不同矿化度咸水灌溉对小麦产量和生理特性的影响

为充分利用河北低平原区蕴藏丰富的咸水资源,缓解淡水资源匮乏的矛盾,在连续定位灌溉田间试验的基础上,采用裂区设计,以灌溉水矿化度作为主处理,以不同小麦品种作为副处理,研究了不同矿化度梯度咸水灌溉对小麦产量、叶片相对电导率、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量以及叶片Na+、K+、Ca2+及K+/Na+等指标的影响及其与品种耐盐性的关系。研究结果表明,随灌溉水矿化度的增加叶片的细胞膜透性增强,同时膜脂氧化产物MDA增加、渗透调节物质脯氨酸增多、叶片中Na+累积增多,而高矿化度下Ca2+和K+/Na+比值明显降低;从品种的产量和耐盐指数来看,"石家庄8号"较"衡4399"表现较强的耐盐特性。从生理指标来看,"石家庄8号"较"衡4399"细胞膜更稳定,"衡4399"用2 g.L 1以上咸水灌溉其膜透性显著增加,而"石家庄8号"需要4 g.L 1以上咸水灌溉膜透性才显著提高。另外"石家庄8号"的耐盐性还与其维持较高的K+和较低的脯氨酸水平以及较高的K+/Na+比值有关,而与Na+、Ca2+绝对含量关系不明显。从MDA来看,返青期和孕穗期"石家庄8号"较"衡4399"水平低,但到抽穗期和灌浆期其积累量较"衡4399"反而要高。灌溉水的矿化度超过4 g.L 1时,两个小麦品种产量明显降低但耐盐性强的"石家庄8号"减产幅度相对较小。因此咸水灌溉小麦品种选择十分重要,从作物耐盐性和产量考虑,多年连续灌溉咸水的矿化度不宜超过4 g.L 1。     

咸水安全利用农田调控技术措施研究进展

淡水资源短缺已经成为全球性的问题,开发利用地下咸水资源,发展农业灌溉已成为各国关注的焦点问题。微咸水或咸水代替部分淡水进行农业灌溉,在一定程度上可缓解淡水资源的不足,但咸水和微咸水灌溉带来的土壤积盐和作物减产等问题始终是研究的重点和难点。本文从咸水或微咸水灌溉带来的潜在土壤盐渍化危害入手,就如何应对咸水和微咸水灌溉带来的次生盐渍化问题,通过总结前人大量的研究成果,分析了减轻土壤盐渍化对作物危害的各种途径,从微咸水灌溉和咸水灌溉两个层面就优化农田管理农艺措施、生物措施、水利工程措施等方面进行概述。重点介绍了咸水或微咸水灌溉对土壤微环境的影响,优化田间管理农业措施(如合理的灌溉制度和灌溉方式、覆盖、深耕等),土壤中施入有机物质(如植物秸秆、有机肥、绿肥、生物质炭等)和无机土壤改良剂(如石膏、沸石等)、施用根际促生菌肥、种植盐土植物和耐盐作物品种等,以及咸水结冰灌溉、暗管排盐等水利工程措施,这些都是降低咸水灌溉带来的土壤盐害行之有效的方法。以微咸水或咸水补灌为核心,结合雨水资源利用,通过种植耐盐植物品种、增施土壤微生物肥、土壤调理剂等措施提高土壤缓冲能力,配套垄作和地膜覆盖等降低土壤蒸发措施,抑制土壤盐分表层积聚,配套秸秆还田和土壤耕作技术,提高土壤蓄雨淋盐和养分快速提升,集成微咸水安全高效灌溉技术模式,制定规范化的技术应用规程,有机地结合各种改良措施,可有效控制咸水和微咸水灌区土壤次生盐渍化,达到咸水资源的高效安全可持续利用,提升水资源保障能力。     

温度对盐胁迫小麦抗氧化机制的影响

本研究以耐盐性不同的8个冬小麦品种为材料,分别在室温(20℃/25℃)和接近小麦生产的低温(10℃/15℃)条件下采用溶液培养,并在苗期进行盐胁迫处理(150 mmol·L-1 Na Cl),研究温度和盐胁迫交互作用对耐盐性不同的小麦抗氧化机制的影响。结果表明,对室温培养的幼苗进行盐胁迫后,耐盐强的小麦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化酶(APX)活性均显著升高,并且高于2个耐盐性弱的品种;而耐盐性弱的小麦幼苗盐处理后仅APX活性显著升高,其活性氧(ROS)累积量和叶片相对电导率均高于耐盐小麦;抗旱小麦以上指标介于耐盐品种和耐盐性弱的品种中间。低温培养下进行盐胁迫,谷胱甘肽还原酶(GR)在所有供试品种中均显著升高2~3倍;耐盐品种仅CAT和APX活性升高,抗旱品种SOD、POD和APX以及耐盐性弱的品种SOD和POD活性显著提高。由此得出与室温盐胁迫下小麦抗氧化机制的响应不同,低温盐胁迫条件下,耐盐小麦SOD和POD酶活性受到抑制,主要通过提高抗坏血酸-谷胱甘肽循环的两个关键酶APX和GR活性增加对ROS的清除能力,而抗旱品种和耐盐性弱的品种除GR酶活性显著提高外,SOD和POD对ROS的清除能力均显著增强。在各种抗氧化酶的共同作用下,耐盐性不同的小麦品种之间ROS累积量和叶片电导率等受伤害指标的差异程度与室温盐胁迫相比减弱。     

咸水畦灌棉花耐盐性鉴定指标与耐盐特征值研究

为了充分利用浅层地下咸水,通过5 a的咸水畦灌播前造墒大田试验,分析了不同程度盐分胁迫(1(对照)、2、4、6、8、10 g/L)与棉花生长指标和籽棉产量的响应关系,得出不同矿化度咸水播前造墒条件下棉花的耐盐性鉴定指标及耐盐特征值。结果显示,相对出苗率、相对株高、相对叶面积、相对地上部干物质质量、相对果枝数、相对成铃数和相对蕾花铃最大值均可以作为棉花的耐盐性鉴定指标,其中相对株高易于观测,盐害指示效果好,因此作为推荐使用耐盐性鉴定指标。同时,灌溉水矿化度控制在5.48 g/L以下时,咸水造墒连续灌溉5 a后,在产量与对照相比不减产。     

微咸水喷灌对作物影响的研究进展

微咸水喷灌条件下, 作物同时受到土壤盐分和喷灌水盐分的双重影响。大部分作物通过叶片吸收盐分的速率与盐分浓度和喷水历时基本上呈线性函数关系; 同时, 喷灌过程中不仅要监测灌溉水的电导率, 而且与其他水源混合时也要监测离子组成, 尽量降低Mg²⁺、Cl^-和Na⁺的含量。喷灌频率的增加比喷水历时的增加更能增加作物盐分的吸收, 并加重对作物的损伤。微咸水喷灌后短时间的淡水冲洗可以减少作物叶片对盐分的吸收。微咸水喷灌显著降低成熟植被的生物量和作物累积耗水量, 造成作物一定程度的减产, 而且具有累积效应; 但作物产量和叶片汁液离子浓度没有明显的相关关系。今后, 应重点研究以下5个方面的问题: (1)微咸水喷灌下作物的耐盐性评价指标, 建立相应的评价体系; (2)选育耐微咸水喷灌的品种, 尤其是用于草场恢复重建、城市绿化、盐渍土改良等耐盐牧草、草坪草的选育; (3)制定与微咸水喷灌相适应的灌溉制度, 研究微咸水喷灌条件下作物叶片上和土壤中盐分的淋洗对微咸水喷灌具有重要的作用; (4)微咸水喷灌对作物影响的区域性和时效性, 应建立微咸水喷灌对作物产量影响的区域性评价和研究长期微咸水喷灌对作物的影响; (5)微咸水喷灌对土壤盐分积累及分布的影响。     

基于熵权理论的灰色关联度法在棉花耐盐性评价中的应用

为了综合评价棉花品种的耐盐性,于2014年在江苏南京设置砂培试验,采用150 mmol·L-1的Na Cl水溶液模拟盐胁迫,并以各指标盐害系数为依据,采用基于熵权理论的灰色关联度法进行品种筛选和指标评价。结果表明,萌发期各指标盐害系数的熵值和权重以发芽势、活力指数、下胚轴长和鲜重较高,发芽率和发芽指数次之,根长最小;苗期各指标盐害系数的熵值和权重以叶片质膜透性、根系活力和净光合速率较高,叶片伸展速率和株高次之,地上部干重和根系干重最小。棉花的耐盐性在生育期和品种间表现不同,在萌发期和苗期均表现稳定且耐盐的品种为中棉所44和中棉所75,表现稳定且中等耐盐品种有中棉所17、苏棉22号、苏棉15号和德夏棉1号,表现稳定但耐盐性较差的品种有苏棉12和泗棉3号。综上,该方法的评价结果客观准确,可以用于棉花品种耐盐性的综合评价,这为棉花耐盐品种的选育奠定了基础。     

咸水负压渗灌对番茄生长和土壤盐分的影响

该研究旨在探讨日光温室条件下咸水灌溉对番茄生长发育和土壤盐分积累的影响。试验采用负压渗灌设备在番茄不同生育期（全生育期、花果期、果实膨大期、采收期）、使用不同质量浓度咸水（淡水、3、5、7、9 g/L）和土壤基质势（0、-40、-80 hPa）下进行咸水灌溉,研究咸水灌溉对番茄产量、根质量、耗水量、水分利用效率和土壤盐分的影响。结果表明,番茄不同生育期耐盐能力差异明显,花果期对土壤基质势与盐分胁迫比较敏感,采收期忍耐性最强。咸水灌溉的盐分浓度临界值全生育期与花果期为3 g/L,果实膨大期为5 g/L,采收期可以用较高浓度咸水灌溉。咸水灌溉会造成温室生产系统土壤的盐分积累。适量咸水灌溉,对株体发育具有"控上促下"调节效应,利于降低耗水量、提高番茄产量与水分利用效率。因此,依据番茄不同生育阶段耐盐性的差异,利用一定浓度的咸水灌溉不仅可替代淡水资源,还可提高水分利用效率。     

咸水结冰灌溉改良盐碱地的研究进展及展望

冬季咸水结冰灌溉技术是滨海区高矿化度咸水利用和盐碱地改良的有效手段,该项技术依据咸水结冰融化过程中咸淡水分离的基本原理,基于区域气候特点、土壤水盐运移规律以及作物生长发育规律,在冬季抽提当地高矿化度地下咸水对盐碱地进行灌溉,并在冬季低温作用下迅速冻结成咸水冰,春季咸水冰层融化过程中,咸淡水分离入渗,其中先融化的高矿度咸水先入渗,而后融化出的低矿化度微咸水和淡水的入渗对土壤盐分具有较好的淋洗作用,以上过程实现了春季土壤返盐期的土壤脱盐,结合春季地表覆盖抑盐措施和夏季降雨淋盐,土壤的低盐条件得到保持,保证了作物和植物整个生长期的正常生长。该项技术改变了滨海盐碱区土壤水盐运移特征,使春季土壤积盐期变为脱盐期,咸水结冰灌溉后,春季耕层土壤盐分由最初的12g×kg~(-1)迅速降低至4 g×kg~(-1)以下,脱盐率达到66%以上,实现了棉花、油葵、甜菜等作物在滨海重盐碱地中的种植,提高了柽柳、枸杞、白蜡等盐生植物和耐盐植物的扦插移栽成活率,咸水结冰灌溉当年便获得了籽棉产量3 t×hm~(-2)、油葵1.5 t×hm~(-2)、甜菜60 t×hm~(-2),以及90%以上的盐生植物和耐盐植物的扦插成活率,促进了滨海盐碱区盐碱地的开发、农业发展和生态环境建设。近年来,通过系统的研究,我们探明了咸水结冰灌溉过程中咸水冻融咸淡水分离规律,明确了咸水结冰灌溉对土壤盐分的淋洗效果,构建了冬季咸水结冰灌溉改良盐碱地技术体系,确立了冬季咸水结冰灌溉的灌溉时间、灌溉水量和水质等指标体系。本文在以上研究基础上,对盐碱地咸水利用的研究进展进行了总结,并对咸水结冰灌溉基本原理、影响因素以及土壤盐分淋洗效果等方面进行了概述,系统分析了冬季咸水结冰灌溉在盐碱地区农业生产、植被恢复以及咸水利用等方面的作用,并就其未来发展趋势进行了展望。     

提高水稻耐盐能力的根际核心菌株筛选及应用

根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果,选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种,分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标,然后基于16S rRNA基因扩增子测序,通过根系细菌群落差异分析和共现网络分析,鉴定了在耐盐水稻根际富集且与耐盐性相关的关键类群。随后,采用根际微生物宏培养方法从耐盐水稻根际筛选出关键细菌类群的可培养菌株。最后通过盆栽试验评估了菌株增强盐敏感水稻耐盐能力的作用效果。结果表明,自然盐土中耐盐水稻株高和根长均显著高于灭菌土壤中的植株,而脯氨酸含量则显著低于灭菌土壤中的植株,表明耐盐水稻品种根际的微生物群落在增强水稻耐盐能力中具有重要作用。扩增子测序分析发现耐盐水稻品种和盐敏感水稻品种根际微生物群落差异显著,差异分析明确黄杆菌科（Flavobacteriaceae）和假单胞菌科（Pseudomonadaceae）为耐盐水稻根际富集的关键细菌类群。通过设置盐胁迫下盐敏感水稻发芽试验和苗期水培试验,筛选出普氏假单胞菌P34和大安金黄杆菌C18两株功能菌。最后通过盆栽试验证明C18和P34作为直接接种剂或种子包衣剂均能在盐胁迫下显著促进盐敏感水稻生长。综上,C18和P34具有良好的增强水稻耐盐能力的潜力,可作为开发盐碱地专用的种子包衣及微生物肥料的候选菌剂。     

大麦盐害及耐盐机理的研究进展

大麦是禾谷作物中较为耐盐的粮食作物。然而在盐胁迫环境下,Na+能把膜系统中的其他离子置换下来,使细胞过多地吸收Na+和Cl-,从而导致细胞膜系统受损、DNA降解、植物营养亏缺、生理干旱以及细胞死亡等伤害。大麦自身在受到盐分胁迫下,耐盐机制有:离子的选择性吸收、拒盐排盐性、渗透调节物质的合成以及离子在植株体内的运输交换。进行大麦耐盐性选择时,萌发力、耐盐指数、Na+/K+和渗透调节物质的合成能力,都是比较重要的选择标准。基于大麦较好的耐盐性,可通过遗传育种改良、化学控制、耕作等措施和途径提高大麦的耐盐抗盐能力,减轻盐害,提高大麦产量和品质。