全 文 ：第
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2
2 卷 第 2 期 地 学 报
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A C T A A G R E S T IA S IN C A
年
1 9 9 4
松嫩平原羊草 、虎尾草群落钠元素
分布特征的比较研究 ‘
挥 锐 李建东
(东北师范大学国家草地生态工程实验室 , 长春 , 1 3。。2 4 )
摘要 : 本文分析 了松嫩平原羊草 ( A ne u ro leP idl o m ch ; ne 。、 ) 群落 、虎尾草 ( C hzor 。 二:咭at “
)群落钠元素在植物体及上壤中的分布特征及季节动态 。 结果表 明 , 虎尾草体内钠含 量明显高 于
羊草 , 两种植物地上部钠含量均高 于地 下部 。 两群落土壤水溶性 、 交换性钠含 量均为春 、秋季较
高 , 夏季较低 。 表层土壤水溶性钠最高含量分别为 5 . 09 和 7 . 6 1 C m ol · kg 一 ’ , 交换性钠 含量分别为
7
.
3 和 13 . 21 c m ol · kg 一 ‘ , 垂直分布均为上高下低 , 虎尾草群落上壤各层的含量均高于 羊草群
落 。 羊草 、虎尾 草体内钠 贮量变化均呈单峰型 , 与生物量呈 极显著直线相关 。
关键词 : 羊草群落 ; 虎尾 草群落 ; 钠含量
1 前言
松嫩平原羊草草甸的土壤深层普遍潜育着较高浓度的可溶性盐碱 , 植被一旦遭到过 渡
放牧或其它破坏后 , 深层的盐碱随毛管作用不断上升积于地表 ,形成程度不同的碱化草地或
面积不等的碱斑 。 在土壤 p H 值较高的碱斑上 , 经常形成角碱蓬 ( S ua ed a co rn icu z。ta ) 、虎尾
草 、星星草 ( 尸uc ci n el li a ten 翻fl or a )等单优或混生的盐碱植物群落 。
钠是盐碱化土壤中含量较高的元素 , 其大量存在不仅对土壤物理性质产生不 良影响 , 而
且导致植物营养失调 , 抑制其对钙的吸收 。 因此 , 研究钠元素在植物体及土壤中的分布特征 ,
对于松嫩平原盐碱化草地的改 良及合理利用具有十分重要的意义 。
2 材料与方法
研究地点位于松嫩平原南部 , 吉林省长岭种马场 , 东北师范大学草地生态定位研究站的
天然碱化草甸 , 位于北纬 4 4 0 4 5 ‘ , 东经 1 2 3 0 4 5 ‘附近 。 年均降水 4 3 4 . 8 m rn , 主要集中在 6一 9
月份 , 年蒸发量 1 3 6 8 m m , 约为降水量的 3 倍 , ) l o C 的积温 2 5 7 9 一 3 1 4 4 C , 无霜期 1 36 一
1 6 3 天 , 属于半湿润大陆性温带季风气候 (李建东等 , 1 98 1 ) 。
试验样地选择在地形较为平坦 , 微地形和土壤条件较为一致 , 植物生长发育正常 , 植被
均匀 , 有代表性的单优群落地段 。
取样时间在 1 9 9 1 年 5 一 10 月的不同生长发育阶段 , 5 、 6 月为 2 日 , 其余各月均 为 15
日 , (虎尾草植株取样时间见图 2 ) 。
地上部取样面积 , 羊草群落为 50 只 50 c m , 虎尾草群落为 25 火 2 5 c m , 各三次重复 , 采用
收获法 。 按不同草种将活体 、 立枯 、枯落物分开 。 地下部在上述剪割样方中挖取 2 5 又 2 5 c m
* 国家 自然科 学基金资助项 日
第 2 期 挥 锐等 : 松嫩平原羊草 、虎尾草群落钠元素分布特征的比较研究 2 1
的土柱 ,
干称重 。
羊草深度为 60 c m , 虎尾草为 50 c m , 取出装袋分别洗根 , 用浮水法 区分活 、死根烘
同时采取 。一 2 0 、 20 一 5 0 、 50 一 70 c m 土层的土壤样品 , 经混合 、 风干 、碾碎后分别过
18 目和 6 0 目筛 。
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图 1
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羊草各部分钠含量的季节动态
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图 艺 虎尾草各部分钠含量的季节动态
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e le m e n t in d iffe r e n t p a r ts o f C
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植物样品采用湿灰化法 (中国科学院南京土壤研究所 , 1 9 8 8) 进行 消煮 。 钠含量用 P一E
3 0 3 0 原子吸收分光光度计测定 , 每个样品做两个平行样 , 重复误差不超过 5 % 。 土壤样品分
草 地 学 报 1 9 9 4 年
别测定水溶性 、 交换性钠含量 。 水溶性钠用水土 比例为 5 : 1 的浸提液提取 (中国科学院南京
土壤研究所 , 1 9 8 8 ) , 交换性钠用氯化按— 乙醇法提取 (张素群 , 1 9 8 1 ) 。与植物测法相同 。 土壤有机质测定采用重铬酸钾法 。 p H 值测定应用 S PM 一 10 型数字式 p H 计 。 含水量测定采用
烘干法 。
3 结果与分析
3
.
1 钠元素在羊草 、虎尾草体 内分布及季节动态
钠元素在羊草植株地上 、地 下部含量的季节变化如图 1 , 其地上部钠元素含量在生长季
初期 (5 月 )较高为 0 . 4 % , 以后逐渐降低 , 7 月降到较低水平 , 8 月又有明显升高 , 10 月再次
下降 。 其根部变化规律为 5一 8 月呈上升趋势 , 3 月达最高值 0 . 31 % , 9 月开始下降 , 10 月又
略有升高 。可见当营养体快速生长时期 , 根中钠元素含量大量增加 , 当生长缓慢时 , 对钠的吸
收即随之减弱 。 此外 , 羊草根茎的变化规律 为 5 一 7 月呈上升趋势 , 7 月上升到最高值 0.
27 %
, 然后开始下降 。
虎尾草植株地上 、地下部钠元素含量的季节变化见图 2 , 其地上部在生长季初期最高 ,
达 1 . 20 % , 以后逐渐降低 , 9 月初达最低值 , 而后又开始上升 。
分析两种植物钠元素含量的季节变化可以看出植物不同部位的含量显然不同 , 而且不
同生育期的变动也很大 。 羊草根和根茎钠元素含量在生长旺盛的 5一 7 月呈上升趋势 ,此期
代谢活跃 , 生长较快 , 需要吸收大量水分 , 而钠元素的增多则增加细胞透性 , 提高羊草的吸水
能力 。 虎尾草地下部钠含量的变化与羊草的差别极大 , 虎尾草为一年生 C 、 植物 (郑慧莹等 ,
1 9 9 3 )
, 当水热条件优越时 , 具有更高 的光合作用效率及生长速率 , 短时期内生物量迅速增
加 , 因而导致单位钠元素含量减少 。 而当虎尾草成熟后 , 生长减缓 , 植株含水量逐渐降低 , 单
位钠元素含量则逐渐增多 。 10 月份钠元素在羊草地上部含量呈下降趋势 , 而在根中则有所
上升 , 羊草为根茎型禾草 , 在生长季末当叶片开始衰老而 尚未脱落时 , 贮存在叶片中的离子
被输送到茎或根部 , 即倾向于朝代谢活跃部位移动 (S ur c h fte 等 , 王惠君等译 , 1 9 8 1 ) 。 相反 ,
虎尾草在生长季末则无此现象 。
分析图 1 、 2 可见 , 钠元素含量因植物种类的不同存在着很大差别 , 同时也受植物生长条
件的影响 , 一方面因不同植物根系的形状及大小不同 , 另一方面与其本 身吸收特性各异有
关 。虎尾草体内钠元素含量远远高于羊草 , 同时也高于其他测试植物体内钠元素含量的平均
值 0 . 02 % (多次分析非盐碱土植物所得 )( 潘瑞炽等 , 1 98 5 ) 。 本实验区属半干旱地 区 , 土壤中
含有大量钠元素 。植物吸收一定量的钠元素能提高细胞原生质的亲水性 , 改善光合细胞的水
分状况 , 从而促进光 合作用 (邹邦基等 , 1 9 8 5 ) 。 对钠元素吸收能力的差异表明虎尾草 比羊草
能忍耐盐碱化程度更高的土壤 。
分析图 1 、 2 可以看出 , 虎尾草地上部钠元素含量远远高于地下部 , 而羊草则与之相同 。
相反不耐盐的植物仅能吸收较少的钠元素 , 且很少转运到叶部 , 大部分则保持在根部和茎的
下部 。 耐盐植物则能通过根部吸收大量的钠 , 并转运到 叶部逐步积累而不受伤害 , 这些植物
虽然大量地吸收钠元素 , 但并不抑制其对必需离子的选择性吸收 (邹邦基等 , 1 9 8 5 ) , 可见它
们已适应盐碱化程度较高的土壤 。
3
.
2 水溶性 、 交换性钠在土壤中垂直分布及季节动态
处在季风区的盐渍土壤 , 水盐状况普遍存在着季节变动 。 由于气候的干湿交替 , 土壤积
第 2 期 挥 锐等 : 松嫩平原羊草 、虎尾草群落钠元素分布特征的 比较研究
盐 、 脱盐也呈现 另文 替现象 。 这种交替现象不仅表现在表层土壤含盐量的变化 , 同时也表现
在土壤不同层次 () 一 70 c m )的变化 。 土壤水溶性钠含量的季节变化 见图 3 , 分析图 3 可知 ,
羊草群落呈 “ V ”字型 , 即春 、 秋季含量较高 , 6 月 (0 一 30 c m )为 5 . 09 c m ol · k g 一 ’ , 7 月降到生
长季的最低值 2 . 3 , cl n ol · k g l , 20 一 50 、 50 一 70 c m 土层变化趋势基本上同表层相同 。 虎尾
草群落的变化与羊草群落相似 , 6 月末较高为 7 . 6 1 c m ol · k g 一 ’ , 9 月降到生长季 的最低值
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图 3 两种群落土壤水溶性钠含量的分布及季节动态
(羊 草群落 6 月份土壤层次为 。一30 、 30 一 5 。、 50 一 7 0c m )
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3 T he d 一s t r ib u t io n a n d s e a s o n a l d yn a m ic s o f s o lu b le s o d iu m i n t h e t w o e o m m u n lt y s o xls
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上述变 化趋势不仅与气候条件有关 , 而且和植物生长也有一定关系 。 在松嫩平原 , 春季
蒸发强烈 , 表土层含水量较低 , 偶尔降雨后的水分多保持在土壤表层 , 雨后蒸发较强 , 脱盐较
少 。夏季降雨多表土层含水量较高时水分向底层移动较多而位置下移 , 盐分被淋洗至地下水
中 。 但 由于本实验 8 月取样前气温高降雨少蒸发强烈 , 少量的降雨又未能将盐分脱去 , 8 月
中旬正是立秋过后阳光充足水热条件较好 , 枯枝落叶分解较快 (郭继勋等 , 1 98 8 ) , 因此 8 月
两个群落土壤水溶性钠含量均有所升高 。 9 月以后降雨减少气温逐降 , 植物生长缓慢逐渐枯
萎 , 因而对土壤的影响减少 , 加之枯枝落叶的分解状钠离子带入土中 , 所以钠含量又 开始上
升 。
羊草和虎尾草群落土壤水溶性钠含量随着土层的加深呈递减趋势 。 比较两个群落可以
看出 : 虎尾草群落土壤各层钠含量均明显高于羊草群落 。土壤交换性钠含量的季节变化见图
4
, 从 图 4 可以看出羊草群落土壤不同层次季节变化基本相似 , 均呈波动状 , 7 月下降到最低
值为 1 . 5 8 c m ol · k g 一 ’ , 10 月上升至最高值达 7 . 0 1 c m ol . k g ’。 虎尾草群落表层为 6 月最高
达 13 . 2 1 c m ol · k g ‘ , 然后逐渐降低 , 8 月中旬降到生长季的最低值 9 . 0 4c m ol . k g ‘ , 然后开
始逐渐上升 。 后两层 ( 30 一 5 0 、 50 一 70 C m )的变化趋势基本相似 。
羊草和虎尾草群落土壤交换性钠含量都随着土层的加深呈递减趋势 。 比较两群落可以
草 地 学 报 1 9 9 4 年
看出 : 虎尾草群落土壤各层含量均明显高于羊草群落 , 与土壤水溶性钠各层含量高于羊草群
落是一致的 。
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羊草岭落 A . e !1 . , , 。n s 。 。o 。、rn u n iry
一 一 一 一虎 尾草群落 e . v ir g ;、ta c o rn rn u n ‘t y
图 4 两种群落土壤交换性钠含量的分布及季节动态
(羊草群落 6 月份土壤层次为 。~ 3 0 、 3 0一 5 0 、 5 0一 7 o e m )
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羊草群落土壤交换性钠含量前两层 (0 一 50 c m )的变化趋势相似 , 而虎尾草群落在后两
层 (30 一 70 c m )相似 。 这可能与羊草为根茎型禾草根系发达分布较深 , 而虎尾草为须根系分
布较浅有关 。交换性钠使土粒高度分散 , 造成土壤干时板结 , 导致通透性和耕性变差 , 土壤水
分有效性降低 , 从而抑制植物的出苗和正常生长 , 因而对植物产生有害影响 。 p H 值高的土
壤还导致植物营养失调 。 实验区羊草群落表层土壤 E S P 为 45 ~ 70 % , 虎尾草群落可达 80 %
以上 , 可见交换性钠含量之高 。 据研究 E S P 为 35 %时 , 紫花首蓓和棉花的产量明显减少 , 金
冕草在 E S P 为 45 %时产量明显下降 , 60 ~ 70 %时停止生长 (C h a n g 等 , 1 9 5 5 ) , 因此只有非常
耐盐碱的植物才能在这种土壤中生长 , 如盖 氏虎尾草和菜用甜菜甚至在 E S P 75 % 时产量 尚
不受影响 , (B o w e r 等 , 1 9 4 8 ) 。
3
.
3 植物钠贮量的季节动态同生物量及表层土壤钠含量之间的关系
表层土壤钠含量是指表层土壤水溶性 、交换性钠含量之和 。 羊草 、虎尾草体内钠贮量都
是在生长季初期 (羊草指 6 月 )较低 , 随着生物量的增加钠贮量也增大 , 在生物量达到最大值
时 , 贮量也达到最大值 , 随着植物的衰老和死亡贮量也逐渐 降低 。 羊草 、虎尾草体内钠贮量
(y )均与生物量 (x) 之间呈直线相关 , 经回归分析得出直线相关模型 :
羊草 : 夕= 1 0 9 . 2 5 7 9 + 0 . 3 6 0 4二
虎尾草 : 夕- 一 1 2 7 . 6 3 2 5 + 0 . 3 4 3 7二
(r = 0
.
9 6 4 8 “ n 一 5 )
(
r
= 0
.
9 5 9 4 ” n = 5 )
土壤钠含量受许多因素影响 , 其中植物生长对它也有一定影响 。羊草体内钠贮量同表层
土壤钠含量之间变化趋势基本相反 , 但经检验相关关系不显著 。 虎尾草则呈直线负相关 , 经
回归分析 ,得 出直线相关模型 :
y = 1 6 1 6
.
2 0 9 3一 7 4 . 7 3 1 2了 (r = 一 0 . 9 6 9 8 “ n = 5 )
羊草和虎尾草群落植物在土壤亚生态系统中钠元素的含量特征 , 无论是在植物体还是
第 2 !明 挥 锐等 : 松嫩平原羊草 、虎尾草群落钠元素分布特征的比较研 究
在土壤中的含量 . 虎尾草群落都远远高于羊草 。 两群落表层土壤有机质最高含量 , 羊草群落
为 1 . 8 0 8 5 % , 而虎尾草仅为 1 . 0 8 2 9 % 。 羊草群落土壤 pH 值也远远低于虎尾草群落 。 可见虎
尾草能适应更为恶 劣的生态环境 。 在碱斑不毛之地 , 当雨季来临时 , 由于虎尾草的迅速生长
可以在草丛中积 累被风吹来的泥沙 , 加之虎尾草根系发达株多而茂密 , 长此年复一年逐渐积
累大量的有机质 , 在逐步形成表土层后羊草和其它植物随之侵入 , 碱斑 因之逐步缩小以致消
失 , 其演替过程是 : 碱斑不毛之地~ 虎尾草群落~ 虎尾草 + 羊草群落~ 羊草群落 。 因此 , 虎尾
草不但是牧草 , 而且也是改良碱化草原的先锋植物之一 (中国饲 用植物志 , 1 98 7 ) 。
4 讨论与结论
4
.
1 羊草 、虎尾草植株地上部钠含量在生长初期较高 , 随着植物的生长逐渐降低 , 当植物成
熟后又逐渐上升 。 羊草因秋末钠元素向下转移 , 其含量又有所下降 。 两种植物地下部钠含量
均低于地上部 。 植株内各部分钠含量的变动范围为 0 . 14 ~ 1 . 20 % 。
4
.
2 通过对两种群落土壤水溶性 、交换性钠 含量分析表明 , 季节变化明显 , 均为春季 、 秋末
含量高夏季含量低 。 垂直分布均为土壤表层高 ,底层低呈三角漏斗状 。 土壤水溶性钠含量 8
月均略有升高 , 两种群落表层土壤最高含量分别为 5 . 0 9 、 7 . 6 1 c m ol · k彭 。 实验 区交换性钠
含量偏高 , 羊草和虎尾草群落表层土壤(0 一 3 0c m )交换性钠含量变化范围分别 为 4 . 62 一 7 .
3 3
、
9
.
0 4 一 2 3 . 2 1 e m o l· k g 一 ‘ , 分别占交换性阳离子总量的 4 5一 7 0 % 、 8 0 一 9 0 % 。 虎尾草群落
土壤各层的水溶性 、交换性钠含量均 明显地高于羊草群落 。
4
.
3 羊草 、虎尾草体 内钠贮量呈单峰型 , 与生物量均呈极显著直线相关 。羊草体内钠贮量与
表层土壤钠含量之间相关关系不显著 , 而虎尾草则呈极显著负直线相关 。
4
.
4 鉴于虎尾草具有耐盐碱特性 , 建议今后大量种植 , 以作为改良碱化草地的先锋植物 , 促
使羊草草原的正向演替 。
本文得到杨允菲副教授的指导 , 特致谢忱 。
参 考 文 献
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草 地 学 报 1 9 9 4 年26
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