范倩玉，李 晋，刘振华，黄春国，杨珍平，高志强

(1.山西农业大学 资源与环境学院，山西 太谷 030801； 2.山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)

土壤盐碱化是一个世界性难题,全球盐渍土面积约10亿hm2。我国盐渍土面积约3 460万hm2,其中，盐碱化耕地760万hm2，占耕地总面积的近1/5，原生盐化型、次生盐化型和各种碱化型土壤分别占土壤总面积的52%、40%和8%[1]。土壤盐渍化是指土壤底层或地下水中的盐分随毛管水上升到土壤表面或近表面积累的过程[2]。在潜在蒸发量远大于降水量的干旱和半干旱地区，盐是陆地生态系统生产乃至当地经济发展的关键制约因素[3]。山西省共有盐碱土地30.13万hm2，占全省平川区总土地面积的9.9%，主要分布在大同、朔州、忻州、晋中、吕梁、临汾、运城和太原等8个市51个县[4]。山西省应县位于大同盆地南部，是雁北地区的一个重度盐碱县。土壤盐碱化影响植株正常生长，甚至造成植株死亡，严重影响农林业生产[5]，改良盐碱地迫在眉睫。改良盐碱地的方法有很多，种植耐盐植物是其中一个有效措施[6]，郑普山等[7]研究得出，盐碱地种植紫花苜蓿可使0～40 cm土壤脱盐率高达42.4%，同时还提高了土壤肥力；王文等[8]研究得出，盐碱地种植白茎盐生草可以显著降低土壤全盐含量和pH值；张阳等[9]研究得出，高粱可以降低盐碱地电导率和盐离子含量。油菜是一种耐盐碱、适应性广的油料作物[10-12]，饲用油菜则兼具饲用和油用2种特点。目前，关于饲用油菜的研究主要集中在产量品质、青贮饲喂、土壤肥力及麦后复种等方面[13-18]，而有关盐碱地改良的研究相对较少。鉴于此，通过在盐碱地种植饲用油菜，研究油菜对收获后盐碱地土壤全盐、养分及矿质元素含量的影响，为有效改良盐碱地提供可行的新作物，并为拓宽饲用油菜功能提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验田概况

试验于2018年7月在山西省应县进行。应县位于山西省境北部，E 112°58′～113°37′，N 39°17′～39°45′，年均气温7 ℃左右，年降雨量360 mm。试验田总面积1.4 hm2。试验田土壤基本理化性质见表1。

表1 试验田土壤基本理化性质Tab.1 Basic physical and chemical properties of soil in the test field

1.2 油菜品种

供试油菜品种为华油杂62，属甘蓝型“双低”优质杂交油菜品种，芥酸含量0，硫苷含量29.64 μmol/g(饼)，由华中农业大学国家油菜工程技术研究中心提供。

1.3 试验方法

根据试验地实际土壤盐分含量设高盐(Hs)、中盐(Ms)、低盐(Ls)3个处理。每个处理重复3次，共计9个小区，每个小区面积约1 555 m2，播前机械撒施氮、磷、钾复合肥(总养分含量51%，N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17)600 kg/hm2，油菜播量为15 kg/hm2。

1.4 土壤样品和植株样品采集

2018年7月18日进行播前土壤样品采集，7月19日播种，10月4日(初花期)采集土壤和植株样品。各小区按对角线法选择3个取样地点，将地上部作物收获，然后以植株根轴为中心，采用直径8 cm的螺旋式土钻，垂直地面获取0～20 cm土层的土壤样品，装入灭菌塑料自封袋，初花期土壤和植株样品(分为根、茎、叶3部分)用于测定养分含量、pH值、全盐含量、矿质元素含量等指标。土壤样品去除石头和杂物后，自然风干，过直径1.00、0.15 mm筛备用，进行土壤养分含量、pH值、全盐含量、矿质元素含量的测定。

1.5 测定指标和方法

1.5.1 土壤和植株养分含量测定 土壤有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定；速效氮含量采用碱解扩散法测定；速效磷含量采用钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用火采焰光度计比色法测定。植株氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法测定；磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，钒钼黄比色法测定；钾含量采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度计法测定；有机碳含量采用K2Cr2O7-H2SO4容量法测定[19]。

1.5.2 土壤和植株有效态矿质元素含量测定 土壤和植株Na+、有效Mn、有效Fe、有效B、有效Ca、有效Mg含量由全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(5300-ICP，Perkin Eimer)采用电感耦合等离子体发射原子光谱法测定。

1.5.3 土壤全盐含量及pH值测定 土壤全盐含量采用电导率法测定；土壤pH值采用pH计法(水∶土=2.5∶1)测定[19]。

1.6 数据分析

数据采用Microsoft Excel(2016)进行分析，并用SAS进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同盐碱条件对饲用油菜植株Na+含量及土壤pH值和全盐含量的影响

按照土壤盐渍化分级标准，试验田土壤全盐含量在0.5%～1.0%，一般情况下作物生长困难。在低盐碱土壤中(Ls)饲用油菜出苗整齐，且植株高大健壮，长势最好；高盐碱土壤中(Hs)长势最差，苗少且弱(图1)。表明饲用油菜具有一定程度的耐盐碱性。3个处理下，Na+含量在油菜根系中的分布均大于50%，且随土壤盐碱程度增加比例升高，而地上部植株中Na+含量分布比例则呈相反趋势(图2A)。说明饲用油菜从土壤中吸收的Na+主要富集于根系，其中Ls处理向地上部植株转移量相对较多；随着盐碱程度逐渐加重，大量Na+富集在根部(Hs)，造成盐害，限制了油菜生长发育。Ls、Ms和Hs 3个处理下，初花期土壤Na+含量与播前相比分别降低68.19%、65.62%和32.31%，pH值和全盐含量与播前相比也均有所下降，但差异未达显著水平(图2B)。说明饲用油菜对降低盐碱地土壤Na+含量具有明显效果。

图1 不同盐碱度土壤中饲用油菜生长情况Fig.1 Feed rapeseed growth in soil with different salinity

不同小写字母表示同一指标不同处理差异显著(P<0.05)，下同Different lowercase letters represent significant differences in the same indicator at different treatments(P<0.05),the same as below

2.2 不同盐碱条件对饲用油菜植株养分元素含量及土壤养分含量的影响

不同盐碱度条件下，磷、钾及有机碳含量在油菜根系中均在50%以上(图3B、C、D)，Ms、Ls和Hs盐碱条件下根系中氮含量分别为62.68%、60.38%和47.58%(图3A)。盐碱程度高低与根系中氮含量成相反的趋势。这说明饲用油菜吸收的磷、钾、有机碳主要储存在根系当中，且盐碱程度在一定程度上影响了饲用油菜对氮的积累，进而影响了其生长。

图3 不同盐碱条件下饲用油菜植株氮(A)、磷(B)、钾(C)、有机碳(D)含量及土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量(E)Fig.3 The contents of N(A),P(B),K(C) and organic carbon(D) content in feed rapeseed plants and contents of organic matter,available N,available P and available K(E) under different salinity

与播前相比，Ls、Ms和Hs 3个处理油菜初花期土壤速效磷、速效钾含量分别增长125.99%、34.72%、62.27%和13.14%、17.94%、44.63%；对速效氮含量

无显著影响；而有机质含量分别降低35.08%、32.12%和44.67%。说明当年种植饲用油菜在一定程度上可以提高盐碱地土壤速效磷和速效钾含量(图3E)。

2.3 不同盐碱条件对饲用油菜植株及土壤有效态矿质元素含量的影响

从饲用油菜中5种有效态矿质元素(图4A、B、C、D、E)含量分布来看，有效B、Ca、Mg 3种元素在植株中的分布相似，主要存在于根系中；而有效Mn在Ms处理下主要分布于根系中(54.44%)，Ls(54.07%)、Hs(53.15%)处理下则主要分布于地上部植株中；有效Fe在Ms(85.52%)和Ls(85.59%)处理下主要存在于地上部植株中，Hs(57.22%)处理下主要存在于根系。有效Fe作为多种酶的辅基，在植物光合电子传递链中起着至关重要的作用。本研究中，随着盐碱程度的增加，油菜地上部植株中有效Fe含量逐渐降低，影响了植物的光合作用。因此，这也不难解释随着盐碱程度增加，植株长势更差的原因。

与播前相比，Ls、Ms和Hs 3个处理油菜初花期土壤有效Fe含量分别升高了37.05%、11.29%和14.39%，而土壤有效B、Ca、Mg、Mn含量呈不同程度降低。有效Mn含量降低了22.99%～79.40%，有效B含量降低了25.89%～41.77%，有效Mg含量降低了3.73%～42.90%，均达到显著差异(P<0.05)(Ms处理有效Mg含量除外)，土壤有效Ca含量降低了2.20%～9.14%，未达到显著差异(图4F)。说明种植饲用油菜有利于提高盐碱地土壤有效Fe含量；但土壤中有效B、Mg、Mn、Ca含量损失较大，尤其是有效B、Mg、Mn，因此盐碱地土壤种植饲用油菜可适当增施B、Mn、Mg肥。

图4 不同盐碱条件下饲用油菜植株有效Mn(A)、Fe(B)、B(C)、Ca(D)、Mg(E)含量及土壤有效Mn、Fe、B、Ga、Mg(F)含量Fig.4 The contents of available Mn(A),Fe(B),B(C),Ca(D),Mg(E) in feed rapeseed plants and contents of available Mn,Fe,B,Ga,Mg(F) under different salinity

3 结论与讨论

油菜是耐盐碱作物[20-21],不仅可以增加土壤有机质，提高土壤肥力，还可以促进盐碱地土壤改良,改善土壤环境[22-23]。饲用油菜能够在盐碱地上生长，一是由于其体内能够积累较多的可溶性糖、氨基酸等类似化合物，提高细胞液浓度，进而从土壤溶液浓度较高的盐碱土壤中吸收水分和养料；二是当其植物组织内可溶性盐少量积累时，原生质中的蛋白质与盐离子结合，增加原生质的含水量[24]，进而降低了盐碱危害。本研究结果发现，种植饲用油菜可以不同程度降低盐碱地土壤的Na+含量、全盐含量及pH值，这是因为油菜生长发育过程中改善了土壤胶体种类和数量，减少了土壤胶体对碱性阳离子的吸附作用，从而降低了盐害[25]。本研究以低盐(Ls)处理下土壤Na+含量降低幅度最大。其原因可能是该区植株枝叶繁茂，能迅速覆盖地表，减少蒸发，减少土壤水分上升，抑制盐分上移；也可能是因为饲用油菜根系更易吸收土壤Na+并向茎叶转移富集，详细机制尚待进一步研究。

土壤养分是指土壤能够提供植物生活所必需的营养元素，是评价土壤自然肥力的重要因素之一[26]。油菜为十字花科植物，具有活化土壤磷素的作用，同时富含氮、磷、钾元素，其植物残体进入土壤后，可增加土壤中氮、磷、钾养分含量[27]。本研究中，与播前土壤相比，种植饲用油菜后3个处理区土壤速效磷、速效钾含量明显提高。这一方面可能是由于饲用油菜生长过程中产生的一些根系分泌物，增加土壤酶活性，活化土壤中的有机物质，起到了提高土壤肥力的效果；另一方面，饲用油菜植株形成的大量落叶进入土壤后，将吸收的一部分营养元素通过落叶返还到土壤，并通过微生物活动释放到土壤中，为土壤提供大量优质绿肥[28]，同时油菜中富含磷、钾元素，其植株残体进入土壤后，也增加了土壤中速效磷和速效钾含量。土壤有机质可为作物提供生长发育所需的各种营养成分及能量，其主要来源于植物、动物及微生物残体。本研究中，与播前土壤相比，种植饲用油菜后，3个处理区土壤有机质含量有所下降，可能是因为油菜生长期间，土壤中有机质被分解利用，而油菜形成的落叶进入土壤后，转化成的有机质少于土壤中分解的有机质，从而使土壤有机质含量降低，具体原因需进一步进行研究。

土壤矿质元素是植物生长所需的重要元素，它们既影响植物的生长又与其他代谢因子(如水和CO2等)共同作用调节植被的组成[29]。本研究中，种植饲用油菜后3个处理土壤有效B、Ca、Mg、Mn含量明显下降，有效Fe含量呈不同程度的升高，这可能由于随着土壤pH值的降低，促进了Fe元素从难溶态向可溶态转化，提高了有效Fe含量。因此，在种植饲用油菜改良盐碱地时，可适当增施B、Ca、Mg、Mn肥，促进盐碱地土壤饲用油菜植株生长健壮，增加土壤有效Fe含量。

综上所述，盐碱地种植饲用油菜，提高了土壤肥力和有效Fe含量，且对低盐处理土壤效果最好。但是，种植饲用油菜会消耗土壤中的B、Ca、Mn、Mg等矿质元素。所以，在盐碱地种植饲用油菜可以在一定程度上起到改良土壤的效果。