6.1.2　泥质海岸造林树种选择试验

6.1.2　泥质海岸造林树种选择试验

6.1.2.1　泥质海岸植物群落特征

北方泥质海岸有两大土类：滨海盐土及滨海苏打盐渍土，这种特定的生态环境，决定了植被的独特特征。植物种类的生长是严格按照土壤水、盐的分布规律而分布的，这种自然的分化，使植物组成若干不同种类的群丛。随着盐分由高到低的变化，群丛组成由单一种逐渐转化为几个种组成的复合群丛，植株由矮小型向高大型发展，但各个群丛之间的界线却比较明显，因此对于微域地形和土壤水、盐起着一定的指示作用。

除自然生长的柽柳、杠柳、白刺等灌木外，多为单生的盐生、碱生草。主要群落有：翅碱蓬-糙叶苔草群落（Suaeda heteroptera-Carex scabrifolia）、碱蒿-白刺群落（Artemisia anethifolia-Nitraria sibirica）、碱蓬群落（Suaeda glauca）、獐毛群落（Aeluropus sinensis）、茵陈蒿群落（Artemisia capillaris）、拂子茅群落（Calamagrostis epigeios）、罗布麻群落（Apocynum renetum）、白茅群落（Imperata cylindrica var.major）、芦苇群落（Phragmites communis）、金狗尾草群落（Setaria glauca）、虎尾草群落（Chloris virgata）、西伯利亚蓼群落（Polygonum sibiricum）。

泥质海岸的各不同植物群落与土壤含盐量关系如表6-1所示。

从表6-1看出，随着土壤含盐量由高到低的变化，土壤类型和植物群落类型亦发生明显的变化。根据这种适应，植物群落可分为强度、中度、轻度3个耐盐的生态类型，相应地分为不同的土壤类型。

表6-1　植物群落与滨海盐土土壤含盐量

强度耐盐群落：翅碱蓬—钢草，碱蒿—白刺，土壤含盐量大于10.2 g·kg-1时，仍能正常生长，耐盐指标为10.2～15.0 g·kg-1。中度耐盐群落：碱蓬、獐毛、茵陈蒿群落，耐盐指标达4.8～7.5 g·kg-1。罗布麻和白茅群落为轻度耐盐群落，指示含盐范围为1～3 g·kg-1。芦苇群落耐盐力也较强，并且适应范围也较广，一般在4～8.5 g·kg-1的含盐量均可生长，这与水生环境有关。土壤盐分含量愈高，芦苇的植株也愈矮小。

翅碱蓬、獐毛既是盐土的指示植物，又是碱化土上的指示植物。翅碱蓬、獐毛群落在滨海盐土上，表明的土壤含盐量分别为15 g·kg-1和6 g·kg-1左右，pH分别为7.5～7.8和7.8～8.3；而在苏打盐渍土上，翅碱蓬和獐毛群落，植株矮小，群落盖度低，但其所指示的土壤含盐量在3～5 g·kg-1，pH在9.4以上。地表常有白霜，品尝先咸后苦。翅碱蓬的多度、盖度、频度均随土壤含盐量的增高而呈正相关。

随着土壤含盐量的降低，群落的组成种类愈复杂，土壤有机质含量增加，pH增大，这说明植物群落的组成种类与土壤含盐量和土壤有机质密切相关。

分布在辽宁凌海市建业乡的泥质海岸上的苏打盐渍土，主要指示植物特征是以旱生型草本植物为主，植株矮小，植物群落与苏打盐渍土土壤含盐量的相关性见表6-2。

表6-2　植物群落与苏打盐渍土土壤含盐量

泥质海岸植物群落演替动力是土壤盐分，土壤含盐量多少，有机质高低，pH的高低，地下水位的高低，决定着植物群落各方面的特征。这种盐生植被演替称之为外因生态演替。正确掌握盐生植被的演替与土壤含盐量的相关性以及植物群落的适生条件，对合理地选择树种，适地适树，提高造林成活率都具有非常重要的意义。

滨海盐碱地、光板地及生长着成片翅蓬或碱蒿、稀疏的白刺、碱蓬群落表示土壤含盐量高，多在6～12 g·kg-1，不经改良不能直接用于造林。这种植物群落密度越小，表明土壤含盐量愈高，反之愈小。

獐毛、茵陈蒿、补血草是中等盐碱地的代表群落，是重盐碱向轻盐碱过渡的类型。该群落所表明的土壤含盐量多在3～4 g·kg-1。在林业上，可直接栽植柽柳、枸杞、沙枣等耐盐树种。也可以修台田，栽植群众杨、109柳、刺槐、白榆、绒毛白蜡等乔木树种。

白茅、罗布麻、狗尾草是轻盐碱地的指示植物，该群落所表明的土壤含盐量为1～2 g·kg-1。此类盐碱地可直接用于造林。

金狗尾草是土壤碱化的重要标志，它表明土壤含盐量在3 g·kg-1，pH 9.0以上。这类土壤可以直接栽植较耐碱的树种，如沙枣、紫穗槐、刺槐。

盐生植物群落是一类特殊的群落，属于微域植被，为非地带性植物群落，盐生植物群落通常层次不明显，多数呈单层结构，只有少数灌丛及部分中、高草丛层次分化。群落外貌低矮，盖度较小，从内陆到海岸往往可见十分明显的梯度。由于土壤盐渍化程度的差异，盐生植物常常形成彩纹地毯式群落复合体与盐渍化土壤的镶嵌分布相一致。

6.1.2.2　泥质海岸盐碱土地球化学特征

试验区主要有两大类：滨海盐土及滨海苏打盐渍土。滨海盐土又分滨海潮滩盐土、滨海盐土及滨海盐化草甸土。滨海盐土为北方泥质海岸造林的主要宜林地，认清该土壤地球化学特征，对树种选择、土壤改良、防护林体系建设有着重要意义。为此，根据辽宁泥质海岸各类型地段土壤剖面样地，说明滨海盐土的地球化学特征见表6-3。

表6-3　辽宁泥质海岸试验区滨海盐土离子状况

辽宁泥岸海防林试验区距海5 km左右，一般该土壤未脱离海水影响的日潮带或月潮带，从表6-3看到，盐分在剖面中垂直分异不太明显，仅表层（0～30 cm）盐含量3.850～3.529 g·kg-1，底层（50～100 cm）2.771 g·kg-1，可见100 cm之内盐分含量差异不大。滨海盐土的盐分组成均以Cl-和Na＋占优势，Cl-占阴离子之和的60%，Na＋占阳离子之和的73%。Cl-在100 cm土体内含量差异不大，含量也不少，占阴离子的20%，呈碱性。再从主成分分析来看（表6-4），表层（0～10 cm），阴离子中以Cl-负荷量值大，其次是和，在阳离子中以Ca2＋和Na＋负荷量大，在底层（50～100 cm）是以和负荷量大，阳离子中以Ca2＋和Na＋负荷量大。综上离子分析，辽宁泥质海岸滨海土自然淋溶很慢，表土聚盐很多，淋溶与聚盐过程反复进行，并且有碱化过程出现。如果完全靠自然淋溶脱盐非常缓慢，而且土壤碱愈来愈严重，对造林非常不利，必须进行人工干预，土壤改良加速脱盐，防止碱化。

表6-4　辽宁泥岸试验区滨海盐碱土主成分负荷量表

通过对各离子进行相关性分析（表6-5），通过相关矩阵可知，Cl-与在表层（0～30）呈正相关，而在底层（30～50 cm，50～100 cm）呈负相关，这说明该地区土壤盐分表聚很慢，淋溶也很慢，自然脱盐碱化过程缓慢进行。有些地方出现碱化土，除0～10 cm土层外其他层次Cl-与TS相关性显著，相关系数在0.9以上，Na＋与TS在各层次相关都极显著，和与TS在表层呈相关，在底层呈负相关，但均不显著，与pH在各层次相关也不显著，pH与TS在各层次相关不显著。这些说明该试验区滨海盐土是以Cl-为主的氯化物盐土，滨海性极强，在脱盐过程中有碱化现象发生。

表6-5　辽宁泥质海岸试验区各土层滨海盐土离子相关矩阵

续表

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6.1.2.3　滨海苏打盐渍土的地球化学特征

自1978年中国科学院沈阳应用生态研究所在渤海北部、大小凌河下游滨海氯化盐渍土发现苏打异常分布地带以来，此事备受人们的关注，这不仅仅是土壤分类的问题，而且对其利用也是新课题。滨海苏打盐渍土下深层及浅层水中，不仅含有氯化物，而且有苏打，表层土不仅有盐分积累，也有苏打积累。滨海苏打盐渍土对树木危害严重，给造林带来极大困难。

我们的试验基地凌海市（原锦县）南部沿海地区建业乡、大有乡、娘娘宫镇等，按我国盐渍土分布区划分属于滨海湿润海水浸渍盐区，渤海氯化物盐渍片。滨海盐渍土盐分组成主要以氯化物为主，但在我们试验地区也有苏打盐渍土，它与大面积滨海氯化物盐渍土呈复区分布，主要分布在大小凌河的入海口的滨海平原上以及河流的两岸低湿地内，微地形起了重要作用。这种滨海苏打盐渍土主要在生物化学作用下，被硫酸还原而形成苏打，在土壤深层水中含有苏打，表土中就积累了苏打，生物还原反应式如下：

Na2SO4＋2C→Na2S＋2CO2

Na2S＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2S

以上反应式首先在缺氧嫌气状态下，其次有机物作为微生物生命活动的能量，最后还要有还原细菌，在凌海市南部沿海地区辽河油田就具备这种条件，因此形成苏打盐渍土。这种滨海苏打盐渍土不仅含有氯化物，而且有较高的苏打含量，碱化度高，pH高，总碱度占阴离子总量的40%～60%，土壤质地多为黏土，物理特性不良，养分含量低。其典型剖面盐分状态如表6-6，滨海苏打盐渍土的土壤含盐量在2～4 g·kg-1，pH 9～10，总碱度1左右，总碱度占阴离子和的40%左右，具有这样特征，再根据其分布河流两岸沿海地区即可认定为滨海苏打盐渍土。

表6-6　滨海苏打盐渍土盐分离子状态

6.1.2.4　辽宁泥岸树种选择试验结果

辽宁泥质造林树种对比试验经历了10余年的研究，可以说是有史以来规模最大、跨越时间最长、涉及树种最多的一项辽宁泥质海岸盐碱地造林对比试验的基础性研究。通过大量的野外调查、定位对比、室内外造林树种耐盐性测定，明确了适应辽宁泥质海岸的造林树种、耐盐性范围和树种的生长状况，为辽宁泥质海岸盐碱地树种的科学选择提供了坚实的科学依据。

（1）野外调查选择造林树种

泥质海岸造林树种选择中最简单、最快捷、最方便的方法就是对北方泥质海岸地区，残存原生态树种（大都是零散分布），现在人工林、泥质海岸带建立的植物园（如熊岳植物园）及海岸带零散庭园栽植树种，进行树木生长调查和土壤盐碱地pH和含盐量速测。通过调查比较对所调查树种进行耐盐排序，确定进一步造林树种的野外定位试验和室内水培、沙培，测定其耐盐性指标。据野外调查，定位对比试验和室内耐盐指标测定，最终确定泥质海岸造林树种，现特在北方泥质海岸地带野外调查结果综合如表6-7所示。

表6-7　辽宁泥质海岸树木耐盐排序表

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（2）轻中盐碱地造林树种定位对比试验

在辽宁省凌海市建业乡南建业村，修筑长2 500 m，宽10 m，深1 m台田，选择轻度、中度盐碱地类型1.3 hm2为造林树种选择试验地，栽植绒毛白蜡、群众杨、刺槐、小胡杨、河南白榆、109柳等树种及无性系，株行距1 m×2 m，随机区组设计。在大洼区关家大桥进水渠和王家排水总干的轻盐碱地上布置了群众杨、新疆杨、中林46杨、辽宁杨、三北一号杨，试验面积1.2 hm2，株行距1.5 m×1.5 m，随机区组设计，3次重复。在辽宁省凌海市建业乡轻盐碱地上修筑台田100亩进行树种对比试验。对比树种：辽宁杨、中林46号杨、3930杨、3016杨、群众杨、刺槐、绒毛白蜡、柳树无性系28个、抗虫榆、杜仲、银杏、金丝小枣等。采用模糊数学中多目标灰色局势决策方法，对树高、胸径、地径及其年平均生长量、成活率、保存率等指标进行造林树种选择的综合判定。

轻、中盐碱造林地土壤的盐分离子组成如表6-8所示，在辽宁泥质海岸造林地中，主要的盐分离子为、Cl-、、Ca2＋、Mg2＋、Na＋等，但在轻盐碱地中不含有。在轻盐碱地中，各盐分离子的含量多少依次为Cl-、和最多，分别为0.540 9 g·kg-1、0.539 4 g·kg-1和0.427 0 g·kg-1；Ca2＋、Na＋居中，分别为0.310 0 g·kg-1和0.334 8 g·kg-1；Mg2＋和K＋含量较少，分别为0.139 3 g·kg-1和0.002 5 g·kg-1。在中度盐碱地中，各盐分离子的含量多少依次为Na＋、Cl-，最多，分别为5.387 2 g·kg-1、2.780 4 g·kg-1和1.753 7 g·kg-1；、Ca2＋、K＋居中，分别为0.406 6 g·kg-1、0.275 0 g·kg-1和0.266 2 g·kg-1；Mg2＋最少，为0.065 6 g·kg-1。从它的组成成分来看，影响轻、中盐碱地的主导盐分离子不完全相同，因而在造林树种选择和土壤改良的过程中，应区别对待。

表6-8　土壤的盐分离子组成

注：A：轻盐碱地；B：中盐碱地；盐分离子含量单位为mg·100g-1±。

从表6-9、表6-10中可以看到，轻盐碱试验地上的3个树种成活率、保存率及生长指标都高于中盐碱地上的数值，可见，较高的土壤盐碱含量抑制树木成活和生长。在轻度、中度盐碱地上，绒毛白蜡的成活率和保存率都不及群众杨和109柳。109柳的成活率在这2种试验地上都高于群众杨和绒毛白蜡。中度盐碱地上109柳的保存率高于群众杨和绒毛白蜡，而在轻度盐碱地上109柳保存率稍低于群众杨，而高于绒毛白蜡。(https://www.daowen.com)

表6-9　轻中盐碱地树木生长指标

表6-10　轻中盐碱地造林树种生长对比

但是仅仅从树高、地径、胸径及其生长量上看，2块试验地上3个树种，很难直观比较。因此，借助于模糊数学中多目标灰色局势决策方法，根据2块试验地上3个树种的8个指标综合判定进行造林树种选择判断，客观地、准确地决定在什么样立地条件下，哪种树种为首选树种，进行树种选择顺序排队。利用表6-13中2种试验地上3个树种8个指标综合评价进行树种选择，具体步骤如下：

①效果测度选择与效果测度矩阵计算：

选用上限效果测定公式

式中rij为局势Sij的实测效果，umax为局势Sij所有实测效果最大值。i＝1，2试验地号，j＝1，2，3树种高，根据上述公式和表6-13数据，得到以下测度矩阵：

②计算综合决策矩阵：

按和M1～8矩阵，计算M（∑）综合因子决策矩阵中各元素，计算结果如下：

③最优局势选择：

对M（∑）决策矩阵分别按行、按列选择最优局势，然后按行和按列大小值顺序排成优序化矩阵：

按行大小值优序化矩阵

按列大小值优序化矩阵

列、行优序化矩阵M（j）和M（i）相同。

根据M（i）和M（j）优序化矩阵，进行造林树种选择和排序。

在轻度盐碱地上造林树种选择顺序是群众杨、109柳、绒毛白蜡。

在中度盐碱地上造林树种选择顺序是群众杨、109柳、绒毛白蜡。

（109柳病虫害严重，抑制树木生长，故排序应在白蜡之后）。

另外，在辽宁省大洼区轻盐碱地上，还引进了新疆杨、中林46杨、三北一号杨、辽宁杨，成活率及保存率均在80%以上。对辽宁省凌海市等试验基点轻盐碱地纯林主要树种林分生长状况进行了测试，如表6-11～表6-13。

表6-11　现有轻盐碱地试验林生长情况

表6-12　泥质海岸轻盐碱地纯林主要树种林分生长状况

表6-13　林分生长过程分析

从表中数据分析可知小胡杨、辽宁杨、群众杨、绒毛白蜡、刺槐、家榆是轻盐碱地的优良树种。从树高、胸径、材积其平均值看出以小胡杨、辽宁杨、群众杨生长最快，其次是绒毛白蜡、刺槐，家榆生长较慢。

（3）滨海苏打盐渍土造林树种选择对比试验

在凌海市建业乡何屯村苏打盐渍土上修筑200 m×8 m×1 m的长条台田25块，选地1.3 hm2，布置沙枣、绒毛白蜡、群众杨、刺槐、小胡杨耐盐品系、旱柳、109柳、86539杨、火炬树、山枣、侧柏、白丁香、沙棘等造林树种对比试验。对滨海苏打盐渍土盐分离子进行了测定，从表6-14可以看出，K＋＋Na＋是滨海苏打盐渍土的主要盐分离子，含量达6.82 g·kg-1，其次是、Cl-和，含量分别为1.19 g·kg-1、1.2 g·kg-1和0.94 g·kg-1，Mg2＋和Ca2＋较少，含量分别为0.29 g·kg-1和0.31 g·kg-1。

表6-14　滨海苏打盐渍土盐分离子状态

在滨海苏打盐渍土上造林后的树木生长情况如表6-15所示，沙枣和群众杨造林3年后树高和地径生长最快，树高分别达到了2.08 m和2.15 m，地径分别达到了3.63 cm和2.61 cm，最适合苏打盐渍土造林，特别是沙枣应作为首选树种，86539杨和小胡杨是耐盐细胞筛选树种，成活与保存尚可，但越冬受冻害，不形成主干，不是理想的造林树种。小胡杨抗病性强，生长良好，可作为造林树种。

表6-15　滨海苏打盐渍土壤上树种对比试验

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（4）重盐碱地造林树种选择对比试验

大洼区三角洲南部双台河口与辽河口之间，为潮水经常浸没的盐荒地，南临渤海。为阻拦渤海大潮，在北起清水南至二界河修筑的26 km拦海防潮堤，在此进行重盐碱地造林树种对比试验。在此拦海防潮堤重盐土上栽植中国柽柳、枸杞、白刺、沙棘、杠柳、紫穗槐等6个造林树种。同时，在每个树种分别设置4个土壤改良处理小区：①造林穴内客土；②造林穴内放稻壳；③造林穴内放稻乱；④造林穴内覆地膜。另设对照区，随机区组设计，3次重复，共布置90个小区，试验地面积0.67 hm2。

大坝土壤为滨海潮滩盐土，土壤质地为黏壤质，结构不良，土壤坚实，渗透性差，容重大，孔隙度小，剖面层次不明显，有机质为0.7%～1.0%，pH8.3～9。造林地土壤含盐量和土壤盐分离子情况如表6-16、表6-17所示。从表中可以看出，土壤的含盐量非常高，大坝平均土壤含盐量为9.390 g·kg-1，坝顶土壤含盐量为9.720 g·kg-1，坝中为8.60 g·kg-1，坝下为5.70 g·kg-1，土壤含水量14%～25%。土壤中主要的盐分离子是K＋＋Na＋、Cl-和，含量分别为14.836 g·kg-1、11.97 g·kg-1和3.51 g·kg-1。

表6-16　大坝土壤含盐量

表6-17　试验地土壤盐离子状况

重盐碱土土壤改良措施造林成活率如表6-18所示，经过土壤改良后，栽植的4种造林树种只有柽柳成活，杠柳、沙棘、沙枣基本无法在重度盐碱地上成活。柽柳在客土改土下成活率为77.5%，比对照提高了24%，稻壳改土下成活率为80%，比对照提高了28%，稻乱改土下成活率为92.5%，比对照提高了48%，地膜改土下成活率为97.5%，比对照提高了56%。因而，在重盐碱土下，稻乱和覆膜改土效果最好。

表6-18　重盐碱土土壤改良措施造林成活率

重度盐碱土上柽柳造林后的优势木树高生长过程如表6-19所示，造林后前3年，生长较缓慢，树高年生长量在0.17～0.24 m之间，3年后树高生长加速，年生长量在0.5 m左右。在造林后第8年，柽柳的树高能达到2.5 m，这对于重度盐碱土而言已非常不易，且能郁闭成林，对于土壤改良、改善区域环境具有重要的意义。

表6-19　柽柳优势木树高生长过程

为进一步研究不同水分含量对柽柳生长的影响，分别设计了浇水（每穴7.5 kg）、不浇水、覆膜3种处理，每个处理3次重复，随机区组设计共36个小区，面积0.33 hm2。一年生柽柳截干根苗，造林密度1 m×1.5 m。造林试验结果如表6-20所示。以表6-20数据为基础进行双因素方差分析，为了稳定方差，并使数据接近正态分布，数据转换后进行方差分析。结果表明，土壤含盐量和土壤含水量等环境因素对造林成活率有显著影响，而造林措施中的浇水、不浇水、覆膜3种措施对造林成活率没有显著影响。因此，在春季（4月初）大坝土壤含水量不低于14%时，采用不浇水不覆膜，柽柳造林完全可以成活。春季在土壤含盐量7～12 g·kg-1的拦海防潮堤地段上，本项目大面积推广柽柳不浇水不覆膜造林11 km，造林成活率及保存率达80%。

综上所述，在拦海防潮堤重盐土上造林，必须采用柽柳，柽柳也是泥质海岸重盐碱土壤生态系统中的关键种。不同物种在一个生态系统中所占的地位是不同的，有些种在维护生态平衡的生物多样性方面起关键作用。

表6-20　柽柳造林试验结果