第一章导论第一章导论
盐生植物是生长在盐渍化土壤上的一类天然植物,它与盐渍化土壤具有十分密切的联系。盐生植物学是植物学科中的一个分支,它与植物学、植物形态学、植物生态学、植物生理学及植物生物化学等密切相关。为更好地了解中国盐生植物的生长、发育以及与外界环境之间相互关系,我们首先了解一些与中国盐生植物有关的学科内容,特别是有关盐渍化土壤方面的内容。
第一节盐生植物的生境——盐渍化土壤一、盐渍土壤的概念盐渍土系是一系列受土体中盐碱成分作用的,包括各种盐土和碱土以及其他不同程度盐化和碱化的各种类型土壤的统称,也有称其为盐碱土的。在形成盐渍土的诸种成土过程中,土壤盐渍化(或盐碱化)在过程中起着主导或显著的作用。各种类型盐渍土的共同特性就是土体中含有显量的盐碱成分,具有不良的物理化学性质,致使大多数植物的生长受到不同程度的抑制,甚至不能生长成活。当土壤表层或亚表层中(一般厚度为20~30cm)水溶性盐类累积超过0.1%或0.2%(即100g风干土中含0.1g水溶性盐类,或在富含石膏情况下含0.2g水溶性盐类),或土壤碱化层的碱化度范畴超过5%,就属盐渍土范畴(王遵亲等,1993)。关于盐渍土的概念,在盐渍土中水溶性盐类积累的数量方面,不同国家所采用的标准是不一样的。例如,美国USDA盐度实验室规定土壤中钙和有机提取物的电导性为4ds/m(40mmol/LNaCl=0.23%)或更多为盐渍土,相当于中国规定的2.3倍。
二、中国盐渍土的分布及面积
世界上目前除南极洲尚待调查研究外,其余五大洲及其大多数主要岛屿的滨海地区和干旱、半干旱地带(涉及100多个国家和地区),都有各种类型的盐渍土分布。据联合国教科文组织(UNESCO)和联合国粮食及农业组织(FAO)不完全统计,全世界盐渍土面积为9.5438亿hm2。
在中国,北自辽东半岛,南至广西、广东、海南岛和台湾西海岸、南海诸群岛的滨海地带及大致沿淮河-颍河-秦岭-西倾山-积石山-巴颜喀拉山-唐古拉山-喜马拉雅山一线以北广袤的半干旱、干旱和沙漠境地带,凡地势相对低平而地面和地下径流汇集,出流滞缓的地区,几乎都分布有各种类型的盐渍土,其分布情况可参见王遵亲等(1996)编制的“中国土壤盐渍分区图”(《中国土壤图集》,1996年,地图出版社)及“中国盐渍土地资源分布图”(《国家自然地图集》)。
按土壤盐渍地球化学特征,中国分8个土壤盐渍区。根据王遵亲等(1993)的研究,将中国各种类型的盐渍土作为一项重要的土地资源,其总面积为14.87亿亩1亩≈0.0667hm2,后同。(约合9913万hm2),其中现代(活性)盐渍化土壤约5.54亿亩,残余盐渍化土壤(包括残余盐土和绝大部分含显量水溶性盐类的漠境土壤,如石膏盐盘棕漠土、石膏棕漠土、盐化灰漠土、盐化寒漠土等)约6.73亿亩,潜在盐渍化土壤(包括一旦发展灌溉,由于采取的水利措施不当,导致地下水位上升,而有可能发生次生盐化和次生碱化的各种土壤及一些心底土中存在积盐层的土壤,如底层盐化淡栗钙土、淡灰钙土、棕钙土等)为2.6亿亩左右(王遵亲等,1993)。
三、中国盐渍土的特点
根据我国盐渍土壤学家王遵亲等(1993)的研究结果,认为我国土壤盐渍化受太平洋季风气候和欧亚大陆性气候的交汇影响以及复杂的地质、地形因素的影响极为明显、深刻,因而具有以下特点。
(一)明显的季节性
太平洋季风气候的特点是大气降水在时间和空间上分配不均匀。春季(3~5月)干旱少雨,蒸发强烈,导致土壤持续积盐;夏季(6~8月)高温多雨,致使土壤以脱盐为主;秋季(9~11月)雨水减少,蒸发增强,土壤复又转向积盐;冬季(12月至翌年2月)寒冷少雪,伴随土壤冻融,发生土壤隐蔽积盐,且随纬度的升高而更趋明显。
(二)强烈的表聚性
在土壤春、秋季积盐期间,土壤现代积盐过程的特点是土体中的盐分强烈地向地表聚积,在半湿润、半干旱地区特别显著,即使在低矿化(1~2g/L)甚至淡质(<0.1g/L)地下水和土体中含有少量盐分(0.1%乃至0.01%以下)的条件,只要地下水位高于其临界深度,且地面微域地形高低不平,也会因强烈的地面蒸发而导致表聚性强烈的土壤盐渍化。我国土壤盐渍化的表聚性,随气候的干燥度(或蒸降比)由东和东南部半湿润、半干旱地区向西和西北部的干旱、漠境地区逐渐增大而增强。
(三)类型的繁多性
我国地域广阔,影响土壤盐渍化的地球化学特征和盐渍土形成过程的生物气候、地质、地形、水文和水文地质等自然条件极为复杂,从湿润的热带到半干旱、干旱的寒温带至高寒漠境地带,由海湾低地和滨海低平原到内陆盆地和青藏高原,都有各种盐渍土分布,因而形成了我国盐渍土系列土壤类型繁多的特点。盐渍土作为发展综合性农业的主要土地资源,按其发生发展的历程和属性差异,有现代盐渍化系列、残余盐渍化系列和潜在盐渍土壤系列之分,在每一类盐渍化土壤系列中,又有盐化土和碱化土系列之别。在各生物气候带,凡地势相对低平(负地形),地面和地下径流汇集而出流滞缓,致使地下水位过高的地段和地下水位虽低,但土体遭受高矿化地面径流浸渍的地势高亢地段,多分布现代盐渍化土壤系列。残余盐渍化土壤系列主要分布在干旱和漠境生物气候的山前倾斜平原,古老河(湖)成阶地、起伏土丘和土质低山等高亢的地形上。潜在盐渍化土壤系列是指为了提高现有耕地的单位面积生物产量和为了发展综合性农业产业而开垦利用荒地资源,因发展灌溉采取的水利措施不当,致使原来的表层不显盐渍化的而可能发生次生盐渍化的各种类型的土壤,可见在各生物气候带的不同地形上都广泛分布有潜在盐渍化土壤系列的土壤。
(四)积盐和脱盐的反复性
在我国受地下水和地面渍涝积水影响而发生的土壤现代化盐渍化,具有明显的季节性积盐和脱盐频繁交替的反复性,这个特点在年际上也有反映。在雨水过多发生大涝年份的翌春3~5月积盐季节,土壤盐渍化有所发展和加重,在雨水连年偏少的干旱年份,土壤盐渍化往往有减轻的趋势。土壤盐渍化的反复性是由于土壤水盐和地下水位季节性与年际动态变化所致,在半湿润、半干旱地区和在盐渍土壤利用过程中表现得尤为突出。在改良利用盐渍土过程中,当地下水位长期高于其临界深度情况下,土壤中的水盐移动多以频繁的季节性上下垂直运动为主,盐分主要在土体中作季节性的上下重新分配,从土体中排走的盐分为数不多,且其移动速度甚为缓慢,即使采取有力的措施调控地下水位长期低于其临界深度而使土壤处于稳定脱盐的情况下,土壤盐分虽然被淋洗到深层土壤中,但其运动仍以垂直分配为主,排走的盐分依然为数不多,一旦采取的水利措施失当,导致地下水位重新上升而持续高于其临界深度,则土壤将会再度发生盐渍化,对此绝对不能掉以轻心,必要时还要采取一定的有效措施,否则土壤的盐渍化还会加重(王遵亲等,1993)。
四、中国盐渍土壤盐渍化的形成因素
我国土壤和环境是一个统一的整体,盐渍化土壤是在一定的环境条件下形成和发育的,在众多环境因素中,又以气候、地形、地质和水文地质及生物因素的影响最为显著。现已初步查明,气候干旱、地面蒸发强烈及地势相对低平,导致地表和地下径流滞缓或汇集,地下水位接近地表是产生土壤现代积盐过程的主要原因。另外,人类经济活动也会从正反两方面对土壤盐渍化产生巨大的影响,人类可以通过采用各种措施,改变环境条件,从而影响土壤盐渍化的发展方向。研究上述各种因素影响下土壤盐渍化发生和演变的规律,认识土壤盐渍化过程和上述各种因素的相互关系,是防止土壤盐渍化的基本环节。我国地域辽阔,自然条件复杂,只有查明不同条件下土壤盐渍化的原因,才能对症下药,达到有效地防治土壤盐渍化的目的。
(一)气候因素
我国盐渍土分布的地域十分广泛,从南到北都有盐渍土的分布,但大面积的盐渍土都分布在北方干旱、半干旱地带和沿海地区。研究表明,盐渍土的这种分布规律主要是和气候地带性特点相适应的。在气候要素中,又以降水和地面蒸发强度与土壤盐渍化的关系最为密切。降水量和蒸发量的比值反映了一个地区的干湿状况,同时它也反映了该地区的土壤水分状况及土壤积盐状况(表1-1)。我国南方地区,潮湿多雨,蒸发量与降水量的比值小于1,土壤水盐以下行运动为主,通过降水淋洗,母质和土壤中的水溶性盐分绝大部分都可以随水流入海洋,除滨海地带外,由于湿润地区不具备盐渍土形成的气候条件,因此作物一般不会受到土壤盐碱化的危害。即使长江以南的沿海一带,由于受海水的浸渍,目前还分布着一定面积的滨海盐渍土,这些地区具有适宜于土壤脱盐的气候条件,年平均降水量多在1000mm以上,从这些地区水盐动态的总趋势来判断,仍然是在不断地向土壤脱盐和地下水淡化方向发展。我国长江以北处于半湿润、半干旱气候区的黄淮海平原和东北松辽平原,蒸发量和降水量的比值均大于1,土壤水的毛管上升运动超过了重力下行水流运动,在蒸降比较高的情况下,土壤及地下水中的可渗盐随上升水流蒸发、浓缩、积累于地表,在一般情况下,气候越干旱,蒸发越强烈,土壤积盐也越多。
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