全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2002) 03-0179-05
星星草对碱化土壤化学性质的影响
孙国荣1 , 阎秀峰2, 李　晶3, 余政哲1
( 1. 哈尔滨工业大学市政与环境工程学院, 哈尔滨 150090;
2. 东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室, 哈尔滨 150040; 3. 东北农业大学基础部, 哈尔滨 150030)
摘要: 星星草使碱化土壤化学性质发生较明显的变化是降低了可溶性盐含量。二年生星星草对土壤含盐量的影响
较大。随着星星草生长年限的增加, CO 32- 、HCO 3- 和 Na+ 含量逐年减少, Cl- 含量变化不明显, SO 42- 和 K + 呈减少
趋势, Ca2+ 和 Mg 2+ 则呈增加趋势。星星草对土壤含盐量、pH 值、有机质、全氮、钾、钠、钙和镁含量的影响仅限于土
层的一定深度。星星草土壤与碱斑土壤比较 ,表土层的差别较大, 土层越深差别越小。从分蘖期到抽穗期(或孕穗
期) , 0～10cm 土层的全盐、pH 值、CO 32- 、HCO 3- 、Na+ 、K + 、Ca2+和 Mg2+ 含量逐渐升高 ,到完熟期逐渐降低。碱斑
土壤全盐、pH 值、CO32- 、HCO 3-、Na+ 、K+ 含量亦表现相似规律。总之, 3 年生星星草土壤全盐、pH 值、CO32- 、
HCO 3
- 、Na+ 、K + 含量明显低于碱斑土壤,但 Ca2+ 和 Mg 2+ 含量则明显高于后者。
关键词: 星星草; 生长年限; 生育期; 碱化土壤; 化学性质
中图分类号: S812　　文献标识码: A
Effects of the Growth of Puccinellia tenuif lora on the
Chemical Properties of Alkali Soil
SU N Guo-rong1 , YAN Xiu-feng 2, L I Jing3 , YU Zheng-zhe1
( 1. Harb in Ins t itute of Tech nology of Arch itecture and Civil Engin eering, Harbin 150090, China;
2. Op en Research Lab oratory of Fores t Plant E cology, North east Forest ry University, Harb in 150040, Chin a;
3. North east Agricul ture University, Har bin 150030, Chin a)
Abstract: The obvious change of propert ies of alkali soil is due to the decrease o f soluble salt content after
the g row th of P . t enuif lor a. The most effect on sal t content of the alkali soil w as the g rass has g row n for
tw o years. Along w ith the increasing of number of year of the grass gr ow th for CO 3
2- , HCO 3
-
and Na
+
content decreased year af ter year. T here w as no dist inct change of value of Cl
- , but there w as a decreased
trend of SO 42- and K + content o f soil. T he ef fect of the g row th of the grass on pH and the content of salt、
org anic mat ter, total nit rog en, total Na+、K +、Ca+ and M g+ were lim ited to a cer tain depth of the soil, the
dif ference of the surface lay er of soil betw een soil sect ion the grass g row n in and alkali spot soil w ere big-
ness and r educed follow the depth of soil fo rt if ied. Fr om t iller stage to tassel stag e ( pregnant stag e) , pH
and content of total salt , CO 3
2- 、HCO 3 -、Na+ 、K +、Ca+ and Mg + of the soil( 0～10 cm soil layer) the grass
gr ow n in increased, and to complete mature stag e decr eased, w hich of the alkali spot soil had the resemble
discipl inarian. T he pH value and total salt content o f CO 3
2- 、HCO 3- 、Na+ and K + of the soil of the grass
gr ow n in thr ee years w er e lower than that o f alkali spot soil , but Ca
+
and Mg
+
content of w hich w ere high-
er than that of alkali spo t so il obviously .
Key words : Puccinell ia tenuif lora; Grow th number of y ear; Grow th and developmental stage; Alkali
so il ; Chem ical proper ties
收稿日期: 2001-12-20; 修回日期: 2002-06-13
作者简介: 孙国荣( 1964-) ,男, 1989年武汉大学生物系硕士,哈尔滨师范大学生物系教授,主要从事草地植物生理生态学和盐碱地改良及
植被恢复研究工作,曾发表学术论文 60余篇,专著 2部
第 10卷　第 3期
　Vo l. 10　　No. 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2002 年　9月
Sept . 　2002
　　人工种植星星草( P . t enuif lor a)不仅可在一些
碱斑地生长, 而且对盐碱土壤具有改良作用,已被用
于生物治理改良盐碱地 [ 1、2]。实践表明,碱斑地种植
星星草一定时间之后, 羊草( L eymus chinensis)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。研究表明, 植物对土
壤的影响不仅从土壤中吸收了养分,也不仅是由于
根系的生长而疏松了土壤;植物在生长发育过程中
还向土壤中分泌多种物质 [ 3]。据 Newman( 1985)估
测,植物每产生 100 g 根干物质的同时, 也分泌出 1
～10 g 的有机物质[ 4]。植物根系能分泌的物质种类
众多,直接对土壤产生影响;促进土壤动物和土壤微
生物等对土壤间接产生影响, 最终可改变土壤的理
化性质, 反过来又影响植物的生长 [ 3、5、6]。本文主要
讨论星星草生长对碱化土壤化学性质的影响,以探
讨星星草的生长改良盐碱土壤的化学机理。
1　材料与方法
1. 1　自然概况
实验于 1997年在黑龙江省肇州县畜牧局草原
试验场进行。属松嫩平原西部,位于东经 124°47′～
124°50′, 北纬 45°46′～45°48′,海拔140m。属温带大
陆性气候,四季分明,冬长夏短, 光热资源比较丰富。
年均气温 3. 6℃, 1 月和 7 月平均气温分别为-
19. 3℃和 22. 9℃。≥10℃的年积温 2800℃,无霜期
143d, 年日照时数2900h。年均降水量 434. 5mm ,主
要集中在 6～9 月, 占全年的 69%。年均蒸发量
1800. 0mm ,以 4～7月最大。土壤类型为苏打碱化
草甸土,全盐含量 0. 99%±0. 05%。
1. 2　在人工星星草地(生长 1、2和 3年)、天然星星
草原及碱斑裸地,各选 1m2 ,重复 5次, 于 5月 16日
( a)、5月 27日( b)、6月 9日( c)、6月 20日( d)、6月
27 日( e)和 7月 6日( f )分别在星星草分蘖期、拔节
期、孕穗期、抽穗期、开花期和完熟期,在 0～5、5～
10和 0～10cm 土层取样。在 1、2年生星星草地于7
月 6日(完熟期)分别在 0～20、20～40、40～60、60
～80和 80～100cm 土层取样, 各重复 3次,进行土
壤化学性质测定, 各重复 3次, 取平均值为实验结
果。
1. 3　土壤化学性质测定
参照中国科学院南京土壤研究所的测定方法
( 1978)
[ 7]进行。
1. 3. 1　全盐含量测定　采用电导法。
1. 3. 2　pH测定　采用 pH 计法。
1. 3. 3　CO 32- 和 HCO 3- 含量测定　采用电位滴定
法。
1. 3. 4　Cl- 含量测定　采用硝酸银滴定法。
1. 3. 5　SO 4 2-、Ca2+ 和 Mg2+ 含量测定　采用 ED-
T A 容量法。
1. 3. 6　Na+ 和 K +含量测定　采用光焰光度法。
1. 3. 7　有机质含量测定　采用重铬酸钾法。
1. 3. 8　全氮含量测定　采用重铬酸钾—硫酸消
化法。
1. 3. 9　全磷含量测定　采用碳酸钠碱熔—钼锑抗
比色法。
1. 3. 10　全钾、全钠、全钙和全镁含量测定　采用原
子吸收光谱法。
2　结果与分析
2. 1　人工星星草地生长年限对碱化土化学性质的
影响
2. 1. 1　种植星星草后 1、2、3年, 0～10cm 土层全盐
含量分别比碱斑土壤减少 0. 11%、0. 36%和
0. 54%, 脱盐率相应为 11. 0%、36. 36%和 54. 5%。
如果以每年盐分含量的变化分析,以第二年减少最
多( 0. 25%) , 第三年次之 ( 0. 18%) , 第一年最少
( 0. 11%)。可见,二年生星星草对土壤含盐量的影响
最大。天然星星草地土壤与碱斑土壤比较,盐分减少
0. 98%,脱盐率为 69. 50% (表 1)。
2. 1. 2　以可溶性盐离子含量比较, 其中 CO 32- 、
HCO 3 - 和 Na+ 含量逐年减少, 变化数量也较大, 天
然星星草地也是如此。Cl- 变化不明显, SO 42- 和 K +
呈减少趋势, Ca2+和 Mg 2+ 则呈增加趋势,特别是种
植星星草第一年后增加较多。CO3 2-、HCO 3 -和 Na+
是松嫩草原盐碱土壤的主要离子,它们的减少是土
壤含盐量降低的主要原因。而 Ca2+ 和 Mg 2+ 含量的
增加对于土壤物理结构的改良有着相当大的作用。
180 草　地　学　报 第 10卷
表 1　人工星星草土壤化学性质的变化( 7 月 6日取样)
T able 1　Changes of chemical character istics o f the alkali soil under the g rowt h o f P . tenuif lora
土　层( cm)
Soil layer( cm)
全盐( % )
Total salt
pH
离子含量　Ions con tent ( me 100g- 1土)
CO 3
2- HCO 3
- Cl- SO 4
2- Na+ K+ C a2+ Mg2+
碱斑 Alkali spot
1～3年生人工星星草地 0～5 0. 94 10. 72 1. 69 10. 01 0. 36 1. 83 14. 78 0. 12 0. 07 0. 07
1～3 years of 5～10 1. 03 10. 50 2. 63 13. 83 0. 16 1. 12 14. 32 0. 14 0. 02 0. 06
P . tenuif l or a grow th 0～10 0. 99 10. 61 2. 16 11. 92 0. 26 1. 48 14. 55 0. 13 0. 05 0. 07
1年 0～5 0. 87 10. 39 0. 92 8. 46 0. 15 1. 03 9. 23 0. 07 0. 15 0. 20
1s t year 5～10 0. 89 10. 31 1. 90 10. 22 0. 06 0. 78 11. 79 0. 05 0. 26 0. 14
0～10 0. 88 10. 35 1. 41 9. 34 0. 11 0. 91 10. 51 0. 06 0. 21 0. 17
2年 0～5 0. 57 10. 15 0. 56 6. 72 0. 21 0. 62 8. 24 0. 05 0. 18 0. 19
2nd years 5～10 0. 68 10. 13 1. 12 6. 50 0. 54 1. 21 7. 70 0. 05 0. 11 0. 14
0～10 0. 63 10. 14 0. 84 6. 61 0. 38 0. 92 7. 97 0. 05 0. 15 0. 17
3年 0～5 0. 44 9. 91 0. 42 5. 23 0. 13 0. 61 6. 65 0. 06 0. 09 0. 11
3rd years 5～10 0. 46 9. 93 0. 82 5. 75 0. 42 1. 21 6. 61 0. 07 0. 15 0. 20
0～10 0. 45 9. 92 0. 62 5. 49 0. 28 0. 91 6. 63 0. 07 0. 12 0. 16
天然星星草草原 碱斑 0～5 1. 33 10. 38 0. 86 6. 12 1. 02 2. 04 14. 11 0. 17 0. 18 0. 26
Nature P . tenuif l ora Alkali 5～10 1. 48 10. 14 3. 60 11. 82 0. 81 2. 15 13. 41 0. 27 0. 20 0. 15
grass land spot 0～10 1. 41 10. 26 2. 23 8. 97 0. 92 2. 10 13. 76 0. 22 0. 19 0. 21
草原 0～5 0. 40 9. 82 0. 62 4. 12 0. 58 1. 82 6. 92 0. 06 0. 16 0. 26
Gras sland 5～10 0. 45 9. 86 0. 72 4. 96 0. 82 1. 36 5. 78 0. 07 0. 07 0. 06
0～10 0. 43 9. 84 0. 67 4. 54 0. 65 1. 59 6. 35 0. 07 0. 12 0. 16
2. 1. 3　种植星星草后土壤 pH 值有逐渐降低的趋
势,但变化幅度不大, 这与 CO 32- 和 HCO 3- 的大幅
度降低是不对应的。pH 值是土壤的一个重要指标,
其变化将直接影响土壤养分动态以及土壤微生物群
落的种类、数量和活性等,影响着植物根系的生长发
育。据报道,在石灰性土壤降低 pH 值能提高磷、钾、
铜、锌、铁、锰、硼、硅等营养元素的生物有效性[ 5、8]。
2. 2　星星草土壤与碱斑土壤化学性质比较
2. 2. 1　星星草土壤与碱斑土壤全盐含量和 pH 值
　3年生星星草土壤与碱斑土壤相比, 全盐含量和
pH 值均明显降低(表 1)。在抽穗期土壤全盐含量和
pH 值降低幅度最大, 0～5cm 土层全盐含量降低
0. 58me100g- 1土, pH 值降低 0. 94; 0～10cm 土层全
盐含量降低 0. 53me100g- 1土, pH 值降低 0. 62。从
生长发育进程分析,由分蘖期到抽穗期,土壤全盐含
量和 pH 值逐渐升高,到完熟期逐渐降低,碱斑土壤
亦表现相似规律(表 1)。
2. 2. 2　星星草土壤与碱斑土壤 CO 3 2-和 HCO 3- 含
量　3 年生星星草土壤与碱斑土壤相比, CO 32- 和
HCO 3
-含量均明显降低(表 1)。在抽穗期 CO 32- 和
HCO 3
- 含量降低幅度最大, 0～5cm 土层分别降低
1. 78和 5. 15me100g - 1土, 0～10cm 土层分别降低
1. 91和 8. 08me100g- 1土。由分蘖期到抽穗期,星星
草土壤 CO 32- 和 HCO 3- 含量逐渐升高,到完熟期逐
渐降低,碱斑土壤亦表现相似规律(表 1)。
2. 2. 3　星星草土壤与碱斑土壤Cl- 和SO 42- 含量　
3年生星星草土壤 5～10和 0～10cm 土层, Cl- 含量
随着生育期的变化呈增加趋势,而碱斑土壤从分蘖
期到抽穗期呈直线减少而后又急剧增加(表 1)。3年
生星星草土壤 5～10和 0～10cm 土层 SO 42- 含量随
着生育期的变化略呈增加趋势,在生育后期下降。碱
斑土壤对应星星草抽穗期 SO 42- 含量最低(表 1)。
2. 2. 4　星星草土壤与碱斑土壤 Na+ 和 K + 含量　3
年生星星草土壤 Na+ 含量在分蘖期到孕穗期间缓
慢增加而后又缓慢减少, 在土层间变化不大, 而碱斑
土壤的 Na+ 含量随着生育期的变化呈增加趋势(表
1) , Na
+ 含量明显低于碱斑土壤。K +含量在土层间
变化不大,但明显低于碱斑土壤(表 1)。
2. 2. 5　星星草土壤与碱斑土壤 Ca2 +和 Mg 2+ 含量
　3年生星星草各土层随着生育期的变化 Ca2+含量
在孕穗期或抽穗期达到最高而后又减少,但高于碱
斑土壤。碱斑土壤的 Ca2+ 含量随着星星草生育期的
变化呈降低趋势(表 1)。星星草土壤 Mg 2+含量在孕
181第 3期 孙国荣等:星星草对碱化土壤化学性质的影响
穗期或抽穗期达到最高而后又减少,明显高于碱斑
土壤,而碱斑土壤 Mg 2+ 在各土层含量极低且相差
不大(表 1)。
2. 3　星星草土壤与碱斑土壤剖面比较
2. 3. 1　土壤剖面的分析结果表明(图 1) ,种植星星
草对土壤含盐量和pH 值的影响限于一定深度, 在0
～20cm 土层,含盐量明显低于碱斑土壤, 20～40cm
差别减小了,而 40～60cm 以下基本没有差别。pH
值在 0～40cm 差别较大, 40～60cm 差别缩小,而 60
～80cm 以下则没有差别。
2. 3. 2　星星草土壤与碱斑土壤剖面有机质和全氮
含量, 在 0～20cm 差别最大, 20～40cm 的差别减
小, 40～60cm 差异更小, 60～80cm 以下基本无差
别。全磷含量的情况稍有不同, 0～80cm 土层的差异
都较大, 80～100cm 则没有差异。而钾、钠、钙、镁含
量在表土层差别较大,土层越深差别越小。
图 1　星星草土壤与碱斑土壤剖面比较
F ig . 1　Section compared betw een so il of P . tenuif lora g rowing and t he so il of alkali spo t
0.碱斑土壤 Alkal i s pot s oil　1. 1年生星星草土壤 P. t enuif lora growth for 1 year　2. 2年生星星草土壤 P . tenuif l ora grow th for 2 years
表 2　星星草土壤与碱斑土壤钠、钙、镁含量( 7月 6日取样·% )
T able 2　The comparison of the cont ent o f Na, Ca and Mg betw een the soil w ith g rown o f
P . tenuif lora and the soil o f alkali spot ( % )
土　层( cm)
S oil layer( cm)
钠　Na
Year of P . tenuif l ora grow th
碱斑
Alk al i s pot
1年
1st year
2年
2nd years
钙　C a
Year of P . tenuif l or a grow th
碱斑
Alkal i s pot
1年
1st year
2年
2nd years
镁　M g
Year of P . te nuif lora g rowth
碱斑
Alkali spot
1年
1st year
2年
2nd years
0～20 1. 97 1. 83 1. 72 3. 25 2. 35 1. 68 1. 17 0. 87 0. 82
20～40 1. 72 1. 68 1. 54 3. 17 2. 96 2. 45 1. 04 0. 82 0. 74
40～60 1. 72 1. 71 1. 66 3. 06 2. 93 2. 89 0. 99 0. 96 0. 89
60～80 1. 74 1. 73 1. 73 2. 91 2. 89 2. 88 1. 00 0. 92 0. 91
80～100 1. 78 1. 70 1. 74 2. 68 2. 35 2. 67 0. 99 0. 87 0. 99
182 草　地　学　报 第 10卷
3　讨论
3. 1　从含盐量剖面的分析结果(图 2和表 2)可以
明显看出,种植星星草后表层土壤( 0～20cm)盐分
向下层( 20～40cm )移动, 两层的盐分含量差异较
大,而碱斑土壤的含量在这两层的差异较小。可见,
种植星星草使土壤表层含盐量降低是由两方面原因
造成的,一方面, 星星草从土壤吸收了一部分盐分,
另一方面使土壤结构变好,促进了盐分向下层的淋
溶作用。星星草返青早,在春季因干旱土壤表面蒸发
较大时,由于星星草的覆盖抑制了土壤的返盐。雨季
来临后,由于生长星星草的土壤结构好于碱斑土壤,
盐分向土壤深处的淋洗也强于后者。种植星星草的
土壤与碱斑土壤剖面的有机质、全氮、钾、钠、钙和镁
含量在表层差别较大, 越向土壤深层差别越小(图 2
和表 2)。上述结果表明, 星星草对土壤的影响限于
一定深度, 对 0～20cm 土层的影响较大,这也是星
星草根系分布最多的土层,对 20～40cm 土层尚有
一定的影响, 而 60cm 以下则基本不受影响。
3. 2　碱化土壤的盐分组成中普遍含有 CO 3 2- 和
HCO 3
- 。主要是 CO 3 2-和 HCO 3 -和土壤中Na+ 离子
结合形成碳酸钠和重碳酸钠, 这两种碱性碳酸钠盐
在碱土总盐含量中占很大的比例, 一般都超过
50%,尤其在碱化盐土及草甸碱土,碳酸钠和重碳酸
钠甚至可达总盐量的 70%～90% [ 9]。星星草土壤可
溶性盐中的各种离子含量,随着生长年限的延长,
CO 3
2-、HCO 3 -和 Na+ 含量逐年减少, 变化数量也较
大,天然星星草地也是如此。Cl -含量变化不明显,
SO 4
2- 和 K + 呈减少趋势, Ca2+ 和 Mg 2+ 则呈增加趋
势(表 1)。从而说明星星草之所以对碱化土壤具有
改良作用, CO 32- 与 HCO 3- 和土壤中 Na+ 离子结合
形成碳酸钠和重碳酸钠的减少是其最主要的作用之
一。
3. 3　从生育进程分析, 由分蘖期到抽穗期(或孕穗
期 ) , 星星草土壤 0～10cm 土层的全盐、pH 值、
CO 3
2- 、HCO 3 -、N a+ 、K + 含量、Ca2+ 和 Mg 2+ 含量逐
渐升高, 到完熟期逐渐降低。在碱斑土壤,全盐、pH
值、CO 3 2-、HCO 3 -、Na+、K + 含量亦表现相似规律。
总之, 3 年生星星草土壤全盐、pH 值、CO 32- 、
HCO 3
-、Na+、K + 含量明显低于碱斑土壤, 而 Ca2+
和Mg 2+含量则明显高于后者(图1)。在星星草生长
期间,从土壤中吸收一部分盐分[ 9] ,并促进盐分向下
层的淋溶作用仅只是改良作用的一个方面。由于星
星草的覆盖抑制土壤的返盐过程,以及由于根系更
新而使枯死部分存留于土壤以及根系的分泌作用,
改变了土壤的化学性质, 加之 Ca2+ 和 Mg 2+ 含量的
增加对于土壤物理结构的改良作用等因素,可能是
星星草改良碱化土壤作用的重要方面。
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183第 3期 孙国荣等:星星草对碱化土壤化学性质的影响