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土壤含盐量高和淡水资源短缺是滨海重度盐碱地区生态环境建设发展的主要限制因素。此外,还存在地下水位高、地下水矿化度高等环境问题。本文针对滨海重度盐碱地区咸水臌咸水利用、原土植被构建存在的难题,选择渤海湾地区两种典型滨海极重度盐渍土—泥质和沙质(吹沙造田)盐渍土为研究对象,通过设置5个灌溉水矿化度处理,即0.8、3.1、4.7、6.3和7.8dS/m,利用滴灌并综合土壤处理、砾石隔离层埋设等措施,进行大田月季栽植与苗木筛选的植被建设。通过连续3年的田间试验,系统研究了咸水滴灌水盐调控对土壤水分时空分布、盐分动态变化和土壤酸碱性等土壤环境指标的影响,并根据植物形态生理响应、耐盐特性分析,揭示了水盐调控植物生长响应机制,进而提出了咸水滴灌水盐调控植被生境快速构建方法,在此方法基础上结合苗木耐盐性分析筛选出了一批与水盐调控方法匹配的盐碱地植被建设适宜性种植种质资源,最后综合提出了咸水滴灌滨海盐碱地土壤水盐调控与植被构建方法。主要取得以下成果: (1)阐明了咸水滴灌滨海盐渍土水盐运移规律,提出了咸水滴灌水盐调控方法。在确定的滴灌系统适宜参数保证地表不产生明显积水条件下,通过连续灌溉淡水,淋洗土壤盐分到表层10cm以下。控制滴头正下方20cm深度处的土壤基质势下限为-5kPa进行25天的淡水灌溉缓苗,经过盐分强化淋洗和缓苗阶段,根区内土壤快速脱盐,盐分可降低50%(泥质)~70%(沙质)。然后利用EC<7.8dS/m的咸水进行滴灌,控制土壤基质势下限为-5kPa(第一年)和-10kPa(第二、三年),可以实现盐分淋洗和生育期返盐抑制。在咸水滴灌条件下,土壤盐分得到有效淋洗,土壤脱盐过程符合Logistic方程,随着种植年限增加,土壤盐分由指数脱盐速率增长变为缓慢增长,后趋于稳定。经过2.5(沙质)-4(泥质)个月,0-40cm土层土壤由极重度盐渍土变为轻度盐渍土,经过3(沙质)~6(泥质)个月,0-120cm土层土壤由极重度盐渍土变为<8dS/m。土壤SAR则持续降低。初期阶段土壤pH呈现增加趋势,发生碱化现象,后又降低趋于7.5-8。土壤水分入渗性能随着滴灌年限变化。 (2)揭示了灌溉水矿化度对土壤环境变化过程的影响规律。研究发现随着灌溉水矿化度增加,灌溉频率降低,有利于节约水资源量;表层土壤含水量的空间变异性减弱,土壤饱和导水率增加;土壤脱盐过程中,表层土壤盐分稳定值增加,所需显著稳定时间减少。灌溉水矿化度对表层0-40cm土层土壤环境变化影响较大,而对深层和整个土壤剖面影响较小。 (3)揭示了月季生长对水盐胁迫的响应机制,分析了月季盐分敏感性指标与敏感性生育时期,建立了评价植物耐盐性方法。随着灌溉水矿化度的增加,根系分布系数(β)显著升高,表明根系在受到盐分胁迫时有向土壤深层生长趋势。月季在栽植初期的萌芽期萌芽率显著降低,其后趋于稳定,表明栽植初期萌芽期为月季适宜生境构建的一个关键时期。在受到盐分胁迫时,相对叶片水分亏缺值相比其他生长、生理指标离散度最大,可以用来评价植物耐盐性。 (4)探讨了月季耐盐特性,并得出了月季根区盐分阈值与适宜灌溉水矿化度阈值。月季萌芽期和萌芽以后的生长季内根区盐分均值的阈值分别为2.24dS/m(泥质)、2.39dS/m(沙质)和4.48dS/m(泥质)、2.78dS/m(沙质)。如要保证50%以上的成活率和生长量,则利用咸水滴灌的灌溉水电导率EC<4.01 dS/m(泥质)和EC<5.07dS/m(沙质)。通过起垄栽植月季显著提高了成活率和月季耐盐特性(C50和STI)。成活率分别增加了9%~48%(泥质)和4%19%(沙质)。 (5)分析了土壤类型对盐碱地治理过程的影响,提出了典型盐渍土治理原则,建立了盐碱地植物适宜生境快速构建方法。治理初期,沙质盐渍土淋盐效果好,但保肥保水能力差,植物干物质产量和生长状况较差,因此沙质土的治理过程中需要维持充足的营养供应和较高的土壤水分。泥质盐渍土治理速度较慢,萌芽期土壤中SAR和盐分较高,导致泥质盐渍土植物萌芽率较低。因此泥质盐渍土治理过程中需要快速构建植物适宜生境。通过控制20cm深度处土壤基质势咸水滴灌水盐调控、施用钾肥提高植物耐盐性、施用工业用粗磷酸减轻淋盐初期碱化可以实现盐碱地植物适宜生境的快速构建。 (6)提出了采用垄作的农艺措施提高月季耐盐性的方法。垄作条件下月季的成活率显著高于平植,相比增加了9%~48%(泥质盐渍土)和4%~19%(沙质盐渍土)。经过计算的各项耐盐指标C50(植物指标降低50%对应的盐分)和STI(植物耐盐性指标)显著增高。泥质盐渍土垄作条件下平均C50相比平植升高了3.82(相对成活率计算)和1.50(相对干物质重计算),STI升高了2.95(相对成活率计算)和1.98(相对干物质重计算)。沙质盐渍土垄作条件下平均C50相比平植升高了1.81(相对成活率计算)和0.80(相对干物质重计算),STI升高了2.11(相对成活率计算)和1.40(相对干物质重计算)。说明垄作(垄高<15cm;垄宽<50 cm)有利于增强植物耐盐性。 (7)筛选出了包含草花、灌木和乔木共计15种与咸水滴灌水盐调控配套的滨海盐碱地植被建设适宜种植种质资源。初步认为根据植物耐盐性按类群进行植被建设的配置排序为:草花>乔木>灌木。在滨海重度盐碱地利用咸水滴灌进行生态环境建设时,建议初期主要以“草花+乔木”类群进行植被配置。利用电导率EC≤7.8dS/m灌溉水进行滴灌起垄种植金娃娃萱草、鸢尾、石竹、荷兰菊、景天等5种草花植物,成活率可达90%以上。起垄种植紫花醉鱼木和金叶莸(沙质),白蜡、柿树、构树、竹柳等,成活率达80%以上。利用电导率EC≤3.1dS/m灌溉水进行滴灌起垄种植紫花醉鱼木、金叶莸和月季(泥质)等灌木,成活率达70%以上。从耐盐特性上排序为:金娃娃萱草>石竹/鸢尾>荷兰菊>景天>月季>金叶莸/紫花醉鱼木/红瑞木>红王子锦带。 (8)建立了咸水滴灌滨海盐碱地土壤水盐调控与植被构建方法。主要包括土壤处理、铺设砾石隔离层与原土回填、整地、适宜性苗木配置、滴灌系统布置、水盐调控与土壤培肥灌溉、病虫害防治、修剪、冬季防护、覆盖等技术环节。以咸水滴灌水盐调控为核心,通过植被适宜生境快速构建,盐碱地植被适宜性种植,营造滨海盐碱地植被建设生态景观。