对于临海国家和城市，开发利用盐碱土已成为获得新土地的重要途径^[1-2]。我国滨海盐土总面积达5×10⁶ hm²，北起鸭绿江口，南至钦州湾，还包括海南岛和台湾岛沿海等，性质低劣，多数难以直接利用^[1]。目前，滨海盐碱地的改良利用主要集中在江苏^[3]、山东^[4]、河北^[5]、天津^[6]等地，对于浙江，特别是浙南地区关注较少。浙南滨海淤泥质盐碱土壤质地黏重、易板结、渗透性极差、脱盐周期漫长，其改良利用和生态绿化难度极大。

土壤团聚体是土壤结构的基本单元，决定土壤持水、透气、抗蚀和保肥等性能^[7]。近年来有研究表明团聚体的形成是盐碱土改良的重要步骤，可以有效促进盐碱土的盐分淋洗和肥力提升^[8]。如Zhang等^[9]发现，种植棉花可有效促进新疆玛纳斯河流域盐碱土有机碳库的积累，维持土壤团聚结构的稳定。连续3 a的棉花秸秆还田使山东滨海盐化潮土（含盐量为2.99~3.94 g·kg^–1）0~10 cm土层大于5 mm的团聚体数量提高13.4%，籽棉和皮棉分别提高14.6%和19.0%^[4]。同时添加有机肥和接种微生物对青海柴达木盐碱土（电导率为3.50 mS·cm^–1）中大团聚体（> 0.25 mm）的形成促进效果最好，且微生物呼吸强度和酶活性显著提高^[10]。Luo等^[11]报道，相比于农家有机肥和砂子，脱硫石膏对东北松嫩平原苏打盐碱土壤团聚结构形成、降盐和培肥效果最佳。但目前尚无浙南滨海淤泥质盐碱土壤团聚体特征研究的相关报道。

近年来，课题组选取10余种耐盐乔灌木，种植在温州宋埠、瓯飞、瓯江口等围垦区，其中柽柳（Tamarix chinensis Lour.）、厚叶石斑木（Rhaphiolepis umbellata（Thunb.）Makino）和白榆（Ulmus pumila L.）长势良好，存活率大于93.3%。根际是植物-土壤-微生物进行物质交换的活跃界面和独特微生态环境，植物光合作用固定的碳，约20%以根系分泌物形式进入根际，作为碳源或信号分子影响微生物种类、数量和分布，从而影响根际微区土壤的结构和功能^[12]。由于根系特征、分泌物类型和功能的不同，不同植物对根际土壤的团聚作用和养分循环影响不同。因此，本研究聚焦温州围垦区的滨海潮滩盐土，探究泌盐乔木——柽柳、拒盐灌木——厚叶石斑木、拒盐乔木——白榆根际土壤团聚体的形成特点及其氮、磷、钾养分元素的分布特征，旨在筛选适合的耐盐树种，为浙江滨海围垦区绿化和生态环境建设提供科学理论支撑。

试验地位于浙江省温州市平阳县飞云江河口的宋埠围垦区（120°40′16.17″E，27°39′49.44″N）。2005年开始围垦，面积为854 hm²，主要是工业用地（324.4 hm²），其中农林用地76 hm²，用于绿化和防护林构建。该地区属于中亚热带海洋性季风气候，年均气温17.9℃，有效积温5 687℃，无霜期276 d，降水量1 700 mm，主要集中在春、夏两季。2015年1月，于农林用地区域布点采样，共32个取样点。土壤类型为滨海潮滩盐土，母质为浅海沉积物，黏土矿物类型以伊利石为主，包含高岭石、蒙脱石和绿泥石。土壤质地为粉质黏壤土（USDA制），容重1.56±0.13 g·cm^–3，pH 8.12±0.56，平均含盐量4.1± 3.2 g·kg^–1，有机质11.27±4.66 g·kg^–1。

2016年1月，选定围垦区内地形平整、盐分含量基本一致的重盐碱区域作为样地，进行野外试验布置。面积为1 440 m²（30 m×48 m），平均含盐量为（7.7±0.6）g·kg^–1，属于重度盐化土^[13]。按照质量比2：1铺撒有机肥（浙江顶农有机肥，pH：5.5~8.5，有机质大于450 g·kg^–1，氮、磷、钾大于50 g·kg^–1，含水量小于300 g·kg^–1）和稻壳（纤维素：半纤维素︰木质素︰灰分含量比值约为5︰1︰2︰1），施用量为19.5 t·hm^–2。利用旋耕机破碎土壤，深翻，混匀，深度为20~30 cm，整平。如图 1所示，试验区划分成面积为30 m×12 m的4个区块，其中设对照裸地区块1个，其余3个区块混合种植柽柳、厚叶石斑木和白榆的2年生幼苗，每个区块分别种植1排柽柳、厚叶石斑木和白榆，间隔1 m，各30株。

图 1 研究区地理位置及试验处理示意图 Fig. 1 Location of the Songbu polder reclamation and layout of the experiment with three treatments

2017年11月，按10 m×12 m的规格将每个试验区块分为3个小区。采集土样时，已植树约2 a，距最后1次降雨10~15 d，地表基本无积水，部分地表出现干裂。裸地土壤取样：裸地区域零星分布芦苇。取样时，避开芦苇，每个小区分别按照5点取样法，用土钻采取深度为10~20 cm区间的土壤样品，获得混合土样0.5 kg，3个小区共1.5 kg。根际土壤取样方法为：每个小区选取生长良好，且冠幅和株高基本一致的柽柳、厚叶石斑木和白榆各3株作为重复。首先移除土壤表层的枯枝落叶，之后用不锈钢铲从植株基部开始挖去上层覆土，沿侧根找到须根部分（大部分位于土层10~20 cm），剪下分枝，轻轻抖动去除非根际土壤，仍然黏附在根上的土壤，用毛刷收集至封口袋中，视为根际土壤^[14]。每个区块每个树种获得混合根际土样约0.5 kg，3个区块共1.5 kg，带回实验室，自然风干。剔除可见的石砾、根系和其他杂质，过2 mm筛后，按四分法将土样分成四份，一份用于土壤理化性质分析，三份用于团聚体分离测定。

土壤团聚体的分级采用湿筛法^[15]。具体步骤如下：土样放置于孔径为2 mm的不锈钢筛上，室温下蒸馏水浸泡10 min，然后分别通过0.25 mm和0.053 mm的不锈钢筛，竖直上下振荡50次，获得水稳定性的0.2~0.25 mm大团聚体，0.25~0.053 mm微团聚体和小于0.053 mm粉+黏团聚体。将各级筛层中的土粒转移至烧杯中，冷冻干燥后备用，同时称重计算各粒径团聚体的比例。土壤pH和电导率（Electric Conductivity，EC）分别采用pH计（METTLER TOLEDO，瑞士）和电导仪DDS-307（雷磁，上海）测定，称取土壤2 g，水土比5︰1。土壤有机碳和全氮采用Vario MAX-CN元素分析仪（Elementar，德国）测定。碱解氮、有效磷、速效钾、游离氧化铁和土壤质地分别采用碱解扩散法、碳酸氢钠浸提–钼锑抗比色法、乙酸铵交换–火焰光度法、连二亚硫酸钠–柠檬酸钠–重碳酸钠（Dithionite- citrate-bicarbonate，DCB）提取–火焰原子吸收光谱法和吸管法测定^[16]。采用紫外–可见分光光度计（翱艺，上海）获得土壤可溶性有机质（Dissolved organic matter，DOM）200~800 nm光谱信息，用250 nm和365 nm处吸光度值之比（E₂/E₃）表征DOM分子量的大小^[17]。

数据采用IBM Statistics SPSS13.0进行分析统计，邓肯（Duncan）单因素方差分析检验处理间差异显著性水平（P < 0.05），绘图采用Origin 8.6软件。

如图 2所示，与裸地土壤相比，柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤pH分别下降0.14、0.43和0.39个单位。厚叶石斑木和白榆根际土壤pH分别为8.62和8.66，显著低于柽柳（8.91）（P < 0.05），表明厚叶石斑木和白榆对围垦区土壤pH的改良效果好于柽柳。根际土壤的EC为337~479 μS·cm^–1，显著低于裸地土壤（1 645 μS·cm^–1）（P < 0.05）。不同树种根际土壤的EC变化程度与pH不同，柽柳降盐效果最好，其根际土壤EC为337 μS·cm^–1，降幅高达80%。厚叶石斑木和白榆根际土壤EC降幅为70%~72%，二者无显著差异。

图 2 不同耐盐树种根际土壤的pH和电导率（EC） Fig. 2 Means of soil pH and electric conductivity(EC)in rhizosphere soils of the salt-tolerant trees

试验区土壤由粉粒和黏粒组成（分别为625 g·kg^–1和375 g·kg^–1），裸地土壤粒径均小于0.053 mm，而柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤0.25~0.053 mm微团聚体和2~0.25 mm大团聚体含量分别提高至50 g·kg^–1、58 g·kg^–1、59 g·kg^–1和8 g·kg^–1、9 g·kg^–1和7 g·kg^–1（表 1），表明种植耐盐树种可有效促进土壤较大团聚体的形成。因植树年限有限（2 a），根际形成的团聚体有限，特别是大团聚体仅获得10 g左右，未达到土壤理化性质分析的需求。因此，下面主要分析粉+黏团聚体和微团聚体的理化性质。

表 1 Table 1

表 1 不同耐盐树种根际土壤团聚体粒径分布 Table 1 Fractionation of soil aggregates in rhizosphere soils of the salt-tolerant trees/(g·kg–1) 2~0.25 mm大团聚体2-0.25 mm macro-aggregate 0.25~0.053 mm微团聚体0.25-0.053 mm micro-aggregate < 0.053 mm粉+黏团聚体 < 0.053 mm silt-clay aggregate 裸地Bare land 0 0 1 000 柽柳T. chinensis 8 50 942 厚叶石斑木R. umbellata 9 58 933 白榆U. pumila 7 59 934

表 1 不同耐盐树种根际土壤团聚体粒径分布 Table 1 Fractionation of soil aggregates in rhizosphere soils of the salt-tolerant trees/(g·kg–1)

如图 3a）所示，柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤有机碳含量分别为9.58 g·kg^–1、9.94 g·kg^–1和10.20 g·kg^–1，均显著高于裸地土壤（9.09 g·kg^–1）（P < 0.05）。白榆微团聚体中的有机碳含量显著高于粉+黏团聚体，柽柳呈现相反趋势，厚叶石斑木根际两种团聚体中有机碳含量无显著差异。各树种根际微团聚体的有机碳含量以白榆最高（14.86 g·kg^–1），厚叶石斑木次之（9.78 g·kg^–1），柽柳最低（7.13 g·kg^–1），三者之间均达到显著差异（P < 0.05）。相比裸地土壤（17.47 g·kg^–1），各树种根际土壤游离氧化铁含量均有所降低，其降低程度由低至高依次为厚叶石斑木（17.06 g·kg^–1）、柽柳（16.37 g·kg^–1）和白榆（16.22 g·kg^–1）（图 3b））。不同粒径团聚体间的游离氧化铁含量差异显著，微团聚体中（8.26~12.34 g·kg^–1）显著低于粉+黏团聚体（15.87~17.72 g·kg^–1）（P < 0.05）。就微团聚体中的氧化铁含量而言，白榆最高（12.34 g·kg^–1），厚叶石斑木（8.28 g·kg^–1）和柽柳（8.26 g·kg^–1）两者无显著差异（P > 0.05）。

注：不同字母表示不同根际土壤不同粒径间在0.05水平差异显著。下同。  Note:Different letters indicate significant difference(P=0.05)between aggregates fractions in rhizosphere of the salt-tolerant trees. The same below. 图 3 不同耐盐树种根际不同粒径土壤颗粒的有机碳（a））和（b））游离氧化铁含量 Fig. 3 Contents of organic carbon(a))and dithionite-extractable Fe(hydro)oxides(b))in soil aggregates of rhizosphere soil relative to particle size and salt-tolerant tree

由图 4a）可知，与裸地相比，耐盐树种根际土壤全氮含量均有所增加，其中，白榆和厚叶石斑木根际土壤全氮含量分别为1.20 g·kg^–1和1.17 g·kg^–1，显著高于裸地的1.04 g·kg^–1（P < 0.05）。白榆根际土壤微团聚体的全氮含量为1.51 g·kg^–1，显著高于粉+黏团聚体的1.19 g·kg^–1，而厚叶石斑木和柽柳根际土壤呈现相反的趋势，特别是柽柳，微团聚体的全氮含量仅0.88 g·kg^–1，显著低于粉+黏团聚体（1.13 g·kg^–1）。由图 4b）可知，与裸地相比（34.4 mg·kg^–1），白榆根际土壤碱解氮含量为42.6 mg·kg^–1，增幅23.8%；柽柳和厚叶石斑木根际碱解氮含量分别为36.3 mg·kg^–1和37.0 mg·kg^–1，变化不显著（P > 0.05）。白榆根际微团聚体的碱解氮含量最高，为85.8 mg·kg^–1，是裸地的2.49倍，显著高于粉+黏团聚体（44.5 mg·kg^–1）；而柽柳和厚叶石斑木根际的微团聚体和粉+黏团聚体中的碱解氮含量均无显著差异（P > 0.05）。

图 4 不同耐盐树种根际不同粒径土壤全氮（a））、碱解氮（b））、有效磷（c））和速效钾（d））含量 Fig. 4 Contents of total nitrogen(a)), alkali-hydrolyzable nitrogen(b)), available phosphate(c)), and available potassium(d))of soil aggregates of rhizosphere soil relative to particle size and salt-tolerant tree

由图 4c）可知，与裸地土壤（15.5 mg·kg^–1）相比，厚叶石斑木根际土壤有效磷含量显著增加，为18.5 mg·kg^–1，而柽柳和白榆根际土壤有效磷变化不显著。厚叶石斑木和柽柳微团聚体中的有效磷含量（10.4~11.5 mg·kg^–1）显著低于粉+黏团聚体（16.4~19.0 mg·kg^–1），白榆根际不同粒径团聚体之间有效磷含量无显著差异（P > 0.05）。就微团聚体中的有效磷含量而言，白榆（16.0 mg·kg^–1）显著高于柽柳（10.4 mg·kg^–1）和厚叶石斑木（11.5 mg·kg^–1）。由图 4d）可知，与裸地土壤（426 mg·kg^–1）相比，各耐盐树种根际土壤速效钾的含量显著降低，且微团聚体中的速效钾含量（115.0~216.3 mg·kg^–1）显著低于粉+黏团聚体（303.3~342.0 mg·kg^–1）。就DOM的E₂/E₃而言（表 2），白榆和厚叶石斑木根际分别为6.3和5.6，显著高于裸地土壤（5.0）（P < 0.05）；且各树种根际土壤微团聚体（6.2~7.8）显著高于粉+黏团聚体（4.2~4.9），其中白榆最高（7.8），厚叶石斑木次之（7.3），柽柳最小（6.2）。

表 2 Table 2

表 2 不同耐盐树种根际可溶性有机质E2/E3比值 Table 2 Mean(±STD)of E2/E3 values of dissolved organic matter(DOM)in the rhizosphere relative to salt-tolerant tree < 2 mm根际土壤 < 2 mm rhizosphere soil 0.25~0.053 mm微团聚体 0.25-0.053 mm micro-aggregate < 0.053 mm粉+黏团聚体 < 0.053 mm silt-clay aggregate 裸地Bare land 5.0±0.16e 柽柳T. chinensis 4.9±0.09e 6.2±0.23c 4.9±0.08e 厚叶石斑木R. umbellata 5.6±0.14d 7.3±0.08b 4.2±0.11h 白榆U. pumila 6.3±0.11c 7.8±0.28a 4.6±0.08f

表 2 不同耐盐树种根际可溶性有机质E2/E3比值 Table 2 Mean(±STD)of E2/E3 values of dissolved organic matter(DOM)in the rhizosphere relative to salt-tolerant tree

土壤盐分和pH是制约滨海地区生态环境建设的重要限制因子^[1-2]，种植耐盐树种能显著降低围垦区土壤的pH和EC（图 2），表明柽柳、厚叶石斑木和白榆均适宜作为浙南海涂围垦区的绿化树种。因根系特征、分泌物类型和耐盐机制的不同，不同植物的降盐碱效果差异显著^[6]。柽柳属于泌盐植物，吸盐能力强于拒盐植物——厚叶石斑木和白榆，柽柳根际土壤的EC降幅高达80%，为337 μS·cm^–1，属非盐化土^[13]。就pH而言，柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤分别下降0.14、0.43和0.39个单位，表明厚叶石斑木和白榆对围垦区土壤pH的改良效果好于柽柳。

围垦区的土壤质地黏重，结构差，无明显的团粒结构。植物在生长过程中，根系通过缠绕，释放分泌物作为胶结物质或调控微生物的群落结构，以及影响根际的干湿交替来促进团聚体的形成^[18]。如表 1所示，裸地土壤粒径均为小于0.053 mm粉+黏团聚体，而柽柳、厚叶石斑木和白榆根际土壤形成了粒径0.25~0.053 mm微团聚体和粒径2~0.25 mm大团聚体。一般地，有机碳是土壤团聚体的主要胶结物质^[19]。一些研究结果也发现，在盐碱地中，例如山东滨海盐碱土^[4]、松嫩平原苏打盐碱土^[11]、新疆玛纳斯河流域盐碱土^[9]和青海柴达木盐碱土^[10]，有机碳的输入促进土壤团聚结构的形成。南方红壤有机质含量低，黏粒和游离氧化铁含量高，章明奎和何振立^[20]发现黏粒的内聚力和氧化铁的胶结作用主导红壤团聚体的形成。Zhang等^[21]对新开垦的低肥力红壤性水稻土的研究也发现了类似结果，植稻前的红壤中铁铝氧化物对团聚体的形成和稳定起主要作用，但植稻后随着水稻种植年限的延长，土壤中有机胶结物质逐步积累，铁铝氧化物含量则逐渐降低，有机碳的团聚体作用加强。而在水稻-玉米轮作的水稻原土和各粒级团聚体中，Huang等^[22]报道，无定型铁与有机碳含量成正比，两者发生共沉淀和吸附作用，抑制有机碳矿化速率。本研究中，各耐盐植物根际土壤有机碳含量均显著高于裸地，其中白榆根际微团聚体的碳含量增幅高达63.5%（图 3a））。同时，本研究还发现，与粉+黏团聚体相比，微团聚体中游离氧化铁含量显著下降，降幅高达27.8%~49.3%。推测浙南滨海淤泥质盐碱土中的团聚体形成也是一个脱铁富碳的过程。因此，盐碱地造林配施有机肥料可增强土壤颗粒的团聚作用，促进团聚体尤其是较大团聚体的形成。但柽柳微团聚体中的碳含量显著降低，可能是因为柽柳微团聚体中富集的养分处于物理保护，相比粉粒和黏粒表面化学结合（钙键结合或氧化物结合）的稳定态有机碳，其易被微生物分解、利用和转化^[7]。章征程等^[23]对河套黄灌区碱化盐土、龟裂碱土、硫酸盐-氯化物盐土、硫酸盐盐土和草甸碱土的研究也发现了类似结果，小于0.01 mm小团聚体的有机碳以化学保护为主，分解慢，显著高于0.25~0.053 mm微团聚体。E₂/E₃结果也证实这一点，各树种根际土壤微团聚体DOM的E₂/E₃为6.2~7.8，显著高于粉+黏团聚体（4.2~4.9）。E₂/E₃值越大，表示有机质分子量越小，更容易被微生物利用^[17]，表明微团聚体中的微生物活性强。土壤微生物可通过黏附、物理缠绕、分泌有机物等方式影响土壤有机质的分异，进而促进土壤团聚结构的形成和稳定^[24]。

土壤微生物是土壤养分转化和转运的调节器，不同微生物的组成比例决定土壤养分转化过程，根际固氮细菌和丛枝菌根可提供植物生长所需40%~50%的氮和75%的磷^[25]。根际土壤DOM的E₂/E₃呈现增加趋势（表 2），表明根际微生物活性强，有利于氮含量的积累。这与本研究的结果一致，根际土壤全氮含量显著高于裸地（图 4a））。一般而言，微团聚体被稳定性较强的有机质（如腐殖质）所稳定，而大团聚体是由微团聚体进一步团聚形成，除去原来的有机质，主要是被年轻有机质（如碳水化合物、根和菌丝）所稳定，因此较大团聚体对土壤肥力的意义更大^[7]。如图 4a），白榆根际土壤微团聚体全氮和碱解氮含量均显著高于裸地，增幅分别高达15.4%和149%，可能是因为其根际土壤富含Nitrospira、Microvirga、Rhizobium和Mesorhizobium等参与氮循环的功能细菌属，且主要分布于微团聚体中^[26-27]。尽管与本研究的海涂围垦区气候和土壤类型差异明显，赵云杰等^[28]也发现科尔沁沙地和浑善达克沙地的榆树林具有碳汇潜力和固氮功能。柽柳和厚叶石斑木根际固氮能力相对较弱，固定的氮有限，而微团聚体中微生物活性更强，对养分利用和转化效率高^[7]。因此，厚叶石斑木和柽柳根际微团聚体土壤碱解氮含量显著增加，但全氮含量呈现降低趋势。

根际磷素不足可诱导植物根系分泌质子、有机酸等物质活化局部养分或刺激根系的生长以增加吸收面积，提高磷素的空间有效性^[29]。各耐盐树种根际土壤的有效磷含量总体呈现增加趋势，其中厚叶石斑木根际土壤有效磷含量显著高于裸地土壤（图 4c））。但微团聚体中的有效磷显著下降，可能是因为其有效磷生物有效性高，被植物和微生物大量吸收、利用和转化。此外，微团聚体中的氧化铁显著降低，其固定的磷被释放^[30]，会进一步降低磷的含量。围垦区土壤速效钾的含量为426 mg·kg^–1，根据全国第二次土壤普查养分分级标准，远高于一级土壤标准（> 200 mg·kg^–1）。耐盐树种的种植均降低了土壤中的速效钾，根际形成的微团聚体中微生物活性强，速效钾降幅大，高达46.9%~73.0%（图 4d））。

微生物在土壤形成和肥力积累过程中起着极为重要的作用，一般在盐渍化土壤中，微生物活性增高说明土壤的盐碱状况得到了改善^[31]。土壤微生物是团聚体形成最活跃的因素，土壤团聚结构的动态变化又反馈控制土壤微生物活动和土壤有机质的分异作用^[24]。因此，下一步十分有必要探究盐碱地中耐盐植物根际土壤团聚结构-土壤理化性质-微生物区系特征的关联和耦合机制，可以帮助认识团聚体的形成过程，更好地定向培育土壤肥力和微生物多样性，加快盐碱土的改良利用进程。

柽柳、厚叶石斑木和白榆能有效降低围垦区盐碱土的盐分，还能促进土壤结构的形成以及养分的积累，均适宜作为浙南海涂围垦区的绿化树种。其中，白榆改良盐碱土的效果最好，根际形成的微团聚体数量多，富集碳、氮养分效果好，为首选树种。然而植树时间有限（2a），根际形成的团聚体有限，特别是2~0.25 mm大团聚体达不到理化性质分析的需求。此外，白榆、柽柳和厚叶石斑木在浙南地区的适应性也需进一步观察。