牧草在NaCl處理土壤中的生長特性及對(duì)土壤有效養(yǎng)分的影響

張倩 田秀平 嚴(yán)雪丹 郭霓 徐毓敏 張宇 葛歡歌

摘? ? 要：在填加不同濃度NaCl的潮土上，種植紫花苜蓿、結(jié)縷草、小冠花、田菁和早熟禾5種牧草，測定牧草生長和生理指標(biāo)以及種植后土壤有效養(yǎng)分含量，分析不同牧草在不同NaCl處理土壤上的生長特點(diǎn)及其對(duì)土壤有效養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，與無鹽處理相比，各NaCl處理的結(jié)縷草、早熟禾和小冠花的根長、株高、鮮質(zhì)量均顯著降低，田菁亦有降低但差異未達(dá)顯著水平，紫花苜蓿僅株高在中鹽處理以及鮮質(zhì)量在中鹽和重鹽處理表現(xiàn)為顯著降低，其他差異均不顯著;田菁葉片含氮量、葉綠素含量和凈光合速率在不同的NaCl處理差異均不顯著，紫花苜蓿在重鹽處理葉片氮含量顯著低于其他處理，其他指標(biāo)處理間差異均不顯著，結(jié)縷草、早熟禾和小冠花的相應(yīng)指標(biāo)受NaCl處理影響較顯著;種植5種牧草對(duì)NaCl處理土壤均有一定的影響，其中田菁、小冠花和紫花苜蓿有利于土壤硝態(tài)氮含量增加，早熟禾有利于土壤有效磷含量增加，小冠花有利于土壤速效鉀含量增加。

關(guān)鍵詞：NaCl處理土壤;牧草;生長指標(biāo);有效養(yǎng)分

中圖分類號(hào)：S154.4? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.01.018

Abstract： Medicago sativa， Zoysia japonica， Coronilla varia， Sesbania cannabina and Poa annua were planted in alluvial soil with different concentrations of NaCl， the growth characteristics of forage plants and soil available nutrients were analyzed. The results showed that， compared with the treatment without NaCl， the root length， plant height and fresh weight of Z. japonica， P. annua， C. varia under each NaCl treatments were significantly reduced. The relative indices of S. cannabina were also decreased but the differences were not significant. For M. Sativa， the plant height in middle salt treatment and fresh weight in both middle and heavy salt treatments showed a significant decrease， but the changes of other indices had no significant differences. The differences of nitrogen content， chlorophyll content and net photosynthetic rate in the leaves of S.cannabina were not significant in different NaCl treatments; the nitrogen content of M. Sativa in heavy salt treatment was significantly lower than that in other treatments， while the differences of other parameters were not significant. The above indices of Z. japonica， P. nnua and C. varia were significantly affected by NaCl treatments. The cultivation of the five forage plants had different influences on the NaCl treated soil， S. cannabin， C. varia and M. sativa facilitated the accumulation of nitrate nitrogen in soil， P. annua had a positive influence on the increase of available phosphorus in soil， and C. varia was beneficial to the increase of available potassium in soil.

Key words： NaCl treatment soil; forage; growth index; available nutrient

土壤鹽漬化是限制土地資源利用的重要障礙因素之一，鹽漬土在我國廣泛分布，占全國可利用土地面積的4.88%，且耕地中鹽漬化面積占全國耕地面積的6.62%，其中，約1.0×106 hm2鹽漬土分布在漫長的濱海地帶[1]。張征云等[2]在2006年研究土壤鹽漬化現(xiàn)狀與敏感性評(píng)價(jià)中指出，天津鹽漬化土壤面積7 830 km2，占總土地面積的65.6%。合理開發(fā)、利用和改良鹽漬化土壤非常重要且迫切。我國耐鹽牧草資源豐富，有些牧草耐鹽能力很強(qiáng)，也是改良鹽堿荒地的先鋒植物[3]。有研究報(bào)道，結(jié)縷草（Zoysia japonica）可作為鹽漬地原油污染土壤的修復(fù)植物[4];田菁（Sesbania cannabina）是江蘇灘涂地帶氯化物鹽堿地推廣作物[5];紫花苜蓿（Medicago sativa）、早熟禾（Poa nnua）和小冠花（Coronilla varia ）都是改良鹽堿地的良好作物[6]。

本試驗(yàn)以天津潮土填加不同濃度NaCl為供試土壤，通過種植紫花苜蓿、結(jié)縷草、小冠花、田菁和早熟禾等5種牧草，測定牧草生長及生理指標(biāo)，分析土壤有效大量養(yǎng)分的變化，篩選出適合不同程度鹽漬化土壤種植的牧草，并對(duì)其改良鹽土的效果進(jìn)行探討，為氯化物型鹽土的改良利用及牧草的合理種植提供參考。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗(yàn)供試牧草共5種，分別是紫花苜蓿、結(jié)縷草、小冠花、田菁、早熟禾，按順序分別標(biāo)記分為MX、JL、XG、TJ、ZH。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(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田，基本化學(xué)性質(zhì)：全氮2.15 g·kg-1，硝態(tài)氮12.14 mg·kg-1，全磷（P）0.73 g·kg-1，有效磷（P）12.85 mg·kg-1，速效鉀（K）287.45 mg·kg-1，pH值8.12，EC 163.67 μS·cm-1。試驗(yàn)采用4種鹽分處理：無鹽處理（WS）和在1 kg風(fēng)干土中分別加入1.6，3.2，4.6 g NaCl的輕鹽（QS）、中鹽（MS）、重鹽（ZS）處理。

1.2 方 法

試驗(yàn)在天津農(nóng)學(xué)院種子科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用室內(nèi)盆栽法，在35 cm×35 cm（直徑×高度）的塑料花盆中裝入不同處理土壤4.6 kg，于2017年4月18日種入植物，其中結(jié)縷草、紫花苜蓿、田菁、小冠花于每盆中均勻播入25粒種子，早熟禾播入100粒種子，并設(shè)置3種鹽分處理土壤不種任何植物作為空白對(duì)照（YT），管理同種植植物處理，每個(gè)處理重復(fù)3次?；ㄅ柘路胖猛斜P，每天往托盤里放入少量水，讓水分從下面進(jìn)入花盆，以保證花盆上部分土壤中鹽分不淋溶到下層。植物生長過程中，室溫在20～30 ℃之間，植物生長到6月23日，從根部挖出植物，清洗干凈，測定根長，株高和鮮質(zhì)量，并采用多點(diǎn)混合法取種植后的土壤，風(fēng)干、研磨、過篩后測定土壤有效養(yǎng)分指標(biāo)。

測定方法：土壤有機(jī)質(zhì)—重鉻酸鉀氧化法;全氮—?jiǎng)P氏定氮法;全磷—碳酸鈉熔融法;全鉀（K）—原子吸收法;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-1 NaHCO3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;葉片氮含量和葉綠素含量采用TYS-3N植物營養(yǎng)測定儀測定;葉片凈光合速率采用CI340光合作用儀測定。 1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2007對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，將整理后的數(shù)據(jù)采用DPS軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 牧草在不同NaCl處理土壤中的生長狀況

從表1看出，隨著土壤中NaCl含量的增加，苜蓿根長先降低至重鹽處理又升高，但處理間差異均未達(dá)顯著水平，株高亦表現(xiàn)為先降低后升高，中鹽處理顯著低于無鹽處理，其他處理間差異不顯著，鮮質(zhì)量呈下降趨勢，其中中鹽和重鹽處理顯著低于無鹽和輕鹽處理;結(jié)縷草根長、株高和鮮質(zhì)量均呈下降趨勢，其中根長是無鹽處理顯著高于其他處理，株高在處理間差異不顯著，鮮質(zhì)量在重鹽和中鹽差異不顯著但其他處理間差異均顯著;田菁的根長、株高和鮮質(zhì)量亦呈下降趨勢但差異均未達(dá)顯著水平;小冠花和早熟禾的根長、株高和鮮質(zhì)量均呈顯著下降趨勢。綜合而言，NaCl脅迫抑制了牧草的生長，其中田菁受抑制的程度最小，說明田菁耐鹽能力強(qiáng)。

2.2 不同NaCl處理土壤牧草葉片生理指標(biāo)的差異

從表2看出，隨著土壤中NaCl含量的增加，結(jié)縷草、小冠花、田菁和早熟禾葉片氮含量、葉綠素含量和凈光合速率均呈降低趨勢，而苜蓿呈先升高后降低的趨勢，3個(gè)指標(biāo)均以輕鹽處理最高。苜蓿葉片氮含量在無鹽、輕鹽和中鹽顯著高于重鹽處理，葉綠素含量和凈光合速率處理之間差異均不顯著;結(jié)縷草葉片氮含量表現(xiàn)為無鹽處理顯著高于重鹽處理，葉綠素含量以無鹽處理顯著高于其他鹽分處理，凈光合速率各處理之間差異均達(dá)到顯著水平;小冠花葉片氮含量無鹽顯著高于輕鹽，輕鹽又顯著高于中鹽和重鹽，葉綠素含量各處理之間差異不顯著，凈光合速率在無鹽處理顯著高于中鹽和重鹽處理;田菁3個(gè)生理指標(biāo)處理間差異均未達(dá)顯著水平;早熟禾葉片氮含量在無鹽處理顯著高于鹽分處理，葉綠素含量在無鹽處理顯著高于中鹽和重鹽處理，凈光合速率在無鹽處理顯著高于重鹽處理。以上進(jìn)一步說明了田菁受鹽脅迫影響較小，其次是苜蓿。

2.3 種植牧草后不同NaCl處理土壤速效養(yǎng)分的變化

從表3看出，牧草收獲后，隨著土壤中NaCl含量的增加，種植5種牧草的土壤中硝態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量均呈下降趨勢，即以無鹽、輕鹽、中鹽至重鹽的順序排列，沒種植牧草的土壤硝態(tài)氮和速效鉀呈顯著下降的趨勢，有效磷呈降-升-降的趨勢，但處理間差異均不顯著。種植苜蓿、結(jié)縷草、小冠花和早熟禾的土壤硝態(tài)氮含量在不同鹽分處理之間差異均達(dá)到顯著水平，而種植田菁的土壤硝態(tài)氮含量在中鹽和重鹽處理間差異不顯著，其他處理間差異均顯著;種植苜蓿的土壤有效磷含量在重鹽處理顯著低于其他鹽分處理;種植結(jié)縷草、早熟禾的土壤有效磷含量在無鹽處理顯著高于其他鹽分處理，種植小冠花和田菁的土壤有效磷含量在無鹽處理顯著高于輕鹽和中鹽處理，后二者顯著高于重鹽處理;種植苜蓿和田菁的土壤速效鉀含量在各處理間差異均顯著，種植結(jié)縷草和小冠花的土壤速效鉀含量在無鹽和輕鹽處理顯著高于中鹽和重鹽處理，種植早熟禾的土壤速效鉀含量在中鹽和重鹽處理間差異不顯著，其他處理間差異均顯著。綜上得出，NaCl降低了土壤中大量養(yǎng)分的有效性，尤其是硝態(tài)氮和速效鉀，雖然也影響到土壤磷的有效性，但影響較小，土壤有效磷均處于中等水平。

圖1～圖3縱坐標(biāo)的△表示的是試驗(yàn)結(jié)束后沒種牧草與種牧草土壤中有效養(yǎng)分的差值，在各處理土壤中，除了結(jié)縷草和早熟禾無鹽和輕鹽處理土壤中硝態(tài)氮含量低于沒種牧草土壤外，其余均高于沒種牧草的土壤;土壤中有效磷含量除了重鹽處理牧草（早熟禾除外）低于沒種植物土壤外，其余處理均高于沒種牧草的土壤;速效鉀含量只有紫花苜蓿輕鹽和中鹽，早熟禾、田菁無鹽和輕鹽處理低于沒種牧草土壤，其余均高于沒種牧草土壤。原因可能是牧草根系分泌物改變了根際土壤環(huán)境條件，增加了土壤酶活性，活化了土壤中養(yǎng)分。從不同牧草上看，種植田菁、小冠花和紫花苜蓿土壤的硝態(tài)氮含量增加較多，種植早熟禾有效磷增加較多，種植小冠花速效鉀增加較多。

3 結(jié)論與討論

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平越來越高，對(duì)食草動(dòng)物產(chǎn)品如牛、羊等的肉、奶制品需求量逐漸提高，充足的牧草是發(fā)展畜牧業(yè)的基礎(chǔ)，我國土壤面積有限，糧食安全也很重要，為了解決飼料不與糧食爭土壤的矛盾，可篩選耐鹽牧草在含鹽高的土壤上種植，除了增加飼料總產(chǎn)量，還可以改良鹽漬化土壤。

有研究表明，苜蓿在輕度鹽漬土中基本不受影響，中度鹽漬土中生物量只有正常土壤中生物量的75%左右，重度鹽漬土中生長受到嚴(yán)重障礙，其耐鹽能力在3 g·kg-1以下[7]，田菁在重度鹽漬土中的生物量依然達(dá)到了正常土壤中生物量的95%以上，生物量基本不受影響，可適應(yīng)含鹽量8 g·kg-1左右的重度鹽土[7]。本試驗(yàn)中，隨著NaCl加入量增加，田菁根長、株高和鮮質(zhì)量雖然亦有降低，但差異均不顯著，說明含鹽量未達(dá)到其耐受閾值;苜蓿根長和株高先降低至重鹽處理又升高，鮮質(zhì)量下降但在輕鹽和無鹽處理間差異不顯著，說明其能耐低鹽;而結(jié)縷草、早熟禾和小冠花的根長、和鮮質(zhì)量顯著降低，說明3種牧草耐鹽性均較弱。

牧草受鹽脅迫后，葉綠素含量和凈光合速率隨土壤鹽分升高而降低，也會(huì)對(duì)光合生理造成不利影響，在同一鹽分下，相對(duì)耐鹽的品種較不耐鹽品種高[8]。本試驗(yàn)中，5種牧草中田菁葉片含氮量、葉綠素含量和凈光合速率在不同的NaCl處理差異均不顯著，紫花苜蓿在重鹽處理葉片氮含量顯著低于其他處理，而其他指標(biāo)處理間差異均不顯著，說明二者具備一定的耐鹽能力。

郭瑞萍等[9]通過試驗(yàn)得出，種植敖漢苜蓿、1號(hào)大麥、堿茅和羊草，均增加土壤中的氮、磷和鉀，敖漢苜蓿效果最佳，總氮和速效氮含量分別增加0.50 %和31.91 mg·kg-1，土壤中全磷和速效磷含量分別增加0.252 %和11.33 mg·kg-1，土壤中速效鉀含量增加24.37 mg·kg-1。本試驗(yàn)中，土壤中加入NaCl降低了土壤中硝態(tài)氮和速效鉀含量，高鹽、中鹽和低鹽之間差異達(dá)到顯著水平，但NaCl對(duì)土壤有效磷影響不大;種植5種牧草，田菁、小冠花和紫花苜蓿增加了NaCl處理土壤硝態(tài)氮含量，早熟禾增加NaCl處理土壤有效磷含量，小冠花可增加土壤速效鉀含量[10]。

綜上所述，5種牧草中以田菁和小冠花較耐鹽，可在天津一定含鹽量范圍內(nèi)的氯化物型鹽土上種植，可以提高土壤速效養(yǎng)分含量，培肥改良土壤。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊勁松.中國鹽漬土研究的發(fā)展歷程與展望[J].土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：837-845.

[2]張征云，孫貽超，孫靜，等.天津市土壤鹽漬化現(xiàn)狀與敏感性評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（4）：954-957.

[3]劉春華，蘇加楷，黃文惠.禾本科牧草耐鹽性的研究[J].中國草地，1992（6）：12-17，22.

[4]張京磊，慈華聰，何興東，等.狼尾草對(duì)土壤柴油污染和鹽分脅迫的適應(yīng)性[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，24（11）：1904-1909. [5]李志丹，干友民，澤柏，等.牧草改良鹽漬化土壤理化性質(zhì)研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué)，2004，26（6）：17-21.

[6]PARK S H， LEE B R， LEE J H， et al. Nutrition alleviates salt stress by maintaining the assemblage of photosynthetic organelles in Kentucky bluegrass（Poa pratensis L.）[J].Plant growth regulation， 2016， 79（3）：367-375.

[7]李燕青，孫文彥，許建新，等.華北鹽堿地耐鹽經(jīng)濟(jì)作物篩選[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2013，28（S1）：227-232.

[8]尹尚軍，石德成，顏宏.堿脅迫下星星草的主要脅變反應(yīng)[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2003，12（4）：51-57.

[9]郭瑞萍，梁廣民，沈景林，等.不同牧草品種對(duì)鹽堿化草地改良效果研究[J].草業(yè)與畜牧，2007（8）：1-4.

[10]王越，趙輝，馬鳳江，等.鹽堿地與耐鹽堿牧草[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（1）：55-57.

收稿日期：2017-12-05

基金項(xiàng)目：天津市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（國家級(jí)）（201610061119）;天津市重大科技專項(xiàng)（13ZCZDSF02600）

作者簡介：張倩（1996—），女，天津人，主要從事環(huán)境科學(xué)研究。

通訊作者簡介：田秀平（1965—），女，山東泰安人，教授，博士，主要從事土壤和植物營養(yǎng)學(xué)的教學(xué)與科研工作。