【摘 要】
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迅速增长的人口强调了增加粮食生产的必要性,土壤盐碱化对粮食安全构成威胁,因此急需在改良盐碱地的同时开发其生态和经济价值。尽管藜麦具有优异的抗逆性且兼具高营养价值,是公认的实现盐碱地高值化综合利用的优良作物,但是也需要进一步提高藜麦在盐碱地中的产量。微藻是一大类能够进行光合作用的单细胞生物,含有多种生物活性物质,兼顾生物肥料与生物刺激剂的双重功效。但是,微藻在盐碱地改良及对作物在盐碱地中的促生效果未
【基金项目】
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国家自然科学基金(31902394); 国家重点研发计划项目(2021YFD1901100); 国家重点研发计划部省联动项目(2021YFD1901100); 山西省高等学校科技创新项目(2021L119);
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迅速增长的人口强调了增加粮食生产的必要性,土壤盐碱化对粮食安全构成威胁,因此急需在改良盐碱地的同时开发其生态和经济价值。尽管藜麦具有优异的抗逆性且兼具高营养价值,是公认的实现盐碱地高值化综合利用的优良作物,但是也需要进一步提高藜麦在盐碱地中的产量。微藻是一大类能够进行光合作用的单细胞生物,含有多种生物活性物质,兼顾生物肥料与生物刺激剂的双重功效。但是,微藻在盐碱地改良及对作物在盐碱地中的促生效果未见报道。因此,本研究以三种小球藻(Chlorella pyrenoidosa、Chlorella vulgaris和Chlorella emersionii)为材料,首先筛选出盐碱胁迫耐受性最好的小球藻,其次采用土壤灌溉的形式评价目标小球藻对太谷(非盐碱地)和应县(盐碱地)土壤的改良效果,最后探讨了小球藻对两种土壤上藜麦的促生效果与作用机理。主要研究结果如下:1.耐盐碱小球藻的筛选。研究表明,三种小球藻在大于100 mmol L-1的盐处理下的生长均受到抑制,且碱性盐对小球藻的抑制能力大于中性盐。小球藻可通过增强光合活性来抵御盐碱胁迫。综合评估表明C.pyrenoidosa和C.vulgaris对盐碱胁迫的耐性强于C.emersionii,且C.pyrenoidosa表现最好。2.目标小球藻对太谷和应县土壤的改良效果评估。研究表明,太谷和应县土壤的p H在施用小球藻后没有受到影响,但是土壤保水性、有机质和养分含量以及可利用氮与总氮的比率均显著增加且与剂量呈现相关性。小球藻对太谷土壤的改良效果优于应县土壤,在应县土壤需要施用更多的剂量才能达与太谷土壤相当的水平。小球藻主要通过有机添加和养分供应的角色展现其改良盐碱地的潜力。3.目标小球藻对太谷和应县土壤中藜麦的促生效果评价与作用机理解析。研究表明,应县土壤的藜麦由于受到盐碱胁迫的抑制,产量下降了23.7%。小球藻施用均增加了两种土壤上藜麦的叶绿素含量和光合活性,减少了盐碱胁迫下剩余光能对藜麦的光合抑制。小球藻对藜麦在盐碱胁迫下的改善作用优于正常生长情况下。小球藻在太谷土壤上通过提高土壤的养分供应能力和增强藜麦的光合活性来促进藜麦的生长和产量,而在应县盐碱土壤上主要通过改善土壤的盐碱环境和促进藜麦的渗透调节能力、光合和抗氧化活性来抵御盐碱胁迫,且最大剂量增产了41.6%。综上所述,C.pyrenoidosa对盐碱胁迫的耐性表现最好,其应用可以改善土壤环境,并且促进藜麦的生长和产量以及有效缓解盐碱胁迫对藜麦生产的抑制作用。上述结果评估了微藻在盐碱地改良和藜麦生产方面的有效性,可作为开发盐碱地生态和经济价值的一种新的可持续战略。
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