全 文 ：第 17卷 哈尔滨师范大学自然科学学报 Vo l. 17, No. 2 2001
第 2期 N ATU RAL SCIENCES JOU RN AL OF HARBIN NORM AL UNIVERSITY
退化羊草草原金狗尾草的抗盐碱生理及其
生长生态特性的研究*
张崇邦　　李钧敏
(浙江省台州师范专科学校 ) )
【摘要】　本文较系统地研究了退化羊草草原上金狗尾草的抗盐碱生理 ,生
长动态及其与 8种土壤因子的关系 ,结果表明: 金狗尾草在整个生长季节中金狗
尾草叶片细胞在膜透性和对脯氨酸的积累 , Na+ , K+ 的富集方面对土壤盐碱变
化具有较强的生理调节能力 .其生长主要集中在 7～ 8月份 ,生物量增加幅度为
40. 74 g· m- 2 ,最大值为 90. 54 g· m- 2 ( 8月 ) ,土壤 pH值、速效钾和水解氮对
金狗尾草生长的影响较小 ,而土壤含水量、温度、有效磷和土壤活性有机质对其
影响较大 ,是金狗尾草生长的主控因子 .
关键词: 退化羊草草原 ;抗盐碱生理 ;金狗尾草 ;土壤因子
收稿日期: 2001- 04- 09
* 国家自然科学基金资助项目一部分 ,编号为 93890009
0　引言
金狗尾草 ( Setaria lutescens )为一年生禾本科植物 ,簇生 ,常分布于退化草原的盐碱地上 ,主要
伴生植物为虎尾草 (Chioris Virgara )、野稗 ( Echinochla crusgall i ) ,伏萎陵菜 (Potentilla supina ) ,羊
草 ( Leymus chinensis ) .其生物特性为: 耐干旱 ,耐盐碱 ,干草中的粗蛋白含量为 10. 275% ,粗脂肪为
2. 6% ,无氮浸出物为 34. 525% ,粗纤维为 34. 4% ,粗灰分为 10. 6% ,牲畜最嗜食 [1 ] ,因此金狗尾草
是一种极优良的耐盐碱饲料植物 .但长期以来 ,由于金狗尾草在东北羊草草原上属非典型植被 ,分
布面积小 ,没有引起人们的重视 ,有关金狗尾草的生态学研究资料未见报道 .本文从种群生态学的
角度研究了金狗尾草的 4种抗盐碱因子 [ 2]的生理动态 ,生长特性及其与土壤因子之间的关系 ,目的
在于使人们能充分认识金狗尾草生理、生态特性 ,也为今后金狗尾草在退化草原的大面积种植 ,并
使其在治理退化草原中发挥其应有的作用提供理论依据 .
1　样地生境和研究方法
1. 1　样地生境
研究样地设在吉林省长岭县种马场东北师范大学草地生态工程研究所研究区里 ,地理位置为
东经 120°31′～ 124°10′,北纬 44°30′～ 44°45′,海拔高度为 140～ 160m,年均温度为 4. 6～ 6. 4℃ ,年
降雨量为 434. 8mm ,主要集中于 6～ 8月份 .土壤为重盐化草甸土 ,容重为 1. 79 g· cm- 3 ,总孔隙为
36. 5% .
1. 2　研究方法
在退化草原上 ,设 6个金狗尾草样地 ( 100m2 ) ,每个样地设 3个样方 ( 1m2 ) .土壤温度用直角式
地温计直接测定 ,土壤样品采集深度为 0～ 10cm ,从 5月开始取样 ,每月初一次 ,至 10月份枯草期
为止 ,进行实验室分析 .土壤含水量用烘干称重法 ,其它指标按常规土壤化学分析法 [3 ]进行 .金狗尾
草生物量采用收割法 [4 ] ,叶片膜透性用相对电导率法 [5 ] ,脯氨酸含量用茚三酮比色法 [6 ] , Na+ , K+ 含
量用火焰分光光度法 [7 ]测定 .
2　结果与分析
2. 1　金狗尾草对盐碱的抗逆特性
金狗尾草生长在 pH= 10. 12～ 10. 14的盐碱地上 ,且生长旺盛 ,这说明金狗尾草对盐碱地具有
较强的适应能力 .从表 1可以看出:
表 1　金狗尾草叶片的膜透性 ,脯氨酸、 Na+ 、 K+ 含量的月变化 (n= 18)
Table 1　 The month variation of the membrane penetrating, propline、 Na+ 、 K+ content in setaria lutescens l eaf (n= 18)
金狗尾草叶片细胞的膜透性在春秋季节较大 ( 10. 7377% , 11. 2949% ) , 8月份最小 ( 6. 7306% ) ,与
土壤 pH(表 2)的季节变化趋势一致 ,表明金狗尾草叶片细胞膜对盐碱变化的自动调节能力较大 .
金狗尾草叶片细胞中的脯氨酸含量从 5月份至 10月份呈逐渐积累的变化趋势 ,其中 5～ 6月份积
累较快 ,增加幅度为 2. 5505 ug· g- 1 . 7～ 8月份积累最慢 ,增加幅度仅为 0. 0001 ug· g- 1 . 8～ 10月
份积累逐渐加快 ,增加幅度分别为 0. 7237 ug· g- 1和 1. 0735 ug· g- 1 .脯氨酸在叶片细胞中积累程
度在各月间的变化与土壤 pH的变化趋势一致 ,这可能与脯氨酸通过增加本身在细胞内的浓度 ,从
而调节叶片细胞渗透吸水的特性有关 [8 ] .金狗尾草叶片细胞对 Na+ , K+ 的富集量变化在 5～ 8月份
均逐渐降低 ( 0. 1448～ 0. 1281ug· g- 1 ; 0. 4663～ 0. 3091ug· g- 1 ) , 8～ 10月份又逐渐升高 ( 0. 1281
～ 0. 1556 ug· g- 1 ; 0. 3091～ 0. 4655 ug· g- 1 ) ,与土壤 pH的升降趋势一致 ,这可能与 Na+ 、 K+ 在
植物细胞内含量的改变 ,可以调节细胞的渗透势有关 [8 ] .由此可以看出 ,金狗尾草既可以通过调节
叶片细胞膜透性大小 ,也可以通过改变叶片细胞内脯氨酸 , Na+ 、 K+ 的浓度来适应土壤盐碱的变
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图 1　金狗尾草生物量的月变化
　　　 Fig. 1　 The month variation of Setaria
lutescens biomass
化 ,金狗尾草在生物治碱方面具有较大的开发价
值 .
2. 2　金狗尾草的季节生长动态
金狗尾草 5月份由于处于幼苗期 ,平均株高 3
～ 5cm,每株 2～ 3个分蘖枝 ,相对盖度为 8%～
10% ,加上受季风气候的影响 ,气温低 ,干旱 ,其生
物量仅为 18. 5 g· m- 2.进入 6月份 ,气温逐渐升
高 ,降雨量逐渐增大 ,金狗尾草逐渐进入成花期 ,平
均株高增大到 5～ 10cm ,分蘖枝 3～ 5个 ,相对盖度
为 15% ～ 20% ,生物量为 29. 46 g· m- 2 ,增幅为 10. 96 g· m- 2 . 7～ 8月 ,金狗尾草进入旺盛生长时
期 ,其平均株高为 20～ 30cm ,分蘖枝为 5～ 8个 ,相对盖度为 45%～ 50% ,生物量为 90. 54g· m- 2 ( 8
月 ) , 7～ 8月的增幅为 40. 74 g· m- 2 . 8月份以后 ,金狗尾草进入果熟期 ,随着分蘖的停止 ,枯叶的
凋落 ,生物量逐渐减小 ,到 10月份生物量为 30. 38g· m- 2 .上述分析可以看出 ,金狗尾草的生长主
要集中于 7～ 8月 ,其枯萎期集中于 8～ 9月 ,全年只在 8月份有最大值 ,这与羊草的生长规律相
似 [9 ] ,生长趋势见图 1.
2. 3　金狗尾草的生长与土壤因子的动态关系
在所测的 7种土壤生态因子 (表 2)中 ,土壤含水量、温度、速效钾、有效磷、水解氮和活性有机
表 2　金狗尾草的生物量与土壤因子的月变化 ( n= 18)
Table 2　 The month variat ion of Setaria lutescens biomass and soil factors ( n= 18)
质的月变化趋势与金狗尾草相似 ,在 8月份均有最大值 ,这可能与 8月份土壤微生物较活跃 ,对土
壤亚系统的物质转化作用较强有关 [10 ] .与金尾草生长的相关分析 [11 ]表明: 土壤速效钾的相关性较
小 ( 0. 8611) ,说明在退化草原上速效钾对金狗尾草的生长影响不显著 .土壤含水量 ,温度 ,有效磷 ,
水解氮和活性有机质的相关性显著 ,相关系数分别为 0. 9257, 0. 9702, 0. 9121, 0. 9134, 0. 9187,对
金尾草的生长影响较大 ,而土壤 pH值的月变化趋势与金狗尾草相反 ,在 8月份有最低值 ,这可能
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由于 8月份降雨量大 ,对土壤碱性成分的毛细管渗透作用强所致 [ 12] .与金狗尾草生长的相关系数
为 0. 8537,影响不显著 ,说明金狗尾草具较强的耐碱特性 ,是优良的植物治碱资源之一 .
2. 4　金狗尾草与 8种土壤因子的主分量分析
主分量分析 [13 ]是将若干个相互关联的因素化为一组互相独立的分量 ,每个分量都能包含一部
分原始资料的信息 ,经排序选出几个能代表原始资料绝大部分信息的分量——主分量 ,以便迅速抓
住系统的主要特征 ,选出控制系统变化的主要和次要因素 .金尾草生长是多维生态因子综合作用的
结果 ,单纯以实测值的大小和相关分析来判断各因子影响的程度大小是不够的 ,须采用综合比较分
析的方法找出影响金狗尾草生长的主控因素 .为此我们把金狗尾草的生长和 8种生态因子构成的
整体看作一个系统 ,并在 586—型计算机上进行主分量分析 ,得出特征根大于 1的分量及其方差贡
献率和累积贡献率 .由于分量 X 1、X 2和 X 3的特征根 ( 4. 382、 2. 563、 1. 084)均大于 1.三者的累积贡
献率为 92. 076% ,大于 85% .所以 X 1、X 2和 X 3三个主分量完全可以反映出 9个因素的综合信息 .
被看做三个主分量是成立的 .又由于 X 1的贡献率占总贡献率的 54. 33% ,在三个主分量中具有较
强的代表性 .因此 ,其中具有较大相关矩阵值的因素—— 土壤含水量 ( 0. 953) ,温度 ( 0. 982) ,有效磷
( 0. 948) ,活性有机质 ( 0. 926)和金狗尾草生物量 ( 0. 943)是影响整个系统发展变化的主要因素 .土
壤 pH值、速效钾和水解氮的相关矩阵值较小 ,是次要因素 .
3　结论
金狗尾草在重盐草甸土上生长 ,具有较强的耐盐碱生理机制 ,既可以通过改变叶片细胞膜透性
大小 ,调节叶片细胞对盐离子的吸收 ,也可以通过改变叶片细胞内脯氨酸含量 , Na+ , K+的浓度来
调节叶片细胞的渗透势 ,以避免造成生理干旱和盐分毒害 .所以金狗尾草在生物治碱方面具有较大
的开发价值 .其生物量的生长季变化规律与羊草相似 ,整个生长季节呈单峰曲线变化 .金狗尾草的
生物量的形成主要与土壤含水量、温度、有效磷和活性有机物质的变化有密切关系 , pH值 ,速效钾
和水解氮对金狗尾草的生长影响较小 .所以在退化草原上大面积种植金狗尾草时 ,除不可控因子温
度以外 ,要确保土壤含水量、有效磷和活性有机物质能满足金狗尾草生长的需要 ,以提高其单位面
积产量 .
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参　考　文　献
1　王宗训 .中国资源植物手册 .北京:中国科学技术出版社 , 1989, 623～ 625
2　武之新 .几种牧草耐盐碱性的研究初报 .草业科学 , 1989, 6( 5): 44～ 48
3　中国科学院南京土壤研究所 .土壤理化分析 .上海:上海科技出版社 , 1978, 235～ 46
4　 S. B.查普曼 .植物生态学方法 .北京 ;科学出版社 , 1981, 121～ 125
5　谢田 ,张广玉 .测定细胞膜透性的紫外吸收法 .植物生理学通讯 , 1986, ( 1): 45～ 46
6　朱广廉 .植物体内游离脯氨酸测定 .植物生理学通讯 , 1983, ( 1): 35～ 37
7　张志良 .植物生理学实验指导 .北京:高等教育出版社 , 1990, 29～ 35
8　王平 ,殷立娟 ,李建东 .松嫩平原碱化草地的生长适应及耐盐碱生理特性的研究 .生态学报 , 1994, 14( 3): 306～ 311
9　李月树 .羊草种群地早部分生物量形成规律的探讨 .植物生态学与地植物学丛刊 , 1983, 7( 4): 289～ 297
10　张崇邦 .东北羊草草原综合生态因子对微生物生长的作用— IRM模型的研究 .生态学报 , 1995, 15( 2): 207～ 213
11　 H. L.阿尔德 , E. B.罗斯勒 .概率与统计导论 .北京:北京大学出版社 , 1984, 335～ 339
12　程伯容 .东北松嫩平原盐渍土的盐分累积 .土壤学报 , 1963, 11( 1): 19～ 24
13　张贤珍 . BASIC语言农业数理统计计算程序 .北京:农业出版社 , 1990, 189～ 21
THE STUDY ON ANTI- SALTY AND ALKALI
PHYSIOLOGY AND GROWTH ECOLOGICAL
CHARACTERISTICS OF SETARIA LUTESCENS ON
DEGENERATIVE LEYMUS CHINENSIS GRASSLAND
Zhang Chongbang　　 Li Junmin
( Tai zhou Teachers Col leg e, Linh ai)
ABSTRACT
Anti- sali ty and alkali physiolog y and dynamic g row th o f Setaria lutescens on degenerativ e
g rassland and the relationship wi th 7 soil facto rs w ere systemically studied. The result show that
the membrane penet ra ting, proline accumulation, Na
+ , K
+
enrichment of S. lutescens leaf cell are
physio logical ly adjusted w ell opposi te salty and alkali, g rows best f rom July to August , i ts
biomass g row th range is 40. 74 g· m- 2 , i ts big gest biomass is 90. 54 g· m- 2 in August. The ef-
fect of soil pH, available K, hydro lytic N on S. Iutescens g row th is smaller , the ef fect o f soi l w a-
ter content , temperature, av ai lable P and active o rg anic ma tter on S. Iutecens g row th is big g er ,
w hich a re chief ef fectiv e facto rs o f S. Iutescens grow th.
Keywords: Degenera tive Leymus chinensis grassland; Anti- salty and alkali phy siolog y; Se-
taria Iutescens; Soil factors
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