建立盐生和耐盐植物基因库的意义和研究利用思路

论述了建立耐盐及盐生植物基因库对促进林业建设实现可持续发展具有重要意义;描述了国内外盐生及耐盐植物种质资源现状、水平和发展趋势．指出了研究利用的主要目标和方向、采取的技术对策及建议,为我国全面开展盐生及耐盐植物种质资源研究和利用提供了参考。     

利用耐盐植物改善盐土区农业环境

耐盐植物具有特定的抗盐性，有泌盐、稀盐、拒盐、耐盐等多种多样对盐渍生境的适应方式。全球盐生植物约有1560多种，中国有502种。许多耐盐植物有重要的经济价值。可以广泛用于食品、纺织、酿造、建筑、医药、化工等方面。更重要的是其对改良土壤、调节气候、维护生态平衡的环境效茄。种植耐盐植物增加地面覆盖，减少土壤蒸发，吸收带走土壤中的盐分。从而减少耕作层盐分累积。同时增加土壤有机质，改善土壤理化性状，促进对盐土有效改良和利用；还町以降低噪音、净化空气、减少温差、增加雨量、减少地表风蚀和十热风危害。通过引进、驯化、筛选、辐射诱变、多倍体育种等手段，我国已经选育出经济价值高、有应用价值的耐盐植物150种。本文简要介绍了这些耐盐植物对盐土的改良效果和经济利用价值。     

高盐废水人工湿地处理中耐盐植物的筛选

天津塘沽作为滨海新区核心区,是目前天津发展最快的地区之一。由于本区盐碱土壤等自然条件,污水中盐分含量较高,制约了废水的回用。本文通过模拟人工湿地实验,比较了芦苇(Phragmites australis)、盐地碱篷(Suaeda salsa)、碱蒿(Artemisia anethifolia)、黄花鸢尾(Iris wilsonii)、盐角草(Salicornia europaea)和大米草(Spartina anglica)等耐盐植物对轻污染水体中高浓度氯离子的去除能力,筛选出去除能力较强的植物,并确定植物对盐分去除率达到最大时的生态系统条件。结果表明,适合人工湿地的耐盐碱植物对氯离子的去除效果依次为:芦苇盐地碱篷碱蒿黄花鸢尾盐角草大米草,停留时间一般在第4 d时可达到平衡。该研究为利用人工湿地处理高盐废水提供了科学依据。     

牡丹不同品种耐涝性综合评价

为发掘耐涝牡丹品种,建立牡丹的耐涝评价体系,以9个3年生牡丹品种为研究对象,采用模拟涝害的方式对其进行涝害胁迫,通过测定相对电导率、叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)和过氧化氢酶(POD)活性等指标的变化研究胁迫下牡丹生理生化变化情况,并以各项指标的耐涝系数为衡量指标进行主成分分析。结果表明,涝害胁迫后,不同牡丹品种的相对电导率、MDA含量均增加;叶绿素和可溶性蛋白含量均降低;SOD活性在大部分品种中呈现增加变化趋势,但在百园红霞、银红娇艳和菱花普中呈现降低的变化趋势;POD和CAT活性在不同品种中呈现升高或降低的变化趋势。主成分分析将7个单项指标综合成3个独立指标,隶属函数分析将9个牡丹品种划分为3类:洛阳红、香玉、银红娇艳强耐涝,白雪塔、肉芙蓉、俊艳红中等耐涝,百园红霞、明星、菱花普不耐涝,分析结果与外部形态特征观察基本一致。本研究结果为丰富江南牡丹品种提供了理论依据。     

植物抗旱耐盐基因的研究进展

近几年许多与植物抗旱耐盐相关基因被克隆和分析,同时通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,能显著提高转基因植物的抗旱耐盐能力。这些基因主要包括渗透调节基因、蛋白类基因（如信号传导中的蛋白激酶基因）及转录因子等。在逆境条件下,渗透调节基因通过合成脯氨酸、甜菜碱、糖类和多胺类等渗透调节物质维持植物中的渗透平衡;蛋白激酶基因产物是细胞信号传导中的组分,这些基因能促进植物对干旱失水反应和逆境信号的传递,启动抗逆基因的表达;转录因子通过与相关基因的特异性结合来调控其表达,进而产生相关调控蛋白等物质增强植物在逆境中的生存能力。本文主要综述了这三类抗逆基因的研究现状及其生物学机理,讨论并分析这些基因在应用中尚待解决的问题,为发掘更多的抗逆性的基因资源和进一步开展分子育种工作提供参考。     

植物盐诱导基因的研究进展

阐述了的几年有关植物盐诱导基因的研究进展,主要淑及与以下几个方面有关的分子克隆或基因：（１）渗透调节,包括对脯氨酸、甜菜碱、糖醇代谢的调节;（２）光合作用与代谢;（３）钙调蛋白;（４）通道蛋白;（５）胚相关蛋白等,并对本研究领域的发展趋势进行了讨论。     

两种盐生植物在南北疆地区的适生性及吸盐能力

为了摸清盐生植物在南北疆改良盐碱地的实际应用效果,更好地利用盐碱植物,在南北疆地区进行田间试验,研究了两种盐生植物在新疆南北疆盐碱地的适应性及吸盐能力。结果表明,盐生植物在南疆的成活率明显高于北疆;而盐地碱蓬成活率明显要高于海篷子;北疆种植的盐生植物其植物体内的总含盐量明显高于南疆种植的盐生植物,其中盐地碱蓬高出约55%,海篷子高出约46%。由此可以看出,盐地碱蓬和海篷子更适合于南疆地区生长,而在北疆环境两种盐生植物吸盐能力均强于南疆环境,海蓬子吸盐能力明显强于盐地碱蓬。     

不同品种油葵对盐胁迫响应研究

通过盆栽试验,研究了盐胁迫对不同品种油葵出苗、生长、产量及植株Na+和K+吸收的影响,明确不同品种油葵对盐胁迫效应的差异。结果表明,随土壤盐浓度的升高,油葵的出苗率、株高、产量和生物量均有所下降,新葵杂6号受到的抑制作用更加明显;与全生育期的相比,各品种在出苗阶段的耐盐性远高于成苗至成熟期阶段,低盐胁迫对油葵的出苗和后期生长均有一定的促进作用。研究发现当盐胁迫对油葵苗期生长的相对抑制率超过40%时不能完成其生活史,超过50%时则不能生长至成熟期,在显蕾或花期枯死。随着盐胁迫程度的加剧植株中Na+的含量成倍增加,K+/Na+显著降低,而K+含量变化较小,适宜的盐浓度可促进植株对钾的吸收,但品种间存在较大的差异,在同一盐浓度下油葵植株中Na+含量陇葵杂1号<法A15<新葵杂6号,而K+含量与K+/Na+则刚好相反,各品种对盐胁迫的敏感性均为花期、显蕾期>苗期>成熟期;减少植株对Na+的吸收,维持K+的稳定性,保持较高K+/Na+是品种耐盐的重要机制之一,三个油葵品种中,陇葵杂1号耐盐性最强,其次为法A15,新葵杂6号耐盐性较差。     

2种紫花苜蓿耐盐生理特性的初步研究

为研究2种紫花苜蓿(Medicagosativa L.)“阿迪娜”(耐盐基因型)和“秘鲁”(敏盐基因型)在盐胁迫处理下的生理特性与耐盐机理,采用150mmol/LNaCl胁迫处理2种紫花苜蓿幼苗,分别测定盐处理前和处理后2,4,6,8,16h的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)、相对含水量(RWC)和叶绿素(Chl)含量。结果表明:2种紫花苜蓿的过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性和丙二醛含量在盐胁迫下总体呈上升趋势,脯氨酸含量和相对含水量表现出相反的趋势。叶绿素含量在盐胁迫前期稳定不变,但在胁迫后期显著性下降;2种紫花苜蓿的相对含水量和叶绿素含量的变化趋势与植株表型变化相对应。主成分分析表明,过氧化氢酶和丙二醛的贡献率最大,能更好地为苜蓿耐盐机理及分子育种研究提供理论依据。     

盐生植物海蓬子对不同形式的氮源的响应

Salt-affected soils are agricultural and environmental problems on a global scale. Plants suffer from saline stresses in these soils and show nitrogen (N) deficiency symptoms. However, halophytes grow soundly under saline conditions. In order to clarify the N nutrition of the halophyte Salicornia bigelovii, it was grown at several N levels (1, 2, 3, and 4 mmol L^-1), supplied in the form of NO₃^- or ammonium (NH₄⁺), under high NaCl conditions (200 mmol L^-1). NH₄⁺-fed plants showed better growth than NO₃^--fed plants at 1-3 mmol L^-1 N, and plants in both treatments showed the same growth at 4 mmol L^-1 N. Nitrogen contents in NO₃^--fed plants increased with the N concentrations in solution; competitive inhibition of NO₃^- absorption by Cl^- was observed under lower N conditions. In addition, shoot dry weight was significantly correlated only with shoot N content. Therefore, growth of NO₃^--fed plants was regulated by N absorption. Inc ontrast, N contents of shoots in NH₄⁺-fed plants did not change with N concentration. Shoot Na content decreased with increasing N concentration, while K content increased. Dry weight was highly correlated only with K content in NH₄⁺-fed plants. These observations indicated that growth of NH₄⁺-fed plants was mainly regulated by K absorption.     

烟气脱硫废弃物在盐碱地土壤改良中的应用研究进展

综述了烟气脱硫废弃物在盐碱地土壤改良中的应用研究,包括烟气脱硫废弃物的来源、性能,脱硫废弃物改良碱性土壤的原理、施用技术和方法,讨论了脱硫废弃物改良盐碱地的作用效果及其对土壤环境和食物安全的影响,并对今后的进一步研究提出了展望。     

脱硫石膏改良宁夏典型龟裂碱土效果及其安全性评价

脱硫石膏是燃煤烟气湿法脱硫的副产物,已广泛应用于盐碱地改良。宁夏地区龟裂碱土质地坚硬、渗透性差,不易改良利用。为了评价脱硫石膏改良宁夏地区典型龟裂碱土的有效性和可行性,以早熟粳稻"吉特605"为试验材料,在大田试验条件下,研究了脱硫石膏对土壤特性、水稻产量和品质的影响,以及脱硫石膏作为盐碱地改良剂的安全性。结果表明:施用脱硫石膏降低了土壤的pH值和碱化度;显著提高水稻产量(P0.05),2013年水稻产量由2 333.3提高到3 317.4 kg/hm~2;脱硫石膏对稻米品质的影响主要体现在整精米率、垩白度、垩白粒率、胶稠度和直链淀粉上,2013年加工品质中的整精米率由52.6%提高到59.7%;比较施用脱硫石膏和未施用脱硫石膏的籽粒中的重金属含量的变化,施用脱硫石膏的籽粒中重金属除Cr含量较高外,Cd、As、Hg、Pb含量均比对照低,且都符合联合国粮农组织和国家食品标准规定的人类摄入标准。综合评价脱硫石膏施用效果,以施用量3.15×104 kg/hm~2作用效果显著。该研究为脱硫石膏改良龟裂碱土,提高资源利用率提供参考。     

脱硫废弃物改良宁夏盐渍化土壤对细菌和氨氧化微生物丰度的影响

为探明脱硫废弃物改良盐渍化土壤对微生物群落的影响效果,在2009~2010年,采用田间试验,施用不同量的脱硫废弃物(0、0.74、1.49、2.25、3.00 kg·m-2),研究了脱硫废弃物对盐渍化土壤细菌、氨氧化细菌和氨氧化古菌的影响。试验结果表明:0~20 cm土层,Ca2+和NO-3-N含量随着施用量增加而增加;土壤p H值、电导率值显著下降。实时荧光定量PCR(q PCR)分析结果表明,微生物丰度随着脱硫废弃物的施用发生变化,但这种变化并不与脱硫废弃物的施用量呈线性关系。在0~20 cm土壤层,施脱硫废弃物使得细菌16S rRNA基因拷贝数处理组显著高于对照组。氨氧化古菌与氨氧化细菌基因拷贝数在T2和T4处理高于其它处理。20~40 cm土层各处理间微生物群落没有显著变化,或没有出现规律的变化趋势。因此,脱硫废弃物增加了土壤细菌和氨氧化功能基因丰度,且对上层土壤影响更为显著。本研究中施用脱硫废弃物1.49 kg·m-2(T2)是引起细菌和氨氧化功能基因丰度增加的施用量。     

Combined application of a straw layer and flue gas desulphurization gypsum to reduce soil salinity and alkalinity

Burying a straw layer and applying flue gas desulphurization(FGD)gypsum are effective practices to ameliorate soil salinization or alkalization and to increase crop yield;however,little information exists on the effects of such integration in saline-alkali soils.A soil column experiment was conducted to investigate the effects of a straw layer plus FGD gypsum on soil salinity and alkalinity.We placed a straw layer(5 cm thick)at a depth of 30 cm and mixed FGD gypsum into the 0–20 cm soil layer at application rates of 7.5,15.0,22.5,and 30.0 t ha^-1,with no straw layer and FGD gypsum as a control(CK).The soil water content in the 0–30 cm soil layer was significantly higher(>7.8%)in the treated soil profiles after infiltration than in the CK,but decreased after evaporation.The electrical conductivity(EC)of the 10–30 cm soil layer was 230.2%and 104.9%higher in the treated soil profiles than in the CK after infiltration and evaporation,respectively,and increased with increasing rates of FGD gypsum application,with Ca^2+and SO4^2-being the main dissolved salts.Compared to those in the CK,the concentrations of Na^+,Cl^-,and HCO3-decreased in the treated soil profiles at depths above 55 cm,but the other soluble ions increased,after infiltration.A similar trend occurred after evaporation for all soluble ions except for HCO3-.The p H and exchangeable sodium percentage in the treated soil profiles were significantly lower than those in the CK over the entire profile,and decreased with increasing FGD gypsum application rates.Therefore,the incorporation of a straw layer plus FGD gypsum can reduce salinity and alkalinity,but the quantity of FGD gypsum should be controlled in saline-alkali soils.     

规模化养殖场畜禽粪污处理综合评价指标体系构建与应用

该研究针对当前规模化养殖场畜禽粪污处理技术模式区域差异大、缺乏综合效益评价等问题,以规模化畜禽养殖场为研究对象,从规划布局、粪污收储运、高效处理转化、农田利用的全链条出发,应用层次分析法构建了一套全面衡量畜禽粪污处理的综合评价指标体系,涵盖技术、经济、环境3个方面,包括3个一级指标、6个二级指标和15个三级指标,并运用该指标体系对中国3个主要奶牛养殖区6种粪污处理技术模式进行评价比较。结果表明:东北地区宜采用前分离肥料模式和前分离垫料模式,西北地区宜采用肥料模式和前分离垫料模式,华北地区宜采用厌氧发酵模式。进一步以河北某规模化奶牛养殖场为例进行应用分析表明,该养殖场的粪污处理水平达到了良好水平,与实际情况相符。该指标体系能够客观评价规模化养殖场畜禽粪污处理的综合效益,且能根据评价情况给出优化改进建议,具有实践指导性和可操作性,可为粪污处理工程建设和综合效益评价提供方法体系和理论支撑。     

河北滨海盐碱区暗管埋设下土壤水盐变化响应研究

为探索暗管排水排盐技术在河北滨海盐碱地治理的适用性,考虑排水方式、暗管埋设关键参数(深度与间距)因素水平下,在河北省南大港农场布置并开展5个处理的田间试验,分别为1个明沟排水处理(对照,CK)和4个暗管排水处理(T1、T2、T3、T4,埋深/间距分别为1.0 m/20 m、1.2 m/30 m、1.4 m/40 m、1.6 m/50 m);对照处理设CK1、CK2两个重复。通过周年试验与观测,分析了暗管埋设条件下潜水埋深控制、耕层土壤含盐量变化、暗管最优埋设参数、盐分离子组分变化等。结果表明:(1)暗管排水排盐技术能够有效地控制地下水位,具有增强降水淋洗盐分和降低地下水位抑制返盐的能力,适合潜水埋深较浅的河北滨海盐碱区应用;(2)与明沟排水对照处理比较,在降水相对集中的雨季,暗管排水有更好地缓解涝渍灾害作用,减少70%的涝渍危害;(3)暗管排水可以显著降低土壤耕层(0~20 cm)含盐量,平均降低1.1‰,棉花种植与出苗盐分耐受关键期可平均降低土壤含盐量1.8‰;(4)从地下水埋深的平均下降速率、平均回升速率、暗管铺设经济成本综合考虑,T2处理(即1.2 m埋深,30 m间距)为河北滨海盐碱区最优铺设方案;(5)各盐分离子随土壤水运动迁移速率存在差异,其中以Cl-迁移速率最快,Ca2+次之。     

煤矸石山废弃地不同植物复垦措施及其对土壤化学性质的影响

 为了筛选出适合煤矸石山废弃地的造林树种和复垦措施,在辽宁省抚顺市,初步研究了不同植物复垦措施对煤矸石山废弃地土壤化学性质和植物生长的影响。结果表明:不同供试植物在煤矸石山废弃地的成活率在21%～85%之间,其中白榆和沙打旺的成活率分别为81%和85%,而小叶杨、刺槐、栾树的成活率均在70%左右,这些植物均适合于在煤矸石山废弃地生长。植物措施能明显提高煤矸石山废弃地不同土层的有机质、全N、全P和全K含量,但提高程度随土壤层厚度和养分种类而不同。在植物复垦中,配合应用生物复合肥料、生物菌剂和保水剂,能改善主要造林树种的生长状况。     

Response of Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) to coffee waste application on a humid tropical sandy soil

A greenhouse experiment was conducted to study the effect of coffee waste (CW) application on growth and mineral nutrition of Italian ryegrass in a tropical Arenosol. Dry CW was applied at three rates (5, 10, 20 t/ha) and thoroughly mixed with topsoil (0–25 cm), placed in pots and seeded with Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) according to a completely randomized design with six replicates. The application of CW greatly stimulated uptake of Ca, Mg, K, N and P, resulting in a significantly increased dry matter (DM) production over three consecutive cropping cycles. DM increases of at least 52, 87 and 81% compared with the unamended controls were obtained for the first, second and third cuts, respectively. Soil analysis after cultivation found that all CW‐amended soils still contained available macronutrients (Ca, Mg, K, N), which could produce residual effects in subsequent crops. Furthermore, CW application increased soil pH owing to its liming effect. This brought about an increase in cation exchange capacity with substantial reduction in phytotoxic Al and a decrease in availability of a number of metals (Cu, Zn, Mn and Fe) and significantly reduced their uptake by ryegrass. The study reveals a high potential of CW to improve the fertility of sandy soils in the humid tropics.     

不同沟灌方式对夏玉米耗水特性及产量影响的模糊综合评判

为了研究模糊数学在夏玉米耗水特性和产量方面的应用,该文采用改进模糊综合评判模型,综合评价夏玉米不同生育阶段耗水量、产量构成因素(穗长、穗粒数、百粒质量)对沟灌方式的响应。结果表明:无论在宽垄种植模式,还是常规种植模式下,夏玉米同一阶段耗水量随灌水下限增加而呈现递增规律,作物全生育期耗水量也随灌水控制下限增加而呈递增规律,实测结果和模糊评价结果一致;灌水控制下限为70%田间持水量的宽垄种植处理的模糊综合评价指数最高,即灌水控制下限为70%田间持水量的宽垄种植处理小区产量最高,水分生产效率也为最高,达到了1.97 kg/m3,此种灌水控制下限的宽垄种植模式为最优。因此,当水资源较充足时,种植灌溉方式建议采取水分处理为70%田间持水量的宽垄种植处理模式;当水资源较匮乏时,种植灌溉方式采取水分处理为60%田间持水量的宽垄种植处理模式。模糊综合评判结果与大田试验结果相吻合,表明该方法可用于评判节水灌溉效应。该研究可为节水灌溉试验结果评价提供参考。     

Lysimeter study of water and salt dynamics in a saline metallurgical waste

In Germany, mounds of solid wastes (mainly rock salt, NaCl) from potash mining produce large amounts of briny runoff which are frequently conveyed into surface waters. This study was conducted to evaluate a saline, fine‐grained aluminum recycling by‐product as soil substitute in a surface barrier over potash mining waste mounds. Four free‐drainage lysimeters were monitored for three years under field conditions. Two lysimeters were filled with a by‐product from aluminum recycling, and the other two with a mixture of this by‐product and a coal combustion waste. Precipitation, evaporation, discharge, as well as pressure head in three depths were measured continuously. Electrical conductivity in the discharge and in suction cup solutions from four depths was used to monitor desalinization. It was found that mean annual discharge from the pure metallurgical waste and from the mixture was 39% and 24% of rainfall. Materials were sufficiently leached to support growth of ryegrass (Lolium perenne, L.) after 444 (pure metallurgical waste) and 281 mm (mix) of seepage, or 28 months of lysimeter operation. We conclude that the mix seems the better material for an engineered mine‐waste surface barrier.