环渤海盐碱地区农业资源分布特征与农业持续发展模式初探

综合分析了河北省沧州市运河以东环渤海盐碱地区农业资源分布特征及经济发展状况,提出该区应依据资源与经济的梯级分布布局及开展盐碱地梯级开发治理的战略,利用与保护并举,实施生物措施与工程措施相结合,发展特色、优质和高产高效农业,促进该区农业的持续高效发展。     

地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响

在河北省沧州市海兴县选取耕层土壤初始含水量有较大差异的两个地块,于春季利用当地高矿化度咸水(10~15 g·L~(-1))进行灌溉和地膜覆盖,以探究地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响。设不灌咸水不覆膜(对照,CK)、不灌咸水覆膜(PM)及3月29日和4月13日灌咸水不覆膜(SE、SL)、灌咸水后覆膜(SE+PM、SL+PM)6个处理探讨不同咸水灌溉和覆膜对土壤水盐动态的影响;另在耕层土壤含水量≥20%(海兴县小山乡)和20%(海兴县农场)两个地点分别设灌咸水后覆膜(SE+PM)和不灌咸水不覆膜(CK)处理,探讨初始土壤含水量对咸水灌溉下土壤水盐动态的影响。灌水量均为180 mm,灌溉咸水来自排水渠,矿化度分别为12.12 g·L~(-1)和11.53 g·L~(-1),咸水入渗后,播种油葵。结果表明:春季咸水灌溉后覆膜能有效降低耕层土壤盐分,并且该项措施实施的时间越早越好,脱盐深度和脱盐率均较深和较高,本研究中,脱盐效果最优的为SE+PM处理,该处理在油葵收获后0~5 cm脱盐率为58.93%,土壤含盐量由1.15%降至0.51%。此外,脱盐效果也受到土壤初始含水量的影响,耕层土壤含水量20%时,春季咸水灌溉覆膜处理对土壤盐分的淋洗效果较好,平均脱盐深度大于40 cm,保证了油葵正常生长,油葵出苗率和产量分别为73.9%和920 kg·hm~(-2),至油葵收获时,0~20 cm土层土壤含盐量由灌溉前的1.93%降低至0.32%,脱盐率达84.07%;而当耕层土壤含水量≥20%时,脱盐速度慢、深度浅,至油葵播种时,土壤盐分依然较高,导致油葵出苗率低,最终绝收。本研究通过利用春季高矿化度咸水灌溉和地膜覆盖措施,在春季干旱和土壤严重积盐条件下有效降低了耕层土壤盐分,为作物播种出苗提供适宜的土壤水分条件和低盐环境。     

盐地碱蓬生长对滨海重盐碱地的改土效应

盐地碱蓬是滨海盐碱地生态系统群落演替中的先锋物种,也是植被建设的重要植物。为探究盐地碱蓬对滨海盐碱地的改土效应以及作用机制,通过滨海平原盐碱地原生盐地碱蓬群落土壤调查,结合室内土柱种植试验,研究了盐地碱蓬生长对滨海盐土土壤结构、土壤水分入渗特征及土壤盐分分布的影响,比较了盐地碱蓬通过植株吸收盐分和通过改善土壤结构促进盐分淋洗对滨海盐碱地降盐、改土的效果。结果表明:1)盐地碱蓬生长对滨海盐土土壤结构有明显的改善效果,野外生长盐地碱蓬的0～20cm土层土壤容重显著低于裸地,而土壤孔隙度显著高于裸地地块;室内土柱种植盐地碱蓬降低了各层土壤容重,平均降低6.16%;增加了各层土壤孔隙度,增加1.59%～5.15%。2)盐地碱蓬生长显著提升了滨海盐土土壤水分入渗性能。野外入渗试验结果显示,相同入渗时间内,生长盐地碱蓬的土壤累积入渗量、初始入渗率及稳定入渗率分别是裸地的3.6倍、2.5倍和3.0倍。室内土柱模拟试验结果显示,盐地碱蓬处理土壤的初始入渗率为0.08mm·min?1,是裸地处理的2.6倍;稳定入渗率为0.03mm·min?1,是裸地处理的3.0倍。3)盐地碱蓬的生长明显降低了土壤含盐量,盐地碱蓬收获后,野外调查试验和室内土柱试验中裸地处理0～40cm土层土壤含盐量分别降低2.67%和12.98%,而盐地碱蓬处理分别降低12.08%和49.28%。野外调查和室内土柱试验中,盐地碱蓬植株移走的盐量分别占总脱盐量的5.60%和2.26%,淋洗脱盐量分别占总脱盐量的94.40%和97.74%。以上结果表明,滨海重盐碱地种植盐地碱蓬具有明显的降低土壤含盐量的作用,这种作用除植株吸收带走部分盐分外,更重要的是通过盐地碱蓬的生长改善了土壤结构、加速了土壤水分入渗、促进了土壤盐分的淋洗。     

气候×基因型×水分管理对河北平原冬小麦产量和WUE的影响

冬小麦是华北平原的主要作物,其生长受气候等环境因子和品种、管理措施等因素的共同影响。为了研究气候×基因型×水分管理互作对河北平原冬小麦产量及水分利用效率(WUE)的影响,以‘科农2009’‘藁优2018’和‘师栾02-1’3个该区域主栽冬小麦品种为材料,于2018—2019年沿北纬38°带,选择河北平原冬小麦主产区的4个典型试验站点(衡水、南皮、栾城、南大港)进行了不同水分管理(雨养、灌溉)的大田试验。结果表明:在灌溉条件下,衡水、南皮、栾城和南大港的小麦产量分别为6 316.7kg·hm~(-2)、5 204.1kg·hm~(-2)、4 356.5kg·hm~(-2)和2 597.7 kg·hm~(-2), WUE分别为1.62 kg·m~(-3)、1.72 kg·m~(-3)、1.36 kg·m~(-3)和1.08 kg·m~(-3);在雨养条件下,南皮、栾城、衡水和南大港的小麦产量分别为2 644.4kg·hm~(-2)、2 602.8kg·hm~(-2)、2 422.3kg·hm~(-2)影响1 784.3kg·hm~(-2),WUE分别为1.13kg·m~(-3)、1.10 kg·m~(-3)、1.18 kg·m~(-3)和1.01 kg·m~(-3)。统计分析表明,穗数是影响产量的最主要因素,气候×水分管理互作对产量和WUE均有极显著影响(P0.01),气候×基因型×水分管理互作对WUE有显著影响(P0.05);水分是影响产量和WUE的最重要因素。综合产量、耗水和WUE分析,在降水量偏少的年份,南皮在4个试验站点中冬小麦耗水量较少、WUE最高、产量较高。分蘖能力强的小麦品种是适宜该区域种植的潜力品种类型。     

类黄酮参与调控中亚滨藜幼苗对盐胁迫的耐受性

中亚滨藜是一种典型的盐生植物,广泛分布在我国盐碱地区。前期研究中,我们发现盐胁迫显著诱导了中亚滨藜幼苗根尖类黄酮的累积,但其中的生理机理尚不完全清楚。在不同盐浓度(50 mmol·L~(-1)、100 mmol·L~(-1)、250mmol·L~(-1)、500 mmol·L~(-1)、600 mmol·L~(-1) NaCl)处理下,通过添加KNO_3(25 mmol·L~(-1)、35 mmol·L~(-1))和外源槲皮素(100 nmol·L-1 quercetin),采用植物生理学和生物化学等研究方法,分析了盐诱导的类黄酮累积在调节中亚滨藜幼苗耐盐性中的生理机理。研究结果表明,使用外源类黄酮类物质——槲皮素进行处理,一方面更加抑制了盐胁迫下幼苗主根的生长,同时还显著降低了根部H_2O_2的累积和幼苗在盐胁迫下的MDA水平,但使可溶性糖含量显著升高。这些结果表明,槲皮素通过抑制主根生长,影响了中亚滨藜根系结构;通过降低氧化伤害,提高了中亚滨藜幼苗对盐胁迫的耐受性。盐胁迫还显著诱导了中亚滨藜幼苗对硝酸盐(NO3-)的累积,使用25mmol·L~(-1)和35 mmol·L~(-1) KNO3处理,可显著诱导其幼苗根尖类黄酮的累积。这些结果表明,硝态氮可能通过影响类黄酮途径,从而参与调控了中亚滨藜幼苗的耐盐性。本研究为进一步揭示中亚滨藜耐盐的生理与分子机制,以及类黄酮参与调控中亚滨藜耐盐性的生理与分子机理提供了理论基础;同时为使用现代生物技术和农艺措施提高作物耐盐性、改良盐碱地提供了理论依据和技术支持。     

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。     

转Bt基因抗虫棉田害虫种群动态及综合防治

自美国Agracetus公司1987年在世界上首次报道将苏云金芽孢杆菌( Bacillusthuringiensis)杀虫毒蛋白基因转入棉花以来,转Bt基因抗虫棉的研究日益深入.我国对转基因抗虫棉的培育起步较晚,但进展很快,目前已有一部分转基因抗虫棉品种培育成功并通过审定,进入大面积推广阶段.     

绒毛白蜡对NaCl胁迫的生理响应

以新品系耐盐优株绒毛白蜡(Fraxinus velutina)和普通绒毛白蜡为试材,在盆栽条件下用质量浓度为0、1、2、3、4、5、6、7g·kg-1的NaCl溶液进行胁迫处理,测定了胁迫后根、茎、叶中Na+、K+含量以及生物量、光合指标、可溶性糖等生理指标,探讨白蜡在NaCl胁迫下的生理响应。结果表明:所选育的新品系白蜡比普通绒毛白蜡耐盐性更强;耐盐机制以聚盐和增加植株内可溶性糖含量为主。耐盐优株白蜡耐盐阈值为5g·kg-1,较普通白蜡高1g·kg-1,随着进一步的选育,绒毛白蜡可作为环渤海盐碱地区绿化的优良树种。耐盐优株白蜡对Na+吸收随NaCl浓度增加而增加,在各器官积累量随浓度增加有相应变化,在1~3g·kg-1处理中为根茎叶,4g·kg-1及以上处理中为叶茎根。Na+在耐盐优株白蜡体内总积累量高于普通白蜡,低盐浓度在根部聚集,高盐浓度在叶中聚集,聚盐作用显著。耐盐优株白蜡在盐胁迫条件下,植株内可溶性糖含量显著高于普通白蜡,并随NaCl浓度升高显著增加。     

海河低平原盐渍区农业生态环境质量评价指征的研究

农业生态环境质量的评价需要建立适宜的指征和阈值,指征是环境可量测的属性,阈值可定义为指征的水平,提供评价的基线.海河低平原盐渍区处于脱盐和积盐过程的相对平衡阶段,水土质量变化始终制约农业生产的发展.根据11种标准从众多属性指征中初选出易应用于监测环境变化的关键性指征并加以解释,地下水水位、水质、土壤电导率等属于指示盐渍化的趋势指征,土壤质地、结持性、颜色等可作为形态学状态指征,并推荐较为通用的土壤形态特征简易鉴别法.