中国生态农业学报(中英文)

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2023年第31卷第3期

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盐碱地综合利用质量与产能提升专刊

农业高效利用盐碱地资源探讨

刘小京, 郭凯, 封晓辉, 孙宏勇

2023, 31(3): 345-353. doi: 10.12357/cjea.20220967

摘要(21) HTML(6) PDF(3)

摘要:
我国约有9913万hm²盐碱地, 其中现代盐渍土约为3693万hm², 作为重要的后备耕地资源, 盐碱地的综合利用对保障国家粮食安全具有重要的战略意义。经过几十年的研究和实践, 我国在盐碱地治理方面已经形成了完善的理论和技术体系, 取得巨大的成就, 其中淡水洗盐、灌排结合的水利工程措施在盐碱地治理中发挥了关键作用。但是, 受水资源短缺和气候条件制约, 我国大部分的盐碱地尚未开发利用。近年来, 随着社会经济发展和科学技术进步, 人们逐渐认识到盐碱地作为自然生态系统的组成部分, 其丰富的盐碱土、咸水和耐盐生物等盐碱资源在多元化食物生产、生态保护、人民生活中具有重要作用, 迫切需要加强盐碱资源高效利用的理论与技术研究, 发展盐碱地资源高效利用产业, 推动盐碱区农业高质量发展。本文分析了目前盐碱地治理现状及其面临的问题, 结合盐碱地资源高效利用研究进展, 重点对盐碱区盐生植物利用、咸水资源的高效利用、肥沃耕层构建高效改土、高品质农产品生产、设施种养空间利用和草牧业发展等六个方面进行了探讨, 以期为盐碱地资源高效利用提供参考。

咸水灌溉影响耕地质量和作物生产的研究进展

孙宏勇, 张雪佳, 田柳, 娄泊远, 刘彤, 王金涛, 董心亮, 郭凯, 刘小京

2023, 31(3): 354-363. doi: 10.12357/cjea.20220899

摘要(48) HTML(30) PDF(12)

摘要:
水资源是基础性自然资源和重要的战略资源。盐碱地多分布于干旱半干旱地区, 淡水资源短缺是盐碱区农业可持续发展的主要限制因素。同时盐碱区较为丰富的咸水微咸水资源、土地资源和光热资源等为盐碱区农业可持续发展提供了可能。本文针对咸水灌溉影响耕地质量、作物生长、产量和品质等问题, 综述了基于水质的咸水分类、咸水灌溉制度与灌溉方式和地下水埋深等影响咸水在农业生产中安全利用的因素, 阐述了不同矿化度咸水灌溉, 土壤水力特性、理化性质、温室气体排放等土壤质量变化情况和对作物生长发育、产量和品质的影响, 明确了有机物料、咸水灌溉制度、覆盖和耕作等农艺措施、水肥盐多因素调控和耐盐作物适盐种植等农业措施的作用。咸水灌溉下土壤质量呈下降趋势, 有机物料的施用、秸秆还田和合理的耕作等调控措施通过影响土壤质量保证咸水的安全利用。与旱作相比, 咸水灌溉可以起到明显的增产作用, 在合理的咸水范围内还能提升品质。在新形势下, 未来将面向国家粮食安全重大需求, 以协同提升土壤质量、作物产量和品质为多目标, 系统开展咸水非充分灌溉、水肥盐综合调控、咸水灌溉对土壤质量和作物咸水精准灌溉机理过程研究、技术研发和模式示范工作, 为缺水盐渍区农业可持续发展提供理论依据和技术支撑。

盐渍化土壤团聚体和微生物与有机质关系研究进展

董心亮, 王金涛, 田柳, 娄泊远, 张雪佳, 刘彤, 刘小京, 孙宏勇

2023, 31(3): 364-372. doi: 10.12357/cjea.20220752

摘要(189) HTML(77) PDF(54)

摘要:
土壤有机质是耕地质量的核心, 不仅促进土壤团聚体形成, 也为植物和微生物提供养分。土壤有机质的形成和分解过程都离不开微生物的参与, 而土壤团聚体不仅为微生物提供了栖息环境, 也对有机质进行物理保护。在高盐分含量的土壤中, 有机质的积累和分解过程变得更加复杂, 因此本文总结了土壤盐渍化及其危害, 分析了土壤盐分对土壤团聚结构和微生物特征的影响、盐碱土壤有机质特征及积累规律, 进而综述了土壤盐分对土壤有机质影响规律的研究进展, 旨在揭示盐碱土壤碳封存的潜在机理。以往研究表明盐渍化土壤有机质含量低、团聚结构差、微生物活性低, 这些都与土壤盐分含量高和外源有机物质输入量低有关。恶劣的土壤结构导致盐渍化土壤有机质暴露而较易分解, 低量的外源有机物质输入导致盐渍化土壤有机质较难积累。可见, 盐渍化土壤是潜在的碳库, 适宜的措施可以显著提高盐渍化土壤有机质含量。在此基础上, 提出未来盐渍化土壤有机质积累的研究方向: 1)不同盐分环境下土壤团聚结构和土壤微生物在有机质分解过程中的响应规律; 2)外源有机物料添加下土壤团聚结构和土壤微生物在有机质积累过程中的响应规律; 3)土壤有机质提升后盐碱地生产力特征。以上研究不仅可以阐明盐碱土壤有机质的周转机理, 为盐碱地“固碳封存”提供理论依据, 还可以有针对性地提供盐碱耕地质量提升措施, 推进盐碱地绿色可持续发展。

酸性物质对苏打盐碱土改良的研究进展

苗月, 杨帆, 王志春, 邵玺文, 耿艳秋

2023, 31(3): 373-384. doi: 10.12357/cjea.20220675

摘要(104) HTML(34) PDF(8)

摘要:
苏打盐碱土作为我国后备土地资源, 具有极大利用潜力, 若加以合理的开发利用, 将会产生巨大收益。在苏打盐碱土改良中, 化学方法是一种重要的手段, 主要包括含钙制剂、有机类改良剂和酸性物质, 其中含钙制剂和有机类改良剂主要通过添加外源钙置换土壤胶体吸附的交换性钠和改善土壤结构促进水分淋洗来改良苏打盐碱土。苏打盐碱土自身富含碳酸钙, 以酸性物质作为化学改良剂可发生水解产生氢离子, 降低盐碱土pH, 有利于溶解土壤中的碳酸钙, 为代换土壤中的交换性钠提供钙源, 从而减少外源钙质材料添加, 降低改良成本。本文通过综合分析国内外酸性物质对苏打盐碱土物理性质、盐碱性质、养分利用和作物产量等方面的研究, 对酸性物质应用于苏打盐碱土改良的机理与实践进行总结, 并展望其未来发展趋势, 以期为苏打盐碱土治理与农业利用提供参考。

亚表层培肥结合地膜覆盖对河套灌区盐碱土壤有机碳和无机碳的影响

宋佳珅, 张宏媛, 常芳弟, 于茹, 张霞, 王伟妮, 苏伟, 李玉义

2023, 31(3): 385-395. doi: 10.12357/cjea.20220749

摘要(34) HTML(9) PDF(5)

摘要:
土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)是参与全球碳循环的重要碳库。亚表层(10~30 cm)培肥结合地膜覆盖措施是干旱区优化盐碱土壤物理结构和调控土壤水盐环境的有效措施, 然而关于其如何调控0~60 cm土体SOC、SIC分布及其与土壤相关理化性状的关系尚不明确。本研究基于内蒙古河套灌区盐碱土壤6年的田间微区试验, 设置常规对照(CK)、亚表层(10~30 cm)有机培肥(OM)、地膜覆盖(PM)、亚表层有机培肥+地膜覆盖(OM+PM) 4个处理, 测定了2019—2020年0~60 cm剖面SOC、SIC、全碳(TC)含量以及土壤理化指标(土壤水分、盐分、pH和全氮), 分析了TC、SOC、SIC变化特征及其影响因素。结果表明: OM和OM+PM处理较CK和PM处理显著增加0~40 cm土层SOC含量31.9%~195.6% (P<0.05), 显著增加40~60 cm SOC含量33.7%~49.4% (P<0.05, 仅2020年), 但显著降低0~40 cm SIC含量9.9%~35.0% (P<0.05)。基于SOC和SIC的变化, OM+PM较CK处理显著增加2019年20~60 cm TC含量10.4%~39.4% (P<0.05), 并显著增加2020年0~20 cm TC含量13.0% (P<0.05)。回归分析结果进一步说明, 覆膜条件下补充亚表层培肥, 使总碳库变化的主导因素由SIC转变为SOC。冗余分析结果表明土壤理化性质是影响土壤碳库的主要因素(解释度为60.7%~91.9%), 其中全氮和pH是0~40 cm土壤碳库的主要影响因子, 而40~60 cm土壤碳库主要受盐分和pH影响。相关性分析结果表明SOC与SIC表现为完全相反的变化规律, 其中SOC与全氮极显著正相关, 与盐分和pH呈极显著负相关(P<0.01); SIC与全氮呈极显著负相关, 与pH呈极显著正相关(P<0.01)。因此, 亚表层培肥结合地膜覆盖可以通过增加SOC来弥补SIC的损失进而实现碳积累, 是该区域盐碱地增加固碳潜力的有效措施。

禾本科绿肥还田对盐碱地棉田土壤碳氮及微生物量碳氮的影响

王敬宽, 高枫舒, 张楷悦, 李帅, 柳新伟

2023, 31(3): 396-404. doi: 10.12357/cjea.20220221

摘要(139) HTML(92) PDF(26)

摘要:
为探讨绿肥还田对盐碱地棉田土壤碳氮和微生物量碳氮的影响, 于2018—2019年选取黑麦草‘冬牧70’和大麦‘驻大麦4号’ 2种耐低温耐盐碱的禾本科绿肥进行原位还田试验, 设置冬闲农田-棉花(T1)、黑麦草-棉花(T2)和大麦-棉花(T3) 3个处理, 测定不同处理和绿肥还田后不同时期(15 d、50 d、110 d和180 d)棉田土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)的含量, 并计算土壤微生物熵(SMQ)和土壤微生物量碳氮比(SMBC/SMBN)值。结果表明, T2和T3均能显著增加SOC、TN含量, 并在180 d时达最大值9.50 g∙kg⁻¹、798.84 mg∙kg⁻¹和9.91g∙kg⁻¹、759.34 mg∙kg⁻¹, 分别显著高于T1处理。T2和T3的SMBC、SMBN含量在整个还田期的变化动态基本一致, 呈前期稳定增长且显著高于T1, 后期有所降低且在110 d时略低于T1的变化动态; 并且均在50 d时达最大值, 此时较T1分别高出81.46%、47.76%和77.33%、43.13%; 同时还田后T2处理不同时期的SMBC和SMBN含量均高于T3。SMQ不同处理的变化趋势与SMBC一致, 2种绿肥处理除110 d外均高于T1处理, T2在15 d时达到最大值2.82%, 而T3在50 d时达到最大值2.98%。各处理SMBC/SMBN值均在4~7之间变化, 由此可判断绿肥还田后土壤中微生物群落以细菌为主; 同T1相比, 除110 d外T2和T3均表现出较高的SMBC/SMBN值。综上所述, 在盐碱地冬闲农田种植绿肥并还田可以显著提高棉田土壤碳氮和土壤微生物量碳氮含量, 改善土壤微生物群落组成和提高土壤微生物固碳效应, 为后茬作物生长提供养分。研究结果对盐碱地冬闲田的合理利用具有指导意义。

毛叶苕子对滨海盐碱地土壤活性有机碳和后茬玉米产量的影响

李可心, 王光美, 张晓冬, 张海波, 石一鸣, 季增诚, 周志勇

2023, 31(3): 405-416. doi: 10.12357/cjea.20220759

摘要(35) HTML(18) PDF(2)

摘要:
黄河三角洲地区土壤盐渍化严重, 加之冬春季节降雨量少, 淡水资源匮乏, 耕地冬春休耕现象普遍。于2020年9月—2021年10月, 以冬春休耕为对照, 研究种植翻压毛叶苕子对土壤理化性质、活性有机碳组分动态变化和后茬作物玉米产量的影响, 以期为覆盖植物在黄河三角洲地区盐碱地产能提升方面的应用提供参考。结果表明, 在1年试验期内, 与冬春休耕相比, 种植毛叶苕子可以降低土壤EC, 提高易氧化有机碳(ROC)含量, 翻压后则显著降低pH, 并提高土壤养分和活性有机碳含量。与休耕相比, 试验期内毛叶苕子处理平均pH降低0.12, 平均土壤总氮(TN)、总磷(TP)、有机碳(SOC)、ROC、可溶性有机碳(DOC)含量和ROC/SOC分别提高15.1%、5.5%、6.3%、99.1%、8.2%和89.9%, 平均EC则基本持平。毛叶苕子处理的后茬玉米籽粒产量提高15.9%, 增产效果显著。主成分分析结果表明, 玉米产量与土壤TN、SOC、DOC、ROC呈正相关, 与pH、EC呈负相关。毛叶苕子翻压后, 土壤有机碳各组分含量与TN和pH的相关关系增强, 与TN呈显著正相关, 与pH呈显著负相关。种植翻压毛叶苕子后土壤TN升高和土壤pH降低, 提升了土壤有机碳和活性有机碳含量, 综合作用使后茬玉米产量提高。在黄河三角洲地区, 相对于冬春休耕, 冬春季种植毛叶苕子对土壤改良和后茬作物产量提升优势明显, 可考虑作为盐碱地综合利用的优选模式。

地下微咸水埋深对土壤水盐分布与冬小麦耗水特性的影响

张雪佳, 王金涛, 董心亮, 田柳, 娄泊远, 刘小京, 孙宏勇

2023, 31(3): 417-427. doi: 10.12357/cjea.20220882

摘要(23) HTML(11) PDF(4)

摘要:
环渤海低平原地区的冬小麦生产面临淡水资源短缺的制约, 高效安全利用较为丰富的浅层微咸水资源对农业可持续发展具有非常重要的意义。本研究于2021—2022年采用土柱模拟方法在中国科学院南皮生态农业试验站开展, 试验设置4个处理: 无地下水埋深淡水灌溉处理(CK), 地下微咸水埋深为0.5 m (GW1)、1.0 m (GW2)及1.5 m (GW3)处理, 每个处理3个重复, 对不同微咸水埋深下冬小麦土壤含水量及含盐量和水分利用特点进行调查。结果表明, 表层土壤(0~10 cm)含水量及含盐量随地下水埋深的增加而逐渐降低。与CK处理相比, GW1处理表层土壤含水量显著增加30.9%, GW3处理显著降低79.3%, 而与GW2处理无显著变化; GW1和GW2处理表层土壤盐含量显著增加3.4 g∙kg⁻¹和2.0 g∙kg⁻¹, 而GW3与CK处理之间差异不显著。GW1和GW2处理盐分主要积累在土壤表层(0~10 cm); GW3处理表层盐分较低, 主要积累在土壤30~50 cm深度。冬小麦蒸散量随地下水埋深的增加而显著降低, 与CK处理相比, GW1和GW2处理下冬小麦蒸散量显著增加50.2%和20.3%, GW3处理无显著差异。冬小麦产量在GW3处理下最高, 较CK处理显著提高38.04%; 同时, 该处理具有最高的生物量水平水分利用效率和产量水平水分利用效率, 显著高于CK处理26.7%和40.1%。上述结果表明, 咸水质量浓度为3 g·L⁻¹, 地下水埋深在0.5~1.5 m的条件下, 1.5 m是冬小麦生长的适宜地下微咸水埋深上限, 此时, 表层含盐量和作物蒸散量最低, 产量和水分利用效率最优。

盐逆境对不同耐盐性小麦花后生理特性及产量的影响

陶荣荣, 陆钰, 于琪, 马泉, 丁永刚, 钱进, 丁锦峰, 李春燕, 朱新开, 郭文善, 朱敏

2023, 31(3): 428-437. doi: 10.12357/cjea.20220164

摘要(169) HTML(77) PDF(24)

摘要:
为筛选耐盐高产小麦品种, 确定较为快捷有效的小麦耐盐鉴定指标, 本研究采用田间试验, 以前期筛选出的5个耐盐差异性显著的春性小麦品种(较耐盐品种: ‘宁麦21’ ‘扬麦20’ ‘扬辐麦4’; 盐敏感品种: ‘扬麦23’ ‘安农1124’)为材料, 在江苏大丰地区设置非盐逆境(S0, 播前土壤含盐量0.770±0.062 g∙kg⁻¹)和盐逆境(S1, 播前土壤含盐量3.294±0.198 g∙kg⁻¹)两个处理, 研究了盐胁迫对不同耐盐性小麦花后生理特性及产量的影响。结果表明, 在盐逆境下, 春小麦叶面积指数、干物质积累量及茎蘖数显著下降; 穗数、每穗粒数与千粒重也显著减少, 其中穗数降幅达60.7%, 为减产的主导因素; 其次是粒重的减少, 最终导致产量显著降低, 仅为非逆境条件下的26.2%。研究还发现, 在盐碱胁迫下, 花后SPAD值与叶绿素荧光F_v/F_m降低, 丙二醛与脯氨酸含量显著增加, 变化幅度在品种间存在差异, 耐盐品种的SPAD值及叶绿素荧光F_v/F_m的降幅与丙二醛的增幅较小, 但脯氨酸含量的增幅较大, 因而减产幅度较小。进一步分析表明, 叶绿素荧光F_v/F_m与穗数、千粒重及产量间呈显著正相关关系, SPAD值与干物质积累量呈显著正相关, 干物质积累量与穗数、千粒重及产量间呈显著正相关关系。这些结果表明盐胁迫通过降低叶绿素含量与叶绿素荧光F_v/F_m抑制小麦的光合作用, 减少光合产物的生成, 造成最终的减产。因此在小麦耐盐性田间鉴定中, 开花期SPAD值与叶绿素荧光F_v/F_m可作为耐盐性鉴定快捷可靠的指标。此外, ‘扬麦20’在盐碱地中减产幅度最小, 综合表现较好, 适合在大丰地区盐碱地种植。

不同盐碱胁迫对棉花营养元素吸收转运以及代谢的影响

鲁晓宇, 郭家鑫, 陶一凡, 叶扬, 桂诚浩, 郭慧娟, 闵伟

2023, 31(3): 438-451. doi: 10.12357/cjea.20220581

摘要(79) HTML(67) PDF(11)

摘要:
新疆盐碱地类型多且积盐严重, 因此, 探讨不同盐碱胁迫对棉花养分吸收转运和代谢的影响, 揭示棉花对不同盐碱胁迫的耐受机制, 可为新疆不同盐碱地类型棉花栽培提供一定的理论基础。本研究设置对照(CK)、氯化钠(NaCl)盐胁迫(CS)、硫酸钠(Na₂SO₄)盐胁迫(SS)和碱(NaHCO₃+Na₂CO₃)胁迫(AS) 4个处理, 通过离子组和代谢组学的方法, 探究不同盐碱胁迫对棉花根和叶中营养元素含量以及代谢的影响。结果表明, 盐碱胁迫显著抑制棉花生长, 与CK相比, CS、SS和AS处理的棉花总生物量分别显著(P<0.05, 下同)降低51.7%、47.8%和52.3%, CS处理叶片N含量显著增加, P、K、Ca、Mg和S含量显著降低, 茎中N、P、K、Ca、Mg和S含量均显著降低, 根中N、Ca和Mg含量显著降低, P含量显著增加; SS处理叶中P、Ca和Mg含量显著降低, S含量显著增加, 茎中P、Ca和Mg含量显著降低, S含量显著增加, 根中P和Ca含量显著降低, Mg和S含量显著增加; AS处理叶中P、K、Ca、Mg和S含量显著降低, 茎中N、P、Ca、Mg和S含量显著降低, 根中N、P和S含量显著降低, Mg含量显著增加。CS处理下棉花叶片和根系中分别筛选出7条差异代谢通路, SS处理下棉花叶片和根系中分别筛选出16和29条差异代谢通路, AS处理下棉花叶片和根系中分别筛选出8条和18条差异代谢通路。氯化钠胁迫抑制棉花P、Ca、Mg和S的转运能力, 但是对代谢的影响相对较小; 硫酸钠胁迫下棉花体内积累的S促进了氨基酸类代谢; 碱胁迫抑制了P、K、Ca、Mg和S的转运能力, 根部有机酸代谢增强且有机酸显著积累, 叶片中亚油酸显著积累。

黄腐酸对咸水灌溉下番茄产量和品质的调控研究

陈佩, 王金涛, 董心亮, 田柳, 张雪佳, 刘小京, 孙宏勇

2023, 31(3): 452-462. doi: 10.12357/cjea.20220178

摘要(203) HTML(68) PDF(24)

摘要:
针对环渤海盐碱区淡水资源匮乏制约作物生长的问题, 依据区域咸水资源禀赋, 研究黄腐酸对咸水灌溉下番茄产量和品质的调控效应。采用基质栽培水肥一体化试验方法, 设置3个黄腐酸浓度水平: 0 mg·L⁻¹、450 mg·L⁻¹和900 mg·L⁻¹; 5个咸水浓度水平: 1 g·L⁻¹、3 g·L⁻¹、5 g·L⁻¹、7 g·L⁻¹、9 g·L⁻¹, 共15个处理。结果表明, 与不添加黄腐酸相比, 添加黄腐酸对不同浓度咸水灌溉下的番茄均有显著的增产效果(P<0.05), 添加450 mg·L⁻¹和900 mg·L⁻¹黄腐酸分别增产6.14%~21.08%和12.83%~34.63%。随着灌溉咸水浓度的增加, 番茄单果重、单株果实数目、耗水量、产量水分利用效率、果实维生素C和番茄红素含量显著下降, 果实还原性糖含量呈先增加后下降的趋势; 施用450 mg·L⁻¹和900 mg·L⁻¹的黄腐酸均能提高咸水灌溉下番茄单果重、单株果实数、耗水量、产量水分利用效率、果实维生素C含量、番茄红素含量、还原性糖含量。随着黄腐酸浓度的增加, 番茄叶片脯氨酸含量和K⁺/Na⁺显著增加, 丙二醛含量和Na⁺含量显著降低。单株产量和耗水量均与K⁺/Na⁺呈极显著正相关, 与脯氨酸含量、丙二醛含量、Na⁺含量呈极显著负相关; 番茄果实维生素C含量和番茄红素含量均与K⁺/Na⁺呈显著正相关, 与丙二醛含量、Na⁺含量呈极显著负相关; 还原性糖含量与丙二醛含量、Na⁺含量呈显著负相关。上述结果表明, 黄腐酸主要通过促进有机渗透调节物质脯氨酸积累、提高K⁺/Na⁺以及降低膜脂过氧化产物丙二醛的产生缓解咸水灌溉对番茄产量的抑制, 同时还能提高产量水分利用效率、果实维生素C、番茄红素和还原性糖含量, 改善番茄品质。

外源硫化氢调控盐碱胁迫下裸燕麦叶片糖和酚酸代谢反应

刘建新, 刘瑞瑞, 刘秀丽, 贾海燕, 卜婷, 李娜

2023, 31(3): 463-477. doi: 10.12357/cjea.20220649

摘要(28) HTML(9) PDF(0)

摘要:
为明确硫化氢信号对盐碱胁迫下植物代谢组的调控作用, 揭示其增强植物耐盐碱性的机理, 以裸燕麦(Avena nuda L.)为材料进行盆栽土培试验, 设置不添加盐碱和添加3.00 g·kg⁻¹盐碱(摩尔比NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃∶NaHCO₃=12∶8∶1∶9)与裸燕麦抽穗期叶面喷施蒸馏水和50 µmol·L⁻¹硫化氢供体硫氢化钠溶液交叉共4组处理, 利用超高效液相色谱-串联质谱技术结合正交偏最小二乘判别分析方法, 研究外源硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦叶片糖分解代谢产物水平、氧化还原平衡、酚酸含量和产量性状的影响。结果表明: 1)非盐碱条件下, 喷施硫氢化钠对裸燕麦叶片还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽、还原型辅酶Ⅱ/氧化型辅酶Ⅱ、腺苷三磷酸含量和产量性状的影响微弱, 但显著上调柠檬酸、琥珀酸和6-磷酸葡萄糖酯含量, 显著下调葡萄糖-6-磷酸、丙酮酸、乳酸、α-酮戊二酸、谷氨酸、天冬酰胺、赤藓糖-4-磷酸、景天庚酮糖-7-磷酸含量; 盐碱胁迫导致裸燕麦叶片葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、果糖-6-磷酸、果糖-1,6-二磷酸、3-磷酸甘油醛、3-磷酸甘油酸、丙酮酸、乳酸、α-酮戊二酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、赤藓糖-4-磷酸、景天庚酮糖-7-磷酸、核糖-5-磷酸等糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径中间代谢物及还原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽、还原型辅酶Ⅱ、氧化型辅酶Ⅱ含量显著降低, 而还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽显著提高; 喷施硫氢化钠显著提高盐碱胁迫下裸燕麦叶片葡萄糖、果糖-6-磷酸、3-磷酸甘油酸、乳酸、α-酮戊二酸、延胡索酸、苹果酸、谷氨酰胺、6-磷酸葡萄糖酯、景天庚酮糖-7-磷酸含量, 显著降低天冬酰胺含量。2)喷施硫氢化钠显著下调非盐碱条件下裸燕麦叶片反式肉桂酸和丁香醛含量; 盐碱胁迫导致裸燕麦叶片反式肉桂酸含量显著降低, 而苯甲酸、对香豆酸和反式阿魏酸含量显著提高; 喷施硫氢化钠显著提高盐碱胁迫下裸燕麦叶片4-羟基苯甲酸和香草醛含量, 显著降低水杨酸、芥子酸含量。3)喷施硫氢化钠对盐碱胁迫造成的裸燕麦穗粒数量和籽粒产量下降具有显著缓解作用, 但对穗数量、穗铃数量、千粒重量和生物学产量的影响不显著。由此表明, 外源硫化氢参与裸燕麦糖分解代谢和酚酸水平调控, 能够增强裸燕麦耐受盐碱胁迫的能力, 它对糖分解途径有机酸水平的提升作用和酚酸独特的调节效应可能在其增强裸燕麦耐盐碱性中发挥着重要作用。

滨海滩涂不同覆盖度下盐地碱蓬生长特征及土壤呼吸速率变化

李永涛, 王振猛, 魏海霞, 周健, 王莉莉, 张军, 吕兴军, 杨庆山, 王元波

2023, 31(3): 478-486. doi: 10.12357/cjea.20220727

摘要(50) HTML(21) PDF(4)

摘要:
为探究不同覆盖度下盐地碱蓬的生长特征及土壤呼吸速率变化规律, 以黄河三角洲滨海滩涂典型的盐地碱蓬群落为研究对象, 选取滩涂裸地区、低覆盖区、中覆盖区和高覆盖区4种样地, 研究了不同覆盖度下盐地碱蓬的植株生长、根系分布及土壤呼吸速率变化间的差异。结果表明: 盐地碱蓬不同覆盖区土壤的理化性质和植被生长状况差异明显, 与滩涂裸地相比, 盐地碱蓬不同覆盖区土壤含盐量和容重降低, 土壤孔隙度和养分增加。盐地碱蓬的生长指标与覆盖度呈正相关, 生物量、株高及分支数均随覆盖度的提高显著增加(P<0.05)。其中, 盐地碱蓬地下部分生物量主要集中在0~20 cm表层土壤中, 呈现浅层化分布; 且均以2~5 mm粗度根系为主, 分别占低、中和高覆盖区地下生物量的72.53%、59.72%和39.30%。细根的根长、表面积、根尖数、分支数和交叉数均随覆盖度的提高而逐步增大, 且不同覆盖区之间差异显著(P<0.05)。不同覆盖区内土壤呼吸速率表现为高覆盖区>中覆盖区>低覆盖区>裸地区, 并具有明显的日变化, 呈现出低-高-低的单峰曲线, 最大值出现在12:00—14:00。相关性分析表明, 土壤含盐量与盐地碱蓬各生长指标呈显著或极显著负相关, 是主要限制因子, 而土壤呼吸速率与植株各生长指标均呈极显著正相关。本研究结果可为黄河三角洲滨海滩涂植被恢复与生态修复提供理论依据。

生物炭与土壤调理剂对滨海荒芜重盐碱地先锋作物的影响

杨莉琳, 唐书达, 朱向梅, 侯建伟

2023, 31(3): 487-494. doi: 10.12357/cjea.20220799

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摘要:
以生物改良、开发利用荒芜重盐碱地为目标, 在华北低平原区滨海荒芜重盐碱区开展了施用生物炭(B)与腐殖酸型土壤调理剂(C)对盐碱地先锋作物棉花和油葵的大田试验。生物炭施用量设2个水平(0 kg∙m⁻²和1.25 kg∙m⁻²), 调理剂施用量设3个水平(0 kg∙m⁻²、0.83 kg∙m⁻²和1.66 kg∙m⁻²), 共6个处理。研究结果表明, 生物炭显著抑制油葵早期的植株生长, 对后期生长及籽粒数量和重量无显著影响, 提高了油葵茎、叶和籽壳的N、P含量, 增加了茎、籽壳和籽仁的K含量, 促进叶片K、Ca向籽仁转移; 但施用生物炭抑制油葵吸收Mg, 导致茎秆和葵盘Mg含量显著下降, 对Na的吸收没有显著影响。腐殖酸型土壤调理剂则显著促进油葵茎、叶和葵盘生长, 提高了籽粒产量, 促进P向籽仁转移; 施用1.66 kg∙m⁻²调理剂处理促进N优先向油葵籽仁转移, 大幅度提升茎、叶和葵盘中的Ca含量, 同时提高茎秆Mg含量; 生物炭与土壤调理剂组合施用可消弱生物炭对油葵生长的抑制作用, 提高油葵对N、P、K、Ca的吸收, 促进N、P、K向籽仁的转移, 降低对Na和Mg的吸收, 增强油葵选择性吸收养分和拒盐能力。本研究还表明, 油葵比棉花更适合作为先锋作物在滨海荒芜重盐碱地种植。研究结果为秸秆等废弃物资源化利用、荒芜重盐碱地开发与生物改良以及耐盐适生先锋作物的选择提供理论依据。