不同水文年型下盐胁迫对白茎盐生草生长的影响.pdf

2023，45（4）DOI：10.13836/j.jjau.2023091江西农业大学学报 Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensishttp:/不同水文年型下盐胁迫对白茎盐生草生长的影响刘巧玲1，赵广兴1，李王成1，2，3*，贾振江1，安文举4，张欣1，刘嘉斌1（1.宁夏大学 土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021；2.旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心，宁夏 银川 750021；3.省部共建西北土地退化与生态恢复国家重点实验室，宁夏 银川 750021；4.黄河水土保持绥德治理监督局（绥德水土保持科学试验站），陕西 榆林 719000）摘要：【目的】为明晰白茎盐生草在典型干旱区适宜生长的最佳水盐条件和耐盐阈值。【方法】采用室外桶栽控制试验，以当地土壤盐浓度3.2 g/kg（S1）为对照，分别设置4.5 g/kg（S2）、6 g/kg（S3）、10 g/kg（S4）、14 g/kg（S5）、18 g/kg（S6）和22 g/kg（S7）的土壤盐浓度，共7个盐分水平，研究特丰水年（W3）、平水年（W2）、特枯水年（W1）下不同程度盐胁迫对白茎盐生草不同生育期的生长特征、生理变化和生物量的影响。【结果】（1）土壤含盐量为14 g/kg以上时白茎盐生草将无法萌发及生长。（2）不同生育期白茎盐生草对水分和盐分胁迫响应的敏感性不同，水盐胁迫对其生长期的影响高于成熟期。生长期时，水分和盐分对其生长生理等指标均产生显著的影响（P0.05），水盐交互作用对肉质化、叶片保水力、叶片相对含水量和质膜相对透性影响显著，但成熟期水盐交互作用对白茎盐生草的生理生长无显著的影响。（3）水分主要影响白茎盐生草的生理特征，而盐分对其生理生长特征均有显著的影响。在水分和盐分胁迫的交互作用下，白茎盐生草主要通过增大肉质化程度和质膜相对透性，降低叶片保水力和生物量等应对逆境。（4）由白茎盐生草地上鲜重和土壤盐分的回归方程（y=107.36+5.54x-0.92x2，R2=0.97）求解得出，白茎盐生草的耐盐阈值为10.98 g/kg。白茎盐生草的耐盐生长综合评价模型结果显示，各处理按生长指标的隶属函数平均值从大到小排序依次为：W2S2（0.82），W3S2（0.78），W2S1（0.77），W3S1（0.72），W3S3（0.71），W2S3（0.67），W2S4（0.54），W1S2（0.38），W3S4（0.36），W1S1（0.34），W1S3（0.20），W1S4（0.13）。【结论】平水年下4.5 g/kg的土壤盐浓度（W2S2）是白茎盐生草的生长最佳水盐条件，且白茎盐生草属于耐盐能力强的植物，可用于盐碱地的改良和生态脆弱区的植被恢复。关键词：水文年型；耐盐阈值；综合评价；白茎盐生草中图分类号：S156.4 文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：文章编号：1000-2286（2023）04-0983-11收稿日期：20230216 修回日期：20230326基金项目：国家自然科学基金项目（52169010）、国家重点研发计划项目（2021YFD1900600）、宁夏自然科学基金重点项目（2021AAC02008）、宁夏重点研发计划项目（2019BEH03010）和宁夏高等学校一流学科建设项目（NXYLXK2021A03）Project supported by the National Natural Science Foundation of China（52169010），National Key Research and Development Plan（2021YFD1900600），The Key Natural Science Projects of Ningxia（2021AAC02008），Ningxia Key Research and Development Program（2019BEH03010）and First-class Discipline Construction Project of Ningxia Colleges and Universities（NXYLXK2021A03）作者简介：刘巧玲，硕士，orcid.org/0009-0001-7945-7913，；*通信作者：李王成，教授，博士生导师，主要从事农业水资源高效利用研究，orcid.org/0009-0004-7543-479，。刘巧玲，赵广兴，李王成，等.不同水文年型下盐胁迫对白茎盐生草生长的影响 J.江西农业大学学报，2023，45（4）：983-993.LIU Q L,ZHAO G X,LI W C,et al.Effect of salt stress on growth of Halogeton arachnoideus under different hydrological yearsJ.Acta agriculturae universitatis Jiangxiensis,2023,45(4):983-993.江 西 农 业 大 学 学 报第 45 卷Effect of Salt Stress on Growth of Halogeton arachnoideus under Different Hydrological YearsLIU Qiaoling1，ZHAO Guangxing1，LI Wangcheng1,2,3*，JIA Zhenjiang1，AN Wenju4，ZHANG Xin1，LIU Jiabin1（1.School of Civil and Hydraulic Engineering，Ningxia University，Yinchuan 750021，China；2.Engineering Technology Research Center of Water-Saving and Water Resource Regulation in Ningxia，Yinchuan 750021，China；3.State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China，Yinchuan 750021，China；4.Suide Soil and Water Conservation Experimental Station of Yellow River Conservancy Commission，Yulin，Shaanxi 719000，China）Abstract：ObjectiveThis study aims to clarify the optimal water and salt conditions and salt tolerance threshold for the suitable growth of Halogeton arachnoideus in typical arid areas.MethodsA controlled outdoor bucket planting experiment was conducted with a local soil salt concentration of 3.2 g/kg（S1）as the control and the concentration level of 4.5 g/kg（S2），6 g/kg（S3），10 g/kg（S4），14 g/kg（S5），18 g/kg（S6）and 22 g/kg（S7）were set respectively.The effects of different levels of salt stress on the growth characteristics，physiological changes，and biomass characteristics of H.arachnoideus at different reproductive stages were investigated at seven salinity levels in high-flow yea（W3），normal-flow year（W2），and low-flow year（W1）.Results（1）the soil salt content of 14 g/kg or above prevented the germination and growth of H.arachnoideus.（2）The sensitivity of H.arachnoideus to water and salt stress differed in different reproductive stages，and the effect of water and salt stress was higher in the growing stage than in the maturing stage.During the growth period，water and salt had significant effects（PW3S2（0.78）W2S1（0.77）W3S1（0.72）W3S3（0.71）W2S3（0.67）W2S4（0.54）W1S2（0.38）W3S4（0.36）W1S1（0.34）W1S3（0.20）W1S4（0.13）.Conclusion The best water-salt conditions for the growth of H.arachnoideus were the soil salt concentration（W2S2）of 4.5 g/kg，under the normal-flow.As a salt-tolerant plant，H.arachnoideus can be used for the improvement of saline lands and the revegetation of ecologically fragile areas.Keywords：hydrological year；salt tolerance threshold；comprehensive evaluation；Halogeton arachnoideus【研究意义】近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，全球多数地区将更加频繁地出现不同类型的极端气候事件（如干旱，强降雨，热浪等）1。在我国主要表现为气温升高，降水量减少等现象。极端天气的频繁发生不仅对生态系统产生强烈影响，也将加重土壤盐碱化程度，使本就有限的土地资源面临更加 984第 4 期刘巧玲等:不同水文年型下盐胁迫对白茎盐生草生长的影响严峻挑战2。据统计，全球盐碱化土地的面积仍在持续增加。到2050年，全球可能会有超过一半的土地转为盐碱化土地3。耐盐植物的选育是改良盐碱地的有效手段之一，因此研究植物在盐胁迫下的生理生长特征及耐盐阈值具有重要的现实意义。【前人研究进展】在我国西北典型干旱半干旱地区，干旱与盐胁迫常常伴随发生，共同影响植物的生长发育4。干旱和盐分胁迫不仅改变了植物生理生长特征、生活史及适应策略，对土壤结构、物种多样性及群落结构等亦有不利影响5。西北干旱半干旱地区自然生长的植被主要依赖天然降水补给水分。枯水年时，持续的干旱胁迫限制了植物的养分吸收和生物量的积累6。当发生特丰水年时，降雨总量大，水分过多也可能会对植物产生负面效果7。同时，植物盐胁迫的应对机制很大程度上取决于胁迫程度和植物种类8。轻度的水盐胁迫能够有效减少植物蒸散量，稳定作物产量，提高作物水分利用效率9。而重度盐胁迫造成的高渗透压促进脱落酸的产生，导致植物叶片孔闭合和叶水势降低等10。植物的生理生长对水盐胁迫的响应可能不是两种效应的简单叠加，而