全 文 ：植物生态学报 2010, 34 (10): 1227–1235 doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.012
Chinese Journal of Plant Ecology http://www.plant-ecology.com
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收稿日期Received: 2009-12-09 接受日期Accepted: 2010-03-05
* 通讯作者Author for correspondence (E-mail: xuxingscience@126.com)
燃煤烟气脱硫废弃物对盐碱土的改良效应及对向
日葵生长的影响
王 彬1 肖国举2 毛桂莲3 岳自慧1 许 兴1*
1宁夏大学农学院, 银川 750021; 2宁夏大学新技术应用研究开发中心, 银川 750021; 3宁夏大学生命科学学院, 银川 750021
摘 要 采用大田和盆栽相结合的试验方法, 研究了施用燃煤烟气脱硫废弃物(简称脱硫废弃物)后对盐碱土壤的改良状况及
对油用向日葵(Helianthus annuus) (油葵)生长的影响。试验地设在宁夏平罗西大滩碱化土壤上, 设置5个不同脱硫废弃物施用
量: 0、11.25 × 103、22.50 × 103、33.75 × 103和45.00 × 103 kg·hm–2, 连续3年(2006–2008年)观测了土壤pH值、全盐含量及油葵
根系的长度与体积、叶片细胞膜透性和抗氧化保护酶系统。试验数据显示, 施入脱硫废弃物后, 土壤pH值、全盐含量、油葵
叶片细胞膜透性、超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈逐年下降趋势, 油葵根系的长度和体积呈逐年上升趋势, 且各处理间均差
异显著(p < 0.05)。研究结果表明, 脱硫废弃物的施用能显著改良盐碱土壤, 促进油葵的生长, 综合考虑经济因素, 11.25 × 103
kg·hm–2的施用量效果最佳。
关键词 燃煤烟气脱硫废弃物, 油葵, 盐碱土, 土壤改良
Effects of coal-fired flue gas desulfurated waste residue application on saline-alkali soil ame-
lioration and oil-sunflower growth
WANG Bin1, XIAO Guo-Ju2, MAO Gui-Lian3, YUE Zi-Hui1, and XU Xing1*
1College of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2Research & Development Center for Application of New Technology, Ningxia Univer-
sity, Yinchuan 750021, China; and 3College of Life Sciences, Ningxia University, Yinchuan 750021,China
Abstract
Aims Coal-fired flue gas desulfurated waste residue (abbreviated as desulfurated waste residue) may be a feasi-
ble approach to improving saline-alkali soil. Our objective was to explore the effects of desulfurated waste residue
application on saline-alkali soil amelioration and growth of oil-sunflower (Helianthus annuus).
Methods Based on field and pot experiments, we studied soil properties (including pH and total salt content),
and plant eco-physiological traits (root length and volume, leaf cell membrane permeability and oxidative protec-
tion enzyme systems) from 2006 to 2008. The field experiment was carried on alkali soil of Xidatan, Pingluo,
Ningxia, and the desulfurated waste residue was added at ratios of 0, 11.25 × 103, 22.50 × 103, 33.75 × 103 and
45.00 × 103 kg·hm–2.
Important findings The application of desulfurated waste residue to alkali soil decreased soil pH, total salt con-
tent, oil-sunflower leaf cell membrane permeability and superoxide dismutase (SOD) activity and increased
oil-sunflower root length and volume. Therefore, application of desulfurated waste residue can improve sa-
line-alkali soil markedly and enhance the growth of oil-sunflower on such soil. The amelioration effect increased
with time during the 3-year experiment period. Considering economic factors, the 11.25 × 103 kg·hm–2 treatment
achieved the best amelioration effect.
Key words coal-fired flue gas desulfurated waste residue, oil-sunflower, saline-alkali soil, soil amelioration

土壤盐渍化是影响农业生产及生态环境的一
个全球性问题。据统计, 全世界盐渍化土地有9.50 ×
108 hm2, 我国约有2.70 × 107 hm2 (Liang et al.,
2001)。宁夏回族自治区位于我国西北地区东部、黄
河中上游, 地处中温带干旱、半干旱区, 降水稀少,
蒸发强烈。2005年的统计资料表明, 在宁夏引黄灌
区4.41 × 105 hm2耕地中, 盐碱土有1.48 × 105 hm2,
占总耕地面积的33.56%。土壤盐碱化是目前制约宁
夏乃至全国农业增产的土壤因素之一, 如何改良利
用盐碱地是目前亟待解决的问题, 对提高该地区农
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业生产及改善生态环境具有重要的意义。
宁夏银北分布着典型的碱化土壤, 俗称白僵
土, 必须采取化学措施, 再配套合理的物理和生物
措施才能将其改良。国际上应用石膏改良碱化土壤
已有100多年历史, 效果虽然好, 但因价格昂贵, 在
世界范围内尚未得到普遍推广。近年来, 根据前人
利用天然石膏改良盐碱土壤取得的理论和实践, 国
内外学者开始研究利用燃煤烟气脱硫废弃物(简称
脱硫废弃物)改良盐碱土壤(赵瑞, 2006)。
脱硫废弃物是燃煤电厂烟气脱硫后的副产物,
主要成分是CaSO4。目前, 我国电力以煤电为主, 燃
煤电厂发电量约占总发电量的80%。然而燃煤电厂
排放大量SO2, 严重污染大气环境。为有效地解决
SO2的污染问题, 国家要求燃煤电厂必须实施烟气
脱硫, 但同时会产生大量脱硫废弃物。预计到2010
年我国脱硫废弃物排放量将达到3 × 109 kg以上, 不
仅要占用大量土地存放, 存储管理不善还可能造成
二次污染(王方群等, 2004)。
目前, 国内外学者已对利用脱硫废弃物改良土
壤做了一些研究。Clark (2003)、Wendell (1996)以及
Stout (1996)等分别针对作物和林草等研究了脱硫
废弃物对酸性土壤的改良情况。李焕珍等(1999)和
Chun等(2001)在沈阳市康平县进行了脱硫废弃物改
良苏打碱化土壤的玉米(Zea mays)大田试验, 发现
脱硫副产物大大降低了土壤中的pH值、Na+交换率
(ESP)和可溶性Na+。2000–2005年, 清华大学(陈欢
等, 2005)先后与内蒙古农业大学(王金满等, 2005)
和宁夏大学(马雪莲等, 2007; 秦萍等, 2008)合作进
行试验研究, 发现脱硫废弃物农用是安全的, 对盐
碱地的改良效果也是显著的。尽管以上研究已取得
了一些初步成果, 但这一领域的研究开展时间较
短, 且脱硫废弃物改良盐碱地受土壤类型影响较
大, 与材料本身的性状也有关。因此, 本研究立足
于宁夏特有的白僵土, 在较长时间(3年)尺度上连续
观测了脱硫废弃物施用后对土壤和油用向日葵
(Helianthus annuus) (油葵)生长的影响, 进一步探索
盐碱地改良利用的新方法。
1 材料和方法
1.1 试验地概况
试验田设在宁夏平罗西大滩前进农场七队。西
大滩地处河套平原西南部, 贺兰山东麓洪积扇边
缘, 属典型的北温带大陆性气候, 年平均气温8.50
, ℃ 年平均降水量180 mm, 主要集中在7–9月, 平
均海拔1 100 m。西大滩属黄河中上游灌溉区, 地势
平缓低洼, 境内分布有典型的碱化土壤(俗称白僵
土)。地下水埋深1.50–2.00 m, 主要含硫酸盐、氯化
物, 并且普遍含有苏打(Na2CO3)。土壤碱化度为
15%–60%, 总碱度为 0.20–0.65 cmol·kg–1, pH值
8.00–10.40, 全盐含量2.50‰–6.50‰。盐分类型主要
有NaCl、Na2SO4、Na2CO3, 土壤质地黏重, 透水性
差(冯锐等, 2000)。
1.2 试验材料
试验材料选择油葵(KWS203)。脱硫废弃物来自
宁夏马莲台电厂, 其化学成分见表1。
脱硫废弃物和天然石膏的主要成分都是二水
硫酸钙晶体(CaSO4·2H2O), 其物理化学性质具有共
同点。经过洗涤和滤水处理的脱硫废弃物含有
10%–20%的游离水 , 颗粒细小松散均匀 , 粒径
30–60 μm, 纯度90%–95%, 含碱量低 , 有害杂质
少。脱硫废弃物的品质和细度均优于天然石膏, 可
广泛应用于工农业生产(王方群等, 2004)。
1.3 试验设计
试验采用大田和盆栽相结合的方法。
大田试验采用单因素拉丁方设计, 小区面积54
m2 (9 m × 6 m)。共设置5个脱硫废弃物施用量水平:
CK (对照), 0 kg·hm–2; T1, 11.25 × 103 kg·hm–2; T2,
22.50 × 103 kg·hm–2; T3, 33.75 × 103 kg·hm–2; T4,
45.00 × 103 kg·hm–2; 每个处理5次重复。2005年秋季
结合整地冬灌将脱硫废弃物一次性均匀施于地表,
旋耕深翻20 cm, 使其与土壤充分混匀。每年4月中
旬人工播种油葵 , 8月中旬收获。播种量 7.50
kg·hm–2, 行距50 cm, 株距25–30 cm。播种前施入有
机肥(牛粪) 30 × 103 kg·hm–2, 尿素225 kg·hm–2, 过
磷酸钙60 kg·hm–2, 硫酸钾60 kg·hm–2。2006–2008年
连续进行定位观测。
盆栽试验土壤取自大田试验地0–20 cm的耕作
层。试验地点设在宁夏大学农学院抗旱棚内。栽盆
规格为下径19 cm × 上径25 cm × 盆高33 cm。试验
处理同大田试验。脱硫废弃物、有机肥和无机肥均
按每公顷土壤重为1.125 × 106 kg的比率与大田施用
量折算后与土壤混匀装入盆中。每个处理重复8次,
共计40盆。每年4月中旬播种 , 8月中旬收获。
2006–2008年进行连续观测。
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表1 脱硫废弃物的化学成分
Table 1 The chemical composition of desulfurated waste residue
成分 Composition CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO TiO2 K2O Na2O MnO P2O5
含量 Content (%) 37.67 2.16 0.62 0.58 0.75 0.06 0.10 0.10 0.02 0.03


表2 施用脱硫废弃物后大田种植油葵0–20 cm土壤pH值的年际变化(平均值±标准误差, n = 5)
Table 2 Annual variation of 0–20cm soil pH in oil-sunflower field trial after added desulfurated waste residue (mean ± SE, n = 5)
改良前本底值 Background value before amelioration
2006年秋
2006 Autumn
2007年秋
2007 Autumn
2008年秋
2008 Autumn
CK 10.35 ± 0.13a 10.21 ± 0.06a 10.04 ± 0.10a 10.01 ± 0.14a
T1 10.28 ± 0.09a 9.47 ± 0.08d 8.39 ± 0.08d 8.02 ± 0.12c
T2 10.30 ± 0.06a 9.32 ± 0.04e 8.18 ± 0.11e 7.93 ± 0.10c
T3 10.30 ± 0.13a 9.61 ± 0.09c 8.96 ± 0.12c 8.86 ± 0.12b
T4 10.36 ± 0.08a 9.84 ± 0.13b 9.66 ± 0.14b 8.76 ± 0.13b
F/p 2.25/0.152 210.20/0.000 1252.22/0.000 878.63/0.000
同列中不同字母表示在0.05水平上差异显著(p < 0.05); F (0.05) = 2.87。
The different letter in the same column indicate significant difference at 0.05 level. F (0.05) = 2.87. CK, 0 kg·hm–2; T1, 11.25 × 103 kg·hm–2; T2,
22.50 × 103 kg·hm–2; T3, 33.75 × 103 kg·hm–2; T4, 45 × 103 kg·hm–2.


2005年秋季进行了试验田土壤本底值的调查,
土壤全盐含量为6.02‰, pH值为10.30。
1.4 测定项目和方法
分别于脱硫废弃物施用前及油葵幼苗期(5月下
旬)、盛花期(6月下旬)、成熟期(8月上旬)和收获后
采集0–20 cm的土壤测定其pH和全盐; 植物样品分
别于油葵幼苗期、盛花期和成熟期取同一部位的根
系和叶片, 测定其根系长度及体积、叶片膜透性和
抗氧化保护酶活性等。
土壤pH值采用数字酸度计(PHS-25型, 上海绿
宇精密仪器制造有限公司, 上海)测定; 土壤全盐和
叶片膜透性采用电导率仪法(CM-230型, 上海盛磁
仪器有限公司, 上海); 采用氮蓝四唑法测定超氧化
物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性(李合生,
2000), 以抑制光化还原50%的氯化硝基氮蓝四唑
(NBT)为一个酶活性单位(U), 用U·g–1 FW表示; 采
用愈创木酚法测定过氧化物酶(peroxidase, POD)活
性(李合生, 2000), 以单位时间内催化H2O2氧化愈
创木酚为一个酶活性单位(U), 用U·g–1·min–1 FW表
示 ; 用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶(catalase,
CAT)活性(李合生, 2000), 以单位时间内被分解的
H2O2的量为酶活性单位, 用mg·g–1·min–1 FW表示。
分光光度计采用岛津UV- 2550型紫外分光光度计
(岛津仪器(苏州)有限公司 , 苏州)。
1.5 数据分析
采用SPSS 13.0统计软件和Microsoft Excel绘图
软件对试验数据进行统计分析和作图。
2 结果和分析
2.1 施用脱硫废弃物对土壤pH值的影响
从表2可以看出, 施用脱硫废弃物后, 大田各
处理的土壤pH值均呈逐年下降趋势, 且各处理与
对照间的差异均显著(p < 0.05)。各处理中以T2的效
果最为明显, 脱硫废弃物施入后第一年(2006年)大
田的土壤pH值就从施入前的10.30下降到9.32, 降
低了0.98; 施入后第二年(2007年)下降到8.18, 相比
2006年降低了1.14; 施入后第三年(2008年)比2007
年降低了0.25。同时也可看出, T1处理下pH的绝对
值虽低于T2的, 但这两个处理在统计学上不存在显
著差别。而T2的施用量是T1的1倍, 考虑经济因素,
T1应是最佳施用量。此外, 从表中还可看出, 施用
脱硫废弃物后前两年(2006–2007年)大田的土壤pH
值下降幅度较大, 到第三年(2008年)下降幅度趋缓。
从图1可以看出 , 盆栽各处理的土壤pH值从
2007年4月底到8月底呈下降趋势(除T4外)。尤其是
T1和T2在5月至7月间降幅较大。2008年是脱硫废弃
物施用后的第3年, T1和T2处理下的盆栽土壤pH值
已下降到一个较低的水平, 因此在年内变化不明
显, 而T4的盆栽土壤pH值呈大幅下降趋势。
2.2 施用脱硫废弃物对土壤全盐的影响
从表3可以看出, 施用脱硫废弃物后的前两年
(2006–2007年), 大田土壤各处理的全盐含量相比改
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图1 施用脱硫废弃物后盆栽油葵0–20 cm土壤pH值的变化(2007–2008) (平均值±标准误差, n = 3)。CK、T1、T2、T3、T4, 同表2。
Fig. 1 Variation of 0–20 cm soil pH in oil-sunflower pot trial after added desulfurated waste residue during 2007–2008 (mean ± SE, n
= 3). CK, T1, T2, T3, T4, see Table 2.


表3 施用脱硫废弃物后大田种植油葵0–20 cm土壤全盐的年际变化(平均值±标准误差, n = 5)
Table 3 Annual variation of 0–20 cm soil total salt content (‰) in oil-sunflower field trial after added desulfurated waste residue
(mean ± SE, n = 5)

改良前本底值
Background value before ame-
lioration
2006年秋
2006 Autumn
2007年秋
2007 Autumn
2008年秋
2008 Autumn
CK 6.08 ± 0.16a 5.95 ± 0.15c 5.82 ± 0.15b 5.80 ± 0.12a
T1 6.02 ± 0.15a 5.74 ± 0.10d 5.43 ± 0.09c 4.23 ± 0.09c
T2 5.97 ± 0.18a 5.70 ± 0.10d 5.45 ± 0.10c 4.02 ± 0.05d
T3 6.04 ± 0.15a 7.99 ± 0.17b 6.78 ± 0.13a 5.77 ± 0.14a
T4 5.96 ± 0.17a 8.55 ± 0.09a 6.85 ± 0.14a 5.64 ± 0.08b
F/p 1.09/0.425 512.54/0.000 853.57/0.000 1322.17/0.000
同列中不同字母表示在0.05水平上差异显著(p < 0.05); F (0.05) = 2.87。CK、T1、T2、T3、T4, 同表2。
Different letter in the same column indicate significant difference at 0.05 level. F (0.05) = 2.87. CK, T1, T2, T3, T4, see Table 2.


良前本底值下降得并不明显, T3和T4处理下的全盐
含量甚至还高于改良前本底值, 这是由于施入脱硫
废弃物导致土壤全盐含量增加。脱硫废弃物施入后
第三年(2008年), 大田土壤各处理的全盐含量均大
幅下降 , 且各处理与对照间的差异均显著 (p <
0.05)。其中, 以T1和T2处理的效果最明显, 施入后
第三年(2008年)T1处理的大田土壤全盐为4.23‰,
较施入前的6.02‰下降了29.73%; 而T2处理的大田
土壤全盐为 4.02‰, 较施入前的 5.97‰下降了
32.66%。尽管T2处理的绝对改良效果优于T1, 但这
两者的相对改良效果差异不大。考虑施用量的经济
因素, T1应为最佳施用量。
从图2可以看出, 盆栽试验中T1和T2的土壤全
盐含量从2007年4月上旬到8月底的变化趋势不明
显, T3和T4虽呈下降趋势, 但还是高于本底值。盆
栽土壤各处理的全盐含量从2008年4上旬到8月底
呈明显下降趋势, 且到8月底均低于土壤本底值。这
表明, 脱硫废弃物使土壤全盐含量降低的影响要到
改良后第三年才明显, 这点与土壤pH值的变化情
况不同。此外, 盆栽数据与大田数据也相吻合, 即
脱硫废弃物的施用虽可使土壤全盐含量增加, 但随
着改良年限的推移, 最终土壤全盐含量还是降低到
土壤本底值以下。
2.3 施用脱硫废弃物对油葵根系生长的影响
从图3可以看出, 施用脱硫废弃物后, 盆栽油
葵苗期根系的长度和体积均极显著高于对照(p <
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图2 施用脱硫废弃物后盆栽油葵0–20 cm土壤全盐的变化(2007–2008)(平均值±标准误差, n = 3)。CK、T1、T2、T3、T4, 同表2。
Fig. 2 Variation of 0–20 cm soil total salt content in oil-sunflower pot trial after added desulfurated waste residue during 2007–2008
(mean ± SE, n = 3). CK, T1, T2, T3, T4, see Table 2.



图3 施用脱硫废弃物后盆栽油葵苗期根系长度和体积的年际变化(平均值±标准误差, n = 3)。同一年份中不同字母表示在0.01
水平上差异显著(p < 0.01); F (0.01) = 5.99。CK、T1、T2、T3、T4, 同表2。
Fig. 3 Annual variation of root length and volume in oil-sunflower pot trial after added desulfurated waste residue in seedling period
(mean ± SE, n = 3). Different letters in the same year indicate significant difference at 0.01 level. F (0.01) = 5.99. CK, T1, T2, T3,
T4, see Table 2.


0.01), 且随改良年限的增加呈逐年增加的趋势。其
中, 以T1和T2的效果最为明显, 到2008年, 盆栽油
葵苗期根系的长度和体积均比对照增加50%以上,
但从统计学角度看, 两处理间无差异。考虑到施用
成本因素 , 最佳施用量应为T1, 即11.25 × 103
kg·hm–2。
2.4 施用脱硫废弃物对油葵叶片细胞膜透性的影响
从图4可知, 施用脱硫废弃物后, 不同年份大
田油葵苗期(春季)和成熟期(秋季)叶片的细胞膜透
性均比对照低, 各处理与对照间的差异均极显著(p
< 0.01)。随着改良年份的增加, 叶片的细胞膜透性
逐年下降, 在改良第3年(2008年)较为明显。2008年
大田油葵各处理成熟期叶片的细胞膜透性平均较
2007年下降了4.24%, 而2007年较2006年平均下降
了2.46%。这与土壤指标所反映的情况完全吻合。
改良第三年(2008年)大田土壤的pH值与全盐含量均
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图4 施用脱硫废弃物后大田种植油葵苗期、成熟期叶片细胞膜透性(%)的年际变化(平均值±标准误差, n = 5)。同一年份同一
生育期中不同字母表示在0.01水平上差异显著(p < 0.01); F (0.01) = 4.43。CK、T1、T2、T3、T4, 同表2。
Fig. 4 Annual variation of leaf cell membrane permeability (%) in oil-sunflower field trial after added desulfurated waste residue in
seedling and maturity periods (mean ± SE, n = 5). Ma: maturity period; Se: seedling period. Different letters in the same year and
period indicate significant difference at 0.01 level. F (0.01) = 4.43. CK, T1, T2, T3, T4, see Table 2.


表4 施用脱硫废弃物后大田种植油葵苗期和成熟期叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性(U·g–1FW)的年际变化(平均值±标准误
差, n = 5)
Table 4 Annual variation of leaf superoxide dismutase (SOD) activity (U·g–1FW) in oil-sunflower field trial after in seedling and
maturity periods (mean ± SE, n = 5)
苗期 Seedling period 成熟期 Maturity period
2006 2007 2008 2006 2007 2008
CK 381.22 ± 10.10c 361.43 ± 8.73b 363.42 ± 9.71a 362.69 ± 6.95c 362.85 ± 7.53a 342.99 ± 7.15a
T1 356.18 ± 13.31d 305.55 ± 8.09d 266.81 ± 8.56d 323.51 ± 7.80d 315.77 ± 6.90b 184.34 ± 10.15d
T2 373.81 ± 10.18c 293.94 ± 8.09e 273.58 ± 6.51c 313.78 ± 6.01e 263.54 ± 6.37d 161.27 ± 8.00e
T3 398.46 ± 7.00b 328.67 ± 11.07c 258.89 ± 9.26e 384.56 ± 11.36b 304.76 ± 8.07c 268.60 ± 8.05b
T4 431.57 ± 7.37a 371.49 ± 8.49a 325.52 ± 8.45b 432.33 ± 7.52a 365.87 ± 6.97a 204.41 ± 6.85c
F/p 85.13/0.000 209.22/0.000 549.03/0.000 279.15/0.000 1234.87/0.000 1304.99/0.000
同列中不同字母表示在0.05水平上差异显著(p < 0.05); F (0.05) = 2.87。CK、T1、T2、T3、T4, 同表2。
Different letter in the same column indicate significant difference at 0.05 level. F (0.05) = 2.87. CK, T1, T2, T3, T4, see Table 2.


下降到一个较低的值, 这表明土壤盐胁迫减轻, 因
此叶片细胞膜透性大幅度下降。
从图中也可看出, 各处理中虽以T2的绝对效果
为最好, 但T1与之相比, 改良效果也不差。如: 改良
第3年(2008年), T1的大田油葵成熟期叶片的细胞膜
透性为45.13%, 比对照低11.61%, T2的为44.11%,
比对照低12.63%。因此, 考虑施用量的成本因素, T1
为最佳施用量。此外, 各个年份成熟期叶片的细胞
膜透性均比苗期高。
2.5 施用脱硫废弃物对油葵叶片抗氧化保护酶活
性的影响
由表4可知, 施用脱硫废弃物后, 大田试验的
油葵叶片的SOD活性呈逐年下降趋势, 到改良第3
年(2008年), 各处理的SOD活性均低于对照。且在不
同年份中各处理与对照间的差异均显著(p < 0.05)。
这表明, 脱硫废弃物的施用使土壤盐胁迫减轻, 抗
氧化保护酶的活性降低。纵观3年的数据, 仍是以T1
和T2的效果较为明显, 而考虑到施用成本因素, T1
应为最佳施用量。此外, 各个年份成熟期叶片的
SOD活性均比苗期低。
从图5可知, 在整个生育期, 盆栽油葵叶片的
POD活性呈先升后降的趋势, 并在生育后期各处理
的POD活性均低于对照。而盆栽油葵叶片的CAT活
性在整个油葵生育期中整体呈上升趋势, 且在生育
王彬等: 燃煤烟气脱硫废弃物对盐碱土的改良效应及对油葵生长的影响 1233

doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.012

图5 施用脱硫废弃物后盆栽油葵叶片过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在不同生育期的变化(2008年) (平均值±标准
误差, n = 3)
Fig. 5 Variation of leaf peroxidase (POD) and catalase (CAT) activity in oil-sunflower pot trial after in different periods during 2008
(mean ± SE, n = 3). Ma, maturity period; Se, seedling period; Sq, squaring period.


前期各处理的CAT活性均低于对照, 在生育后期,
除T1外, 均高于对照。
3 讨论
利用脱硫废弃物改良盐碱土壤是根据前人在
利用天然石膏改良盐碱土壤取得的理论和实践基
础上进行的再实践。从理论上讲, 盐碱土壤施入脱
硫废弃物后再加以合理的灌溉洗盐, 可以使土壤状
况得到改良。Oster和Frenkel (1980)以及Qadir等
(2001)的研究也表明, 在土壤胶体中, Ca2+比Na+具
有更强的交换竞争性, 因此在土壤中施入Ca2+ (脱
硫废弃物)能有效地代换出土壤胶体中的Na+, 从而
使盐碱土壤得以改良。本研究结果也证实了这一点,
施入脱硫废弃物后, 大田和盆栽试验各处理的土壤
pH值与对照和改良前本底值相比均呈逐年下降趋
势, 而土壤全盐含量总体呈下降趋势。Amezketa等
(2005)和Wang等(2008)的研究也表明, 在盐碱土中
施用脱硫废弃物能有效地降低土壤的pH值和全盐
含量。此外, 土壤pH值和全盐含量的下降幅度并不
与脱硫废弃物的施用量呈正比, 而是以T1和T2的
改良效果较好, 即施用量过多或过少均达不到最好
的改良效果。这可能是由于脱硫废弃物施入量过少,
土壤胶体中的Na+不能充分被Ca2+代换, 故土壤pH
值和全盐下降量达不到最大; 而施入量过多, 可能
会引起土壤盐分过量, 从而也不能达到最大改良效
果。
年际间土壤pH值和全盐含量的变化情况也有
所不同。施用脱硫废弃物后的前两年(2006–2007年),
大田和盆栽土壤的pH值下降幅度较大, 到第3年
(2008年)下降幅度趋缓。而全盐含量在施用后第2年
(2007年)才开始大幅下降, 到第3年(2008年)仍有较
大的下降趋势。这可能与Ca2+、Na+代换及洗盐、脱
盐有关。施用脱硫废弃物后的第一年, Ca2+代换出了
土壤胶体中的Na+, 使pH值下降; 而脱硫废弃物本
身也是一种盐, 增加了土壤全盐含量。随着改良年
份的推移, 经过不断洗盐、脱盐, 土壤中的全盐含
量开始大幅度下降。目前仍未见有其他研究报道施
用脱硫废弃物多年后土壤pH值和全盐含量的变化
情况。
盐碱土壤pH值和全盐含量的降低, 直接关系
到作物的生长状况。本试验结果也证实了这一点:
施用脱硫废弃物后, 盆栽油葵根系的长度和体积逐
年增加, 大田油葵叶片的细胞膜透性和SOD活性逐
年下降。这表明, 盐碱地施用脱硫废弃物后, 土壤
状况得到改善, 促进了作物的生长。白海波等(2009)
和毛桂莲等(2009)的研究也证实了这一点。但是, 施
用脱硫废弃物后有利于油葵的生长, 不仅是由于土
壤理化性质得到了改善, 还可能是由于土壤中施入
1234 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2010, 34 (10): 1227–1235

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脱硫废弃物后增加了油葵对Ca2+的吸收, 从而提高
了其抗逆性, 促进了生长发育。有关Ca2+促进植物
生长发育的研究报道很多(章文华和刘友良, 1993;
郑青松等, 2001; 安国勇等, 2002), 岳自慧等(2009)
也总结归纳了有关脱硫废弃物中的钙对提高作物
抗盐碱胁迫的可能机理及进展。但是, 在本研究中,
是土壤因素占主导还是Ca2+因素占主导, 仍需进一
步研究。
从3年的研究结果看 , 大田和盆栽土壤的pH
值、盆栽油葵根系的长度和体积等指标均是在改良
前两年变幅较大, 在第3年变化趋缓; 例如, 盆栽油
葵根的体积在改良第 2年 (2007年 )平均增幅为
8.62%, 到第3年(2008年), 平均增幅仅为2.22%。而
大田和盆栽土壤的全盐含量、大田油葵叶片的细胞
膜透性和SOD活性等指标均是在改良第3年的变幅
大于改良前两年的。例如: 成熟期大田油葵叶片的
SOD活性在2007年比2006年各处理平均下降51.56
U·g–1 FW, 而 2008年比 2007年各处理平均下降
107.83 U·g–1 FW。由此可以看出, 土壤理化性质的
改变必定引起作物的生理响应, 但这种响应可能存
在某种对应关系, 即某一作物生理指标的变化可能
会对某一土壤指标的变化更敏感。同时, 由以上数
据变化情况可推断出, 改良第三年(2008年)可能还
没有达到脱硫废弃物的最佳改良效果, 何时能达到
最佳改良效果以及达到最佳改良效果后能持续几
年? 何时需要再次施入脱硫废弃物？这些问题都
需要做进一步试验。此外, 脱硫废弃物可能带来的
重金属污染问题也应做相关研究。根据目前本项目
的监测结果看, Hg、As、Pb、Cr、Cd等重金属离子
在土壤、地下水以及作物籽实中的含量均远远低于
国家现行标准(GB15618-1995和GB5084-92)。
从本研究结果可看出, 脱硫废弃物的施用能显
著改良盐碱土壤, 进而促进油葵的生长, 且改良状
况逐年趋好。大田试验与盆栽数据也有很好的吻合
性。各处理中虽以T2的绝对效果最为明显, 但T1与
之相比, 差异不大或没有差异(p > 0.05)。而T1的用
量仅是T2的一半, 考虑施用成本, 最佳施用量应为
T1。此外, 脱硫废弃物的施用量可能不是一个精确
值, 而是在一定范围内, 高玉山等(2003)和祁晨华
等(2007)的研究即证实了这一点。从本研究结果来
看, 最佳施用范围应该在(11.25–22.50) × 103 kg·
hm–2之间。而且, 针对不同作物可能存在不同的最
佳施用量范围。
致谢 国家科技支撑计划项目(2007BAC08B01)和
宁夏农业综合开发项目(农发2006-35)资助。
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责任编委: 周国逸 实习编辑: 黄祥忠