滴灌棉田水盐迁移规律及其改善棉花耐盐机制研究

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盐碱土是重要的土壤类型,在干旱区分布很广。国内外对于干旱区盐土棉花的研究集中土壤水盐动态和棉花生长和生理指标上,而对于棉花盐分胁迫根系-地上部信号传递报道的很少。本项目以新疆滴灌(淹灌)盐土棉花为研究对象,(1)研究干旱区棉田水盐运移规律;(2)通过棉花根系形态指标(活力),根系养分吸收等,揭示盐分胁迫根系适应机理:(3)根据棉花活性氧物质、抗氧化酶活性,揭示棉花盐分胁迫下协调机制。(4)结合不同灌溉方式棉花生物学、农艺指标以及生理指标,揭示棉花对响应、调控机制。主要研究结果如下:1.盐分对棉花的生长进度有延迟作用,势必造成出苗率下降和生长指标的下降,株高降低、叶片的生长速度及叶宽下降,叶片叶绿素整个生育期都低于对照,叶片光合速率下降,尤其是上中部叶片,导致养分吸收能力下降,可溶性糖和蛋白质合成能力下降,最终导致植株干重和经济产量下降。盐分胁迫下膜脂过氧化程度增加,过氧化产物MDA明显增加,MDA可作为评价盐分胁迫的指标。2.滴灌处理在水平距滴头15 cm,纵向30 cm以内的范围,水分较大,而盐分较低,形成了脱盐区(又称为湿润区),盐分低于初始盐度,在脱盐区范围内为作物根系创造了低盐、水分充足的良好生长环境,而养分也被带到脱盐区边缘聚集,这就造成水分、根系与养分分布的不一致,即分布错位性。而淹灌处理只对020 cm土壤盐分有淋洗作用。对新开垦盐碱地进行滴灌,初期盐分下降明显,随着滴灌年限的延长,滴灌对土壤盐分淋洗作用减弱,经过4-5年左右的滴灌压盐,苗期上层土壤含盐量由0.6%左右下降到0.3%左右,基本保证棉花的正常生长。3.滴灌棉花根系在盐分胁迫下进行了自我调整,发生了“补偿效应”,虽然根系下扎深度和范围有所减少,但在脱盐区范围内,中盐处理(含盐量0.3%,耐盐阈值)棉花的根系密度增加,直径变细则说明侧根生长旺盛,根长增加,表面积增加,弥补了因盐分抑制造成根系生长的损失。只有在极限耐盐度(含盐量0.6%)根系生长才会受到抑制,“补偿效应”减弱。4.滴灌土壤盐分显著影响棉花对N、P和K养分的吸收和分配。N、P和K的积累总量以及在籽棉和铃壳中的吸收量随土壤盐度增加显著降低,而茎秆和叶片受影响较小。棉花植株体内的盐分离子(Ca2+、Na+与Cl-)含量随土壤盐度的增加显著增加。吸收的盐分离子主要积累在茎叶,尤其以叶片中的盐分离子含量为最高,而籽棉的盐分离子含量较少。
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