全 文 ：第 24 卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2004 年　7 月
Vol.24　No.3　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July 　2004
基金项目:国家自然科学基金项目(30270234), 国家 863重大科技专项(2003AA601010)和国家自然科学基金重点项目(50138010)
第一作者简介:孙国荣(1964—),男 ,教授 ,主要从事植物生理生态学和盐碱地改良及植被恢复研究工作。
收稿日期:2003-05-07
不同改良方法对盐碱土壤氮素营养状况的影响
孙国荣1 , 2 　彭永臻1 , 3 　岳中辉4 　阎秀峰5
(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院 ,哈尔滨　150006)
(2.扬州大学生物科学与技术学院 ,扬州　225009)
(3.北京工业大学环境与能源工程学院 ,北京　100022)
(4.哈尔滨师范大学生物系 ,哈尔滨　150080)
(5.东北林业大学生命科学学院 ,哈尔滨　150040)
摘　要　采用浅耕翻 、施用磷石膏 、施用糠醛渣 、施用有机肥 、建植星星草人工草地或星星草+羊
草人工草地等不同改良方法对盐碱土壤氮素营养影响的研究结果表明 ,不同改良方法与浅耕翻相
比能不同程度地提高土壤全氮含量 、碱解氮含量 、氨化强度 、固氮强度 、蛋白酶活性 、脲酶活性 、硝
酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性 。其中 ,浅耕+有机肥+星星草+羊草处理对所测定盐碱土壤
氮素营养及相关酶活性指标增加明显 ,同时 ,盐碱土壤氮素营养各指标间存在着一定的相关关系。
关键词　盐碱土壤;改良方法;氨化强度;固氮强度;土壤酶活性;氮素营养
Effect of different ameliorative ways on the nutrition
status of nitrogen of basification soil
SUN Guo-Rong1 , 2　PENG Yong-Zhen1 , 3　YUE Zhong-Hui4　YAN Xiu-Feng5
(1.School of Municipal and Environmental Engineering , Harbin Institute of Technology , Harbin　150006)
(2.College of Biosciences and Biotechnology , Yangzhou Univ er sity , Yangzhou　225009)
(3.College of Environmental and Energ y Engineering , Beijing Poly technic University , Beijing　100022)
(4.Department of Biolog y , Harbin Normal University , Harbin　150080)
(5.College of Life Science, Northeast Forestry University , Harbin　150040)
Abstract　Based on the study of humus and enzyme activity in alkaline soil t reated by different melio-
rative methods such as shallow plowing , phosphogypsum manuring , furfural residue , org anic fertiliz-
er , setting up manual meadow of Puccinell ia tenui f lora o r P.tenui f lora-Leymus chinensis and so
on , the result show ed that comparing shallow plow ing , the content of total nit rogen , alkali-hydrolyz-
able nit rogen , the intensity of ammonif icat ion , nitrogen fixation , pro tease , urease , nitrate reductase
and ni trite reductase activity increase w ith different deg ree t reated by different meliorative methods.
All indexes of soil nit rogen and enzyme act ivity increase notably w ith the method of shallow plow ing
mixing w ith organic fertilizer , planting of P.tenui f lora and L .chinensis.There are correlations a-
mong indexes of soil nitrogen.
Key words　alkalized soil;melio rative methods;ammonification;nit rogen fix at ion intensity ;soil en-
zyme activi ty;nit rogen nutrition.
我国盐渍土的面积为 5.2亿亩 ,已开垦种植的
为8 652.58万亩 ,开发利用潜力巨大 ,合理利用改良
和开发盐渍土地资源的潜力 ,已成为当前进一步发
展农业生产的重要任务。松嫩平原的盐渍土大多属
苏打型 ,土体总含盐量不算太高 ,但碳酸根含量高 ,
对植物的危害大 ,出现不少的斑状光板地[ 1] 。这类
土壤不但理化性质差 ,需要改良 ,而且土壤的肥力也
比较差[ 2] 。所以在改良利用的同时 ,人们常常施用
不同的化学改良剂对碱化土壤进行改良 ,并结合农
业生物措施来培肥地力 ,不断地提高土壤肥力 ,使改
土和培肥紧密结合起来。
施用有机肥 、改良剂磷石膏 、糠醛渣在生产中均
能取得一定的改良效果[ 3～ 9] 。星星草(Puccinellia
tenui flora)经人工种植后能够在碱斑地上生长发育 ,
对盐碱土壤具有改良作用[ 10 ,11] ,而且实践表明 ,碱
斑地上种植星星草一定时间以后 ,羊草便能够自然
侵入 ,这表明土壤已被改良(至少从盐碱程度上如
此),因而能适于羊草生长。但是所有这些方法均需
较长时间才能达到改良效果。
含氮化合物在土壤中的转化 ,是土壤代谢的中
心环节之一 。进入土壤和累积在土壤中的含氮有机
化合物经复杂的生物化学转化 ,最后转变为植物可
以利用的形式。在其转化的每一阶段 ,均有专性的
土壤酶类参与。研究土壤酶系统的活性及其相互联
系 ,能使我们更好地了解土壤的氮素转换过程[ 12] 。
因此 ,采用浅耕翻 、施用有机肥 、磷石膏 、施用糠
醛渣 、建植星星草人工草地或星星草+羊草人工草
地等方法组合成12种不同的盐碱土壤改良方法 ,即
在化学改良的基础上 ,结合生物改良措施改良盐碱
土壤的方法;通过土壤氮素营养及相关酶活性的变
化探讨不同改良方法对盐碱土壤的改良作用 ,为寻
求和确定效果最佳 、成本最低 、耗时最短的盐碱地改
良方法提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　实验地概况
实验地在大庆石油管理局农业科学研究所盐碱
土改良实验基地进行 ,属温带大陆性季风气候。年
平均气温为 5.7℃,全年≥10℃的积温3 231.5℃。
年无霜期 145 d。年均降水量308.8 ～ 589.2 mm ,主
要集中在 6 、7 、8月份 。年均蒸发量1 620.4 mm。土
壤属于苏打盐碱土壤 ,pH值在 10 ～ 12左右。
1.2　处理与取样
在碱斑裸地上 ,设 12种不同处理方法 , 3次重
复 ,随机区组排列。小区面积 10 亩。12 个处理分
别为:(1)浅耕不施肥;(2)浅耕+磷石膏;(3)浅耕+
糠醛渣;(4)浅耕+有机肥;(5)浅耕+星星草;(6)浅
耕+磷石膏+星星草;(7)浅耕+糠醛渣+星星草;
(8)浅耕+有机肥+星星草;(9)浅耕+星星草+羊
草;(10)浅耕+磷石膏+星星草+羊草;(11)浅耕+
糠醛渣+星星草+羊草;(12)浅耕+有机肥+星星
草+羊草 。
上述 各 处 理 方 法 中 磷 石 膏 用 量 均 为
200 kg/hm2 ,糠醛渣用量均为 400 kg/hm2 ,有机肥
(厩肥)用量为 500 kg/hm2 。在 16个不同处理方法
的样地自然生长 1年后 ,每样地随机选择 5块1 m2
样方于 2000年 9月对 0 ～ 20 cm 土层取土样 ,每次
取样重复 3次 ,进行土壤养分及土壤酶活性的测定 ,
每次测定重复 3次。
1.3　测定方法
全氮含量的测定用凯氏定氮法(g/100 g土 ,
25℃),碱解氮含量的测定用扩散吸收法(mg/100 g
土 ,35℃, 16 h), 氨化强度的测定用奈氏比色法
(mg/100 g土 ,28℃,9 d),固氮强度的测定用凯氏定
氮法(g/100 g土 ,25℃, 10 d),蛋白酶活性的测定用
茚三酮比色法(Gly , mg/g 土 , 30℃,24 h),脲酶活性
的测定用 Hoffmann 比色法(NH3-N , mg/100 g土 ,
37℃,24 h),硝酸还原酶活性的测定用酚二磺酸比
色法(NO-3 , mg/g 土 , 30℃, 24 h),亚硝酸还原酶活
性的测定用TPUCC比色法(NO-2 ,mg/g土 ,30℃,24
h)[ 13] 。
1.4　数据处理
同一指标内部用 Duncan多重比较进行分析 ,不
同指标间进行相关分析 [ 14～ 16]。
2　结果与分析
2.1　不同改良方法对盐碱土壤全氮和碱解氮含量
的影响
不同改良方法均能不同程度地提高土壤全氮和
碱解氮含量 ,图1A中浅耕+糠醛渣 、浅耕+糠醛渣
+星星草 、浅耕+糠醛渣+星星草+羊草 、浅耕+有
机肥 、浅耕+有机肥+星星草 、浅耕+有机肥+星星
草+羊草处理与浅耕相比土壤全氮含量显著增加
(F=3.96>F11 , 12 , 0.05),以浅耕+糠醛渣处理增加最
多 ,其它处理土壤全氮含量增加不显著。图 1B中浅
耕+糠醛渣 、浅耕+糠醛渣+星星草+羊草 、浅耕+
有机肥 、浅耕+有机肥+星星草 、浅耕+有机肥+星
星草+羊草处理与浅耕处理相比土壤碱解氮含量增
加显著(F=6.69>F11 ,12 ,0.05),以浅耕+有机肥+星
星草+羊草处理增加最多 ,其它处理后土壤碱解氮
含量增加不显著。以上结果说明 ,施用糠醛渣 、有机
肥以及二者与种植星星草(和羊草)的结合的方法 ,
370 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24 卷
即化学改良和生物改良相结合的方法处理有利于增
加土壤的全氮和碱解氮含量。
2.2　不同改良方法对盐碱土壤氨化强度和固氮强
度的影响
不同处理对土壤氨化强度的影响不同(图 2A),
其中浅耕+糠醛渣 、浅耕+有机肥+星星草+羊草
图 1　不同处理土壤全氮 、碱解氮含量
Fig.1　Total N and alkali-hydrolyzable N content in soil under different treatment
图 2　不同处理土壤氨化强度 、固氮强度
Fig.2　Ammonifying capacity and nitrogen-fixing capacity in soil under different treatment
图 3　不同处理土壤蛋白酶 、脲酶活性
Fig.3　Protease activity and urease activity in soil under different treatment
图 4　不同处理土壤硝酸还原酶 、亚硝酸还原酶活性
Fig.4　Nitrate reductase activity and nitrite reductase activity in soil under different treatment
3713 期　　　　　　　　　　　　孙国荣等:不同改良方法对盐碱土壤氮素营养状况的影响
表 1　土壤氮素营养指标间的相关分析
Table 1　The correlation analysis among indexes of nitrog en nutritio n in soil
全氮
Total N
碱解氮
Alkali-
hydrolyzable N
氨化强度
The in tensity of
ammonification
固氮强度
The intensity of
nit ri fication
蛋白酶
Protease
脲酶
Urease
硝酸还原酶
Nitrate reductase
碱解氮Alkali-hydrolyzable N 0.7429＊＊
氨化强度
The intensity of ammonification
0.806 2＊＊ 0.514 1
固氮强度
The intensity of nitrification
0.556 7 0.217 0 0.545 6
蛋白酶 Protase 0.482 6 0.309 2 0.470 1 0.231 5
脲酶 Urease 0.615 4＊ 0.553 9 0.657 7＊ 0.352 8 0.547 5
硝酸还原酶 Nitrate reductase 0.578 5＊ 0.532 7 0.293 9 0.240 6 0.632 9＊ 0.512 0
亚硝酸还原酶Nit rite reductase 0.445 6 0.406 1 0.355 0 0.306 3 0.253 8 0.635 1＊ 0.664 5＊
与 浅 耕 相 比 土 壤 氨 化 强 度 显 著 增 强
(F=17.03>F 11 , 36 ,0.05),其它处理土壤氨化强度不
增强 。
不同处理对土壤固氮强度的影响不同(图
2B),其中浅耕+糠醛渣 、浅耕+有机肥+星星草+
羊 草 处 理 后 土 壤 固 氮 强 度 显 著 增 强
(F=7.66>F11 , 12 ,0.05),其它处理后土壤固氮强度
不增强 。结果表明糠醛渣以及有机肥和星星草和
羊草的结合处理有利于土壤氨化和固氮过程的进
行。
2.3　不同改良方法对盐碱土壤蛋白酶和脲酶活性
的影响
不同处理后土壤蛋白酶活性不同(图 3A),其
中浅耕+磷石膏 、浅耕+有机肥 、浅耕+星星草 、浅
耕+磷石膏+星星草 、浅耕+糠醛渣+星星草 、浅
耕+有机肥+星星草 、浅耕+星星草+羊草 、浅耕
+有机肥+星星草+羊草处理与浅耕相比土壤蛋
白酶活性显著增加(F=9.12>F 11 ,36 , 0.05),其它处
理后蛋白酶活性增加不显著。
不同处理后土壤脲酶活性变化较大(图 3B),
其中浅耕+磷石膏 、浅耕+有机肥 、浅耕+磷石膏
+星星草 、浅耕+糠醛渣+星星草 、浅耕+有机肥
+星星草 、浅耕+磷石膏+星星草+羊草 、浅耕+
有机肥+星星草+羊草处理后土壤脲酶活性显著
增强(F=250.77>F11 ,36 , 0.05),其它处理后土壤脲
酶活性不增强。
以上结果表明 ,磷石膏 、有机肥以及各种物质
与星星草(和羊草)的结合有利于提高土壤蛋白酶
和脲酶活性。
2.4　不同改良方法对盐碱土壤硝酸还原酶和亚硝
酸还原酶活性的影响
不同处理后土壤硝酸还原酶活性均有不同程
度的增强(图 4A),其中浅耕+星星草 、浅耕+有机
肥 、浅耕+磷石膏+星星草 、浅耕+糠醛渣+星星
草 、浅耕+磷石膏+星星草+羊草 、浅耕+糠醛渣
+星星草+羊草 、浅耕+有机肥+星星草+羊草处
理与浅耕相比土壤硝酸还原酶活性增强(F =8.57
>F11 ,36 , 0.05),其它处理后硝酸还原酶活性增强不
显著。
不同处理后土壤亚硝酸还原酶活性的影响不
同(图 4B),其中浅耕+有机肥 、浅耕+有机肥+星
星草 、浅耕+磷石膏+星星草+羊草 、浅耕+糠醛
渣+星星草+羊草 、浅耕+有机肥+星星草+羊草
处理与浅耕相比亚硝酸还原酶活性显著增强(F =
3.95>F11 ,36 , 0.05),其它处理土壤亚硝酸还原酶活
性不增强。
以上结果表明有机肥以及各种物质与星星草
和羊草的结合有利于提高土壤硝酸还原酶活性和
亚硝酸还原酶活性。
2.5　不同改良方法对盐碱土壤氮素营养影响的综
合分析
从不同处理对氮素影响的综合情况来看 ,不同
处理对各氮素指标的影响不同 ,只有浅耕+有机肥
+星星草+羊草处理后 ,土壤各氮素指标及酶活性
都提高 ,说明只有在施肥与种草即生物改良结合的
情况下才能促进氮素营养的提高极其转化。
相关分析结果表明(表 1),经不同改良方法后
土壤全氮含量与碱解氮含量 、氨化强度极显著相
关 ,与脲酶 、硝酸还原酶活性显著相关 ,说明不同处
理土壤全氮的变化与其碱解氮的变化 、氨化作用与
硝化作用的强弱有密切关系 ,因此测定土壤的全氮
含量的变化在生产上仍有一定的指导意义 。土壤
氨化强度与脲酶活性呈显著相关;蛋白酶活性与硝
酸还原酶活性显著相关;脲酶活性与亚硝酸还原酶
活性显著相关;硝酸还原酶活性与亚硝酸还原酶活
性极显著相关。说明经不同改良方法处理后 ,土壤
372 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24 卷
各种酶活性的变化有密切关系 ,因此 ,可以利用土
壤的酶活性来表征土壤的肥力水平[ 13] 。
3　讨论
在盐碱土上连续施用磷石膏 ,能改善土壤的理
化性状 ,表现为土壤可溶性盐组分变化 ,pH 值 、代换
性钠和碱化度下降[ 5] 。本实验在盐碱土上施用磷石
膏一年后 ,除脲酶和蛋白酶活性 ,土壤中的氮素营养
各个指标及相关酶活性均没有增强 ,说明施用磷石
膏对盐碱土壤的改良作用仅限于改善土壤的物理性
状 ,在短期内还不能提高土壤的氮素营养。
在盐碱土上长期施用糠醛渣 ,可以改善土壤结
构 ,降低土壤 pH 值 ,增加土壤有机质[ 6] 。本实验在
盐碱土上施用糠醛渣一年后 ,土壤全氮含量 、碱解氮
含量 、氨化强度 、固氮强度增强 ,这是由于糠醛渣本
身就是含氮有机物质 ,而土壤各种酶活性没有显著
提高 ,说明施用糠醛渣一年后土壤还没有开始氮素
的转化过程 。
长期施用有机肥对盐碱土具有明显的改良作
用 ,这方面的研究较多[ 17～ 20] 。施用有机肥不仅能改
善土壤物理性状 ,而且能提高盐碱土的脱盐 、抑盐能
力 ,降低盐分在土壤中的活性[ 21] 。长期施肥能提高
土壤有机质和氮磷养分含量 ,增强土壤蛋白酶 、脲
酶 、磷酸酶和过氧化氢酶活性[ 18] 。本实验在浅耕基
础上施有机肥后 ,土壤全氮含量 、碱解氮含量及各种
酶活性提高 ,而固氮强度和氨化强度没有增强 ,说明
单一施用有机肥在短时间内对盐碱土壤的作用只体
现在有机肥本身的特性上 ,还不能全面改善盐碱土
壤氮素的转化。
在碱斑裸地上人工建成星星草群落以后 ,星星
草的生长使土壤理化性质得以改善 ,促进了盐分的
向下淋溶过程;同时 ,由于星星草植被的覆盖 ,减弱
了土壤水分的蒸发 ,从而也减轻了由于蒸发而导致
的返盐过程 ,土壤pH值和全盐含量降低。星星草生
长3 ～ 5年可从根本上改良碱斑土壤的理化性质 ,达
到改良盐碱土壤的目的[ 17] 。本实验在浅耕基础上种
植星星草(和羊草)后 ,除硝酸还原酶活性外 ,土壤氮
素各指标均不提高 ,说明种植星星草一年后还不能
提高土壤的氮素营养 。而在浅耕基础上将施用有机
肥 、改良剂与种植星星草的方法相结合 ,土壤氮素营
养各个指标及相关酶活性得到相应的提高 ,但并不
是所有这种组合都可提高氮素营养的各个指标 ,说
明各物质与星星草的生长结合后对氮素的改善是有
局限的。
在盐碱土壤采用浅耕+有机肥+星星草+羊草
改良方法后 ,土壤氮素营养各个指标及相关酶活性
均得到增强 ,表明将建植星星草 —羊草人工草地(而
不是单纯的星星草地)的方法与施用有机肥盐碱土
改良方法结合 ,能够在短期内较全面改善盐碱土壤
的氮素营养状况 ,增强土壤中氮素的矿质化过程。
参　考　文　献
1.俞仁培 ,陈德明.我国盐渍土资源及其开发利用.土壤通报,
1999 , 30(4):158～ 159
2.王春裕 ,王汝镛 ,张素君,等.东北苏打盐渍土的性质与改良.
土壤通报, 1987 , 18(2):57～ 59
3.李焕珍 ,张中原.磷石膏改良盐碱土壤效果的研究.土壤通
报 , 1994 ,25(6):248～ 251
4.王永清.盐碱土壤上磷石膏的施用效果.土壤通报 , 1999 , 30
(2):51～ 52
5.李焕珍 ,徐玉佩,杨伟奇 ,等.脱硫石膏改良强度苏打盐渍土
效果的研究.生态学杂志, 1999 , 18(1):25～ 29
6.杨柳青 ,付明鑫.糠醛渣对苏打盐渍土的改良效果研究.土壤
肥料, 1992 ,(1):13～ 15
7.陈恩凤 ,王汝镛.有机质改良盐碱土壤的作用.土壤通报,
1984 ,(5):23～ 25
8.张锐,严慧峻 ,魏由庆 ,等.有机肥在改良盐渍土中的作用.土
壤肥料 , 1997 ,(4):11～ 14
9.严慧峻.培育淡化肥沃层对盐渍土改良效果的影响.土壤肥
料 , 1992 ,3:5～ 8
10.唐超世.星星草栽培驯化的研究.中国草原, 1980 ,(4):13 ～
18
11.李景信 ,马义 ,傅喜林.种植星星草改良碱斑地的研究.中国
草原, 1985 ,(2):53～ 55
12.周礼恺.土壤酶学.北京:科学出版社 , 1987
13.严昶升.土壤肥力研究方法.北京:农业出版社 , 1988
14.洪楠,候军.统计分析系统教程.北京:电子工业出版社,
2001
15.杜荣骞.生物统计学.北京:高等教育出版社, 1997
16.李春喜 ,王志和, 王文林.生物统计学.北京:科学出版社,
2000
17.阎秀峰 ,孙国荣.星星草生理生态学研究.北京:科学出版
社 , 2000
18.Ross D J.Protease activity and it s relationship to nitrogen min-
eralization in some soil under pasture and tussock grassland.New
Zealand Journal of Science, 1997 , 22(2):179～ 185
19.Ross D J.Speir T W.Biochemical activities of organic soil from
subanturctic tussock grassland on campbele Island.2 Enzyme activi-
ties.New Zealand Journal of Science, 1979 , 22(2):173～ 182
20.郜翻身 ,崔志祥, 樊润威, 等.有机物料对碱化土壤的改良作
用,土壤通报 ,1997 ,28(1):9～ 11
21.袁玲,杨邦俊,郑兰君 ,等.长期施肥对土壤酶活性和氮磷养
分的影响.植物营养与肥料学报, 1997 , 3(4):300～ 306
3733 期　　　　　　　　　　　　孙国荣等:不同改良方法对盐碱土壤氮素营养状况的影响