牧草對濱海鹽漬土主要陽離子的影響

張 濤， 張 倩， 田秀平， 程丹茹

(天津農(nóng)學(xué)院 天津 300384)

世界鹽堿地總面積約達(dá)9.5438×108公頃，占陸地面積的1/4，并以每年1×106～1.5×106hm2的速度在逐漸擴(kuò)大[1]。我國鹽堿化土地總面積為9.913×104hm[2],分別在濱海地區(qū)、黃淮海平原地區(qū)、西北半干旱地區(qū)和干旱地區(qū)以及東北、華北地區(qū)[3]。種植牧草可以改變鹽漬土理化性狀[4],改善土壤結(jié)構(gòu)[5],面對鹽堿化加重以及人口增長對資源供求矛盾的逐步凸現(xiàn)，種植牧草已成為改良和利用鹽漬土區(qū)域的重要手段之一。紫花苜蓿、田菁[6]、早熟禾[7]、堿蓬[8]、小冠花[9]對鹽堿環(huán)境耐受性較強(qiáng)，是改良鹽堿地的先鋒牧草。

本項(xiàng)目針對濱海鹽堿地區(qū)土壤鹽含量高、淡水資源缺乏、地下水位高、土壤質(zhì)量差等現(xiàn)狀[10]，研究牧草對濱海鹽漬土中Na+,K+,Ca2+,Mg2+離子影響的研究，該項(xiàng)目的實(shí)施可為濱海地區(qū)鹽漬土的改良和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考，并可提高牧草產(chǎn)量，推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)土壤

供試土壤取自天津市靜?？h，鹽度為輕度、中度、重度鹽漬土。原土的基本理化性質(zhì)見表1，其測定方法是pH采用2.5:1水土比pH計法；水溶性鹽分總量(EC)采用電導(dǎo)法測定；土壤中硝態(tài)氮含量的測定采用紫外分光光度法；有效磷的測定采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀的測定采用乙酸銨浸提—火焰原子吸收分光光度法。

1.2 試驗(yàn)?zāi)敛?/h3>

牧草供試品種共5種，分別是紫花苜蓿(MedicagosativaLinn.)、田菁(SesbaniacannabinaPoir.)、早熟禾(PoapratensisLinn.)、結(jié)縷草(ZoysiajaponicaSteud.)、小冠花(CoronillabuxifoliaHance)，種子采購自天津市曹莊子花卉市場。

表1 供試土壤的基本化學(xué)性質(zhì)Table 1 basic chemical properties of the tested soil

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)采用不同鹽度的濱海鹽漬土輕度、中度、重度鹽漬土，室內(nèi)盆栽，種植5種牧草，3次重復(fù)。其中紫花苜蓿、田菁、小冠花均勻播種25粒，早熟禾和結(jié)縷草均勻播種100粒。定時澆水。栽培3個月，采集土壤，室內(nèi)風(fēng)干后磨碎過篩，進(jìn)行分析測定。

1.4 土壤陽離子分析方法

Na+、K+、Ca2+測定采用火焰光度計法；Mg2+測定采用EDTA滴定法。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2003作圖，DPS軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同牧草對鹽漬土中水溶性Na+含量的影響

圖1縱坐標(biāo)的△表示的是原土與試驗(yàn)結(jié)束后土壤中可溶性陽離子的差值(下同)，從中可以看出，種植不同牧草的不同鹽度的土壤中水溶性Na+含量均有所降低。輕度鹽漬土中水溶性Na+含量降低效果基本相當(dāng)，其中種植結(jié)縷草的土壤中水溶性Na+含量降低最多，小冠花降低最少；而中度鹽漬土中種植小冠花的土壤中水溶性Na+含量降低最多，田菁降低最少；重度鹽漬土中，紫花苜蓿、田菁、早熟禾可能受到鹽度增加的脅迫，相較于種植結(jié)縷草和小冠花的土壤中水溶性Na+含量降低數(shù)值減小。相比之下，種植五種牧草的中度鹽漬土中水溶性Na+含量降低的最多，結(jié)縷草和小冠花受鹽度的脅迫較小。

由圖2可知，種植不同牧草前后輕度鹽漬土和中度鹽漬土中水溶性Na+含量變化顯著(P<0.05)，重度鹽漬土中水溶性Na+含量基本無變化。

2.2 不同牧草對鹽漬土中水溶性K+含量的影響

結(jié)縷草使輕度鹽漬土中的水溶性K+含量增加，其他牧草對不同鹽度的土壤中的水溶性K+含量均有降低效果(圖3)。土壤中Na+含量太高導(dǎo)致植物體內(nèi)K+、Na+失去平衡，造成水分脅迫，影響植物細(xì)胞內(nèi)的正常生理代謝。輕度鹽漬土種植田菁的土壤中水溶性K+含量降低最多，結(jié)縷草受鹽脅迫最小。中度鹽漬土種植紫花苜蓿的土壤中水溶性K+含量降低最多，種植結(jié)縷草的土壤中水溶性K+含量雖然有所下降，但受鹽脅迫仍最小。重度鹽漬土種植小冠花的土壤中水溶性K+含量降低最多，種植結(jié)縷草的土壤中水溶性K+含量降低最少。由此推斷，結(jié)縷草可能吸收了土壤中的一部分Na+，從而使其對土壤中水溶性K+含量的影響減小。

圖1 不同鹽漬土種植牧草前后土壤中水溶性Na+含量變化的差異`Fig.1 Changes of water-soluble Na+ content difference in saline soil planting different forage grasses注：紫花苜蓿(M)、田菁(T)、早熟禾(Z)、結(jié)縷草(J)、小冠花(X)，下同Note: Alfalfa(M), Abundance(T), Poa(Z), Zoysia(J), Corona(X)，the same as below

圖2 種植不同牧草前后土壤中水溶性Na+含量的差異Fig.2 Differences of water-soluble Na+ content in different saline soils before and after planting grasses

圖4顯示，種植不同牧草前后輕度鹽漬土中水溶性K+含量差異不顯著；中度鹽漬土中水溶性K+含量差異呈極顯著(P<0.01)，其中紫花苜蓿使土壤中的水溶性K+含量變化最顯著；重度鹽漬土中水溶性K+含量差異也呈極顯著(P<0.01)，種植紫花苜蓿和小冠花前后土壤中水溶性K+含量差異最顯著。

圖3 不同鹽漬土種植牧草前后土壤中水溶性K+含量變化的差異Fig.3 Changes of water-soluble K+ content difference in saline soil planting different forage grasses

圖4 種植不同牧草前后土壤中水溶性K+含量的差異Fig.4 Differences of water-soluble K+ content in different saline soil after planting grasses

2.3 不同牧草對鹽漬土中水溶性Ca2+含量的影響

圖5表明，輕度鹽漬土中，種植田菁和小冠花的土壤中水溶性Ca2+含量與原土相比有所增長，而種植其他3種牧草的土壤中水溶性Ca2+含量均有所下降，小冠花使水溶性Ca2+含量增長的最多，紫花苜蓿使其降低的最多。在中度鹽漬土中，只有種植小冠花的土壤中水溶性Ca2+含量增多，其余均降低，種植結(jié)縷草的土壤中水溶性Ca2+含量降低最多。種植五種牧草的土壤中可溶性Ca2+含量都有所降低，結(jié)縷草使Ca2+降低最多，早熟禾降低最少。

圖5 不同鹽漬土種植牧草前后土壤中水溶性Ca2+含量變化的差異Fig.5 Changes of water-soluble Ca2+ content difference in saline soil planting different forage grasses

圖6 種植不同牧草前后土壤中水溶性Ca2+含量的差異Fig.6 Differences of water-soluble Ca2+ content in different saline soil after planting grasses

由圖6可知，輕度鹽漬土中，種植紫花苜蓿和小冠花前后土壤中水溶性Ca2+含量差異顯著(P<0.05)，而其它基本無變化；在中度鹽漬土中，種植五種牧草前后土壤中水溶性Ca2+含量均差異顯著(P<0.05)，其中種植結(jié)縷草前后土壤中水溶性Ca2+含量變化最顯著；而重度鹽漬土中，種植這五種牧草前后土壤中水溶性Ca2+含量均變化不顯著。

2.4 不同牧草對鹽漬土中水溶性Mg2+含量的影響

種植五種牧草的不同鹽度的土壤中水溶性Mg2+含量與原土相比均有所降低(圖7)，輕度鹽漬土中，種植紫花苜蓿的土壤中水溶性Mg2+含量降低最多，而種植小冠花的土壤中水溶性Mg2+含量降低最少。種植早熟禾的土壤中水溶性Mg2+含量降低最多，同樣種植小冠花的土壤中水溶性Mg2+含量與原土相比基本無變化。種植早熟禾的土壤中水溶性Mg2+含量依然降低最多，而種植紫花苜蓿的土壤中水溶性Mg2+含量降低最少。種植五種牧草前后輕度和中度鹽漬土中可溶性Mg2+含量基本無變化，只有重度鹽漬土中水溶性Mg2+含量差異呈極顯著(P<0.01)，其中種植早熟禾的土壤中水溶性Mg2+含量差異最顯著(圖8)。

圖7 不同鹽漬土種植牧草前后土壤中水溶性Mg2+含量變化的差異Fig.7 Changes of water-soluble Mg2+ content difference in saline soil planting different forage grasses

圖8 種植不同牧草前后土壤中水溶性Ca2+含量的差異Fig.8 Differences of water-soluble Ca2+ content in different saline soil after planting grasses

3 討論與結(jié)論

3.1 Na+在牧草生長過程中在土壤內(nèi)的變化情況

牧草對降低土壤鹽度有一定效果[4]，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)五種不同牧草對NaCl的敏感程度不同的，從輕度鹽漬土到中度鹽漬土，Na+含量降低幅度增加。重度鹽漬土鹽度超過了紫花苜蓿、田菁、小冠花耐鹽負(fù)荷，種植前后土壤中水溶性Na+含量差異不大，而結(jié)縷草和小冠花受鹽度脅迫較小，但差異仍然不大。據(jù)此可知，五種牧草在吸收土壤中水溶性Na+時，對土壤鹽度的承受可能存在一個相應(yīng)的臨界值。

3.2 K+在牧草生長過程中在土壤內(nèi)的變化情況

鉀以離子狀態(tài)溶解于植物胞內(nèi)和胞間[7],它的主要功能影響著植物的新陳代謝。當(dāng)土壤鹽度逐漸增加時，Na+含量越來越高，鹽脅迫明顯抑制作物對鉀離子的吸收。輕度鹽漬土中，NaCl含量不高，種植牧草前后土壤中水溶性K+含量變化不大，可能Na+還沒有影響植物對水溶性K+的吸收。而中度和重度鹽漬土中，水溶性K+含量差異呈極顯著，隨著Na+的增多，牧草吸收K+越來越多，種植紫花苜蓿和小冠花的土壤中水溶性K+含量差異尤其顯著，即兩種牧草吸收K+較多。

3.3 Ca2+在牧草生長過程中在土壤內(nèi)的變化情況

Ca2+對植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和生理功能有重要作用，并能調(diào)節(jié)體內(nèi)介質(zhì)的生態(tài)平衡。隨著鹽度的增加，吸收Ca2+的牧草越來越多[8]。輕度鹽漬土中，種植紫花苜蓿和小冠花的土壤中前后水溶性Ca2+含量變化顯著，前者Ca2+降低最多，后者Ca2+增長最多。種植小冠花的鹽漬土直到達(dá)到重度鹽度時水溶性Ca2+含量才有所降低，推測小冠花受鹽脅迫大。中度鹽漬土中的水溶性Ca2+含量變化顯著，而重度鹽漬土中，種植牧草前后土壤中水溶性Ca2+含量差異不大，即鹽度太過高會影響植物對水溶性Ca2+的吸收。

3.4 Mg2+在牧草生長過程中在土壤內(nèi)的變化情況

鎂在營養(yǎng)元素中屬于吸收較少的元素[9]，在輕度鹽漬土壤中水溶性Mg2+含量差異不顯著，當(dāng)NaCl達(dá)到一定濃度時，種植這五種牧草前后土壤中水溶性Mg2+含量變化呈極顯著，早熟禾吸收土壤中水溶性Mg2+含量最多。從而推測，高濃度NaCl促進(jìn)牧草吸收土壤中水溶性Mg2+。

種植不同牧草前后，水溶性Ca2+、Mg2+含量變化不顯著，而根據(jù)水溶性Na+、K+含量的變化，種植結(jié)縷草的土壤中水溶性Na+含量降低幅度最大且水溶性K+受鹽度脅迫小，故對于供試土壤，結(jié)縷草降低鹽漬土陽離子的效果最佳。