药用植物种植对盐渍土中阴阳离子的影响

谭英爱，田秀平

药用植物种植对盐渍土中阴阳离子的影响

谭英爱，田秀平通信作者

（天津农学院 农学与资源环境学院，天津 300384）

为研究药用植物对盐渍土中离子的影响，在不同浓度NaCl处理土壤中种植薏米（s）、甘草（Fisch）、草红花（L.）、菊苣（）和狼尾草（），通过测定土壤中阴阳离子含量的变化，筛选出适合不同程度盐渍化土壤种植的药用植物。结果表明：药用植物能降低盐土中水溶性Na＋含量，5种药用植物降低土壤水溶性Na＋效果相当；除了薏米外，其他药用植物均能降低土壤水溶性K＋含量，以草红花和菊苣降低最多；5种药用植物也可降低土壤水溶性Ca2＋和Mg2＋含量；土壤中加入NaCl不但增加了Cl-含量，也增加HCO3-和SO42-含量，3种水溶性阴离子含量随NaCl浓度的增大而增大，5种药用植物都降低了NaCl处理土壤中水溶性Cl-、SO42-含量，菊苣降低水溶性Cl-效果最佳，甘草降低水溶性SO42-效果较好，5种药用植物也降低了高浓度NaCl处理土壤中水溶性HCO3-含量。

药用植物；NaCl处理土壤；盐分离子

土壤盐渍化是影响生态环境的重要因素之一。目前，我国盐渍化土地总面积为9.913×107万hm2[1]，约有80%的盐渍土尚未得到有效利用，蕴含巨大的开发潜力[2]。张征云等在研究土壤盐渍化现状与敏感性评价中指出，天津盐渍化土壤总面积为7.83×105万hm2，用于耕地的土壤面积为2.85×105万hm2，盐渍化土壤面积占总土地面积的65.6%[3]，氯化物型盐土面积为27.87万hm2[4]。合理开发、利用和改良该地区氯化物型盐土具有重要意义。近年来，有学者认为某些药用植物在含盐量高的土壤上也能生长，如甘草（Fisch）的生境常伴有不同程度的盐渍化，因此对盐分具有一定的抵抗性[5-6]；杂交狼尾草（）的耐盐阈值为0.57%[7]，这为盐渍土的合理利用开辟了新路径。药用植物是中医发展的基础，世界人民对中草药的关注度越来越高，需求量也越来越大，野生药用植物已不能满足人们的需要，人工栽培药用植物是必然趋势。面对土壤盐渍化加重以及人们对中草药需求的增加，在盐渍土上种植药用植物既是改善土壤环境、发展中草药的重要手段，也解决了中草药种植不与粮食作物争地的问题。本试验通过在人工加入NaCl模拟氯化物型盐土上种植薏米（）、甘草、草红花（L）、菊苣（）和狼尾草等5种药用植物，探讨种植药用植物后土壤阴阳离子盐分的变化，为NaCl型盐土的合理利用改良及药用植物的种植提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试药用植物为薏米、甘草、草红花、菊苣、狼尾草，种子采购自天津市曹庄子花卉市场。

供试土壤为潮土，取自天津农学院试验田，基本化学性质是：全氮2.15 g/kg；硝态氮12.14 mg/kg；全磷（P）0.73 g/kg；有效磷（P）12.85 mg/kg；速效钾（K）287.45 mg/kg；pH（H2O）8.12；EC163.67 µm/cm。采用4种盐分处理，分别为：无盐处理和在1 kg风干土中分别加入1.6、3.2和4.6 g NaCl的轻度盐化土、中度盐化土和重度盐化土处理。

1.2 试验方法

试验在天津农学院种子科学与工程实验室进行，采用室内盆栽法，在35 cm×35 cm的聚氯乙烯盆中装入不同处理土壤4.6 kg，于2017年4月18日种入植物，其中薏米、甘草、草红花、狼尾草于每盆中均匀播入25粒种子，菊苣播入100粒种子，并设置相应的对照组，每个处理重复3次。花盆下放置托盘，每天往托盘里加入少量水，让水分从下面进入花盆，以保证花盆上部土壤盐分不淋溶到下层。植物生长过程中，温度保持在20～30 ℃之间。于2017年5月12日测定叶片含氮量、叶绿素含量及光合速率。植物生长至6月23日，从根部挖出植物，清洗干净，测量根长，株高和鲜重，并对种植后的土壤进行理化性质分析。测定方法见表1。

表1 土壤成分的测定方法

1.3 数据处理

不同盐分处理土壤阳离子（阴离子）含量占原土的百分含量＝（不同盐分处理土壤阳离子（阴离子）含量－对照处理土壤阳离子（阴离子）含量）/对照处理土壤阳离子（阴离子）含量。

利用Microsoft Excel 2007对原始数据进行统计绘图，用DPS软件进行数据差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 种植药用植物后不同NaCl处理土壤阳离子的变化

由表2看出，在种植药用植物与未种植药用植物的不同NaCl处理土壤中，4种可溶性阳离子变化规律基本一致。表现为水溶性K＋含量随加入NaCl量的增加而逐渐降低。其中，薏米和菊苣均为轻盐处理显著高于中盐、重盐处理，中盐和重盐之间无显著差异；草红花轻盐、中盐之间无显著差异但均显著高于重盐处理；甘草、狼尾草各处理之间均达显著差异，轻盐处理显著高于中盐处理，中盐处理又显著高于重盐处理；未种植药用植物各处理之间显著性差异与其一致。

水溶性Na＋和Ca2＋变化与水溶性K＋相反，阳离子含量随着NaCl的增加而逐渐增加。种植药用植物的各处理与未种植药用植物的处理水溶性Na＋含量均为重盐处理显著高于中盐处理，中盐处理显著高于轻盐处理；甘草和草红花各处理之间水溶性Ca2＋含量均达显著差异，重盐处理显著高于中盐处理，中盐处理显著高于轻盐处理；薏米中盐和重盐之间无显著差异但均显著高于轻盐处理；菊苣、狼尾草各处理之间均表现为重盐处理显著高于轻盐和中盐处理，轻盐和中盐之间无显著差异。土壤水溶性Mg2＋整体上随盐分增加而增加，但不同药用植物表现有所不同，如草红花轻盐和重盐处理Mg2＋含量分别是0.71、0.77 g/kg，而中盐处理Mg2＋含量为1.24 g/kg；甘草和狼尾草是中盐略高于重盐，未种药用植物和种植薏米、菊苣均为高盐处理高于低盐处理。除草红花外，轻盐处理和重盐处理水溶性Mg2＋含量无显著差异，中盐处理显著高于轻盐、重盐处理；其他药用植物与未种植药用植物各处理之间均为中盐和重盐之间无显著差异，但都显著高于轻盐处理。

表2 种植药用植物后不同NaCl处理土壤水溶性阳离子的含量

注：表中同列数据后不同小写字母表示＝0.05水平差异，下同

药用植物收获后，不同盐分处理土壤中阳离子占原土的比率如图1所示。从图1中看出，种植薏米土壤中可溶性K＋占原土比率在不同盐渍化处理土壤中均为正值，其他种植药用植物均为负值；种植药用植物的土壤水溶性Na＋、Ca2＋和Mg2＋占原土比率均为负值，进一步看出，种植药用植物可降低土壤中可溶性Na＋、K＋、Ca2＋和Mg2＋含量。土壤中K＋、Ca2＋和Mg2＋是植物生长必需营养元素，其含量的降低可能是植物对其吸收利用所致。5种药用植物土壤中可溶性Na＋含量均以轻盐处理降低幅度最大，其次是中盐处理，重盐处理降低幅度最小。土壤中水溶性Na＋、Ca2＋和Mg2＋含量在不同药用植物和不同盐处理之间没有一定的变化规律。

图1 种植药用植物前后不同NaCl处理土壤可溶性阳离子含量的变化

2.2 种植药用植物后不同NaCl处理土壤阴离子的变化

对土壤中CO32-进行测定，未检测出CO32-。从表3看出，所有种植药用植物和未种植药用植物不同NaCl处理土壤中，3种水溶性阴离子含量均为重盐＞中盐＞轻盐，Cl-含量在所有种植药用植物和未种植药用植物土壤中，均是重盐显著高于中盐处理，中盐处理又显著高于轻盐处理。HCO3-含量是薏米和甘草重盐处理显著高于中盐处理、中盐处理又显著高于轻盐处理，草红花重盐和中盐处理之间差异不显著，但两者显著高于轻盐处理，菊苣不同盐处理之间无显著差异；种植狼尾草和未种药用植物的土壤都是重盐处理显著高于中盐、轻盐处理，轻盐和中盐处理土壤无显著差异。种植5种药用植物土壤中SO42-含量是重盐、中盐与轻盐处理之间差异达显著水平，未种药用植物重盐处理显著高于中盐和轻盐处理，中盐和轻盐处理之间差异不显著。由于土壤中加入NaCl增加了Cl-含量，过量的Cl-进入正胶体扩散层中同时置换出HCO3-和SO42-，因此，随着NaCl的增加，3种阴离子均呈增加趋势。

表3 种植药用植物后不同NaCl处理土壤水溶性阴离子的含量

药用植物收获后，不同盐分处理土壤中阴离子占原土的比率如图2所示。从图2看出，种植药用植物降低了土壤中Cl-和SO42-含量，与未种药用植物土壤相比，菊苣降Cl-最多，其次是薏米；草红花和甘草降低土壤中水溶性SO42-较多；种植不同药用植物对HCO3-的影响不同，其中，薏米和甘草降低土壤中HCO3-含量，草红花降低轻度和重度盐化土壤中HCO3-含量，而增加中度盐化土处理HCO3-含量，菊苣和狼尾草增加轻度盐化土壤中HCO3-含量，降低了中度和重度盐化土壤中HCO3-含量。

3 讨论与结论

植物的耐盐性并不单单表现为对Na＋的适应能力，还受到K＋、Ca2＋等其他离子浓度的影响，K是植物生长发育的必需营养元素，盐碱土pH高，交换性Na＋占阳离子交换量较高，从而抑制了植物对K＋和其他营养元素的吸收。有研究表明，土壤中K＋浓度会影响植物耐盐性[8]。耐盐植物对K＋和Na＋选择吸收比率一般都比较高，土壤中盐分过多会对植物造成盐分胁迫，使其生长受到抑制，但有些盐生植物需要一定浓度的Na＋和Cl-来维持其正常生长[9]，Ca2＋可提高植物组织或细胞NaCl胁迫的抗性从而增加植物适应逆境能力[6]。甘草地下根和根茎发达，具有较强的抗旱、抗寒、耐盐碱能力，能忍受含盐量0.3%～0.6%的盐化条件[10-12]。有研究报道[13-14]，菊苣对土壤pH的耐受性较强，对土壤水溶性盐的影响较为显著，能明显降低土壤含盐量。不同植物因其降低土壤盐分的机理不同，脱盐效果也有一定差异。

本研究结果表明，土壤中水溶性K＋含量随着加入NaCl浓度的增加而逐渐降低，Ca2＋变化与水溶性K＋相反，随NaCl浓度的增加而增加。种植薏米、甘草、草红花、菊苣、狼尾草能降低盐土中水溶性Na＋、Ca2＋和Mg2＋含量。除薏米外，其他药用植物也能降低土壤水溶性K＋含量，以草红花和菊苣降低最多。土壤中加入NaCl不但增加了Cl-含量，也增加HCO3-和SO42-含量，并随NaCl浓度的增大而增大。种植薏米、甘草、草红花、菊苣、狼尾草降低了土壤中水溶性Cl-、SO42-含量，菊苣降低水溶性Cl-效果最佳，草红花和甘草降轻盐、中盐和重盐水溶性SO42-效果较好。除狼尾草外，其他4种药用植物均可降低重盐处理土壤中HCO3-含量。另外，植物耐盐性还会受到遗传和环境两方面制约，因生理过程的复杂和环境的多变而有所不同[15]。因此，对于薏米、甘草、草红花、菊苣、狼尾草5种药用植物的耐盐性还需基于现有研究结果的基础上进行多指标综合分析，并结合农艺措施，探究实际生产中在盐碱土上种植药用植物的最佳模式，并将其推广种植，提高经济效益。

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Influence of medicinal plants planting on anion and cation in saline soil

TAN Ying-ai, TIAN Xiu-pingCorresponding Author

（College of Agronomy and Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China）

In this paper, we investigated the effects of medicinal plants on salt ions in saline soil by growings,FischLandin soils that contain different concentrations of NaCl. The suitable medicinal plants for soils that were salinized to various degrees were sorted out by monitoring the change of anions and cations in the soil. The results showed that medicinal plants could decrease the amount of water-soluble Na＋in saline soil, and the five medicinal plants possessed comparable ability in reducing soil water-soluble Na＋. Apart froms, other medicinal plants could also reduce the content of water-soluble K＋in the soil, withL. andbeing the most effective ones. Those five medicinal plants reduced water soluble Ca2＋and Mg2＋as well. The addition of NaCl in soil not only increased the concentration of Cl-, but also increased the content of HCO3-and SO42-. The amount of those three water-soluble anions increased as the concentration of NaCl rose. All the medicinal plants decreae the content of water-soluble Cl-and SO42-for soils under NaCl treatment. Among them,was the best reducing the water-soluble Cl-, whileFisch is was the most effective one in decreasing water-soluble SO42-. Those five medicinal plants also successfully reduced water-soluble HCO3-content in soil with high NaCl treatment.

medicinal plant; soil treated by NaCl; salt ion

S548

A

1008-5394（2019）02-0013-05

10.19640/j.cnki.jtau.2019.02.003

2018-12-15

天津市大学生创新创业训练计划项目（国家级）（201610061119）；天津市重大科技专项（13ZCZDSF02600）；中新天津生态城中新科技合作计划项目（无编号）

谭英爱（1995-），女，硕士在读，从事作物生长环境方向的研究。E-mail：2283296469@qq.com。

田秀平（1965-），女，教授，博士，主要从事植物营养学的教学与研究工作。E-mail：tian5918@sohu.com。

责任编辑：宗淑萍