全 文 ：生态环境 2004, 13(1): 51-53, 60 http://www.eco-environment.com
Ecology and Environment E-mail: editor@eco-environment.com
基金项目：国家自然科学基金项目（40072093；40273047）
作者简介：汤 洁（1957－），女，教授，博士生导师，主要从事生态环境系统与信息管理研究。E-mail: tangjie@jlu.edu.cn
收稿日期：2003-08-18
应用生物技术改良退化土壤的效果
____以黄花草木樨改良盐碱化土壤为例

汤 洁 1，李月芬 1，林年丰 1，郭 平 1，杨有德 2
1. 吉林大学环境与资源学院，吉林 长春 130026；2. 吉林农业大学，吉林 长春 130118

摘要：通过对种植黄花草木樨样地的监测，根据土壤理化性质的变化分析了退化土壤的改良效果。结果表明，种植黄花草木
樨后，土壤脱盐率较高，土壤中盐分含量、pH值、交换性钠和碱化度明显降低，有机质含量显著增加。黄花草木樨还可有
效地改善土壤的通透性能，使土壤中小于 0.001 mm和 0.001~0.005 mm的粘粒减少，0.05~0.25 mm的砂粒增加，土壤体积质
量变小，孔隙度增大。这一生物技术具有改善土壤结构、增加土壤肥力的特点。黄花草木樨是干旱半干旱地区改良退化土壤
的一种优良牧草。
关键词：黄花草木樨；退化土壤；盐碱化；生物技术；有机质
中图分类号：S156.4 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）01-0051-04
中国是一个人口众多，土地资源相对缺乏，土地退化较
为严重的国家。近百年来，由于人们对自然资源的不合理开
发和对环境的破坏，土壤质量严重下降，土壤退化已成为一
个重要的环境问题[1, 2]。吉林西部是我国土壤退化严重的地
区之一，其退化类型包括盐碱化、沙化和贫瘠化。全区有退
化土地 280万 hm2，其中盐碱化土地 153.27 hm2，沙化土地
68.76万 hm2 [3]。土壤退化严重影响了农牧业生产，制约社
会经济的可持续发展。因此，保护土地资源、恢复土地生产
能力非常必要。应用生物工程和技术可有效地解决这一问
题，它具有投入少、见效快、无污染等特点。
鉴于吉林西部盐碱化土地分布广、发展速度快、危害大
的现状，我们引进了黄花草木樨牧草，在盐碱化草地进行了
土壤改良的生物试验。该牧草具有抗旱、耐寒、耐盐碱等抗
逆性特点，更重要的是它能使严重退化的土壤较快地氮化和
腐殖化，在生物工程和技术改良退化土地中，是一个首选品
种。本文通过对种植黄花草木樨后土壤物理性状和化学性质
的监测和分析，揭示退化土壤中盐分、有机质的变化规律，
为改造退化土地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，属洮儿河和霍林河之间的河间地
带，海拔高度 120~160 m，地势平坦，总坡度为
1/8 000~1/5 000。该区平均气温 4.3 ℃。年均降水量为 413.7
mm，其中 6~9 月份降水量达 344.8 mm，占全年降水的
83.3%。年均蒸发量为 1 610 mm，最大蒸发量达 1 952.2 mm。
干燥度年平均为 1.15。春季多风、干旱，最大风出现在 4~5
月；一般风速在 16 m/s以上，最大瞬间风速达 30 m/s，全
年平均风速为 5 m/s；风速大于 8 m/s 的大风日多达 47 d，
而且以风速≥17 m/s的次数为多。土壤类型以盐化草甸土为
主，植被以羊草为优势种，其他植物主要有糙隐子草
（Cleistogenes squarrosa）、碱蒿（Artemisia anethifolia）、角
碱蓬（Suaeda corniculata）、虎尾草（Chloris uirgata）等。
1.2 供试材料和栽培管理
作者从俄罗斯西伯利亚地区引进了黄花草木樨“斯列金
1号”种籽，它是经野生黄花草木樨驯化培育而成的。该牧
草为 2年生，具有抗旱、耐寒、耐盐碱和抗逆性强等特点，
在贫瘠土壤中生存能力很强。种籽发芽率高于 90%。
试验地选在地势平坦的中度沙碱地，pH值为 9.02。2001
年种植 1 hm2，2002年在相邻地块种植 10 hm2。春季耕翻（耕
深大约 30 cm），耙耱一遍，达到土质疏松之后，于 5月份
机械条播，播种量为 10 kg/hm2，播种深度为 1 cm，播后用
镇压器压平。
1.3 土样采集及测定
1.3.1 采样方式和时间
选择黄花草木樨 1年生地（2002年种植）和 2年生地
（2001年种植）的土壤做测试样本，分别用黄花样地 1和黄
花样地 2代表。每一测点挖 60 cm深的剖面，分为 0~10 cm、
10~20 cm、20~40 cm和 40~60 cm四层，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，混匀装入土袋风干备用。
与此同时，选择紫花苜蓿 1年生地（紫花样地 1）和 2
年生地（紫花样地 2）、碱茅地、羊草地及碱斑荒地 5种类
型的草地，作为平行观测点，采集土样，方法同上。
于 2002年 6月和 10月各采样 1次，分别用 T1和 T2
代表，以下同。6月份取样时，黄花样地 1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，黄花样
地 2的牧草刚收割 10 d，可以反映改良土壤的最终效果。
1.3.2 测定项目及方法[4, 5]
土壤可溶性盐总量测定用质量法；pH值（土壤与 H2O
52 生态环境 第 13卷第 1期（2004年 2月）
的质量比为 1∶2.5）测定用 pHS-25型酸度计法；土壤有机
质测定用电热板加热-重铬酸钾容量法；土壤机械组成测定
用密度计法；土壤体积质量测定用环刀法；土壤密度用密度
瓶法；土壤总孔隙度（%）=（1－土壤体积质量/土壤密度）
×100%。
2 结果与分析
2.1 黄花草木樨对土壤可溶性盐的影响
2.1.1 土壤pH和含盐量
我们将所测的各类土壤的 pH和含盐量列于表 1。从表
1可以看出，除碱茅地外，各类草地土壤含盐量和 pH均较
碱斑荒地低，以黄花草木樨下降最为明显。pH 均值从黄花
样地 1的 9.02下降到黄花样地 2的 8.1，下降幅度为 10.2%。
紫花样地 2较样地 1下降幅度为 4.1%，碱茅草地和羊草地
较碱斑荒地相比也有降低，但下降幅度较小。
从表 1还可看出，黄花草木樨脱盐率较高，样地 2的 A、
B 和 C 层土壤脱盐率较样地 1 分别高 54.62%、34.19%和
50.6%。D层脱盐率相对较低，黄花样地 1和样地 2的脱盐
率分别为 6.82%和 13.33%。紫花苜蓿也呈现出类似规律，
从脱盐率的比例来看，紫花苜蓿低于黄花草木樨。碱茅草地
和羊草地脱盐率均较前两者低。从种植的年份上看，无论黄
花草木樨还是紫花苜蓿，土壤脱盐率的总体规律是 2年生样
地大于 1年生样地，呈现脱盐率随着种植牧草时间的延长而
逐渐增加的规律。种植黄花草木樨不仅可以显著降低土壤盐
分，而且脱盐作用有一定的持久性和稳固性。
2.1.2 土壤交换性钠和碱化度
伴随土壤盐分的变化，交换性钠和碱化度也发生了明显
的变化，其结果见表 2。从各类土壤看，黄花样地和紫花样
地土壤的碱化度和交换性钠质量摩尔浓度明显低于碱茅草
地和羊草地。从时间序列看，2002年 6月到 10月经过 4个
月的时间，黄花样地 1的碱化度降低了 48.94%，交换性钠
质量摩尔浓度降低了 50.67%。黄花样地 2的碱化度降低了
64.24%，交换性钠质量摩尔浓度降低了 69.81%。紫花样地
的交换性钠质量摩尔浓度和碱化度明显低于黄花样地的土
壤，但降幅低于黄花样地。
2.2 黄花草木樨对土壤有机质的影响
土壤有机质是形成土壤团粒结构的粘合剂，它不但可以
改良土壤结构、吸收性能和理化性质[6]，而且可以为植物提
供一定量的营养物质。为此，本文重点对土壤有机质的质量
分数变化进行了研究。土壤有机质的质量分数变化见表 3。
从表 3可以看出，各类样地表层土中有机质含量大小的
表1 各类土壤pH和盐分的变化
黄花样地 1 黄花样地 2 紫花样地 1 紫花样地 2 碱茅草地 碱斑荒地 羊草地 取样
时间 层位
1)
w(盐分)/% pH w(盐分)/% pH w(盐分)/% pH w(盐分)/% pH w(盐分)/% pH w(盐分)/% pH w(盐分)/% pH
A 0.13 8.41 0.1 8.44 0.07 8.38 0.09 8.15 0.98 10.4 1.45 10.4 0.22 9.74
B 0.22 8.87 0.23 8.59 0.15 8.34 0.2 8.16 0.31 10.4 0.81 10.3 0.7 9.8
C 0.21 9.39 0.56 7.76 0.29 8.67 0.28 8.26 0.95 10.3 0.93 10.3 0.81 9.86
D 0.44 9.39 0.3 7.62 0.17 8.72 0.16 8.13 1.03 10.1 0.78 10.2 1.11 9.7
2002-06
均值 0.25 9.02 0.30 8.10 0.17 8.53 0.18 8.18 0.82 10.3 0.99 10.3 0.71 9.78
A 0.11 7.75 0.03 7.6 0.06 7.8 0.05 7.73 0.94 9.92 1.48 10.2 0.18 8.96
B 0.19 7.83 0.12 7.8 0.13 7.96 0.15 7.73 0.31 10.2 0.83 10.2 0.46 9.73
C 0.20 8.15 0.25 8.13 0.26 8.04 0.25 7.67 0.93 10 0.98 10.1 0.73 9.62
D 0.41 8.91 0.26 8.89 0.12 8.34 0.13 7.74 1.01 9.98 0.78 10.2 1.05 9.56
2002-10
均值 0.23 8.16 0.17 8.11 0.14 8.04 0.15 7.72 0.8 10.0 1.02 10.2 0.61 9.47
A 15.38 70.00 14.29 44.44 4.08 -2.07 18.18
B 13.64 47.83 13.33 25.00 0.00 -2.47 34.29
C 4.76 55.36 10.34 10.71 2.11 -5.38 9.88
脱盐率
/%
D 6.82 13.33 29.41 18.75 1.94 0.00 5.41
1) A层深度 0~10 cm；B层深度 10~20 cm；C层深度 20~40 cm；D层深度 40~60 cm。以下同

表2 各类土壤交换性钠质量摩尔浓度和碱化度的变化
取样时间 测试指标 黄花样地 1 黄花样地 2 紫花样地 1 紫花样地 2 碱茅草地 羊草地
2002-06 b(交换性钠)/(cmol·kg-1) 2.25 1.59 0.42 0.11 18.90 10.26
2002-10 1.11 0.48 0.42 0.17 19.16 8.60
2002-06 碱化度/% 5.68 4.39 1.11 0.42 67.20 32.36
2002-10 2.90 1.57 1.43 0.64 44.58 23.65

表3 各类草地土壤有机质的变化
时间 层位 测试指标 黄花样地 1 黄花样地 2 紫花样地 1 紫花样地 2 碱茅草地 羊草地 碱斑荒地
2002-06 A w(有机质)/% 3.09 3.23 2.29 2.23 1.25 2.56 1.07
B 2.24 2.39 1.84 2.13 0.86 2.46 0.85
C 0.85 1.98 1.15 0.81 0.57 1.61 0.70
D 0.57 1.12 1.45 0.69 0.68 0.88 0.50
2002-10 A 3.55 3.57 2.91 1.88 1.69 2.71 1.10
B 2.95 2.98 2.63 1.76 0.94 2.52 0.91
C 2.23 2.24 2.11 1.68 0.86 1.62 0.83
D 1.32 1.28 1.75 0.89 0.78 0.88 0.74
汤 洁等：应用生物技术改良退化土壤的效果研究：以黄花草木樨改良盐碱化土壤为例 53
顺序依次为，黄花草木樨地、紫花苜蓿地、羊草地和碱茅地。
黄花草木樨可使土壤有机质含量明显提高，黄花样地 2土壤
的有机质含量明显高于样地 1。其它牧草地土壤的有机质含
量均低于黄花草木樨样地。取 4层土的有机质含量平均值进
行比较，黄花草木樨样地有机质含量分别为碱斑荒地的 2.17
倍和 2.79倍。黄花草木樨增加土壤有机质的效果非常显著。
从土壤有机质的垂直分布看，各类样地表层有机质含量
均大于中层与底层，黄花样地 1和样地 2土壤 A层有机质
含量分别是 D层的 5.42倍和 2.88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。
2.3 黄花草木樨对土壤机械组成和结构的影响
2.3.1 黄花草木樨对土壤机械组成的影响
土壤机械组成反映了土壤中各粒级所占的相对比例[6]。
碱土中粘粒含量过多，质地粘重，通透性极差，是造成盐碱
土理化性质恶化的原因之一。土壤机械组成分析表明，黄花
草木樨对改善草地盐碱化土壤机械组成具有显著效果（表
4）。从 T1到 T2，黄花样地 1和样地 2的土壤中<0.001 mm
和 0.001～0.005 mm的微团聚数量明显减少，样地 1下降幅
度分别为 36.59%和 26.72%，样地 2下降幅度分别为 14.76%
和 23.52%。土壤中 0.05～0.25 mm的微团聚体数量却在增
加，黄花样地 1由 T1的 43.56%上升为 T2的 48.43%，上升
幅度为 11.18%。样地 2由T1的 43.46%上升为T2的 53.37%，
上升幅度为 22.80%，明显高于黄花样地 1。这说明黄花草木
樨具有促进较小粒径微团聚体向较大粒径微团聚体聚集的
功能，而且随着种植时间的增加，改土效果就越显著。紫花
苜蓿、碱茅草地、羊草地也表现出与黄花草木樨相类似的趋
势，但团聚效果不如黄花草木樨明显。
2.3.2 黄花草木樨对土壤体积质量、总孔隙度的作用
土壤体积质量（ñ）是指在自然状态下单位体积土壤（包
括孔隙）的烘干质量。它是土壤重要的物理性质之一，反映
土壤松紧程度、孔隙状况和土壤肥力的综合指标[7, 8]。土壤
孔隙度（ö）是土壤中孔隙的体积分数。结构良好的土壤孔
隙度较高，反之，孔隙度低。种植黄花草木樨后，由于牧草
根系发育，使有机质含量增加，改变了土壤的微团聚体的组
成，其砂粘比例发生了变化，使土壤的结构，即土壤的松紧
状况和土壤孔隙状况得到了明显改善。
由表 5可知，无论是 T1时段，还是 T2时段，土壤体
积质量均以碱斑荒地最大，碱茅草地和羊草地次之，然后是
紫花苜蓿，黄花草木樨最小。黄花样地 1和样地 2土壤的体
积质量分别从 T1的 1.25 g/cm3和 1.18 g/cm3下降为 T2的
1.19 g/cm3和 1.13 g/cm3，分别下降了 0.06 g/cm3和 0.05
g/cm3。而且黄花样地 2明显低于样地 1。另外，各类土地中
土壤总孔隙度均有不同程度的提高，其中以黄花草木樨为最
高，样地 1和样地 2分别为 57.6%和 57.7%。其次是紫花苜
蓿，为 54.1%和 53.0%。碱斑荒地最小，仅为 48.0%。
土壤体积质量减少，孔隙度增加是由于黄花草木樨根系
十分发育，随着有机质含量不断增加，土壤疏松程度提高，
通透性增强，土壤中动物和微生物活动强烈所致。土壤总孔
隙度增大，土壤更加疏松，其通气和透水性能加强，可使土
壤水、肥、气、热协调关系得到较好地改善。
3 结语
中国是一个土地退化较为严重的国家，采取有效的措施
进行土地资源保护和退化土地的修复是当务之急。种植黄花
草木樨这一生物改良技术可以达到减轻盐碱成分对植物的
危害，改善土壤结构，增加土壤肥力，提高土地生产能力的
目的。初步估算，种植 1 hm2黄花草木樨相当于施放 164 kg
纯氮，或 40 t农家肥，平均每年每公顷牧草和种籽的收益约
为 2万元。因此，大面积推广黄花草木樨可获得较高的生态、
社会和环境效益。
参考文献：
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（下转第 60页）
表4 黄花草木樨对土壤机械组成的影响 %
黄花样地 1 黄花样地 2 紫花样 1 紫花样地 2 碱茅草地 羊草地 土壤粒径
d/mm 2002-06 2002-10 2002-06 2002-10 2002-06 2002-10 2002-06 2002-10 2002-06 2002-10 2002-06 2002-10
<0.001 21.59 13.69 17.62 15.02 14.34 17.12 17.81 14.79 13.85 16.31 21.23 20.78
0.001~0.005 12.91 9.46 10.50 8.03 11.62 4.59 13.62 5.20 12.21 14.29 12.45 7.66
0.005~0.01 3.41 7.17 8.55 4.53 4.78 4.55 3.49 4.60 6.92 1.71 6.60 5.75
0.01~0.05 18.04 19.56 19.26 18.25 15.71 17.62 14.52 14.01 13.86 10.88 16.98 21.01
0.05~0.25 43.56 48.43 43.46 53.37 45.79 43.39 50.28 60.59 52.06 56.36 41.21 43.45
0.25~1.00 0.49 1.69 0.61 0.80 0.34 0.51 0.28 0.81 1.10 0.45 1.53 1.35

表5 黄花草木樨对土壤体积质量、总孔隙度（总孔隙体积分数）的影响
黄花样地 1 黄花样地 2 紫花样地 1 紫花样地 2 碱茅草地 羊草地 碱斑荒地 时间
ñ/(g·cm-3) ö/% ñ/(g·cm-3) ö/% ñ/(g·cm-3) ö/% ñ/(g·cm-3) ö/% ñ/(g·cm-3) ö/% ñ/(g·cm-3) ö/% ñ/(g·cm-3) ö/%
2002-06 1.25 50.4 1.18 54.1 1.3 48.9 1.2 52.5 1.35 49.7 1.38 47.3 1.44 44.7
2002-10 1.19 57.6 1.13 57.7 1.21 54.1 1.32 53.0 1.36 52.5 1.30 52.2 1.43 48.0

60 生态环境 第 13卷第 1期（2004年 2月）
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Eco-controlling models of rocky desertification in karst gorge region
of Xingbei town in Guizhou province and its effects

SU Wei-ci1, 2, ZHU Wen-xiao1, TENG Jian-zhen1
1. Institute of Mountain Resources, Guizhou Academy of Sciences, Guying 550001, China;
2. Geography Department of Chongqing Normal University, Chongqing 400047, China

Abstract: Karst landforms are wildly distributed in Guizhou province, China, and 73% of its total area is covered by carbonate rock
(the outcropping area of carbonate rock accounts to 12×104 km2 ) , and 92.7% of its total area belongs to mountainous and hilly
region. The area of sloping cultivated land accounts to 69.5% of the total cultivated land, where the eco-environment is very fragile.
Contradiction between human being and cultivated land is protruding, and soil erosion and rocky desertification is very serious.
Owing to the lack of surface water and soil in karst rocky desertification region, vegetation habitat is worsened. So it belongs to a
kind of difficult areas for afforestation and becomes one of key areas for ecological construction in China. This paper, taking Dingtan
distract of Huajiang Gorge (in Baipanjiang river of Zhujiang river system) as an example, expounds the natural conditions and
current status of the rocky desertification in Dingtan distract, and explores eco-controlling models of the desertification which are
being put out effects such as “Chinese prickly ash + breeding pigs + marsh gas” (model one), “Alpina zerumbet (pers) Burtt +
breeding pigs + marsh gas” (model two)、“grain (for example: maize) crops and economic plants + Chinese prickly ash model or
Alpina zerumbet (pers) Burtt” (model three). Especially, after contrasting the effects of model one with model two and three, the
author points out the advantages and disadvantages in the above-mentioned models, and finally puts forward some corresponding
proposals to harness rocky desertification.
Key words: karst rocky desertification; controlling model of eco-economics; effect analyses; Dingtan distract of Hujiang Gorge
region; Xingbei town of Guizhou


（上接第 53页）
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Effects of biotechnology on improving the degraded soil
____An example of planting Melilotus offcinalia for improving saline-alkaline soil

TANG Jie1, LI Yue-fen1, LIN Nian-feng1, GUO Ping1, YANG You-de2
1. College of Environmental and Resources, Jilin University, Changchun 130026, China; 2. Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

Abstract: This article has studied the effects of planting Melilotus offcinalia on improving the degraded soil through the analysis of
physical and chemical properties of soil. The results showed that the desalinization rate is very high and total salt content, pH and the
mass fraction of exchangeable sodium in soil decreased after planting Melilotus offcinalia. But the content of organic matter has
increased. The planting of Melilotus offcinalia significantly increased the amount of macro granular aggregate and the porosity of the
soil, but decreased the amount of micro granular aggregate and the bulk density of the soil. This biotechnology had a characteristic of
improving the structure and enhancing the fertility of the soil. So it is suggested that Melilotus offcinalia should be a kind of excellent
pasturage for improving the degraded soil in arid and semiarid regions.
Key words: Melilotus offcinalia; degraded soil; saline-alkaline soil; biotechnology; soil organic matter