开发利用可再生资源与能源，大力发展生物质能源及生物基化学品，减少经济发展对石油的依赖，具有十分重要的战略意义。菊芋作为生物质能源植物，其生态适宜性极强，可利用荒地及滩涂土地资源进行规模化种植。本论文主要就国内菊芋基因型资源进行筛选后，从田间试验和温室试验对适合沿海滩涂种植、高产优质的基因型菊芋进行系统筛选，揭示不同基因型菊芋在海水胁迫下生理生化特性差异，阐明典型基因型菊芋耐海水机理，探索典型基因型菊芋在海水胁迫下代谢变化及其特征，同时进行海涂海水灌溉菊芋需肥规律研究，阐述其机制，并对海涂种植菊芋的生态安全性进行评价，为菊芋的综合利用集成技术的产业化资源平台建设提供支撑。试验结果如下：1)随海水浓度的增加，各基因型菊芋的根和地上部干重的增长速率均降低，各基因型菊芋叶片MDA含量、膜透性及地上部和根Na⁺和Cl^-含量均增高，但南芋1号和8号表现为更耐海水。菊芋幼苗地上部和根鲜重和干重与根部Na⁺含量呈极显著负相关，地上部和根鲜重与地上部和根部Cl^-含量呈显著负相关，地上部和根干重与地上部和根部K⁺含量呈显著正相关。应用幼苗叶片过氧化物酶同功酶电泳技术进行基因型亲缘关系检测表明，8个基因型菊芋过氧化物酶同功酶表现出明显的谱带差异。根据菊芋在海水处理下的表现分为3种类型：高耐海水型，中耐海水型和低耐海水型。在评价不同基因型菊芋对海水的响应时，地上部和根鲜重、干重及含水率的下降幅度及Na⁺、K⁺和Cl^-含量可作为主要的生理指标。2)在海涂以不同基因型菊芋（Helianthus tuberosus L．）为材料进行田间试验结果表明，南芋2号根和地上部生物量较其他基因型大，南芋5号和南芋3号株高在各浓度海水灌溉下均显著高于其他菊芋基因型，而茎粗在各处理下变化不一致，在30％海水灌溉下，南芋1号根和地上部物质积累未受到抑制作用，其他基因型菊芋的根和地上部物质积累受到了一定抑制。各基因型菊芋块茎产量差异较显著，在30％海水灌溉下，南芋2号产量显著高于其他基因型菊芋，各基因型菊芋块茎单重在各处理下差异也较显著，南芋1号和2号块茎单重最大，各基因型菊芋块茎总糖和菊糖含量差异较显著。随海水浓度的增加，各基因型菊芋根、茎和叶的Cl^-和Na⁺含量均增加，但基因型间差异较显著，叶片的Na⁺含量显著低于根和茎的Na⁺含量。从生物积累量和块茎产量、总糖和菊糖含量及离子分布看，南芋1号和南芋2号较其他基因型更适合在海涂利用适当浓度海水进行灌溉种植。3)各基因型菊芋叶片SOD、POD、CAT活性及MDA含量在各浓度海水下处理下变化不一致，且随时间延长变化也不一致，从叶片MDA含量看，南芋1号在海水处理下膜脂过氧化程度较南芋7号和南芋6号小，受伤程度最低。随海水浓度的增加，各基因型菊芋叶片可溶性糖和脯氨酸含量变化不一致，且随时间延长变化也不一致。海水处理对各基因型菊芋幼苗生理代谢特征有影响，但对各基因型菊芋幼苗的影响不一致，南芋1号表现为更耐海水。4)采用X-射线微区分析技术研究了0％，15％和30％海水处理对较耐海水基因型南芋1号和低耐海水基因型南芋7号幼苗根系、茎杆、叶片横切面不同细胞离子分配的影响。结果表明，海水胁迫导致两基因型菊芋幼苗体内Na⁺和Cl^-含量显著上升，但两基因型间有差异，南芋1号体内Na⁺峰值较南芋7号高，占离子总量的百分比也比南芋7号高，在30％海水处理下，两基因型幼苗体内Na⁺和Cl^-含量占总离子百分比50％以上，南芋1号茎中柱薄壁细胞高达80％以上。各处理下K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺峰值变化不明显，但在15％和30％海水处理下，其占离子总量百分比较0％海水处理均降低。5)．透过透射电镜观察海水处理对较耐海水基因型南芋1号和低耐海水基因型南芋7号幼苗叶绿体超微结构的影响。海水胁迫导致两基因型菊芋幼苗叶绿体片层结构模糊、解体，边缘膜模糊，被膜破损，内部结构破坏，而南芋1号较南芋7号受损程度低。6)利用高效液色谱．电化学相（库仑电极）阵列检测技术检测海水处理下不同处理时间后菊芋体内绿原酸的变化情况及其他小分子物质的差异显示。随处理时间的延长，0％海水处理下氯原酸含量变化不显著，而15％和30％海水处理下氯原酸含量变化显著15％海水处理下，在1h时较2h和3h时高，而30％海水处理下在3h时较1h、2h和6h时高。海水处理后菊芋幼苗体内产生的其他一些未知的小分子物质尚有待定性和进一步考察其变化规律。7)在山东莱州海涂采用正交试验设计进行田间试验结果表明，各浓度海水浇灌下，随着施氮、磷量的增加菊芋主茎普遍增长和增粗。经过对海水与N肥及P肥的交互作用分析，可以看出W₂N₃和W₂P₃是优化组合；处理因子分析表明，影响菊芋产量的主要因素是不同浓度海水灌溉，N肥和P肥次之，其优化组合为W₂N₃P₃。8)增加磷、氮素浓度后，能显著缓解海水胁迫的抑制作用，显著增加菊芋幼苗叶片脯氨酸和可溶性糖含量，增强菊芋幼苗叶片SOD、POD和CAT活性；降低了MDA含量和膜透性；降低地上部和根Na⁺和Cl^-含量，增加K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量。说明磷、氮素能够改善菊芋幼苗的营养状况，同时能够增强其抗盐性，且随海水浓度的增加其效应越明显。9)大田小区海水灌溉实验中，0-5cm土层盐分变化剧烈，在菊芋整个生育期降雨量为515 mm的情况下，至收获期时，各处理均能降至灌海水前的水平。75％海水灌溉，5-40 cm层土壤盐分呈积累趋势，次生盐溃化明显；50％海水灌溉后轻微积盐，若无充沛的雨水淋洗则须结合一定的农业措施以防造成次生盐害；25％海水浓度在灌溉定额为1600 m³hm^-2时能保持土壤盐分的盈亏平衡。海水灌溉后，Na⁺和Cl^-主要分布在5-20 cm土层，而Ca²⁺和Mg²⁺主要在20-40 cm土层。