根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5亿hm²，其中我国为9 913万hm² (邢军武，2001)。我国碱土和碱化土壤的形成，大部分与土壤中碳酸盐的积累有关。由于碱化度普遍较高，在严重的盐碱土壤地区，植物几乎不能生存。作为土地资源贫乏的国家，盐碱地资源越来越多地受到科学家和政府的关注(贾明，1993; 徐文富，1982)。国家“十一五”科技支撑计划将松嫩平原盐碱地作为内陆盐碱地改造与植被恢复的研究对象，进一步推动了对松嫩碳酸钠型盐碱地的研究深度。目前，国内外盐碱地改良方法大致归结为2类：一是开发耐盐碱型的植物(Ashra, 2004)，利用植物进一步改良修复土壤; 二是对土壤物理化学性质进行改良。关于盐碱地植物修复的研究主要集中在两大方面:一是植物的耐盐机制及抗盐碱植物的筛选; 二是植物对盐碱地的改良机制及盐碱地种草造林技术。在植物耐盐机制方面，国内外研究主要集中在比较不同作物种类间的耐盐性(Rhan et al., 1997; Giri et al., 2007)，利用组织培养、分子遗传学方法对植物的耐盐机制进行了较深入的研究(Dvorak et al., 1992)，而且这些研究都侧重于比较分析植物不同发育阶段的耐盐性强弱，根据植物耐盐碱能力，判别植物修复效果的好坏。但认为植物修复对土壤肥力、地理气候、盐度、酸碱度及灌排系统等条件有一定要求(Qadir et al., 2004); 若管理不善，盐分可能随植物器官的腐烂、脱落等途径重返土壤, 且该法所需时间较长(唐世荣等，1999; Jumberi et al., 2002; Stanton et al., 2001; Salama et al., 1994)。有研究也证实，因为植物生长速度慢、生物量小，所以利用植物改良的效果欠佳(蔡阿兴等，1997)。对土壤物理化学性质进行改良的措施存在的主要问题是：改良试剂与改良基质等投入量大而经济回报低，且施加化学肥料不仅破坏了盐碱土的土壤结构，还容易使土壤物理化学性质恶化，缺少植物生长所需要的养分(朴世领等，2005)，包括森林的破坏及衰亡、草地退化、水资源恶化与土壤肥力下降等。盲目超量施用化肥，尤其是氮素肥料，其结果还会造成土壤养分失衡，破坏土壤的物理结构，带来酸化、板结等一系列问题; 不仅破坏土壤性质(Qadir et al., 2006)，而且会促进土壤中一些有毒有害污染物的释放(孙学永等，2002; 陈禅友，1995; 董桂军等，2001)。

为此，研究人员又考虑将生物肥引入盐碱地改良中，用微生物发酵剂对阔叶树皮土进行沤肥发酵，利用生物肥来有效改善盐碱土的理化性状和土壤微生物生存环境条件，保证植物正常生长发育(雷志栋等，1998)。有研究报道：微生物发酵剂省时省工省成本，但要注意选择合适的产品，同时还要正确操作使用，才能达到较好的经济效益，否则会造成不必要的损失(郑慧莹等，1999)。

因此，作为一种有效地改良盐碱地理化性质的新方法，研究选择适合当地的、量大、质优、价低的新型基质和新型改良剂，显得尤为重要。为此，笔者选择东北林区大量存在的树皮土资源(大量木材厂剩余物、林源枯枝落叶混合物等)，作为改善植物生长环境的候选基质，以不同比例与重度盐碱土混合，研究了将生物肥料引进盐碱地改良, 有效降低盐碱土对植物的胁迫作用。在室内进行不同作物的种植试验，通过生物量、生理指标测定，评价其对改良盐碱土的效果。

1 试验方法 1.1 树皮土人工基质的配制

阔叶树皮土是指采集自黑龙江省伊春市带岭木材加工厂堆积多年的加工剩余废弃物与土壤混合而成基质，所加工的木材主要是当地桦木(Batula platyphylla)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、山杨(Populus davidiana)等阔叶树种。过1 cm筛后供发酵使用。金宝贝酵母菌剂购自北京华夏康源科技有限公司。根据金宝贝说明书的配比方法以及本试验的目的，将树皮土过筛后，加入金宝贝酵母菌剂，以家畜粪肥和尿素为氮源，按一定配比进行混合(阔叶树皮土10 m³+尿素5 kg或者家畜粪肥500 kg +金宝贝酵母菌剂4 kg+米糠8 kg+水150~200 kg)，然后置于在植物智能培养箱(ZPW-400型)中，温度为40 ℃，湿度在50%左右，6级光照(约20 000 lx)条件下发酵70天，作为树皮土生物肥料。经过一段时间的发酵，阔叶树皮土的各项理化指标显示，阔叶树皮土发酵40天后达到最佳效果，从而得到改良盐碱地的树皮土人工基质。

1.2 盐碱土的不同处理

盐碱土来自于黑龙江省大庆市(45°46′—46°55′ N, 124°19′—125°12′ E)的重度盐碱地(碱斑)。为了观察盐碱土的改良效果，降盐碱剂的比例为：水解聚马来酸酐与土壤体积比为1：70，将聚马来酸酐处理后的盐碱土与树皮土基质按不同体积比例混合，设置了不同处理。不同处理中盐碱土[混合聚马来酸酐(HPMA)]与树皮土基质配比：

盐碱土+聚马来酸酐(HPMA)(处理1, T1);

4份盐碱土+ HPMA+1份树皮土基质(处理2, T2);

2份盐碱土+ HPMA+1份树皮土基质(处理3, T3);

1份盐碱土+ HPMA+1份树皮土基质(处理4, T4);

盐碱土(对照1, CK1);

壤土(对照2, CK2)。

1.3 植物的栽培条件

2008年1月10日，将试验植物亚麻(Linum usitatissimum)、高粱(Sorghum bicolor)种子播种于土壤箱中，每土壤箱(20 cm×30 cm×60 cm)保证种植4棵植物幼苗，每一处理3箱。置于植物智能培养箱中培养。培养条件为：温度为23~25 ℃，湿度为40%，6级光照下培养。在植物生长旺盛期，即2008年2月10日开始观察植物各项生理指标。

1.4 植物生理指标的测定

1) 可溶性糖 采用蒽酮法测定可溶性糖含量(汤章城，1999)。取100~200 mg粉碎样品放入10 mL 80%酒精中，倒入离心管中，置于80 ℃水浴加热40 min, 离心，收集上清液，其残渣加2 mL 80%酒精重复提2次，合并上清液。在上清液中加10 mg活性炭，80 ℃水浴脱色30 min。定容至25~100 mL。吸取提取液1 mL，加入蒽酮5 mL，在90 ℃水浴中加热15 min，冷却后用分光光度仪在625 nm处比色，从标准曲线中得到提取液中可溶性糖的含量。

2) 游离脯氨酸 取0.05~0.5 g植物叶片，用3%磺基水杨酸溶液研磨提取，磺基水杨酸最终体积为5 mL。匀浆液转入玻璃离心管中，在沸水浴中浸提10 min。冷却后，以3 000 r·min^-1离心10 min，取上清液待测。基于茚三酮法, 测定植物体内游离脯氨酸含量(中国科学院上海植物生理研究所等, 1999)。

1.5 土壤pH值、电导率、土壤毛细管吸水速率和土壤有机质的测定

土壤盐碱测量采用pH计(Sartorius PB-10)和电导率仪(雷磁DDS-307)利用电位法水土比5：1测定。毛细管吸水速率采用管柱法(刘孝义，1982; 李合生，2000)。土壤有机质含量测定采用高温灼烧法(刘莉丽等，2007)，加热完毕后，将土取出称质量(M₂)。计算公式：有机质含量(%)=(M₁-M₂)/M₁。

2 结果与分析 2.1 不同改良措施对土壤的理化性质的影响

盐碱化土壤的pH值较高，土壤成分复杂，物理性质很差(戈敢，1987)。本研究通过施加降盐碱剂，可以降低土壤对植物的盐碱胁迫。而通过用微生物发酵剂对树皮土进行沤肥发酵并添加到盐碱土中，可以改善盐碱土的理化性质。本研究结果(图 1)显示出改良措施对土壤理化性质有明显改良效果。

从图 1可以看出，当盐碱土中加入降盐碱剂(HPMA)后，其电导率较对照盐碱土低，达到430 μS·cm^-1。继续加入树皮土基质，虽然电导率有所增加，但土壤电导率均较对照盐碱土低。在各处理中的改良盐碱土的pH值也表现逐渐降低趋势。处理2与处理3的pH值近似(图 1)。处理4的pH值继续降低为8.8，接近壤土的pH值(8.3)，较对照盐碱土的pH值(10.5)低。这表明树皮土基质对盐碱地的pH值改良效果较明显。

盐碱化土壤不仅物理性质差，而且土壤胶体在交换性钠的作用下使土壤的分散度增大。水湿时土壤体积膨胀，渗透速度减慢，毛细管水上升困难，大量水分从地面流失; 影响各种营养物质的传递、运输，进而影响植物正常的生长发育(熊毅等, 1983)。本研究发现，在盐碱土中加入降盐碱剂HPMA能够显著改善盐碱土的上述物理和化学性质。继续加入树皮土基质，相当于增加土壤结构改良剂和有机质营养物质，使得土壤理化性质进一步改善。

本研究表明，不同处理的土壤有机质含量也有明显差异(图 1)，即随着树皮土基质在盐碱土中的比例增加，土壤有机质含量呈增加趋势。处理4土壤有机质含量最高为9.93%。处理1的土壤有机质含量最低(3.95%); 两者有机质含量相差2.5倍。图 1表明，各处理土壤毛细管水上升高度表现不同程度的提高。处理2较处理1的土壤毛细管水的上升高度稍高，最后达到8 cm左右; 盐碱土的最低，达到5 cm左右; 处理3与处理4的毛细管水的上升高度相近，但比处理2与处理1的高。各处理的结果为：壤土＞处理4＞处理3＞处理2＞处理1＞盐碱土。这一结果说明，单独加入降盐碱剂可以改良土壤透水性能; 继续加入树皮土基质，其透水性能则进一步提高，而且随着加入比例的增加，土壤物理性质改善越好。当以1：1比例加入时，其毛细管上升高度可以达到壤土的40%左右。

2.2 不同改良措施对植物叶片游离脯氨酸的影响

观察不同处理、不同改良措施对亚麻、高粱叶片游离脯氨酸含量变化的影响。结果显示，不同植物游离脯氨酸含量表现出一定差异。

亚麻(图 2A)在处理1(单独加入HPMA)中，亚麻游离脯氨酸含量(8.13 mg·g^-1)表现出降低的趋势，较盐碱土中的亚麻游离脯氨酸含量(22.17 mg·g^-1)减低了63.3%，但随着时间的延长明显增加。在第3次(4月10日)测量时达到39.92 mg·g^-1，与盐碱土中的亚麻游离脯氨酸含量相近(47.08 mg·g^-1)。而在盐碱土中，少量加入树皮土基质(1/4，处理2)时，亚麻游离脯氨酸含量降低明显，并随着加入树皮土基质比例的增加，脯氨酸含量逐渐降低，在各处理中，处理4的游离脯氨酸含量减低明显(6.94 mg·g^-1)。

高粱(图 2B)游离脯氨酸含量的结果显示：在盐碱土中单独加入HPMA(处理1)时，高粱游离脯氨酸含量低于盐碱土中高粱游离脯氨酸含量，但随着时间的延长，效果不稳定。而在盐碱土中加入不同比例树皮土基质处理中，随着时间的延长和树皮土在盐碱土中比例的增加，高粱游离脯氨酸含量降低明显。在各处理中，高粱游离脯氨酸含量的高低排序分别为：盐碱土＞处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞壤土。

综上测定表明：虽然亚麻(图 2A)、高粱(图 2B)叶片游离脯氨酸含量在盐碱土中最高(第3次测量)，分别为47.08 mg·g^-1和1.91 mg·g^-1，但在各处理中，亚麻、高粱植物的叶片游离脯氨酸含量随着时间的延长和树皮土在盐碱土中比例的增加逐渐降低。

脯氨酸是一种小分子的渗透物质，是水溶性最大的氨基酸，许多植物受到逆境胁迫时能积累高水平的脯氨酸。植物的脯氨酸合成、累积及代谢是一个受非生物胁迫和细胞内脯氨酸含量调控的生理生化过程。因此，游离脯氨酸积累可能是植物受到胁迫的一种信号。遭受胁迫的植物细胞内表现为大量积累游离脯氨酸(Alia et al., 1997; 王景艳等，2008)。在盐胁迫下，许多植物，如盐生植物、烟草(Nicotiana tabacum)、菠菜(Spinacia oleracea)、马铃薯(Solanum tuberosum)、番茄(Lycopersicon esculentum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、苜蓿(Medicago sativa)、大豆(Glycine max)、小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)和水稻(Oryza sativa)等都出现大量游离脯氨酸积累的现象(许祥明等，2000; Stewart et al., 1974; McCue et al., 1990)，植物的体内积累了高水平的游离脯氨酸(陈托兄等，2006)，游离脯氨酸的积累可以增加植物对渗透胁迫的耐性，因此，游离脯氨酸的积累和含量的增加表明植物的生长环境盐胁迫性增强(Delauney et al., 1993)。

本研究发现，处理1(单独加入HPMA)虽然植物体内脯氨酸含量降低，说明对减低盐碱胁迫起到一定作用，但随着时间的延长，效果不够稳定，在单独加入HPMA的同时添加一定比例的树皮土基质(处理2~4)，植物体内脯氨酸含量降低明显。各植物不同处理随着树皮土基质在盐碱土比例的增加，游离脯氨酸含量逐渐减少，说明树皮土基质的增加对减少盐碱土中的胁迫性起到一定作用。

2.3 不同改良措施对植物叶片可溶性糖的影响

植物次生代谢是植物重要的生命活动，与植物的生长发育及其对环境的适应密切相关。植物次生代谢物质含量的变化情况，也能从侧面证明改良的效果。植物可溶性糖是重要的初生代谢产物，当然也是一种重要的渗透调节物质。一方面植物体内可溶性糖含量的提高说明土壤中的盐碱胁迫性降低，另一方面说明其初生代谢，也就是光合进程和光合能力显著提高。观察不同处理不同植物的生理指标变化情况，经过多重比较分析发现，各处理植物的可溶性糖含量产生明显变化。

不同改良措施的结果(图 3A)表明：在盐碱土中单独加入HPMA(处理1)时(3月10日测定)，亚麻叶片可溶性糖含量高于盐碱土对照，但低于少量加入树皮土基质(1/4，处理2);随着在盐碱土中树皮土基质比例的增大，亚麻叶片可溶性糖含量逐渐增加。并随着时间的延长，各处理亚麻叶片可溶性糖含量逐渐接近壤土。这说明在盐碱土中加入HPMA(处理1)的同时增加树皮土基质有利于改善盐碱地的土壤性质。

种植高粱的结果(图 3B)显示为：盐碱土中单独加入HPMA(处理1)时(3月10日测定)，高粱叶片可溶性糖含量大于盐碱土对照。但盐碱土中少量加入树皮土基质(1/4，处理2)时，高粱叶片可溶性糖含量增加明显，并随着盐碱土中树皮土基质比例的增大，高粱叶片可溶性糖含量逐渐增加。随着时间的延长显示(第3次测定)，高粱叶片可溶性糖含量处理1, 2, 3, 4分别为3.71%，5.81%，5.97%，6.80%。

综上所述，观察亚麻、高粱叶片可溶性糖含量的变化表明：单独加入HPMA(处理1)植物叶片可溶性糖含量高于在盐碱土对照，同时少量加入树皮土基质(1/4，处理2)时，植物叶片可溶性糖含量明显增加; 并随着树皮土基质比例的增大，植物叶片可溶性糖含量逐渐增加。各处理植物叶片可溶性糖含量的高低依次为：壤土＞处理4＞处理3＞处理2＞处理1＞盐碱土。因此，结果显示，在盐碱土加入HPMA并加入树皮土基质均使得不同植物体内可溶性糖含量显著增加。由此说明改良效果明显，使得植物初生代谢能力增强，是其能够良好生长的基础。

2.4 不同改良措施对不同植物生长的影响

改良措施在不同程度上为盐碱土提供了营养的来源，明显减少植物的盐碱胁迫效应，为植物生长提供了必要的条件。在不同处理中，观察培养10，30，50天的植物的生长情况，经过多重比较分析发现，不同植物表现出一定的差异。

亚麻(图 4A)表现为：从播种到第1次测定期间(3月1日)，不同处理之间亚麻株高已经存在差异，但是差异并不是很大，多在5 cm以内。从最后一次测定的结果明显看出，在对照未处理盐碱土中，亚麻生长较差，仅为18 cm左右; 单独加入HPMA降盐碱剂的处理1亚麻株高有所提高; 继续加入不同比例树皮土基质的处理2~4，亚麻株高均显著高于对照盐碱土。这说明降盐碱剂在一定程度上具有改良盐碱土的效果。在测定期间，与对照盐碱土的植物生长结果比较，继续在盐碱土中加入树皮土基质，可有效提高亚麻的生长。

高粱(图 4B)的结果显示：高粱能够在对照盐碱土中发芽成苗并成长，单独加入HPMA降盐碱剂的处理1可在一定时期增加高粱的生长，但是效果不持久; 加入少量的树皮土基质(1/4，处理2)能够显著增加高粱的生长; 测定末期，各处理中高粱株高均显著高于对照盐碱土。

3 结论与讨论

利用改良基质(树皮土基质)和降盐碱剂马来酸酐(HPMA)对盐碱土进行改良，对改良后的盐碱土的土壤性质测试表明，树皮土基质有利于盐碱土的改良。观察树皮土基质改良盐碱土的电导率与pH值的结果表明，随着树皮土基质比例的增加，改良盐碱土的电导率与pH值都显示下降的趋势。各改良盐碱土的土壤毛细管水上升高度表现不同程度的提高。改良后的盐碱土有机质含量也得到一定改善。随着树皮土基质在盐碱土中比例的增加，有机质含量表现为逐渐增加的趋势，即树皮土基质在不同程度上改良了盐碱土。各处理的改良结果为：壤土＞处理4＞处理3＞处理2＞处理1＞盐碱土。

根据各植物在不同处理的可溶性糖含量、游离脯氨酸含量的分析比较结果表明：在各改良的土壤中，随着树皮土基质在盐碱土中比例的增加，植物可溶性糖含量在逐渐增加，植物游离脯氨酸含量逐渐降低; 各植物在不同处理的高生长改良效果也表明，不同处理均对植物高生长有一定的促进作用，不同处理中各植物表现出基本相似的规律，即随着时间的延长，植物高生长都有更好的表现。对各处理的结果比较发现，与单独用降盐碱剂(处理1)的改良效果相比较，在盐碱土中加入树皮土基质能有效降低盐碱土对植物的盐碱胁迫效应。在不同树皮土基质改良的盐碱土中，处理4种植的植物所受胁迫程度最低，从而反映出用处理4改良的盐碱土对植物生长影响最小，较其他比例树皮土基质的改良效果略优; 从改良效果上看，加入树皮土基质越多，植物生长越好，但从经济角度来看，在盐碱土中加入HPMA的同时添加1/4的树皮土基质已使盐碱土的理化性质得到显著改善。