全 文 ：第 24 卷第 l 期
20 0 4 年 2月
水土保持通报
B u l l
eti o nf So xl a n d W
a tr eC o nsr v ea tio n
V o l
.
24
,
N o
.
1
F e b
. ,
2 0 0 4
黄花草木橱改良盐碱土的试验研究
李月芬 , 汤 洁 , 林年丰 , 郭 平 , 李 军
(吉林大学 环境与资源学院 , 吉林 长春 1 3 0 0 2 6 )
摘 要 : 通过对人工种 植黄花草木捍样地的监测 , 根据土壤养分含量 的变 化研究了改 良退化土壤 的效果 。
在种植黄花草木择后 , 除 了土壤全钾和速效磷含量下降以 外 , 土壤有机质 、 水解性氮 、 全氮 、全磷 、 速效钾养
分含量皆明显增加 。 磷 、 钾下降的原 因与黄花草木择生 长发育过程 的需肥特性有关 。 在黄花草木择生长发
育过程中 , 应该注意追施磷 、钾肥 , 可达到 “ 以磷增氮 ” , “ 以钾促氮 ” 的 目的 。 实践表明 ,种植黄花草木择这一
技术具有改 良土壤 , 培肥地力的作用 , 它是 干旱 、 半 干旱地 区改 良退化土壤 的一种优 良牧草 。
关键词 : 黄花草木挥 ; 退化 土壤 ; 盐碱土 ; 生物技术 ; 养 分含量
文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0一 2 8 8X ( 2 0 0 4 ) 0 1一 0 0 0 8一 0 4 中图分类号 : 5 1 5 6 . 性4
Im P r o v i n g E f f e c t o f M
e l i l o t u s Q fj 七i n a l i a o n S a l i n e 一 a l k a l i n e 5 0 11
L l Y u e
一
f e n
,
T A N G J i
e , L IN N ia n
一
f e n g
( C o l l己g ￡ 可 E n v ior n m e n t a l a , , d R e s o u r’ e s , J i l , , Z U ,: : : ,召 r s i勺· , C h
G U O P i n g
,
I
一
1 J u n
a , 29 ` h l` , 2 1 3 0 0 2 6 , J i l i , 2 P or : 夕, , , ` f
,
C h i , , a )
A b s t r a e t : T h e e f f e e t o f M七l i l o t u s o f 八c i n a l i a o n im p r o v i n g d e g r a d e d 5 0 11 15 s t u d i e d a e e o r d i n g t o t h e e h a n g e in
n u t r ie n t e o n t e n t o f 5 0 11 a f t e r p l a n t i n g
.
T h e r e s u l t s s h o w t h a t p l a n t i n g M
e l i l o t u s o f 八。 i n a l i a e a n in e r e a s e 5 0 11
o r g a n ie m a t t e r
, t o t a l N
,
h y d r o l y t i e N
, t o t a l P
, a n d a v a i l a b l e K s ig n i f ie a n t l y
,
b u t d e e r e a s e a v a i l a b l e P a n d t o
-
t a l K
.
T h e r e a s o n f o r t h e l a t t e
r d e e r e a s e s 15 t h a t M
硬 l i l o t u s o f 八 c i n a l i a n e e d s p h o s p h a t e f e r t i li z e r a n d
p o t a s s i u m f e r t i l i z e r t o
s a t i s f y i t s g r o w t h
.
T h e
r e f o
r e
.
d u r i n g t h e g
r o w t h o f M 召 l i l
o t o s o了j 乍c , , , a l i a , p h o s p h a t e
f e r t i l i
z e r a n d p o t a s s i u m f e r t i l i z e r s h o u l d b e a p p l ie d r e a s o n a b l y i n o r d e r t o b o o
s t n i t r o g e n l e v e l s in t h e 5 0 11
.
T h i s b i o t e e h n o lo g y t e e h n i q u e f u n e t io n s t o im p r o v e s a l i n e a lk a l i n e
5 0 11 a n d i n e r e a s e t h e f e r t i l i t y o f 5 0 11
.
T h e
e x p e r im e n t in d i e a t e s t h a t M 七l i l o t u s o f 八c i n a l i a 15 a n e x e e l l e n t k i n d o f p a s t u r a g e f o r im p r o v i n g t h e d e g r a d e d
5 0 11 i n a r id a n d s e m i a r i d r e g i o n s
.
K e y w o r d s : 材` l i l o t u s o刀七i n a l ia ; d e g r a d a t i o n 5 0 11 ; s a l i n e
近 I O0 a 来 , 由于人们对 自然资源的超量开发和
环境破坏导致土壤质量严重下降 , 土壤退化已成为一
个重要的环境问题 仁’ 3 飞。 随着土壤退化速度加快 , 土
壤养分含量逐年下降 ,且以腐殖质和全氮含量降低最
为明显 , 已严重降低 了土壤生产力 , 制约社会经济的
可持续发展闭 。 鉴于吉林省西部盐碱化土地分布广 、
发展速度快 、 危害大的现状 ,我们 自俄罗斯引进 了黄
花草木挥牧草 ,在盐碱化草地进行 了土壤改 良的生物
试验 。 黄花草木择 ( M e l i l o t u : o少j 花, i n a l i a )是优 良的
豆科草本植物 。 引种试验表明 ,它能较好地适应吉林
省西部的气候条件 , 与其它牧草相比 ,开花早 ,青草和
种籽产量高 , 干草的平均产量为 5 4 0 k g / h m Z , 种籽
平均产量为 1 。。。 ~ 1 2 0 0 k g / h m Z ,草质好 , 适 口性强 ,
营养丰富 ,含蛋白质 17 % ~ 21 %左右 ,纯蛋 白质大于
1 4 %
。 通过与大 田作物的间套作 ,一方面生产粮食作
物和牧草 ,另一方 面是 良好的绿肥 品种 , 同时可 以改
a l k a l i n e 5 0 11 ; b i o t e e h n o l o g y ; 5 0 11 n u t r i e n t e o n t e n t
造土壤 , 培肥地力 , 是一种很有发展前途的优 良牧草 。
国内外学者对它的经济价值 ,栽培技术报导很多 ,但
关于它对盐碱土壤的改 良作用仅有零星报导 。本文通
过对种植黄花草木挥后土壤化学性质的监测和分析 ,
揭示退化土壤中养分含量 、 有机质 的变化规律 , 量化
改良效果 , 为大规模改良退化土壤和培肥地力提供科
学依据 。
1 材料与方法
1
.
1 试验区 自然概况
试验区设在吉林省西部大安市姜家店草场 。姜家
店草场位于松嫩平原 中部低平原 ,属挑儿河与霍林河
之间的河间地带 , 海拔高度 1 20 ~ 160 m ,地势平坦 、
开阔 , 略呈心脏形 。 该区平均气温 4 . 3 C 。 年均降水量
为 4 1 3 . 7 m m ,主要集中在 6一 9 月份 。 年均蒸发量为
1 6 l o m m
, 最大蒸发量达 1 9 5 2 . 2 m m 。
收稿 日期 : 2。。 3一 0 5 比 修 回日期 : 2 0 0 3一。 8一昭
资助项 目 : 国家自然科学基金 ( 4 0 0 7 2 0 9 3 , 4 0 2 73 0 4 7 )资助
作者简介 : 李月芬 ( 1 97 4一 ) ,女 (汉族 ) , 博士研究生 , 主要 从事土壤 改良及 卜态环境研究 . E 一m ial : y a n g k a 、包 e m ial , 抖。 . 。 d 。 . 。 n
DOI : 10. 13961 /j . cnki . st bctb. 2004. 01. 002
第 1期 李 月芬等 :黄花草木裤改良盐碱土的试验研究
干燥度年平均为 1 . 15 。 土壤类型有黑钙土 、 淡黑
钙土 、 风沙土 、 草甸土 、 冲积土 、 沼泽土 、 碱土和盐土 。
土壤母质为第四纪黄土状沉积物 , 质地为石灰性亚沙
土和石灰性私土 , 均为微碱性土壤 , 成为土地盐碱化
和土质退化的基质 。 土壤肥力较差 ,有机质含量较低 ,
一般在 1%左右 。 土壤普遍缺氮 ,严重缺磷 ,部分地块
缺钾 。
1 2 栽培管理
黄花草木挥试验地选在地势平坦的中度盐碱地 ,
p H 值为 9 . 02 。 春季耕翻 ,耕深约 30 c m ,用耙耙糖一
遍 ,使土质疏松 ,之后于 5 月份机械条播 ,种籽播种量
为 l o k g / hm Z , 播种深度为 I c m ,播后用镇压器镇压 。
2 0 0 1 年种植 1 hm Z , 2 0 0 2 年在相邻地块种植 10 h m Z 。
1
.
3 土样采集及测定
1
.
3
卜
1 采样方 式和时 间 选择黄花草木裤 l a 生样
地 ( 2 0 0 2 年种植 )和 Z a 生样地 ( 2 0 01 年种植 ) 的土壤
做测试样本 ,分别用 l a 生黄花草木裤地和 Z a 生黄
花草木裤地代表 。 每一测点挖 60 C m 深 的剖面 , 分为
O一 1 0 , 1 0一 2 0 , 2 0一 4 0 和 4 0一 6 0 Cm 这 4 层 , 分别用
A
,
B
,
C
,
D 代表 ,分层取样 、 分析和测试 。 每次在相应
样地进行多点蛇形采样 ,混匀装人土袋 ,风干备用 。
2 0 0 2 年 6 月 和 10 月各采样 1 次 , 分别用 T , 和
T
: 代表 , 以下同 。 6 月份取样时 , l a 生黄花草木挥地
的种籽仅播种半个月 , 可 以代表原来土壤的背景情
况 。 在 10 月份 , Z a 生黄花草木棵地 的牧草刚收割 10
d
,可以反映改良土壤 的后期效果 。
1
.
3
.
2 测 定项 目及方 法 , 一司 p H ( H 2 0 1 : 2 . 5 )测
定值用 p H S一 25 型酸度计法 ;土壤有 机质测定用电
热板加热一重铬酸钾容量法 ;土壤碱解氮测定用碱解
扩散法 ; 土壤全氮量测定用浓硫 酸消煮分解样 品十
40 %氢氧化钠蒸馏氨十 2%硼酸溶液吸收十甲基红一
澳 甲酚绿指示剂 十 0 . 01 N H ZSO 、 滴定 ; 土壤速效磷
测定用 0 . s m ol 碳酸氢钠浸提 , 钥锑抗 比色法 ; 土壤
全磷量测定用硫酸一高氯酸消煮法 ; 土壤速效钾测定
用 I N 中性醋酸按浸提 ,火焰光度计法 ; 土壤全钾量
测定用 1 : 1 硫酸和氢氟酸分解样品十 1 : 1 硝酸和
水溶解盐类十火焰光度计 。
2 试验测试结果分析
黄花草木摒株高平均 1 . 60 m , 最高 2 . 07 m 。 茎叶
量多 ,年产鲜草 3 0 0 0 k g / h m Z 。 稠密的覆盖层减少了
地表水分的蒸发 ,增强了土壤的保水 、 蓄水能力 。对土
壤剖面观察 , 黄花草木挥主根发达 ,最长可延伸至 70
一 I OO c m 土壤深处 ,须根旺盛 ,且多集 中在 O一 3 O c m
土层内 。 凡种植过黄花草木挥的土壤 ,土质疏松 , 0一
20
c m 土壤呈棕褐色 , 土壤结构呈粒状 ,孔隙较多 , 而
非种植区 , 土质紧实 , 土壤呈灰 白色 , 土壤结构呈块
状 ,孔隙很少 。 这说明黄花草木择对改善土壤的理化
性质有 良好的作用 。本文分别从土壤有机质 、 全氮 、 碱
解氮 、 全磷 、 速效磷 、 全钾 、 速效钾含量的变化来研究
黄花草木裤对盐碱土壤的改良效果 。
2
.
1 黄花草木梅对土壤有机质的影响
土壤有机质是鉴别土壤肥力的重要标志 ,是牧草
生长所需营养的重要来源闹 。 种植黄花草木裤可明显
提高土壤有机质的含量 ,而且呈现显著的时空分布规
律 (见图 1 ) 。
有机质量 /%
0 0
.
5 1 1
.
5 2 2
.
5 3 3
.
5 4
已。/侧迷耸澎
图 1 黄 花草木梅对土壤有机质的影响
实验表明 , T , 时段所测试的 l a 生黄花草木裤地
和 Z a 生黄花草木挥地 , 其 A 层有机质含量分别是 D
层的 5 . 42 倍和 2 . 8 倍 。 这说明从土壤的 A 层到 D
层有机质含量下降幅度很大 ,这可能是因为表层牧草
根系发育腐殖质分解速度快的缘故 。
土壤有机质的积累还与种植黄花草木挥的年 限
有关 ,从 T l 到 T : , l a 生黄花草木摒地在 A , B , C , D
土层 , 有机质含量分别增加 0 . 46 % , o , 71 % , 1 . 38 %
和 。 . 75 % ,增长 幅度达 14 . 8 9 % , 31 . 70 % , 16 2 . 35 %
和 1 31 . 5 8% 。 Z a 生黄花草木择地在 4 个土层 ,有机
质含量分别增加 0 . 34 % , 0 . 5 3 % , 。 . 2 %和 0 . 15 % ,
增长 幅度 达 2 0 . 5 3 % , 2 2 . 2 8% , 1 1 . 1 1%和 13 . 3 9% 。
可见 ,种植黄花草木裤可明显提高土壤有机质含量 。
2
.
2 黄花草木棍对土壤氮素的影响
黄花草木择属豆科草本植物 ,其根部具有固氮作
用的根瘤菌 , 与根共生形成根瘤 。 根瘤菌能吸收空气
中游离的氮素 ,再与根从土壤中吸收的水分和其它养
分合成含氮化合物 , 除了满足 自身生长发育所需外 ,
大部分聚集于土壤中 〔7一 8〕。 从 图 2 可 以 看出 , 土壤水
水土保持通报 第 24 卷
解性氮也呈现显著的时空分布规律 。 除 了 a1 生黄花
草木挥地的 B 层高于 A 层外 ,其余皆有 随着深度的
增加 ,土壤水解性氮皇现下降的趋势 。 从 T l 到 T Z , 1
a 生黄花草木裤地在 连个土层 , 水解性氮平均含量增
加 2 . “ m g / k g , 增长幅度为 2 . 92 % , 而 Z a 生黄花草
木梅地水解性氮平均含量增加 25 . 41 m g / k g, 增长幅
度为 36 . 34 % 。 可见 ,种植黄花草木握也可明显提高
土壤水解性氮的含量 。
择地土壤速效磷平均含量下降了 3 , 92 m g k/ g ,下降
幅度为 51 . 51 % 。 原因是 Z a 生黄花草木挥较 l a 生黄
花草木择生长迅速 , 枝繁 叶茂 , 对土壤速效磷的索取
大于积累 ,从土壤中大量吸收利用 ,且长势越好 ,产量
越高 ,从土壤 中吸收带 出的量也越多 。 因此 , Z a 生黄
花草木裤土壤速效磷含量呈现下降趋势 。
图 3 黄花草木棍对土壤速效磷含 t 的影响
图 2 黄花草木裤对 土壤水解性氮的影响
土壤中的全氮包括各种形态的有机含氮化合物
以及矿质态氮 ,它 的测定可以帮助了解土壤中氮的总
储量 ,是衡量土壤肥力 的重要指标之一川 。 试验表 明 ,
土壤全氮含量的剖 面分布顺序为 B > A > C > D , 可
见 , 土壤全氮含量主要集 中在 A , B 层 ,这与土壤有机
质含量 、 土壤水解性氮的分布基本一致 。 土壤全氮的
积累随着种植年限延长而增加 ,从 T l 到 T 。 ,在 A , B ,
C
,
D 层 , l a 生黄花草木择地全氮含量分别增加 1 . 82 ,
2
.
7 。 , 1 . 8 5 和 。 . 45 9 / k g ,增长幅度分别为 5 62 . 02 % ,
9 6 5
.
82 %
,
73 7
,
86 %和 1 81 . 58 % ; 而 Z a 生黄花 草木
挥地 ,全氮含量分别增加 1 · 3 6 , 1 . 40 , 。 . 97 和 。 . 3 6 9 /
k g
, 增长幅度 分别为 2 8 5 . 4 9 % , 3 0 5 . 9 9% , 3 3 9 . 1 9环
和 1 35 . 2 2 % 。 由此可见 ,种植黄花草木梅可以大幅度
提高土壤的全氮含量 。
2
.
3 黄花草木择对土壤磷素的影响
土壤中的磷主要 以不易被作物吸收的化合物状
态存在 ,易被作物吸收利用 的磷酸盐含量很 少 ,但对
作物生长发育和产量以及品质等影响很大川 ,影响土
壤速效磷的重要因素是土壤酸度和有机质含量 。
从图 3 可以看出 , 土壤速效磷含量也主要集 中在
表层土壤中 , D 层土壤速效磷含量大幅度降低 。 从 叭
到 T Z , l a 生黄花草木裤地土壤速效磷平均含量增加
3
.
65 m g /k g
,增长幅度为 83 . 14 % ; 而 Z a 生黄花草木
从图 4 可以看出 ,土壤全磷 的含量也得到了明显
提高 。 从 T l 到 T : , l a 生黄花草木裤地土壤全磷平均
含量增加 。 . 08 9 / k g ,增长幅度 为 45 . 40 线 ; 而 Z a 生
黄花草木挥地土壤全磷平均含量增加 0 . 06 9 / k g ,增
长幅度为 3 2 . 9 3% 。
图 4 黄花草木梅对土壤全磷含最的影响
2
.
4 黄花草木橱对土壤钾素的影响
钾素是植物生长所需要的养分之一 , 从图 5 可 以
看出 ,土壤速效钾含量明显呈现出随着深度 的增加逐
渐降低的趋势 ,黄花草木择提高土壤速效钾含量的效
果也是比较明显 的 ,从 宁 , 到 T : , l a 生黄花草木挥地
土壤速效钾平均含量增加 1 04 . 32 m g / k g , 增长幅度
第 1 期 李月芬等 : 黄花草木裤改 良盐碱土 的试验研究
达 1 5 9. % 8 0;而 Za生黄花草木裤地土壤速效钾平均
含量增加 74 . 7 2 mg / kg ,增长幅度达 1 17 . 95 % 。
从图 6 可知 ,种植黄花草木裤后 , 土壤全钾 含量
呈下降趋势 , 从 T : 到 T Z , l a 生黄花草木择地土壤全
钾平均含量下降 7 . 89 9 / k g , 下降幅度为 27 . 45 % ; 而
Z a 生黄花草木择地土壤全钾平均含量下降 7 . 9 7 9 /
k g
,下降幅度为 27 . 61 % 。 原因同样是该牧草对钾 的
吸收量很大 ,而无补给量 ,所以全钾含量呈下降趋势 。
61 1
.
82 %和 2 6 6 . 4 7环 , 土壤 全 磷增 长 幅度 分 别为
4 5
.
4 0%和 3 2 . 9 3% 。
( 3) 种植黄花草木裤后 , 1 ; , 生黄花草木握地土
壤全钾含量呈下降趋势 , Z a 生黄花草木棵地土壤速
效磷和土壤全钾皆呈下降趋势 。关于这个问题应从黄
花草木择在生长过程 中的需肥特性和固氮特性 .s[ ` 。〕
来解释 。 一方面 , 由于黄花草木裤根部形成大量根瘤
菌 , 具备固氮能力 ,能将空气中的氮素固定 ,且根部在
吸收土壤养分的过程中能产生一些有机分泌物 ,再加
上一部分老根系死亡腐烂 ,也可增加土壤中有机质的
含量 。 另一方面 , Z a 生黄花草木裤植株高大 ,枝繁叶
茂 , 牧草产量高 , 虽然具有强大的生物固氮能力 , 反馈
到土壤中的养分多 , 但在不施肥的情况下 , 植株生长
本身需要消耗土壤中大量养分 ,尤其是磷和钾口川 , 所
以产生养分略有下降的趋势 。
( 4 ) 在黄花草木棵种植及生长过程 中应该注意
磷 、 钾肥的合理施用 ,尤其是磷肥的施用 , 它可促进植
株内核糖核酸的合成 ,从而促进蛋 白质的合成 ,有益
于氮同化 。 施磷 以后根瘤内豆血红蛋白含量增加 , 结
瘤性能 和固氮活性随之提高。 ’ 口 ,进 而达到 “ 以 磷促
氮 ” [ s j的效果 。
图 6 黄花草木梅对土壤全钾含量的影响
3 讨 论
( 1) 实践证明 ,黄花草木棵在吉林省西部生长良
好 ,植株高大 ,枝繁叶茂 ,根系强大 ,改善了土壤结构 ,
使其理化性状逐步趋向 良性循环 ,有利于植物生长 。
( 2 ) 种植黄花草木裤后 , l a 生黄花草木裤地和
Z a 生黄 花草 木挥 地 土壤 有机 质增 长 幅 度分 别 为
85
.
13 %和 14 . 3 0% , 土壤水解性氮增长幅度分别为
2
.
92 % 和 36 . 34 % , 土 壤 速效 钾 增 长 幅 度 分 别 为
15 9
.
80 % 和 1 1 7 . 95 % , 土 壤全 氮 增长 幅度 分别 为
[ 参 考 文 献 〕
仁川 汤洁 , 林年丰 ,卞建民 . 松嫩 平原生 态环境与荒漠化预警
[ J ]
. 吉林大学学报 (工学版 ) , 2 0 0 2 , 5 2 (增刊 ) : s一 9 .
[ 2 ] L i
n N i
a n 一 F e n g , Ji e T a n g
. `3 e o lo g i e a l e n v i r o n m e n t a l
a n d t h e e a u s e s f o r d e s e r t i f ie a t io n in a r id a n d s e m ia r id
r e g io n s i n C h in a 〔J ] . E n v i r c , n m e n t a l G e o l o g y , 2 0 0 1 ,
4 1 ( 7 )
:
8 0 6一 8 1 5 .
[ 3〕 林年丰 , 汤洁 . 中国干早半干早 区的环境演变与荒漠化
的成 因仁J ] . 地理科学 , 2 0 0 1 , 2 1 ( 1 ) : 2 4一 2 9 .
[ 4 ] 张利 . 吉林省西 部土壤退化及其防治对策 [ J〕. 吉林水
利 , 1 9 9 5 . 1 8一 2 1 .
[ 5〕 李酉开 . 土壤农业化学常规分析方法 仁M ] . 北京 : 科学出
版社 , 1 9 8 3 .
[ 6」 中 国科学院南京土壤研究所 . 土壤理化分析压M二. 上海
科技出版社 , 197 .8
仁7〕 胡衡 生 , 潘 晖 . 格拉姆柱花草对 土壤改 良作 用 的研究
口〕. 广西师院学报 (自然科学版 ) , 1 9 9 4 ( 1 ) : 5 7一61 .
[ 8〕 郭玉泉 , 王金芬 , 高翔 . 种植紫花首楷对土壤养分的影响
仁J】. 四川草原 , 2 0 0 0 ( 4 ) : 2 0一 2 4 .
[ 9 ] 赵兰坡 , 邹永久 , 杨学明 . 土壤学仁M二. 北京农业 大学出
版社 , 1 9 9 3 .
[ 10 ] 赵 可夫 , 范海 , 江行玉 ,等 . 盐生植物在盐渍土壤改 良中
的作用 「J〕. 应用与环境生物学报 , 2 0 0 2 , 8 ( 1 ) : 3 1一 3 5 ·
[ 1 1 ] 韩建国 , 李鸿祥 , 马 春晖 . 施 肥对草木择生产性能 的影
响仁J二. 草业学报 , 2 0 0 0 , 9 ( 1 ) : 1 5一 2 6 .