全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2004) 04-0337-04
星星草的生长对盐碱土磷素营养的影响
孙国荣1, 2 ,彭永臻2, 3,岳中辉4,阎秀峰5
( 1.扬州大学生物科学与技术学院, 扬州 225009; 2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨 150090;
3.北京工业大学环境与能源工程学院, 北京 100022; 4、哈尔滨师范大学呼兰学院, 哈尔滨 150080;
5.东北林业大学生命科学学院, 哈尔滨 150040)
摘要: 研究不同生长年限星星草对盐碱土全磷、速效磷、有机磷和无机磷含量及磷酸酶活性的影响。结果表明: 土壤全磷、
速效磷、有机磷和无机磷含量增加,三龄时达到最高值。星星草对盐碱土速效磷和有机磷含量有明显的影响;土壤磷素各
项指标及磷酸酶活性之间都存在着一定的相关关系,其中磷酸酶活性与磷素各指标之间呈极显著相关。
关键词: 草原学;星星草; 碱性土;磷素营养; 磷酸酶活性
中国分类号: S 156. 4　　　文献标识码: A
Influence of Puccinellia tenuif lora on Phosphorus Nutrition of Alkaline Soil
SUN Guo-r ong
1, 2
, PENG Yong-zhen
1, 3
, YUE Zhong-hui
4
, YAN Xiu-feng
5
( 1. College of Bios ciences and Biotechnology, Yangzhou University, Yangzh ou J iangsu Pr ovin ce 225009, China
2. School of Municipal and Environm ental Engineerin g, Harbin Inst itute of T echnology, Harbin, Heilon gjian g Province, China
3. College of En vir onmen tal an d En ergy Engin eer ing, Beijing Polytechnic Un ivers ity, Beijing, 100022, China
4. Hulan College, Harbin Normal Univer sity, Harbin , Heilongjiang Provin ce 150080, China
5.C ol lege of Life scien ce, Northeas tern Fores try Un iversity, Har bin, Heilong jiang Province 150040, China)
Abstract: A study w as conducted on the inf luence of g row th years of Puccinellia tenuif lora on the alkaline
so ilss content of to tal , effect ive, o rganic, and inorg anic phosphor ous and pho sphatase act iv ity . The result
show s that w ith the increase o f g row th years o f the grass, all the phosphorous nutrit io n also increase, reaching
the peak in the third year. It is obvious that cultiv at ing of the grass raises the alkaline soil s effect iv e and
org anic phosphorous content . The soil phosphorous nutr it ion indexes are markedly correlated to pho sphatase
act ivity.
Key words : Grassland science; Puccinell ia tenuif lora; Alkaline soil; Phosphor ous nutritio n; Pho sphatase
act ivity
　　利用星星草改良碱化土壤、恢复盐碱地植被的土
壤物理学机制,一是使土壤机械组成中的粘粒和细砂
所占比例减小,而粗粉粒和细粉粒所占比例增加,从而
使土壤的团粒结构发生变化,质地变得疏松,改善了土
壤的结构和渗透性能,进而减弱土壤的返盐和积盐过
程;二是提高了土壤的通透性,使土壤的孔隙度增加、
容重减小,使土壤内的空气含量提高;从而改善了土壤
的水分状况, 提高了土壤的储水、保水能力;为其他植
被的生长和繁殖改良了土壤的物理环境 [ 1]。种植星星
草对土壤含盐量和 pH 的影响限于土壤的一定深度。
在 0～20 cm 土层,种植星星草土壤的含盐量明显低于
碱斑土壤,种植星星草土壤与碱斑土壤剖面有机质和
全氮含量的差异, 也是在 0～20 cm 差别最大[ 2]。在星
星草的生长季节里, 从土壤中吸收一部分盐分[ 3]以及
促进盐分向下层的淋溶作用仅只是其改良作用的一个
方面;由于星星草的生长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中和根系的
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;可能是星
星草改良碱化土壤作用的更重要方面 [ 2]。
收稿日期: 2003-08-28;修回日期: 2003-12-11
基金项目:国家自然科学基金项目( 30270234)、国家自然科学基金重点项目( 50138010)和国家 863重大科技专项( 2003AA601010)资助
作者简介:孙国荣( 1964-) ,男, 扬州大学生物科学与技术学院教授,主要从事植物生理生态学和盐碱地改良及植被恢复研究,发表论文 70余篇,
专著 2部
第 12 卷　第 4 期
　Vol. 12　　No . 4
草　地　学　报
ACTA AGREST IA SINICA
　2004 年　12月
　Dec. 　2004
　　然而,种植星星草后土壤的 pH 值有逐渐降低的
趋势, 但变化幅度并不是很大, 这与 CO 2-3 和 HCO -3 的
大幅度降低是不对应的 [ 2]。pH 值是土壤的一个重要指
标, pH 值的变化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,在石灰性土壤中降低土壤pH 值能提
高磷、钾、铜、锌、铁、锰、硼、硅等营养元素的生物有效
性[ 4, 5]。磷是植物生长必须的营养元素之一,它几乎全
部由土壤供给, 故测定土壤中磷的容量,磷的形态变
化,能较确切地综合评价土壤肥力水平。土壤磷酸酶对
土壤组分中有机磷的矿化具有重要意义, 可以利用磷
酸酶活性来表征土壤的磷素状况 [ 6]。
因此, 本文通过对星星草生长不同年限盐碱土壤
全磷、速效磷、有机磷和无机磷含量及磷酸酶活性的研
究,探讨星星草的生长对盐碱土壤磷素营养状况的改
良作用。
1　材料与方法
1. 1　实验区自然概况
实验于 1997年在黑龙江省松嫩平原西部肇州县
畜牧局草原试验场进行。位于东经 124°47′～124°50′,
北纬45°46′～45°48′, 海拔 140 m。属温带大陆性气候,
光热资源比较丰富。年均气温为 3. 6℃, 1月和 7月平
均气温分别为- 19. 3℃和 22. 9℃。全年≥10℃的积温
2800℃,无霜期 143 d, 全年日照总时数 2900 h。年均
降水量 434. 5 mm , 主要集中在 6～9 月, 占全年的
69%, 年均蒸发量 1800. 0 mm ,以 4～7月最大。土壤
类型为苏打碱化草甸土, pH 为 10. 61±0. 11, 全盐含
量 0. 99%±0. 05%, CO 2-3 21. 6±4. 7 mg kg- 1土,
HCO
-
3 119. 2±19. 1 mg kg - 1土, Na+ 145. 5±2. 3 mg
kg
- 1土[ 7]。
1. 2　土壤取样方法
在人工星星草地( 2、3、4和 5龄)及对应的碱斑裸
地,各样地选择 1 m2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) (对应星星草
的生育期分别为分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和开
花期) ,在 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。
1. 3　测定方法
全磷含量的测定用高氯酸-硫酸-钼锑抗比色法
[ % ] [ 8] ; 速效磷含量的测定用碳酸氢钠法 [ mg / kg 土
( 25℃) ] [ 8] ;有机磷含量的测定用酸直接处理法[ mg /
kg 土( 25℃) ] [ 8] ; 有机磷含量的测定用灰化法[ mg / kg
土( 25℃) ] [ 8] ;磷酸酶活性的测定用苯磷酸二钠法[酚,
mg / kg 土( 37℃, 24 h) ] [ 8]。土样测定均重复 3次。
2　结果与分析
2. 1　星星草对盐碱土全磷和速效磷含量的影响
图 1　星星草的生长对盐碱土壤全磷含量( A )、速效磷含量 ( B)的影响
F ig . 1　Effect of g row th of P . tenuif lora on t he alkaline soil content o f tota l P ( A ) and effect ive P ( B)
　　星星草在盐碱土生长年限不同土壤全磷含量各
异,但都高于碱斑裸地[图 1( A) ]。方差分析结果(表
1)表明, 星星草不同年限对盐碱土全磷含量影响的顺
序为: 生长 2年≈生长 5年≥生长 3年≈生长 4年≈
碱斑裸地( F= 2. 91> F4, 20, 0. 05)。结果表明星星草
的生长对盐碱土全磷含量影响不大。
338 草　地　学　报 第 12卷
表 1　不同年限星星草对盐碱土磷素营养、磷酸酶活性影响的差异显著性比较
Table 1　Compar ison betw een P . tenuif lor g rowt h age and the influence of
phospho rous nutr itio ns, and phosphatase activ ity of on alkaline so il
生长年限
Yea rs o f growt h
全磷
To tal P
生长年限
Years o f g rowth
速效磷
Ef fectiv e P
生长年限
Years o f g rowth
无机磷
Ino rg anic P
生长年限
Years of growth
有机磷
Organic P
生长年限
Yea rs of growt h
磷酸酶活性
Phosphatase act ivity
2年 2nd year a 3年 3rd yea r a 3 年 3rd year a 5年 T he five year a 2年 2nd year a
5年 T he fiv e year a 5年 T he five year b 4 年 T he four yea r ab 3年 3rd year ab 3年 3rd yea r b
3年 3rd year ab 4年 T he four y ear bc 2 年 2nd year bc 2年 2nd year b 5年 T he five year b
4年 T he four y ear ab 2年 2nd year c 5 年 T he five year bc 4年 T he four year c 4年 T he four y ear b
裸地 Alkali spo t b 裸地 Alkali spo t d 裸地 Alka li spot c 裸地 A lkali spot d 裸地 Alkali spo t c
　　 星星草的盐碱土速效磷含量均高于碱斑裸地,其中
以生长3年后土壤速效磷含量最高[图1( B) ]。方差分析
结果(表 1)表明,星星草生长不同年数对盐碱土速效磷含
量的影响的顺序为:生长 3年> 生长5 年≥生长4年≈
生长 2年> 碱斑裸地( F= 19. 31> F4, 20, 0. 05)。说明
由于星星草的生长,土壤速效磷含量先增加, 后下降。这
是由于星星草的生长消耗了土壤的磷素, 如要保持土壤
有较高的磷素水平, 则需向土壤中施入磷肥[ 10]。
2. 2　星星草的生长对盐碱土无机磷含量和有机磷含
量的影响
图 2　星星草对盐碱土无机磷( A )、有机磷( B)的影响
Fig . 2　Effect o f P . tenuif lora on the ino rg anic P ( A ) and o rg anic P ( B) content of the alkaline so il
　　星星草在盐碱土生长不同年限后土壤无机磷含量
各异,但均高于碱斑裸地,其中以 3年后土壤无机磷含
量最高[图 2( A) ]。方差分析结果表明(表 1) ,星星草
对盐碱土无机磷含量影响的顺序为: 生长 3年≈生长
4 年≥生长 2 年≈生长 5年≈碱斑裸地( F= 6. 41>
F4, 20, 0. 05)。说明星星草的生长对盐碱土无机磷含
量的影响不大。
星星草在盐碱土不同生长年限后土壤有机磷含量
均高于碱斑裸地,在生长 5年后土壤有机磷含量最高
[图 2( B) ]。方差分析结果表明(表 1) , 星星草生长年
限对盐碱土壤有机磷含量影响的大小顺序为: 生长 5
年≈生长3年≥生长2年> 生长4年> 碱斑裸地( F=
31. 78> F4, 20, 0. 05)。说明星星草生长后土壤有机磷
含量增加。
2. 3　星星草的生长对盐碱土磷酸酶活性的影响
星星草在盐碱土上生长不同年数后土壤磷酸酶活
性不同,但都高于碱斑裸地,星星草生长 2年后土壤磷
酸酶活性最高(图 3)。方差分析结果表明(表 1) ,星星
草对盐碱土壤磷酸酶活性影响顺序为: 生长 2 年> 3
年≈5年≈4 年> 碱斑裸地 ( F = 12. 88 > F4, 20, 0.
05)。说明星星草生长后土壤磷酸酶活性增强。
2. 4　星星草对盐碱土磷素营养的影响的综合分析
星星草在盐碱土上生长后, 土壤全磷、速效磷、有
机磷、无机磷含量增加(图1、图 2)。全磷、速效磷、有机
磷含量是在星星草生长 2年后增加, 而无机磷在 3 年
后增加(表 1)。说明星星草的生长能够改善盐碱土的
磷素状况,使土壤磷素营养增加。土壤磷素营养及磷酸
酶活性间有一定的相关关系。土壤全磷、速效磷、无机
磷、有机磷含量间的相关关系极显著。土壤全磷含量、
速效磷含量、无机磷含量及有机磷与磷酸酶关系呈极
显著相关(表 2)说明星星草在盐碱土生长后, 土壤磷
素营养及磷酸酶活性间关系密切。
339第 4期 孙国荣等:星星草的生长对盐碱土磷素营养的影响
图 3　星星草对盐碱土磷酸酶活性的影响
Fig. 3　Effect of P . tenuif lora on the pho sphatase
act ivity o f the alkaline soil
表 2　星星草与盐碱土磷素营养、酶活性间相关分析
T able 2　Analysis o f co rr elation among phosphor ous
nutritio n, and phosphatase activ ity in the P . tenuif lora
has g row ing o f alkaline soil
全磷
Total P
速效磷
Effect ive P
无机磷
In or ganic P
有机磷
Organ ic P
速效磷 Ef fect ive P 1. 000**
无机磷 Inorganic P 0. 991** 0. 991**
有机磷 Organic P 0. 989** 0. 989** 0. 999* *
磷酸酶活性
Ph osphatas e act ivity
0. 993** 0. 993** 0. 995* * 0. 995* *
3　讨　论
　　含磷有机化合物的分解过程是含磷有机物在磷酸
酶的作用下水解产生有效磷的过程, 产物部分为植物
吸收,或被微生物利用,或在土壤中形成难溶性磷酸
盐。Ross( 1997) [ 12]和袁玲等( 1997)的研究结果表明,
有机物质可以提高土壤磷酸酶活性。土壤磷酸酶对土
壤中有机磷的矿化具有重要意义 [ 13] , 可以利用磷酸酶
活性来表征土壤的磷素状况。星星草生长2年后,由于
残留根系及凋落物的增加, 使盐碱土壤有机质增加, 进
而促使有机磷化合物的增加,最终土壤磷酸酶活性(图
3)增强。因磷酸酶活性与全磷、速效磷、无机磷、有机磷
含量间呈极显著相关(表 2) ,从土壤磷酸酶活性(图 3)
增强和速效磷含量[图 1( B) ]的增加情况看,可以认为
速效磷含量的增加是由于星星草的生长增强了盐碱土
有机磷的矿质化过程, 促进了磷素的循环。而星星草生
长 4年、5年后, 土壤速效磷含量[图 1( B) ]较生长 3年
后有所下降, 一方面可能由于星星草的生长消耗了大
量的磷素营养;另一方面盐碱土有机磷的矿质化能力
的限制(因为土壤有机磷含量在星星草生长 5年后并
不比 3年后低[图 2( B) ] ;或是由于土壤 pH 值下降 [ 8]
而降低了磷素的有效性; 亦或是 Ca2+和 Mg 2+ 等阳离
子含量增加[ 14] ,促进了磷素的化学固定作用所致。
综上所述, 从土壤是类生物体[ 15]的观点出发, 盐
碱土同样也具有明显的生理功能和自身的进化发展规
律,只不过其调节控制能力较弱而已。星星草的生长不
仅只是单一的提高某种养分含量,更重要的是活化了
土壤的生理功能,提高了盐碱土对各种自身及环境因
素的调节能力。土壤磷酸酶活性与全磷、速效磷、无机
磷、有机磷含量相关关系极显著(表 2) ,说明这些指标
在一定程度上可以表征盐碱土壤的磷素养分状况, 更
重要的是这些指标在某种程度上可以反映盐碱土自身
调控能力的强弱,在一定程度上可以用这些指标来综
合判定盐碱土改良的效果。
参考文献
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340 草　地　学　报 第 12卷