面积分别比对照苗木高出3.51和3.46倍,并且微肥处理苗木的根系6.5%以上的根被微肥包裹,被包裹的根中绝大多数是直径低于1mm的细根(表7)。3活性微生物菌肥对苗木生长、叶绿素含量的影响由于微肥的吸水能力,微肥处理盐碱土比对照盐碱土含水量有显著提高。尽管微肥处理在一定程度上降低了盐碱土的pH,但微肥处理并未明显改变盐碱土的pH,而微肥处理却大大改变了盐碱土溶液中的离子组成。加入微肥的盐碱土溶液中Na+与HCO-3离子的平均浓度明显低于未加微肥的盐碱土溶液。施加微生物肥料的连翘、树锦鸡儿、紫丁香、小黑杨(14)、金丝垂柳成活率分别为92%、96%、98%、95%和97%,而它们的对照却分别为12%、18%、22%、17%和15%,且保存率也具有同样的趋势。活性微生物菌肥的施用显著提高了苗木的生物量,对根生长的作用尤其突出。活性微生物菌肥处理苗木的根长与表面积比未处理的约高出3.5倍。活性微生物菌肥提高抗盐性的作用很明显,即活性微生物菌肥促进了盐胁迫下苗木的生长,提高了苗木的抗盐性。这一结论与其他学者研究的结果类似,尽管不同的研究者在研究中使用的肥料各不相同,但都不同程度地提高了植物的抗盐性。对照杨树平均胸径只有1.93cm,而施过微生物肥料的小黑杨14和银中杨平均胸径分别为2.68、2.58cm;对照柳树平均胸径只有1.81cm,而施过微生物肥料的金丝垂柳和旱柳却分别为2.65、2.39cm。对照杨树全年新梢生长量为32cm,而施过微生物肥料的银中杨和小黑杨14的全年新梢生长量分别为84、74cm;对照柳树全年新梢生长量为38cm,而施过微生物肥料的金丝垂柳和旱柳的全年新梢生长量分别为94、84cm。连翘、树锦鸡儿、紫丁香全年新梢生长量分别为19、15、18cm,而对照分别为