[背景]土壤盐渍化已经成为日益严重的世界性问题,盐渍化不仅影响作物的产量,还会影响土壤的理化性质,抑制种子的萌发,阻碍植物正常生长,以及种子对水分和养分的吸收,进而影响作物的产量.[目的]玉米在盐渍土壤上生长受限,探究在中、高盐浓度下田菁种子内生菌与田菁胶混合浸种对玉米发芽的影响,为促进盐渍土玉米生长提供技术支持.[方法]利用LB液体培养基测定田菁种子内生菌贝莱斯芽孢杆菌ZH60 的耐盐性;分别利用 1%浓度田菁胶、OD600 为0.8的ZH60菌悬液及两者混合液对玉米浸种3 h,自然风干后分别置于0、100和200 mmol/L NaCl的 0.8%琼脂培养基上培养,测定玉米种子发芽势、发芽率、根长及芽长.将两叶一心期的玉米幼苗移至装有蛭石的花盆中培养,用荧光标记的内生菌ZH60 灌根,分别于 1、5、11、17、25 d取玉米根系研磨,利用平板菌落计数法测定内生菌在玉米根部的定殖量;利用激光共聚焦显微镜观察第 28 天ZH60 在玉米根部的定殖情况.[结果]菌株ZH60 耐 11%的NaCl盐浓度,在中、高盐浓度下混合浸种的发芽势较对照组分别提高了 28%、22%、30%;芽长提高了 158%、163%、150%;根长提高了 36.8%、21.4%、42.9%.ZH60 能够在玉米根部定殖,定殖量从第 1 天的 2×104 CFU/g提高到第 25 天的 2.5×104 CFU/g.[结论]田菁种子内生菌贝莱斯芽孢杆菌ZH60 具有较高的耐盐性,在盐浓度下与田菁胶共混浸种均明显提高了玉米发芽势及根长、芽长,且能在玉米根部定殖,为实现盐渍土上提高玉米出芽和生根提供了菌株资源.

耐盐植物的选育是盐渍土地生物改良的关键.通过对13个NaCl盐度梯度下,真盐生植物囊果碱蓬、盐地碱蓬、高碱蓬、盐角草、盐爪爪,泌盐植物大叶补血草、耳叶补血草、黄花补血草8种盐生植物的萌发试验,测定其种子发芽率、发芽势、发芽指数和相对盐害率等指标,研究不同NaCl盐度胁迫对其萌发特性的影响.结果表明:低盐度(50 mmol/L)能促进8种盐生植物的萌发;随着盐度的上升,盐角草、盐地碱蓬、囊果碱蓬、高碱蓬表现出较强的萌发耐盐性,发芽势和发芽指数优于其他植物;盐角草的萌发耐盐性最佳,在1000 mmol/L盐度下萌发率仍能达到54.0％.进一步通过S型生长曲线和线性模型分析得出,8种植物为对抗逆境大致分为"快速型"和"缓慢型"两种萌发策略;随盐度的升高,初始萌发时间和萌发高峰时间均不同程度的向后推迟.盐度≤200 mmol/L时,囊果碱蓬的萌发占据优势,其萌发速率大于其他植物,且差异显著;中盐度400 mmol/L左右时,盐地碱蓬和盐角草萌发最快,二者无显著差异;盐度≥600 mmol/L时,盐角草萌发速率较快,相比其他植物差异显著.泌盐植物的萌发耐盐适宜浓度和耐盐极限浓度均低于真盐生植物.8种植物均有作为氯化物为主盐渍土地区生物改良材料的潜力.

针对目前莱州湾南岸废弃盐田复垦过程中存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区两个典型复垦地块为研究对象,综合运用经典统计学和地质统计学的克立格法,研究不同复垦年限下各层土壤盐分和表层土壤有机质的空间变异性,对二者进行相关性分析,并绘制了各土层盐分和表层土壤有机质含量的空间分布图.结果表明:两个区域各层土壤含盐量较高,均超过1g/kg;受复垦年限、土地平整水平和施肥等人为复垦措施影响,二区土壤含盐量明显低于一区;两个区域土壤有机质含量普遍较低,其中一区为4.37g/kg,二区为3.66g/kg;两个区域各层土壤含盐量和表层土壤有机质变异系数在32.79％-83.83％之间,在水平方向上呈中等变异强度;相关性分析结果表明各层土壤含盐量与有机质含量均呈极显著负相关;各土层土壤含盐量和有机质含量的块基比均小于25％,表明二者具有强烈的空间相关性;空间自相关距离最小为440m,超过采样间距(最小为160m),表明采样间距设置合理;Kriging插值结果表明两个区域土壤含盐量和有机质含量呈条带状分布;一区土壤含盐量以中部为高值区逐渐向南北部降低,二区土壤含盐量则以东南部最低,逐渐向西北部高值区过渡;一区土壤有机质含量表现为中部低南北部较高,二区则为东南部最高,中北部含量较低.研究结果为后期高含盐量的水盐运移模拟研究提供初步论证,也为盐田复垦区盐渍土的合理分区,改良利用和科学管理提供了技术支撑.

宁夏吴忠引黄灌区边缘土壤次生盐渍化严重.为了解滴灌条件下不同覆盖措施对土壤盐分抑制和水分保蓄的效果,以枸杞(Lycium barbarum L.)为试验对象,设置生草覆盖(CG)、黑膜覆盖(HM)、草帘覆盖(CL)和对照(CK,不覆盖)4个处理进行田间试验.在枸杞生长旺季测定土壤水分、盐分、pH及枸杞株径、株高、冠幅等指标.结果表明,物理覆盖(HM和CL)措施能够显著减缓枸杞根区土壤水分耗散,相对CK处理,HM和CL处理土壤质量含水率分别提高29.6％和13.3％,而CG处理土壤含水率无显著提高.经过一个生育期的改良,各处理均由原来的重度盐土转变为中度盐土,HM、CL、CG和CK盐分相对初始值分别降低45.9％、65.2％、47.4％和44.5％;受灌溉水pH的影响,HM、CL、CG和CK的pH从初始值8.03分别增加到8.23、8.17、8.32和8.37.CL处理盐分降低幅度最大,pH增加幅度最小,且与其余处理有显著差异.枸杞株径、株高和冠幅3个生长指标的主成分分析表明,HM和CL处理枸杞生长状况均好于CK和CG处理,且两者之间没有显著差异.综合考虑土壤水分保蓄、盐分抑制效果及枸杞生长情况,该地区盐渍土滴灌植被建设时最佳覆盖措施为草帘覆盖.

针对养殖池塘严重盐渍化现象,为确保土地资源和水资源的有效利用,通过室内土柱试验探讨不同淋洗水量下胶州湾养殖池塘土壤盐分淋洗规律,并确定最佳用水量.结果表明:随着淋洗水量的增加,土壤及其淋滤液的含盐量均以指数形式下降,为兼顾淋洗效果和节约用水,接近1∶1的水土比可以达到较好的改良效果;在脱盐过程中,土壤中Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-含量均呈下降趋势,SO42-含量呈先上升后下降的趋势,CO32-、HCO3-含量呈上升趋势;淋滤液中各盐离子浓度与土壤各盐离子变化规律类似;土壤各盐离子脱盐率大小大致表现为Cl-＞Na+ ＞K+ ＞Ca2+ ＞Mg2+ ＞SO42-＞HCO3-;随着淋洗水量的增加,土壤中离子组成由原来的Cl-和Na+为主先转变为以Na+、K+和SO42-为主,最后转变为Na+、HCO3-和K+为主.土壤脱盐过程伴随着土壤碱化现象,因此需要对盐渍土脱盐过程中的碱化现象进行进一步研究.

以盆栽一年生‘丰后’梅自根苗、山杏为砧木的‘丰后’梅嫁接苗以及山杏自根苗为试材,设置土壤NaCl含量分别为0(CK)、0.3％、0.6％、0.9％、1.2％和1.5％的盐胁迫处理,观测3种植物盐害情况及其叶片细胞膜透性、抗氧化酶活性、有机渗透调节物质含量的变化,并应用隶属函数值法对各盐浓度处理下3种材料叶片的生理指标进行综合评定,以明确它们的耐盐能力,为梅花向盐渍土分布较广的北方地区推广应用,以及梅花繁殖方法及梅花砧木的选择提供理论依据.结果表明:(1)随着土壤中NaCl含量的递增,‘丰后’梅自根苗、‘丰后’梅嫁接苗及山杏的盐害指数和盐害率不断增大,三者盐害指数在50％时土壤NaCl含量分别是0.545％、0.695％和0.705％,表明3种材料耐盐性由强到弱依次为山杏＞‘丰后’梅嫁接苗＞‘丰后’梅自根苗.(2)随着盐胁迫时间的延长,3种植物苗木叶片相对电导率(RC)和丙二醛(MDA)含量整体呈先上升后下降的趋势;‘丰后’梅自根苗过氧化物酶(POD)活性总体呈上升趋势,‘丰后’梅嫁接苗和山杏总体均呈现上升趋势,但个别浓度呈先上升后下降趋势;‘丰后’梅自根苗可溶性糖(SS)含量整体呈现上升趋势,‘丰后’梅嫁接苗和山杏均总体呈先下降后上升趋势,但个别较高浓度呈先上升后下降趋势.(3)隶属函数值法对盐抗性的综合评定结果为:山杏＞‘丰后’梅嫁接苗＞‘丰后’梅自根苗,综合评定结果与3种材料的盐害指数分析结果一致.研究发现,3种植物叶片所受到盐伤害的程度随NaCl胁迫浓度提高而加深,但植株叶片能对中低盐浓度处理产生一定的适应性;以耐盐性较强的山杏作为嫁接砧木后,‘丰后’梅嫁接苗比其自根苗的耐盐性增强,证明嫁接对梅花耐盐性具有一定的促进作用.

滨海盐渍土地区耕地的有机碳(SOC)、氮(N)及生物量演变是反映该区域土壤质量的重要内容.借助 DNDC (Denitrification—Decomposition)模型模拟江苏滨海滩涂地区盐渍土水稻田土壤有机碳(SOC)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO-3-N)和生物量的变化过程, 分析DNDC模型在江苏滨海盐渍土垦区土壤的适用性, 并对DNDC模型模拟结果进行验证.结果表明:DNDC模型在滨海地区水稻田对生物量、土壤有机碳和氮的模拟结果良好;土壤有机碳均方根误差(RMSE)为0.069, 土壤铵态氮RMSE为11.1, 硝态氮RMSE为0.28, 总生物量RMSE为397.92;滨海盐渍土土壤有机碳和作物产量模拟精度较高(RMSE＜10%), 铵态氮和硝态氮模拟精度较好(RMSE＜20%);模型能正确反映土壤有机碳、硝态氮、铵态氮在水稻生长过程中的变化规律, 同时能很好地揭示施肥与氮素含量、硝态氮与土壤水之间以及铵态氮和硝态氮含量上的相互关系.

[目的]黑果枸杞是一种耐盐植物,是我国西北干旱区盐渍土改良的优良植物物种,其根际土壤细菌群落结构在不同生长时期的变化特征尚不清楚.[方法]本研究采用Illumina MiSeq高通量测序研究了黑果枸杞3个生长阶段的根际土壤细菌群落结构的动态变化.[结果]所有样品中共获得317467条序列,对应于7028个细菌/古细菌OTUs.根际土壤细菌群落的α多样性显著高于非根际土壤.衰老期根际细菌的多样性和丰富度明显低于营养生长期和花/果期.变形菌门和酸杆菌门的相对丰度随生长时期的演变而逐渐降低,而蓝细菌门则相反.厚壁菌门的丰度在衰老期明显高于营养生长期和花/果期.优势属的组成也随生长期的演变而改变,营养生长期、花/果期、衰老期的优势属数量分别为17、16、4,且组成也具有差异.相似性分析表明营养生长期和花/果期的根际细菌群落具有很高的相似性,衰老期根际细菌群落组成与生长期和花/果期具有很高差异,然而与非根际土壤的群落结构具有较高的相似性.[结论]根际土壤细菌群落多样性和组成随生长期的改变而表现出明显的动态变异性,表明黑果枸杞生长时期对根际土壤细菌群落结构具有重要的影响.

以国土部土地利用山东无棣科学观测野外基地白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统为对象,研究了0～40 cm土层土壤的水盐分布特征,并通过游动分割窗技术分析了系统内水盐边界效应.结果表明:白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统内土壤水盐含量在水平方向上分布不均衡,越靠近表层,水平方向土壤含水量变异程度越大,而土壤含盐量变异程度越小.以混交林带为分界线,其两侧土壤水盐含量均有相同变化规律:随离林带距离的推近,在0～10 cm土层,含水量先降低再升高,含盐量平缓波动;在10～ 20 cm土层,含水量下降-平缓-下降,含盐量先上升后下降;在20～40 cm土层,含水量平缓波动,含盐量持续升高.林草复合系统内土壤水盐含量均随土层深度的增加而显著升高.林草复合系统土壤中除HCO3-、K+外,其余各离子含量与总盐含量呈相同变化规律,相关性大小为Na+ ＞Cl-＞SO42-＞Mg2+＞Ca2+.游动分割窗技术表明,南北走向林草复合系统中,土壤水分的主要竞争区域为林带东侧2.5至林带西侧2m区域;土壤盐分在距林带1.0 m范围内受林带主导影响,距林带1.0～3.0 m范围内受林带及紫花苜蓿的共同影响.

土壤电导率与含盐量具有高度相关性,精准的土壤电导率监测有助于了解区域土壤的盐渍化程度,对区域盐渍化防治与调控,农业可持续发展以及生态文明建设具有重要意义.为寻求预测土壤电导率的最佳高光谱参数,实现土壤盐分信息的高效监测,本研究对土壤样品进行室内高光谱和电导率测定,利用两波段优化算法对简化光谱指数(nitrogen planar domain index,NPDI)进行波段优化,筛选不同高光谱数据(原始高光谱反射率及其对应的5种数学变换)运算下的最敏感高光谱参数,从而建立土壤电导率高光谱估算模型.结果 表明:1)NPDIs与土壤电导率之间的相关性显著,在原数据及其平方根、倒数、对数倒数、1.6阶微分变换形式下,优化光谱指数对土壤电导率的敏感程度更强,相关系数绝对值均超过0.80,且基于1.6阶微分变换的(R2020nm+R1893nm)/R1893nm波段组合相关系数绝对值最高,达到0.888.2)基于1.6阶微分波段优化的预测模型效果最佳,预测精度为Rpre2=0.84,RMSEPre=2.07mS/cm,RPD=2.94,AIC=158.11.因此,对高光谱数据的适当数学变换有利于优化光谱指数更好地估算土壤电导率,进一步实现土壤盐渍化高精度动态监测.