藥用植物種植對鹽漬土中陰陽離子的影響

譚英愛，田秀平

藥用植物種植對鹽漬土中陰陽離子的影響

譚英愛，田秀平通信作者

（天津農學院 農學與資源環(huán)境學院，天津 300384）

為研究藥用植物對鹽漬土中離子的影響，在不同濃度NaCl處理土壤中種植薏米（s）、甘草（Fisch）、草紅花（L.）、菊苣（）和狼尾草（），通過測定土壤中陰陽離子含量的變化，篩選出適合不同程度鹽漬化土壤種植的藥用植物。結果表明：藥用植物能降低鹽土中水溶性Na＋含量，5種藥用植物降低土壤水溶性Na＋效果相當；除了薏米外，其他藥用植物均能降低土壤水溶性K＋含量，以草紅花和菊苣降低最多；5種藥用植物也可降低土壤水溶性Ca2＋和Mg2＋含量；土壤中加入NaCl不但增加了Cl-含量，也增加HCO3-和SO42-含量，3種水溶性陰離子含量隨NaCl濃度的增大而增大，5種藥用植物都降低了NaCl處理土壤中水溶性Cl-、SO42-含量，菊苣降低水溶性Cl-效果最佳，甘草降低水溶性SO42-效果較好，5種藥用植物也降低了高濃度NaCl處理土壤中水溶性HCO3-含量。

藥用植物；NaCl處理土壤；鹽分離子

土壤鹽漬化是影響生態(tài)環(huán)境的重要因素之一。目前，我國鹽漬化土地總面積為9.913×107萬hm2[1]，約有80%的鹽漬土尚未得到有效利用，蘊含巨大的開發(fā)潛力[2]。張征云等在研究土壤鹽漬化現狀與敏感性評價中指出，天津鹽漬化土壤總面積為7.83×105萬hm2，用于耕地的土壤面積為2.85×105萬hm2，鹽漬化土壤面積占總土地面積的65.6%[3]，氯化物型鹽土面積為27.87萬hm2[4]。合理開發(fā)、利用和改良該地區(qū)氯化物型鹽土具有重要意義。近年來，有學者認為某些藥用植物在含鹽量高的土壤上也能生長，如甘草（Fisch）的生境常伴有不同程度的鹽漬化，因此對鹽分具有一定的抵抗性[5-6]；雜交狼尾草（）的耐鹽閾值為0.57%[7]，這為鹽漬土的合理利用開辟了新路徑。藥用植物是中醫(yī)發(fā)展的基礎，世界人民對中草藥的關注度越來越高，需求量也越來越大，野生藥用植物已不能滿足人們的需要，人工栽培藥用植物是必然趨勢。面對土壤鹽漬化加重以及人們對中草藥需求的增加，在鹽漬土上種植藥用植物既是改善土壤環(huán)境、發(fā)展中草藥的重要手段，也解決了中草藥種植不與糧食作物爭地的問題。本試驗通過在人工加入NaCl模擬氯化物型鹽土上種植薏米（）、甘草、草紅花（L）、菊苣（）和狼尾草等5種藥用植物，探討種植藥用植物后土壤陰陽離子鹽分的變化，為NaCl型鹽土的合理利用改良及藥用植物的種植提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試藥用植物為薏米、甘草、草紅花、菊苣、狼尾草，種子采購自天津市曹莊子花卉市場。

供試土壤為潮土，取自天津農學院試驗田，基本化學性質是：全氮2.15 g/kg；硝態(tài)氮12.14 mg/kg；全磷（P）0.73 g/kg；有效磷（P）12.85 mg/kg；速效鉀（K）287.45 mg/kg；pH（H2O）8.12；EC163.67 μm/cm。采用4種鹽分處理，分別為：無鹽處理和在1 kg風干土中分別加入1.6、3.2和4.6 g NaCl的輕度鹽化土、中度鹽化土和重度鹽化土處理。

1.2 試驗方法

試驗在天津農學院種子科學與工程實驗室進行，采用室內盆栽法，在35 cm×35 cm的聚氯乙烯盆中裝入不同處理土壤4.6 kg，于2017年4月18日種入植物，其中薏米、甘草、草紅花、狼尾草于每盆中均勻播入25粒種子，菊苣播入100粒種子，并設置相應的對照組，每個處理重復3次?；ㄅ柘路胖猛斜P，每天往托盤里加入少量水，讓水分從下面進入花盆，以保證花盆上部土壤鹽分不淋溶到下層。植物生長過程中，溫度保持在20～30 ℃之間。于2017年5月12日測定葉片含氮量、葉綠素含量及光合速率。植物生長至6月23日，從根部挖出植物，清洗干凈，測量根長，株高和鮮重，并對種植后的土壤進行理化性質分析。測定方法見表1。

表1 土壤成分的測定方法

1.3 數據處理

不同鹽分處理土壤陽離子（陰離子）含量占原土的百分含量＝（不同鹽分處理土壤陽離子（陰離子）含量－對照處理土壤陽離子（陰離子）含量）/對照處理土壤陽離子（陰離子）含量。

利用Microsoft Excel 2007對原始數據進行統(tǒng)計繪圖，用DPS軟件進行數據差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 種植藥用植物后不同NaCl處理土壤陽離子的變化

由表2看出，在種植藥用植物與未種植藥用植物的不同NaCl處理土壤中，4種可溶性陽離子變化規(guī)律基本一致。表現為水溶性K＋含量隨加入NaCl量的增加而逐漸降低。其中，薏米和菊苣均為輕鹽處理顯著高于中鹽、重鹽處理，中鹽和重鹽之間無顯著差異；草紅花輕鹽、中鹽之間無顯著差異但均顯著高于重鹽處理；甘草、狼尾草各處理之間均達顯著差異，輕鹽處理顯著高于中鹽處理，中鹽處理又顯著高于重鹽處理；未種植藥用植物各處理之間顯著性差異與其一致。

水溶性Na＋和Ca2＋變化與水溶性K＋相反，陽離子含量隨著NaCl的增加而逐漸增加。種植藥用植物的各處理與未種植藥用植物的處理水溶性Na＋含量均為重鹽處理顯著高于中鹽處理，中鹽處理顯著高于輕鹽處理；甘草和草紅花各處理之間水溶性Ca2＋含量均達顯著差異，重鹽處理顯著高于中鹽處理，中鹽處理顯著高于輕鹽處理；薏米中鹽和重鹽之間無顯著差異但均顯著高于輕鹽處理；菊苣、狼尾草各處理之間均表現為重鹽處理顯著高于輕鹽和中鹽處理，輕鹽和中鹽之間無顯著差異。土壤水溶性Mg2＋整體上隨鹽分增加而增加，但不同藥用植物表現有所不同，如草紅花輕鹽和重鹽處理Mg2＋含量分別是0.71、0.77 g/kg，而中鹽處理Mg2＋含量為1.24 g/kg；甘草和狼尾草是中鹽略高于重鹽，未種藥用植物和種植薏米、菊苣均為高鹽處理高于低鹽處理。除草紅花外，輕鹽處理和重鹽處理水溶性Mg2＋含量無顯著差異，中鹽處理顯著高于輕鹽、重鹽處理；其他藥用植物與未種植藥用植物各處理之間均為中鹽和重鹽之間無顯著差異，但都顯著高于輕鹽處理。

表2 種植藥用植物后不同NaCl處理土壤水溶性陽離子的含量

注：表中同列數據后不同小寫字母表示＝0.05水平差異，下同

藥用植物收獲后，不同鹽分處理土壤中陽離子占原土的比率如圖1所示。從圖1中看出，種植薏米土壤中可溶性K＋占原土比率在不同鹽漬化處理土壤中均為正值，其他種植藥用植物均為負值；種植藥用植物的土壤水溶性Na＋、Ca2＋和Mg2＋占原土比率均為負值，進一步看出，種植藥用植物可降低土壤中可溶性Na＋、K＋、Ca2＋和Mg2＋含量。土壤中K＋、Ca2＋和Mg2＋是植物生長必需營養(yǎng)元素，其含量的降低可能是植物對其吸收利用所致。5種藥用植物土壤中可溶性Na＋含量均以輕鹽處理降低幅度最大，其次是中鹽處理，重鹽處理降低幅度最小。土壤中水溶性Na＋、Ca2＋和Mg2＋含量在不同藥用植物和不同鹽處理之間沒有一定的變化規(guī)律。

圖1 種植藥用植物前后不同NaCl處理土壤可溶性陽離子含量的變化

2.2 種植藥用植物后不同NaCl處理土壤陰離子的變化

對土壤中CO32-進行測定，未檢測出CO32-。從表3看出，所有種植藥用植物和未種植藥用植物不同NaCl處理土壤中，3種水溶性陰離子含量均為重鹽＞中鹽＞輕鹽，Cl-含量在所有種植藥用植物和未種植藥用植物土壤中，均是重鹽顯著高于中鹽處理，中鹽處理又顯著高于輕鹽處理。HCO3-含量是薏米和甘草重鹽處理顯著高于中鹽處理、中鹽處理又顯著高于輕鹽處理，草紅花重鹽和中鹽處理之間差異不顯著，但兩者顯著高于輕鹽處理，菊苣不同鹽處理之間無顯著差異；種植狼尾草和未種藥用植物的土壤都是重鹽處理顯著高于中鹽、輕鹽處理，輕鹽和中鹽處理土壤無顯著差異。種植5種藥用植物土壤中SO42-含量是重鹽、中鹽與輕鹽處理之間差異達顯著水平，未種藥用植物重鹽處理顯著高于中鹽和輕鹽處理，中鹽和輕鹽處理之間差異不顯著。由于土壤中加入NaCl增加了Cl-含量，過量的Cl-進入正膠體擴散層中同時置換出HCO3-和SO42-，因此，隨著NaCl的增加，3種陰離子均呈增加趨勢。

表3 種植藥用植物后不同NaCl處理土壤水溶性陰離子的含量

藥用植物收獲后，不同鹽分處理土壤中陰離子占原土的比率如圖2所示。從圖2看出，種植藥用植物降低了土壤中Cl-和SO42-含量，與未種藥用植物土壤相比，菊苣降Cl-最多，其次是薏米；草紅花和甘草降低土壤中水溶性SO42-較多；種植不同藥用植物對HCO3-的影響不同，其中，薏米和甘草降低土壤中HCO3-含量，草紅花降低輕度和重度鹽化土壤中HCO3-含量，而增加中度鹽化土處理HCO3-含量，菊苣和狼尾草增加輕度鹽化土壤中HCO3-含量，降低了中度和重度鹽化土壤中HCO3-含量。

3 討論與結論

植物的耐鹽性并不單單表現為對Na＋的適應能力，還受到K＋、Ca2＋等其他離子濃度的影響，K是植物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素，鹽堿土pH高，交換性Na＋占陽離子交換量較高，從而抑制了植物對K＋和其他營養(yǎng)元素的吸收。有研究表明，土壤中K＋濃度會影響植物耐鹽性[8]。耐鹽植物對K＋和Na＋選擇吸收比率一般都比較高，土壤中鹽分過多會對植物造成鹽分脅迫，使其生長受到抑制，但有些鹽生植物需要一定濃度的Na＋和Cl-來維持其正常生長[9]，Ca2＋可提高植物組織或細胞NaCl脅迫的抗性從而增加植物適應逆境能力[6]。甘草地下根和根莖發(fā)達，具有較強的抗旱、抗寒、耐鹽堿能力，能忍受含鹽量0.3%～0.6%的鹽化條件[10-12]。有研究報道[13-14]，菊苣對土壤pH的耐受性較強，對土壤水溶性鹽的影響較為顯著，能明顯降低土壤含鹽量。不同植物因其降低土壤鹽分的機理不同，脫鹽效果也有一定差異。

本研究結果表明，土壤中水溶性K＋含量隨著加入NaCl濃度的增加而逐漸降低，Ca2＋變化與水溶性K＋相反，隨NaCl濃度的增加而增加。種植薏米、甘草、草紅花、菊苣、狼尾草能降低鹽土中水溶性Na＋、Ca2＋和Mg2＋含量。除薏米外，其他藥用植物也能降低土壤水溶性K＋含量，以草紅花和菊苣降低最多。土壤中加入NaCl不但增加了Cl-含量，也增加HCO3-和SO42-含量，并隨NaCl濃度的增大而增大。種植薏米、甘草、草紅花、菊苣、狼尾草降低了土壤中水溶性Cl-、SO42-含量，菊苣降低水溶性Cl-效果最佳，草紅花和甘草降輕鹽、中鹽和重鹽水溶性SO42-效果較好。除狼尾草外，其他4種藥用植物均可降低重鹽處理土壤中HCO3-含量。另外，植物耐鹽性還會受到遺傳和環(huán)境兩方面制約，因生理過程的復雜和環(huán)境的多變而有所不同[15]。因此，對于薏米、甘草、草紅花、菊苣、狼尾草5種藥用植物的耐鹽性還需基于現有研究結果的基礎上進行多指標綜合分析，并結合農藝措施，探究實際生產中在鹽堿土上種植藥用植物的最佳模式，并將其推廣種植，提高經濟效益。

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Influence of medicinal plants planting on anion and cation in saline soil

TAN Ying-ai, TIAN Xiu-pingCorresponding Author

（College of Agronomy and Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China）

In this paper, we investigated the effects of medicinal plants on salt ions in saline soil by growings,FischLandin soils that contain different concentrations of NaCl. The suitable medicinal plants for soils that were salinized to various degrees were sorted out by monitoring the change of anions and cations in the soil. The results showed that medicinal plants could decrease the amount of water-soluble Na＋in saline soil, and the five medicinal plants possessed comparable ability in reducing soil water-soluble Na＋. Apart froms, other medicinal plants could also reduce the content of water-soluble K＋in the soil, withL. andbeing the most effective ones. Those five medicinal plants reduced water soluble Ca2＋and Mg2＋as well. The addition of NaCl in soil not only increased the concentration of Cl-, but also increased the content of HCO3-and SO42-. The amount of those three water-soluble anions increased as the concentration of NaCl rose. All the medicinal plants decreae the content of water-soluble Cl-and SO42-for soils under NaCl treatment. Among them,was the best reducing the water-soluble Cl-, whileFisch is was the most effective one in decreasing water-soluble SO42-. Those five medicinal plants also successfully reduced water-soluble HCO3-content in soil with high NaCl treatment.

medicinal plant; soil treated by NaCl; salt ion

S548

A

1008-5394（2019）02-0013-05

10.19640/j.cnki.jtau.2019.02.003

2018-12-15

天津市大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（國家級）（201610061119）；天津市重大科技專項（13ZCZDSF02600）；中新天津生態(tài)城中新科技合作計劃項目（無編號）

譚英愛（1995-），女，碩士在讀，從事作物生長環(huán)境方向的研究。E-mail：2283296469@qq.com。

田秀平（1965-），女，教授，博士，主要從事植物營養(yǎng)學的教學與研究工作。E-mail：tian5918@sohu.com。

責任編輯：宗淑萍