河北省滨海盐渍土植物生态改良适宜性研究

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随着我国城镇化进程加快以及耕地与淡水资源的日趋紧张,我国粮食安全面临着日益严峻的形势。我国盐碱地面积大、种类多,盐碱地的改良利用成为扩充耕地后备资源的重要举措。但目前以工程措施、农艺措施、化学及生物等方面的盐碱地改良技术存在成本高、改良效率低、技术集成度弱等问题。因此开展盐碱地耕种作物的适应性研究,进一步明确耕种作物种类的优化选择及其对滨海盐渍土土壤性状的改良效果,对我国盐碱地治理及高效利用、提高粮食产量、保障粮食安全问题具有重大意义。本研究选取典型滨海盐渍土--沧州市青县为研究区域,通过种植六种主要作物(玉米、大豆、高粱、田菁、油葵、谷子),观察作物种类对不同程度盐碱胁迫的生物学响应、土壤的化学和生物学性质变化,探究了耕种作物与不同程度的盐渍土的互作影响。主要研究结果如下:1.作物生长对盐碱胁迫的适应性差异明显。六种作物在受到盐碱胁迫后,株高、茎粗、生物量、含水率、叶片SPAD值和产量均显著降低,盐碱程度越高对其影响越大。整体来看,田菁对盐碱胁迫的抵抗能力较强。2.种植作物对盐渍土化学性质的影响存在差异。种植作物后,轻度盐渍土和中度盐渍土的pH和全盐含量均呈现降低的趋势,种植谷子和油葵对pH和全盐含量的影响最大;全氮、速效磷和速效钾等含量有所升高,谷子种植对养分含量的提升最大;表征盐渍化程度的pH值和全盐含量呈显著正相关,与土壤营养成分指标如有机质、全氮、速效磷和速效钾含量均成负相关。3.种植作物可通过改变盐渍土的理化性质来调控微生物群落变化,进而影响微生物功能。轻度盐渍土与中度盐渍土中细菌优势菌群一致,为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobaceria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi);与空白处理相比,种植作物提高了土壤细菌的丰富度和多样性,不同作物的改良效果存在差异,谷子和油葵改良效果更优;轻度与中度盐渍土细菌群落结构存在显著差异,且种植作物对轻度盐渍土细菌群落结构的影响更大;在盐渍土中,pH和盐离子是影响土壤细菌群落的重要环境因素,且与微生物多样性指标呈负相关;两种盐渍土的一级功能主要都为新陈代谢功能、环境信息处理功能和遗传信息功能,但在功能表达上作物之间存在差异。4.作物种类对轻度和中度盐渍土改良效果的综合评价存在差异。其中,轻度盐渍土中不同作物的改良效果为谷子>油葵>玉米>高粱>田菁>大豆;在中度盐渍土上不同作物的改良效果排序为谷子>油葵>大豆>玉米>高粱>田菁。整体来看,谷子综合评价系数最高达到了 0.88分以上,为改良盐渍土理化及微生物性状的最适种类。综上,作物生长对盐碱胁迫的适应性差异明显,田菁抵抗盐碱胁迫能力最强。作物种植可以改善土壤化学性质,提高微生物多样性,且种类间对盐渍土改良的综合评价存在差异,谷子和油葵的综合评价系数最高,为当地改良盐渍土的种类选择提供新的指导。
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