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河北低平原粮食作物冬小麦夏玉米生长期间面临土壤盐渍、微咸水灌溉使作物生育期易遭受盐分胁迫影响。该研究从提高作物本身耐盐能力、改善土壤环境条件增强作物耐盐能力和通过优化微咸水灌溉时间减轻盐分影响三个方面,研究提高冬小麦和夏玉米耐盐能力的调控机制和技术,为农业生产服务。 在提高作物本身耐盐分胁迫能力方面,利用种子引发技术研究了不同引发剂对小麦种子在盐胁迫环境下萌发和幼苗生长及最终产量的影响。研究发现利用引发剂对小麦种子进行引发后,种子萌发提前,幼苗生长发育及代谢增强,抗逆境相关生理指标提升。在所用的引发剂(H2O、硝普钠、乙烯、脱落酸)中,H2O和硝普钠(SNP)引发对小麦种子萌发及幼苗生长具有良好的促进作用。同时SNP引发还可使幼苗中可溶性蛋白含量增加,进一步增加作物抵御盐胁迫的能力。冬小麦桶栽试验结果表明,H2O引发小麦种子可显著提高小麦在盐胁迫条件下的产量。 在改善盐渍化土壤环境提升作物耐盐分胁迫方面,利用桶栽试验研究了4种有机肥(无棣有机肥、禾宜佳有机肥、腐熟加工鸡粪、当地腐熟风干牛粪)在不同水分条件下对盐渍土栽培冬小麦和夏玉米生长发育、生理生态及产量的影响。研究结果显示,对于含盐量0.2%、有机质含量8g/kg的瘠薄盐渍土,施用有机肥可有效改善土壤环境,其中禾宜佳有机肥使土壤中总氮、有机质、总微生物含量分别提高了8.4%、16.7%、55.8%,效果最佳。在土壤含水量高时,施用有机肥可使盐胁迫下小麦、玉米叶片叶绿素含量分别提高约6.9%、5.1%,小麦、玉米生物量最高分别增加60.0%和51.2%;冬小麦净光合速率最大提高20.8%、穗粒数提高44.4%、千粒重增加24.9%,产量提高61.9%。在土壤含水量低时,以上指标也均有所增加,但增幅不及高含水量下明显。土壤含水量高时,增施有机肥有利于作物在高盐土壤中生长;水分含量低时,增施某些含盐量高的有机肥可能造成土壤盐浓度增加反而增大了盐分对作物的危害。在高水分条件下增施有机肥增产效果更佳。此外增施有机肥也降低了伤流液中Na+/K+比值,减少了Na+、Cl-等盐离子向叶的运输,降低了Na+、Cl-等盐离子对作物的影响。 在淡水资源匮乏而浅层微咸水丰富的河北低平原,利用3-4g/L的微咸水灌溉冬小麦,可增加作物生育期灌溉水可利用量,减轻淡水资源匮乏对作物生长影响。大田试验研究结果显示冬小麦生育期无论灌溉一次水还是两次水,微咸水代替淡水灌溉的最佳时期是拔节期,微咸水代替淡水灌溉对亏缺灌溉的冬小麦产量没有明显影响;在没有淡水资源灌溉条件下,冬小麦生育期增加一次微咸水灌溉的增产效果在22-40%。冬小麦夏玉米一年两季种植下,夏玉米的出苗水灌溉可以减轻冬小麦微咸水灌溉引起的土壤表层盐分累积问题,对夏玉米产量不产生明显影响,并可借助季风气候夏季集中降水,实现土壤周年盐分平衡。同时,在微咸水灌溉下土壤有机质增加可维持土壤结构,减轻微咸水对土壤结构破坏,利于盐分淋洗。 上述研究结果显示,通过种子引发提升作物本身耐盐能力、培肥地力增加土壤有机质维持微咸水灌溉下的土壤结构并增加作物生长势,降低盐分对作物影响,并结合优化微咸水灌溉时间,同时降低缺水和盐分对作物不利影响,实现盐渍区冬小麦夏玉米产量潜力提升。