牧草在NaCl处理土壤中的生长特性及对土壤有效养分的影响

张倩 田秀平 严雪丹 郭霓 徐毓敏 张宇 葛欢歌

摘    要：在填加不同浓度NaCl的潮土上，种植紫花苜蓿、结缕草、小冠花、田菁和早熟禾5种牧草，测定牧草生长和生理指标以及种植后土壤有效养分含量，分析不同牧草在不同NaCl处理土壤上的生长特点及其对土壤有效养分的影响。结果表明，与无盐处理相比，各NaCl处理的结缕草、早熟禾和小冠花的根长、株高、鲜质量均显著降低，田菁亦有降低但差异未达显著水平，紫花苜蓿仅株高在中盐处理以及鲜质量在中盐和重盐处理表现为显著降低，其他差异均不显著;田菁叶片含氮量、叶绿素含量和净光合速率在不同的NaCl处理差异均不显著，紫花苜蓿在重盐处理叶片氮含量显著低于其他处理，其他指标处理间差异均不显著，结缕草、早熟禾和小冠花的相应指标受NaCl处理影响较显著;种植5种牧草对NaCl处理土壤均有一定的影响，其中田菁、小冠花和紫花苜蓿有利于土壤硝态氮含量增加，早熟禾有利于土壤有效磷含量增加，小冠花有利于土壤速效钾含量增加。

关键词：NaCl处理土壤;牧草;生长指标;有效养分

中图分类号：S154.4           文献标识码：A        DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.01.018

Abstract： Medicago sativa， Zoysia japonica， Coronilla varia， Sesbania cannabina and Poa annua were planted in alluvial soil with different concentrations of NaCl， the growth characteristics of forage plants and soil available nutrients were analyzed. The results showed that， compared with the treatment without NaCl， the root length， plant height and fresh weight of Z. japonica， P. annua， C. varia under each NaCl treatments were significantly reduced. The relative indices of S. cannabina were also decreased but the differences were not significant. For M. Sativa， the plant height in middle salt treatment and fresh weight in both middle and heavy salt treatments showed a significant decrease， but the changes of other indices had no significant differences. The differences of nitrogen content， chlorophyll content and net photosynthetic rate in the leaves of S.cannabina were not significant in different NaCl treatments; the nitrogen content of M. Sativa in heavy salt treatment was significantly lower than that in other treatments， while the differences of other parameters were not significant. The above indices of Z. japonica， P. nnua and C. varia were significantly affected by NaCl treatments. The cultivation of the five forage plants had different influences on the NaCl treated soil， S. cannabin， C. varia and M. sativa facilitated the accumulation of nitrate nitrogen in soil， P. annua had a positive influence on the increase of available phosphorus in soil， and C. varia was beneficial to the increase of available potassium in soil.

Key words： NaCl treatment soil; forage; growth index; available nutrient

土壤鹽渍化是限制土地资源利用的重要障碍因素之一，盐渍土在我国广泛分布，占全国可利用土地面积的4.88%，且耕地中盐渍化面积占全国耕地面积的6.62%，其中，约1.0×106 hm2盐渍土分布在漫长的滨海地带[1]。张征云等[2]在2006年研究土壤盐渍化现状与敏感性评价中指出，天津盐渍化土壤面积7 830 km2，占总土地面积的65.6%。合理开发、利用和改良盐渍化土壤非常重要且迫切。我国耐盐牧草资源丰富，有些牧草耐盐能力很强，也是改良盐碱荒地的先锋植物[3]。有研究报道，结缕草（Zoysia japonica）可作为盐渍地原油污染土壤的修复植物[4];田菁（Sesbania cannabina）是江苏滩涂地带氯化物盐碱地推广作物[5];紫花苜蓿（Medicago sativa）、早熟禾（Poa nnua）和小冠花（Coronilla varia ）都是改良盐碱地的良好作物[6]。

本试验以天津潮土填加不同浓度NaCl为供试土壤，通过种植紫花苜蓿、结缕草、小冠花、田菁和早熟禾等5种牧草，测定牧草生长及生理指标，分析土壤有效大量养分的变化，筛选出适合不同程度盐渍化土壤种植的牧草，并对其改良盐土的效果进行探讨，为氯化物型盐土的改良利用及牧草的合理种植提供参考。

1 材料和方法

1.1 材 料

试验供试牧草共5种，分别是紫花苜蓿、结缕草、小冠花、田菁、早熟禾，按顺序分别标记分为MX、JL、XG、TJ、ZH。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：全氮2.15 g·kg-1，硝态氮12.14 mg·kg-1，全磷（P）0.73 g·kg-1，有效磷（P）12.85 mg·kg-1，速效钾（K）287.45 mg·kg-1，pH值8.12，EC 163.67 μS·cm-1。试验采用4种盐分处理：无盐处理（WS）和在1 kg风干土中分别加入1.6，3.2，4.6 g NaCl的輕盐（QS）、中盐（MS）、重盐（ZS）处理。

1.2 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（直径×高度）的塑料花盆中装入不同处理土壤4.6 kg，于2017年4月18日种入植物，其中结缕草、紫花苜蓿、田菁、小冠花于每盆中均匀播入25粒种子，早熟禾播入100粒种子，并设置3种盐分处理土壤不种任何植物作为空白对照（YT），管理同种植植物处理，每个处理重复3次。花盆下放置托盘，每天往托盘里放入少量水，让水分从下面进入花盆，以保证花盆上部分土壤中盐分不淋溶到下层。植物生长过程中，室温在20～30 ℃之间，植物生长到6月23日，从根部挖出植物，清洗干净，测定根长，株高和鲜质量，并采用多点混合法取种植后的土壤，风干、研磨、过筛后测定土壤有效养分指标。

测定方法：土壤有机质—重铬酸钾氧化法;全氮—凯氏定氮法;全磷—碳酸钠熔融法;全钾（K）—原子吸收法;土壤中硝态氮含量的测定采用紫外分光光度法;有效磷的测定采用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提—钼锑抗比色法;速效钾的测定采用乙酸铵浸提—火焰原子吸收分光光度法;叶片氮含量和叶绿素含量采用TYS-3N植物营养测定仪测定;叶片净光合速率采用CI340光合作用仪测定。 1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2007对原始数据进行记录统计，将整理后的数据采用DPS软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 牧草在不同NaCl处理土壤中的生长状况

从表1看出，随着土壤中NaCl含量的增加，苜蓿根长先降低至重盐处理又升高，但处理间差异均未达显著水平，株高亦表现为先降低后升高，中盐处理显著低于无盐处理，其他处理间差异不显著，鲜质量呈下降趋势，其中中盐和重盐处理显著低于无盐和轻盐处理;结缕草根长、株高和鲜质量均呈下降趋势，其中根长是无盐处理显著高于其他处理，株高在处理间差异不显著，鲜质量在重盐和中盐差异不显著但其他处理间差异均显著;田菁的根长、株高和鲜质量亦呈下降趋势但差异均未达显著水平;小冠花和早熟禾的根长、株高和鲜质量均呈显著下降趋势。综合而言，NaCl胁迫抑制了牧草的生长，其中田菁受抑制的程度最小，说明田菁耐盐能力强。

2.2 不同NaCl处理土壤牧草叶片生理指标的差异

从表2看出，随着土壤中NaCl含量的增加，结缕草、小冠花、田菁和早熟禾叶片氮含量、叶绿素含量和净光合速率均呈降低趋势，而苜蓿呈先升高后降低的趋势，3个指标均以轻盐处理最高。苜蓿叶片氮含量在无盐、轻盐和中盐显著高于重盐处理，叶绿素含量和净光合速率处理之间差异均不显著;结缕草叶片氮含量表现为无盐处理显著高于重盐处理，叶绿素含量以无盐处理显著高于其他盐分处理，净光合速率各处理之间差异均达到显著水平;小冠花叶片氮含量无盐显著高于轻盐，轻盐又显著高于中盐和重盐，叶绿素含量各处理之间差异不显著，净光合速率在无盐处理显著高于中盐和重盐处理;田菁3个生理指标处理间差异均未达显著水平;早熟禾叶片氮含量在无盐处理显著高于盐分处理，叶绿素含量在无盐处理显著高于中盐和重盐处理，净光合速率在无盐处理显著高于重盐处理。以上进一步说明了田菁受盐胁迫影响较小，其次是苜蓿。

2.3 种植牧草后不同NaCl处理土壤速效养分的变化

从表3看出，牧草收获后，随着土壤中NaCl含量的增加，种植5种牧草的土壤中硝态氮、有效磷和速效钾含量均呈下降趋势，即以无盐、轻盐、中盐至重盐的顺序排列，没种植牧草的土壤硝态氮和速效钾呈显著下降的趋势，有效磷呈降-升-降的趋势，但处理间差异均不显著。种植苜蓿、结缕草、小冠花和早熟禾的土壤硝态氮含量在不同盐分处理之间差异均达到显著水平，而种植田菁的土壤硝态氮含量在中盐和重盐处理间差异不显著，其他处理间差异均显著;种植苜蓿的土壤有效磷含量在重盐处理显著低于其他盐分处理;种植结缕草、早熟禾的土壤有效磷含量在无盐处理显著高于其他盐分处理，种植小冠花和田菁的土壤有效磷含量在无盐处理显著高于轻盐和中盐处理，后二者显著高于重盐处理;种植苜蓿和田菁的土壤速效钾含量在各处理间差异均显著，种植结缕草和小冠花的土壤速效钾含量在无盐和轻盐处理显著高于中盐和重盐处理，种植早熟禾的土壤速效钾含量在中盐和重盐处理间差异不显著，其他处理间差异均显著。综上得出，NaCl降低了土壤中大量养分的有效性，尤其是硝态氮和速效钾，虽然也影响到土壤磷的有效性，但影响较小，土壤有效磷均处于中等水平。

图1～图3纵坐标的△表示的是试验结束后没种牧草与种牧草土壤中有效养分的差值，在各处理土壤中，除了结缕草和早熟禾无盐和轻盐处理土壤中硝态氮含量低于没种牧草土壤外，其余均高于没种牧草的土壤;土壤中有效磷含量除了重盐处理牧草（早熟禾除外）低于没种植物土壤外，其余处理均高于没种牧草的土壤;速效钾含量只有紫花苜蓿轻盐和中盐，早熟禾、田菁无盐和轻盐处理低于没种牧草土壤，其余均高于没种牧草土壤。原因可能是牧草根系分泌物改变了根际土壤环境条件，增加了土壤酶活性，活化了土壤中养分。从不同牧草上看，种植田菁、小冠花和紫花苜蓿土壤的硝态氮含量增加较多，种植早熟禾有效磷增加较多，种植小冠花速效钾增加较多。

3 结论与讨论

随着我国经济快速发展，人民生活水平越来越高，对食草动物产品如牛、羊等的肉、奶制品需求量逐渐提高，充足的牧草是发展畜牧业的基础，我国土壤面积有限，粮食安全也很重要，为了解决饲料不与粮食争土壤的矛盾，可筛选耐盐牧草在含盐高的土壤上种植，除了增加饲料总产量，还可以改良盐渍化土壤。

有研究表明，苜蓿在轻度盐渍土中基本不受影响，中度盐渍土中生物量只有正常土壤中生物量的75%左右，重度盐渍土中生长受到严重障碍，其耐盐能力在3 g·kg-1以下[7]，田菁在重度盐渍土中的生物量依然达到了正常土壤中生物量的95%以上，生物量基本不受影响，可适应含盐量8 g·kg-1左右的重度盐土[7]。本试验中，随着NaCl加入量增加，田菁根长、株高和鮮质量虽然亦有降低，但差异均不显著，说明含盐量未达到其耐受阈值;苜蓿根长和株高先降低至重盐处理又升高，鲜质量下降但在轻盐和无盐处理间差异不显著，说明其能耐低盐;而结缕草、早熟禾和小冠花的根长、和鲜质量显著降低，说明3种牧草耐盐性均较弱。

牧草受盐胁迫后，叶绿素含量和净光合速率随土壤盐分升高而降低，也会对光合生理造成不利影响，在同一盐分下，相对耐盐的品种较不耐盐品种高[8]。本试验中，5种牧草中田菁叶片含氮量、叶绿素含量和净光合速率在不同的NaCl处理差异均不显著，紫花苜蓿在重盐处理叶片氮含量显著低于其他处理，而其他指标处理间差异均不显著，说明二者具备一定的耐盐能力。

郭瑞萍等[9]通过试验得出，种植敖汉苜蓿、1号大麦、碱茅和羊草，均增加土壤中的氮、磷和钾，敖汉苜蓿效果最佳，总氮和速效氮含量分别增加0.50 %和31.91 mg·kg-1，土壤中全磷和速效磷含量分别增加0.252 %和11.33 mg·kg-1，土壤中速效钾含量增加24.37 mg·kg-1。本试验中，土壤中加入NaCl降低了土壤中硝态氮和速效钾含量，高盐、中盐和低盐之间差异达到显著水平，但NaCl对土壤有效磷影响不大;种植5种牧草，田菁、小冠花和紫花苜蓿增加了NaCl处理土壤硝态氮含量，早熟禾增加NaCl处理土壤有效磷含量，小冠花可增加土壤速效钾含量[10]。

综上所述，5种牧草中以田菁和小冠花较耐盐，可在天津一定含盐量范围内的氯化物型盐土上种植，可以提高土壤速效养分含量，培肥改良土壤。

参考文献：

[1]杨劲松.中国盐渍土研究的发展历程与展望[J].土壤学报，2008，45（5）：837-845.

[2]张征云，孙贻超，孙静，等.天津市土壤盐渍化现状与敏感性评价[J].农业环境科学学报，2006，25（4）：954-957.

[3]刘春华，苏加楷，黄文惠.禾本科牧草耐盐性的研究[J].中国草地，1992（6）：12-17，22.

[4]张京磊，慈华聪，何兴东，等.狼尾草对土壤柴油污染和盐分胁迫的适应性[J].生态环境学报，2015，24（11）：1904-1909. [5]李志丹，干友民，泽柏，等.牧草改良盐渍化土壤理化性质研究进展[J].草业科学，2004，26（6）：17-21.

[6]PARK S H， LEE B R， LEE J H， et al. Nutrition alleviates salt stress by maintaining the assemblage of photosynthetic organelles in Kentucky bluegrass（Poa pratensis L.）[J].Plant growth regulation， 2016， 79（3）：367-375.

[7]李燕青，孙文彦，许建新，等.华北盐碱地耐盐经济作物筛选[J].华北农学报，2013，28（S1）：227-232.

[8]尹尚军，石德成，颜宏.碱胁迫下星星草的主要胁变反应[J].草业学报，2003，12（4）：51-57.

[9]郭瑞萍，梁广民，沈景林，等.不同牧草品种对盐碱化草地改良效果研究[J].草业与畜牧，2007（8）：1-4.

[10]王越，赵辉，马凤江，等.盐碱地与耐盐碱牧草[J].山西农业科学，2006，34（1）：55-57.

收稿日期：2017-12-05

基金项目：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）

作者简介：张倩（1996—），女，天津人，主要从事环境科学研究。

通讯作者简介：田秀平（1965—），女，山东泰安人，教授，博士，主要从事土壤和植物营养学的教学与科研工作。