全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2002) 01-0063-06
生物措施对柴达木盆地弃耕盐碱地效应分析*
李海英, 彭红春, 牛东玲, 王启基
(中国科学院西北高原生物研究所, 西宁 810001)
摘要: 利用生物技术改良柴达木盆地弃耕盐碱地, 3 年结果表明, 全盐量随着苜蓿种植年限的增加而降低。0～
30cm 耕作层全盐量由试验前的1. 518%下降到 0. 126% , 脱盐率达 91. 7% ,盐分表聚现象已不明显。土壤盐分季节
变化呈 U 型曲线, 建植人工草地后, 初级生产力明显提高。试验区植物群落的物种数、多样性指数、均匀度均高于对
照区。
关键词: 柴达木盆地; 生物措施; 弃耕盐碱地; 效应分析
中图分类号: S156. 4　　文献标识码: A
Analysis of the Effect of Biomeasures on
Discarded Salkaline Land in Chidamu Basin
LI Hai-y ing , PENG Hong-chun, NIU Dong-ling, WANG Qi-ji
( Northw es t Plateau In st itute of Biology, Chinese Academy of Science Xin ing 810001 CHina)
Abstract: Through three years experiment about improvement o f discarded salkaline land by biomeasures
in Chaidamu Basin fr om 1998 to 2000, the resul ts show ed the ef fect w as very no talbe. Total salt content
decr eased w ith plant gr ow th. In 0～30cm soil layer the to tal salt content decreased from 1. 518% to 0.
126%, mean desalinization rate was 91. 7% . T he salt did not g ather in top lay er of soil no tably. T he
seasonal change of total salt content w as keep in "U " carve. Pr imary product ivity increased highly by
rehabilitat ion. T he number of species, diversity and evenness in experimental f ield w ere higher than those
in CK field.
Key words : Chaidamu Basin; Biomeasures; Discarded salkaline land; Effect analysis
　　柴达木盆地地处青藏高原北部, 地处东经 90°
07′～99°20′, 北纬 35°13′～39°18′, 北依阿尔金山-祁
连山南侧,南靠昆仑山,东为青海南山,属高海拔断
陷内流封闭盆地[ 1]。由于柴达木盆地独特的地位位
置和气候的影响, 形成植被类型多样,其中荒漠植被
为主的面积占 42%, 植被稀疏矮小。干旱严酷的荒
漠气候使盆地平原地区几乎不产生径流, 是无灌溉
就无农业的地区[ 2]。自 20世纪 50年代起, 在盆地环
形细土带进行大规模农业开发建设, 垦殖宜农地
8. 67万 hm2。在开垦的同时也相应的发展了自流渠
灌,因采用传统的大水漫灌方式,又无配套的排水设
施,导致灌区地下水位急剧上升。由于盆地是个封闭
式的水系,水量平衡主要消耗于蒸发 [ 3] ,从而使已垦
耕地普遍发生盐碱化问题。长期以来,因采用无排水
压盐、大水漫灌等不合理的灌溉制度,致使土地贫
瘠, 土壤自我调控能力低下,盐碱现象严重,造成大
面积土地弃耕撂荒。目前耕地面积只有4. 4万hm2 ,
撂荒一半,其中盐碱化面积达 1. 87万 hm2。由于柴
达木盆地干旱多风, 降水稀少,蒸发强烈,土地一旦
弃耕撂荒,土体中盐分就会迅速随水分蒸发而上行,
使盐碱化现象进一步加剧。盆地内较大面积的撂荒
地,大多复垦条件好,与新垦荒地相比, 具有投资少,
见效快地优势。因而,开发利用和改良培肥盆地大面
积的弃耕盐碱化土地,具有重要的现实意义。
收稿日期: 2001-06-21; 修回日期: 2001-11-22
* 该项研究由“九五”科技攻关项目资助( 97-924-03-03)
作者简介: 李海英( 1975-) ,女,汉族,在读研究生
第 10卷　第 1期
　Vo l. 10　　No. 1
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2002 年　3月
March 　2002
　　提高盐碱地生产力的主要手段是合理利用和改
良盐碱地。种植耐盐植物提高盐碱地生产力,是当前
行之有效的“生物措施”之一[ 4]。在治理盐碱地的历
史上, 排水冲洗等水利措施虽曾被认为是治理盐碱
地行之有效的方法, 但由于一方面既要冲洗土体中
的盐分,另一方面还要控制地下水位的上升不致引
起土壤返盐, 这就要求必须具备充足的水源和良好
的排水出路, 做到灌排相结合。由于建立水利设施投
资非常昂贵, 且用于维护的代价也很高,同时还要面
对处理排出含盐水的问题。对于柴达木盆地而言,原
来的灌溉设施由于年久失修,已基本报废, 而且盆地
干埋少雨、蒸降比高、淡水资源有限, 财力有限。虽然
排水防止盐碱化在技术上是有效地,但是在干旱的
农业中是不经济的 [ 5]。因而一些研究者主张寻求生
物学治理措施。通过筛选耐盐种和品种,提高作物耐
盐能力较之用工程措施改良盐碱地要经济有效[ 6]。
发展耐盐植物能提高盐碱地的生产力水平, 降低使
用高质灌溉水和灌溉水处理的开支,有利于盐碱条
件下农业生态的良性循环和环境的改善。
本文通过在弃耕地种植燕麦( A vena sativa)和
多年生豆科牧草紫花苜蓿(Med icago sat iva)等措施
改良盐碱地, 以揭示其盐分变化规律和改良效果,为
改造中低产田和退耕还林、还草提供科学依据。
1　材料与方法
1. 1　试验区自然概况
试验区设在青海省海西州草原站德令哈市尕海
农场。海拔 2880m ,位于德令哈巴音河流域东南部,
属巴音河冲积-洪积和尕海湖相沉积的交接处, 地势
呈西北高,东南低。年均气温 2. 8℃,年辐射量 693.
33KJ/ cm
2
, 年日照 3182. 8h, ≥0℃年积温 2363.
9℃, 约 216d, ≥10℃积温 1660. 0℃, 约 113d, 无霜
期 90～110d,年均降水量181. 8mm, 主要集中在6～
8月,占全年的 58. 36% ,年蒸发量 2370. 0mm, 干燥
度 2. 4。平均风速3. 0m/ s,年大风日数 44. 1d。土壤
类型为盐化耕灌棕钙土,土壤耕层全盐量在 0. 54～
4. 0%之间,盐渍化严重地段有 2cm 左右的盐壳。盐
分主要组成为氯化物-硫酸盐, pH 值约 8. 28。试验
区为多年弃耕撂荒地, 植被稀疏,主要植物种为阔叶
独行菜 ( L ep idium latif ol ium ) , 芦苇 ( Phr agmities
aust rail is)和刺儿菜( Cirsium setosum )等, 植被覆盖
度仅 15%左右。
1. 2　供试材料
紫花苜蓿种子于 1997年从陕西榆林县引进, 发
芽率为 88%。
1. 3　栽培管理
试验样地于 1997年冬灌, 1998年春耕翻(耕深
30cm ) , 用圆盘耙耙耱一遍, 于 4月 24日机械条播,
播后镇压,行距 20cm ,播深 2. 5～4. 0cm。紫花苜蓿
播种量 22. 5kg / hm 2、青海甜燕麦 112. 5kg/ hm2、过
磷酸钙 300kg / hm2 和二胺 187. 5kg / hm2 混合后条
播, 面积 2. 27hm 2、苗期( 1998年 6月中旬)追肥(尿
素 150kg / hm 2)一次。三龄混播紫花苜蓿在 2000年
7 月上旬施追肥(尿素 75kg / hm2 )一次, 灌溉 2～3
次,在试验期间不除草。对照样地( 1hm2 )不进行耕
播、施肥、灌水等处理,仅采用网围栏封育,其它保持
自然状态。
1. 4　地上生物量测量
每年 5～8 月的 22 日, 选 5 个样方( 0. 5m×
0. 5m ) ,齐地面剪割,称鲜重,风干后称干重。
1. 5　群落调查
2000 年 9 月 2日随机选取面积 5. 0m×0. 5m
的样条, 将其均分为 10个 0. 5m×0. 5m 的小样方,
重复二次,共计 20个。调查样方的植物种类组成及
其分盖度(估测法) , 植株高度(随机选取 20株)等
参数。
1. 6　土样采集
1. 6. 1　试验前( 1997年秋季)采集土样, 在试验区
东,西,南,北,中 5个方位取土样, 即重复 5次,每个
方位随机取 10 个点, 按 0～10cm、10～20cm、20～
30cm 三层取样,于室内通风处阴干, 将各点相应层
次的样品均匀混合后,按 4分法留土样待分析。
1. 6. 2　1998、1999年按不同处理区采样。2000 年
5～9月每月取土样一次,测定季节动态变化。
1. 6. 3　土壤分析由青海省化工研究所分析室承担,
引用标准为GB 7857-7887。土壤全盐量测定用重量
法, 可溶盐离子用常规容量法, pH 值用酸度计法,
测试土壤溶液采用 1∶5土水比浸提液。
64 草　地　学　报 第 10卷
1. 7　数据分析[ 7]
1. 7. 1　优势度( P i)　P i= C′+ F′
2
% ( 1)
1. 7. 2　Shannon 信息多样化指数( H )
H = -
s
i= n
P iln( P i) ( 2)
1. 7. 3　Pielou的均匀度指数( E )
E= H′/ ln( s) ( 3)
式中: C′为相对盖度, F′为相对频度, P i 为第 i
种优势度, s为所在样地物种总数。
所有运算过程均在计算机上完成。
2　结果与分析
2. 1　弃耕地土壤含盐量
试验区土壤pH值为8. 06, 呈碱性。0～30cm 土
壤耕作层全盐量为 1. 518%。不同土层全盐量依次
为 0～10cm> 10～20cm> 20～30cm ,呈 T 型分布。
除 HCO 3 -外,其余离子含量分布与全盐量一致,也呈
T 型分布(表 1)。
表 1　弃耕地土壤盐分含量( 1997)
T able 1　Properties of salt content of discarded land
土壤层次( cm)
Soil l ayer( cm)
全盐量( % )
Total salt
conten t ( % )
pH Cl- Mg2+ SO 42- HCO3- CO 32- Ca2+ K+ + Na+
0～10 2. 808 8. 15 0. 942 0. 129 0. 239 0. 03 0. 003 0. 204 0. 307
10～20 1. 074 7. 98 0. 275 0. 029 0. 016 0. 04 0. 002 0. 105 0. 026
20～30 0. 673 8. 06 0. 165 0. 019 0. 013 0. 04 0. 002 0. 064 0. 019
0～30 1. 518 8. 06 0. 461 0. 059 0. 089 0. 04 0. 002 0. 124 0. 117
2. 2　土壤全盐量年际动态
2. 2. 1　土壤全盐量及其分布　对照区 0～10cm 土
层的全盐量随着时间的延长呈上升趋势, 在 3个土
层中年际间变化最大(图 1) , 全盐量由 1997 年的
2. 808%增加到 1999年的 4. 524% ,增加了 68. 3%,
其中 10～20cm 和 20～30cm 土层的全盐量的年际
间变化规律与 0～10cm 相反, 随着年份的变化呈下
降趋势。
图 1　对照区全盐量年际动态
Fig. 1　Yearly dynamics o f to tal salt o f CK field
　　混播区土壤全盐量随着牧草年限地增加而降低
(图 2)。1998年混播燕麦-紫花苜蓿区,土壤全盐量
明显 下降, 由 1. 518%( 1997) 下降到 0. 171%
( 1999) ,下降了 88. 7%。1999年土壤全盐量与 1998
年相比,呈下降趋势,但变化幅度不大。对照区全盐
量变化最大的土层是 0～10cm ,与此相同,混播区改
良前后变化最明显的也是 0～10cm , 其全盐量由
2. 808% ( 1997) 降 为 0. 170%( 1999 ) , 下 降 了
93. 9%。10～20cm 和 20～30cm 的全盐量分别由
1997 年的 1. 074%和 0. 673%, 降为 1999 年的
0. 101%和 0. 108%。
图 2　混播区全盐量年际动态
Fig . 2　Year ly dynamics of to tal salt concent of
concent m ix ture Medicago sativ a field
2. 2. 2　土壤盐分季节动态　土壤盐分的分布既随
着深度变化, 也随着时间而变化。在我国北方盐渍
区,在蒸发和降水的双重作用下,土壤盐分运动呈现
65第 1期 李海英等:生物措施对柴达木盆地弃耕盐碱地效应分析
明显的季节变化,即春季蒸发积盐,雨季淋溶脱盐,
秋季蒸发积盐,冬季相对稳定[ 8]。
试验区土壤盐分季节变化遵循“U”型曲线
(图 3)。春季土壤全盐量较高, 6～8月降低, 9 月后
再次积盐。
图 3　混播区土壤盐分季节动态
Fig. 3　Seasonal dynamics of to tal sa lt concent o f
mix tur e Med icag o sativa field
图 4　对照区土壤盐分季节动态
Fig . 4　Seasonal dynamics of to tal concent o f CK field
2. 2. 3　生物措施对土壤全盐量的影响及其脱盐效
率分析　改良前与改良后对比, 3个土层(表 2) ,以
0～10cm 脱盐率最高, 10～20cm 居中, 20～30cm 最
低。0～30cm 耕作层平均脱盐率达 91. 70% ,脱盐效
果明显,而对照区不仅未减,反而呈增加趋势。
2. 3　生物措施对群落结构的影响
2. 3. 1　生物措施对地上生物量的影响　紫花苜蓿
人工草地上生物量远远大于对照区(图 5) , 前者地
上净生物量为 1300g / m 2 ( 2 年平均) , 而对照区仅
259. 95g / m
2 , 比对照区提高了 4倍,较天然荒漠草
原提高 8. 72倍。而且优良牧草比例达到 91. 04% ,
较对照区提高 1. 23倍。
图 5　混播区与对照区地上生产量
Fig. 5　Com par ision o f abovegr ound net pr oductivit y o f
plant com munit y in CK and mixt ur e Medicago sativa field
2. 3. 2　群落组成及多样性分析　1998 年 4月 24
日混播紫花苜蓿, 经过 3年演替, 其群落由 16种植
物组成,隶属 7 科 15属。紫花苜蓿和白花草木樨
( Melilotus albus Desr . ) 作为优势种, 优势度为
45. 49%。群落多样性指数( H′) = 2. 2896、均匀度指
数( E) = 0. 8258。
而对照区群落由 10种植物组成,阔叶独行菜为
其优势种, 优势度为 53. 9。群落多样性指数=
1. 8759、均匀度= 0. 8147。因此,混播紫花苜蓿人工
草地群落中的物种数、多样性指数、均匀度均高于对
照区。
2. 4　经济效益分析
2. 4. 1　1998播种当年, 产燕麦籽 532. 5kg / hm 2, 鲜
草 27000kg / hm2 ;第二年鲜草 26940kg/ hm 2, 第三年
产鲜草 46755kg / hm2。种子按 1. 6 元/ kg , 鲜草按
0. 13元/ kg 计算,三年总收入 13942. 35元/ hm2。
2. 4. 2　三年投入: 苜蓿种子 22. 5kg/ hm 2, 16元/
kg ,燕麦种子 225kg / hm2 , 1. 6元/ kg , 总计 720元/
hm
2。二胺 150kg / hm2 , 4元/ kg ,尿素 kg / hm 2, 4元/
kg ,总计1500元/ hm2。水费675元/ hm2 ,播种费600
元/ hm2 ,收割费 900元/ hm 2,三年总计支出 4395元
/ hm 2。
66 草　地　学　报 第 10卷
2. 4. 3　燕麦-苜蓿混播三年纯收和 9547. 35 元/
hm
2
,年均纯收入3197. 7元/ hm2 ,投入与产出比为1
∶3. 17。
2. 5　生态效益分析
对于次生盐碱化等原因而退化的弃耕地,通过
灌溉、耕翻、松耙、整地建植、人工草地等综合措施,
使荒废多年的弃耕地成为高产、稳产的人工草地。处
理区物种多样性增加, 盖度增大, 平均盖度达到
84% ,较对照区提高 1. 38 倍; 土壤盐分含量显明减
少, 生态环境明显改善, 促进了退化生态系统良性
循环。
表 2　生物防治前后土壤全盐量及脱盐率( % )
T able 2　To tal salt concent befor e and after exper iment and desalinization rat e
土层深度
( cm )
Soil layer
1997年试验前
Before
ex perim ent
1999年
1999a
EM CK
增减量( % )
Increase or decreas e
EM CK
相对脱盐率( % )
Relative d esalt percen tage
EM CK
0～10 2. 808 0. 170 4. 524 - 2. 638 + 1. 716 93. 95 - 61. 11
10～20 1. 074 0. 101 0. 999 - 0. 973 - 0. 075 90. 60 6. 98
20～30 0. 673 0. 108 0. 136 - 0. 565 - 0. 537 83. 95 79. 79
0～30 1. 518 0. 126 1. 886 - 1. 392 + 0. 368 91. 70 - 24. 24
　　* 1998年混播紫花苜蓿-燕麦　A v ena sat iv a-mixture Medicago sat iv a;　EM:示范区　Experiment f ield
3　讨论与结论
3. 1　改良前( 1997年)土壤全盐量以表层最高, 随
着土壤深度的增加含量依次减少。该地区土壤中
Cl
-为主, 属于中重度氯化物盐渍地。改良前土地已
撂荒,植被稀疏矮小,地表裸露, 而且气候干旱多风,
降水稀少, 蒸发强烈,致使盐分随着水分的蒸发上
行,职聚地表。因此,生物改良应于农业措施结合,若
农业措施不当, 造成缺苗, 作物生长季节地表无覆
盖,将使下移盐分重新上返,使已改良的土壤再次盐
渍化。
3. 2　对照区( 1997- 1999) 0～10cm 土壤全盐量逐
年上升, 10～20cm 和 20～30cm 土层则呈下降趋
势。表明表层土壤聚盐作用强烈,返盐现象加强。在
相同年份,盐分的分布特征与气候干旱、降水少、蒸
发量巨大,关系密切。由于植被稀疏, 覆盖度低, 加剧
了土壤水分的蒸发,盐分随水分上行而积聚地表。
而燕麦+ 紫花苜蓿混播区 3层土壤全盐量都呈
下降趋势。燕麦+ 紫花苜蓿属深浅根植物混播, 混播
当年, 燕麦比紫花苜蓿出苗早, 增加地表覆盖度,减
少土壤水分蒸发, 减小盐分地表积聚作用。据李述刚
等[ 4]研究表明, 深浅根植物混播, 盐分移动明显,是
深浅根双重作用的结果。浅根系导致 0～20cm 土层
显着淋洗, 20～80cm 的盐分移动为深根系推动[ 4]。
因此可使灌溉盐分沿根系表面向下移动。
3. 3　改良后试验区全盐量季节变化遵循“U”型曲
线。结果与该地区气候和植物生长季关系密切。混
播紫花苜蓿从 4月 20 日返青生长,植被覆盖度较
低,加之雨季尚未来临,气候干旱, 蒸发量大, 盐分在
地表积聚,致使土壤表层含盐量较高。随着紫花苜蓿
的生长, 地表覆盖度增加, 减少了土壤水分蒸发, 导
致盐分下降。8月,覆盖度达最大值,且处于雨季, 一
方面通过灌溉洗盐,另一方面又增大了植被的蒸腾
作用,减少土壤水分的蒸发, 盐分明显下降。8月下
旬,进入枯黄期,根系吸收水分减少,苜蓿收割后, 地
表覆盖大大降低, 裸露面积增加, 太阳辐射量增加,
加之雨季结束, 土壤水分蒸发加剧,促使盐分从土壤
返回地表, 各层盐分又随之增高, 但均低于对照
样区。
3. 4　试验区 0～30cm 土层平均脱盐率达 91. 70% ,
而对照区与 1997年相比全盐量增加 24. 24%。脱盐
为盐碱地改良的基本过程, 脱盐量和脱盐率是脱盐
的主要指标, 反映脱盐过程、速度并决定脱盐效
果[ 9]。试验区土壤全盐量由 1. 518%( 1997)降至
0. 126% ( 1999) ,能适应一般作物种植(灌溉水为淡
水)。脱盐效果显著,生产力大大提高。生产量较对
照区提高 4倍, 且优良牧草比例提高 1. 23倍。生物
多样性指数、均匀度指数、物种数也均高于对照区。
种植耐盐植物使土壤水分改善、有机质增加、团粒结
构改变,培肥土壤。
3. 5　生物改良盐碱地使土壤得以改善,按直接种植
67第 1期 李海英等:生物措施对柴达木盆地弃耕盐碱地效应分析
计算经济效益、生态效益, 比工程措施投资少,操作
简单,方便群众,实用价值大。因此,在德令哈地区实
施农牧结合, 种植耐盐植物一方面可以改良土壤,提
高土壤生产能力, 增加农牧民收入,另一方面以种植
的作物作为牧畜的饲料,既减轻放牧对天然草场的
压力,又保护生态环境。
参考文献
[ 1]　杜庆,孙世洲著. 柴达木地区植被及其利用[ M ] . 北京:科学出
版社, 1990. 1～10
[ 2]　青海农业资源区划分办公室编著. 青海土壤[ M ] . 北京:中国
农业出版社, 1997. 12～371
[ 3]　黎立群,王遵亲. 青海柴达木盆地盐渍类型及盐渍地球化学特
征[ J ] . 土壤学报, 1990, 27( 1) : 43～53
[ 4]　李述刚,程心俊,王周琼. 荒漠绿洲农业生态系统[ M ] . 北京:
气象出版社, 1998. 75～90
[ 5]　Peck A J. Development and reclamat ion of secondary salinity
[ M ] . Un ivers ity of Queen sland pres s, 1975. 301～307
[ 6 ] 　 Ash raf M , McNeil ly T, Bradsh sw A D. S elect ion and
h eritabilit y of tolerance to s odium ch loride in for e forage
species [ J] . C rop S ci. , 1987, 26: 232～234
[ 7]　李加宠,俞仁培. 水-土壤-植物系统中盐分的迁移和植物耐盐
性研究进展[ J] . 土壤学进展, 1995, 23( 6) : 9～20
[8]　彭红春,牛东玲,李晓明,等. 柴达木盆地弃耕盐碱地紫花苜蓿
生物量季节动态[ J] . 草地学报, 2001, 9( 3) : 218～222
[ 9]　龚家柯. 重盐渍土麦糠覆盖保苗增产技术的研究[ J] . 土壤肥
料, 1984( 4) , 7～10
(上接 52页)
累量大时,具有较高的冠层密度,冠层密度越大失水
越多。此外, 草屑积累量大,草坪草的叶面积指数增
大,光合作用和蒸腾作用增强,也导致蒸散量增大。
在不同水分条件下,供试草种的总草屑量累积
效应差异显著,充足供水时高于不充足供水;但各周
期的草屑积累量差异不显著。表明通过水分管理能
够调控草坪草的草屑积累量,但短期内效果不明显。
参考文献
[ 1 ]　马燕玲.草坪水分需求及研究趋势[ J] . 国外畜牧学-草原与牧
草, 1998, ( 2) : 13～16
[ 2]　潘全山,韩建国等.播量及修剪留茬高度对草地早熟禾草坪蒸
散量的影响[ J] .草原与牧草, 2000, ( 4) : 10～14
[3 ] 　Bir an I B, Bravdo I, Har av B, et al. Water consum ption and
grow th rath of 11 turfgras s as af fected by mow ing height ,
irr igat ion f reguen cy, and soi l moisture [ J ] . Agron J . , 1981,
( 73) : 85～90
[ 4 ] 　 Feldhake C M , Daniel son R E, But ler J D. Tu rfgr as s
evapot ranspir at ion. 1. Factors in fluen cing rates in urban
environments[ J] . Agr on . J. , 1983, ( 75) : 824～830
[ 5 ] 　 Joh ns D J, Beard B, Van Bavel C H M . Resis tance to
evapot ranspir at ion f rom a St . Augu st ineg ras s turf canopy [ J] .
Agron . J. , 1983, ( 75) : 419～422
[6]　Kopec D M, S hearman R C, Riordam T P. Evapot ranspirat ion
of tall f es cue tur f[ J ] . Hor ts cience, 1988, ( 23) : 300～301
[ 7 ] 　 Bear d J B. T urfgrass w ater st ress : drought resis tance
componen ts , phys iological m ech an isms , an d species-genotype
diversity[ A] . In T ak aton H. Proc. Int . Tu rf . S ci. 6th, T okyo,
J apan. Augus t , Japan, S oc, T urfSci. , T okyo. 1989, 23～28
68 草　地　学　报 第 10卷