遮荫对盐胁迫下油葵生长和光合生理的影响

盐碱地光伏系统下作物生长受到盐分和遮荫的双重影响,研究双重逆境下作物的生理响应对该系统内作物种植有重要指导意义。本研究以油葵(Helianthus annuus L.)为试验材料,采用盆栽试验,设3个盐分水平(在初始含盐量的基础上外加NaCl含量0 g·kg^(−1)、3 g·kg^(−1)和5 g·kg^(−1))和4个遮荫水平(0%、30%、60%和90%),探究遮荫对盐胁迫下油葵生长、光合特性、叶片解剖结构、生物量积累和分配及籽粒产量等的影响,为盐碱地光伏系统下开展作物种植提供理论依据。结果表明,不同盐分水平下,与不遮荫(遮荫水平0%)处理相比,遮荫会破坏油葵叶片光合反应中心,降低光能转换效率,减小叶片厚度和栅栏组织层,减少光合产物积累,进而抑制茎粗和花盘的生长,影响光合产物分配方向,最终降低籽粒产量;但适度遮荫下油葵会通过增加株高、增大叶面积、提高核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco酶)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC酶)活性等方式提高叶片的光捕获能力,促进光合作用进行。不同遮荫水平下,与无盐分处理相比,轻(3 g·kg^(−1)NaCl)、重(5 g·kg^(−1)NaCl)度盐胁迫均会降低油葵的光合效率,抑制株高、茎粗、花盘和叶片的生长,减少光合产物的积累,最终降低籽粒产量,且不同盐胁迫浓度下油葵生长和光合生理特性在不同遮荫水平的变化规律不一致。其中,30%遮荫水平能显著提高轻度盐胁迫下油葵叶片的Rubisco酶和PEPC酶活性,减小叶片厚度,增大栅栏组织层,提高水分利用效率,进而提高油葵光合效率,促进油葵生长。研究表明弱光环境下油葵会通过改变自身形态、光合酶活性、光合产物分配等方式来应对环境胁迫,且遮荫能在一定程度上缓解盐胁迫对油葵造成的负面影响。其中,30%遮荫水平对缓解轻度盐胁迫引起的油葵光合能力降低和生长抑制的效果较好。

冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地改良效果研究

采用田间大区试验,连续3年在河套重盐碱区开展了冬季咸水结冰灌溉试验研究,设置冬季咸水结冰灌溉(FSWI)和无灌溉对照(CK)两个处理,其中FSWI处理的灌水量为180 mm,矿化度为6.79~7.97 g·L^(-1),种植作物为青贮玉米,以分析不同处理下土壤水盐和钠吸附比(SAR)的周年动态以及对作物生长的影响,探究冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地的改良效果。结果表明:与CK相比,FSWI处理显著改变了春季土壤水盐和SAR动态。0~20 cm土层,春季FSWI处理的土壤含水量显著高于CK处理,玉米苗期,FSWI处理的土壤含水量平均为24.3%,显著高于CK的21.6%;FSWI处理的春季土壤含盐量和SAR显著低于CK处理,其中,FSWI处理的土壤含盐量由灌溉前的33.86 g·kg^(-1)降低至玉米苗期的5 g·kg^(-1)以下,而CK处理土壤含盐量逐渐升高至玉米苗期的34.2 g·kg^(-1);FSWI处理土壤SAR由灌溉前的21.9降低至玉米苗期的9.86,CK土壤SAR则逐渐升高至玉米苗期的25.00。后续地膜覆盖和夏季降雨使FSWI处理的土壤含水量维持在23.0%以上,土壤含盐量保持在5 g·kg^(-1)以下,土壤SAR保持在9左右。20~40 cm土层与0~20 cm土层的土壤水盐和SAR变化趋势与表层一致,但没有表层变化剧烈。此外,随着灌溉年限的延长,同时期土壤含盐量和SAR呈逐年降低的趋势。FSWI处理玉米出苗率在70%以上,干物质产量为9~12 t·hm^(-2),而CK处理由于土壤含水量较低(<21.0%),并且土壤含盐量和SAR均较高,造成玉米出苗率极低,进而导致绝收。因此冬季咸水结冰灌溉改变了土壤水盐动态过程,变春季积盐为脱盐,显著降低了土壤SAR,并补充了土壤水分,保证了饲用玉米的正常种植和生长,这为该地区盐碱地改良和饲料作物种植提供了技术支持。

不同咸水梯次滨海盐土入渗过程及水盐分布特征

咸水冰融化入渗对重盐碱地具有明显的改良作用,而咸水冰融化是融水水质和水量的动态变化过程。为模拟咸水冰融化入渗滨海盐土过程,探讨咸水灌溉改良盐碱地的可行性,本研究设置了不同咸水梯次入渗滨海盐土的土柱试验,试验处理为:咸水梯次入渗(GSI)、咸水单一入渗(DSI)和咸水冰融化入渗(MSI),以淡水入渗(CK)为对照;其中咸水矿化度和水量分别为15 g·L^(-1)和314.3 mm。根据咸水冰融化过程中融水水质和水量的变化过程,GSI设置了4个矿化度和水量(S1:81 g·L^(-1)和25 mm;S2:19 g·L^(-1)和125.8 mm;S3:3 g·L^(-1)和94.3 mm;S4:0 g·L^(-1)和69.2 mm)的咸水连续入渗。结果表明:相同时间内,咸水处理的入渗深度和速度均大于CK;入渗初期,GSI的入渗深度和速率均高于DSI,且上一梯次咸水的入渗能显著提高下一梯次咸水的入渗率,后期GSI处理随着入渗咸水矿化度的降低,入渗率显著低于DSI。入渗后,0~40 cm土层土壤水盐含量由大到小依次为DSI>GSI>MSI,GSI和MSI土壤水盐分布一致,脱盐率分别为92.87%和91.38%,显著大于DSI的74.74%。以上结果明确了不同咸水梯次入渗滨海盐土的入渗特征,咸水梯次入渗可获得与咸水冰融化入渗一致的脱盐效果,这为后续模拟咸水冰融水入渗盐碱土过程提供了手段,同时也为咸淡水轮灌技术提供了理论依据。