滨海盐碱地棉花成苗的原理与技术

成苗是滨海盐碱地植棉的难点,建立和完善成苗技术是盐碱地棉花丰产的关键.本文在回顾前人相关研究的基础上,依据我们在该领域的研究进展,总结评述了土壤根区盐分差异分布、提墒增温、建立膜下温室和采用抗盐种衣剂促进棉花成苗的效应与机制.在土壤耕层平均盐分含量不能减少的情况下,通过诱导盐分在根区的差异分布、适度提高土壤含水量和地温,改善至少部分根区的生态环境,可显著减轻盐害,是促进盐碱地棉花成苗的重要途径.轻度盐碱地平作覆盖、中度和重度盐碱地沟畦覆盖、无灌溉条件下的预覆膜栽培、热量不足地区的短季棉晚播,是促进滨海盐碱地棉花成苗和增产的可靠技术.以上成苗理论与技术为滨海盐碱地棉花一播全苗提供了保障.     

盐碱土壤转Bt基因棉花外源蛋白表达量时空变化及对抗虫性的影响

盐碱地是潜在的可利用耕地资源,但土壤盐碱化严重制约了农业生产的可持续发展。基于棉花机械化程度低、劳动力成本和生产资料投入剧增、比较效益下降和实施粮食生产安全战略等因素影响,我国长江流域和黄河流域棉花面积锐减,种植区域向内陆盐碱旱地或滨海盐碱地转移,但目前针对盐碱地转Bt基因棉种植可能带来的生态安全性问题研究甚少,正成为国内外研究的焦点和热点。伴随着棉花向盐碱地大面积转移种植趋势,检测盐胁迫是否影响转基因抗虫棉抗虫性,明确其影响程度,直接关系到转基因抗虫棉种植的安全性,也是目前抗虫棉扩大生产中迫切需要解决的问题。以非转基因棉花为对照,分别在低盐、中盐和高盐土壤种植的棉花的苗期、蕾期和花铃期采样,室内测定了转Bt基因棉花叶片对棉铃虫幼虫校正死亡率和外源蛋白表达量。研究结果发现盐分胁迫下转Bt基因棉花苗期叶片对棉铃虫幼虫校正死亡率下降了9.22%—47.46%,蕾期下降了31.61%—45.42%,花铃期下降了3.59%—18.52%;土壤盐分显著降低了转Bt基因棉花叶片中外源蛋白的表达量,苗期功能叶外源蛋白表达量下降了7.66%—29.86%;蕾期下降了3.77%—36.85%;花铃期下降了18.13%—41.02%;相关性分析表明,盐分胁迫条件下转Bt基因棉花叶片中外源蛋白表达量与其对棉铃虫抗性程度存在正相关关系。结果表明,盐碱土壤显著降低了转Bt基因棉花叶片外源杀虫蛋白表达量,从而导致转Bt基因棉花叶片对棉铃虫的抗虫性下降。研究土壤盐分对转Bt基因棉花对棉铃虫的影响及其作用机制,可为建立盐碱地转Bt基因棉花田害虫综合防控技术体系、转Bt基因棉花环境安全评价及转Bt基因棉安全管理提供依据。     

海涂区不同植被类型下土壤盐渍剖面及其电磁感应响应特征

针对滨海滩涂区植被类型与土壤盐渍化间的内在联系,以黄河三角洲典型海涂区为研究对象,结合电磁感应仪EM38与田间采样,分析了不同植被类型下土壤盐渍剖面分布特征,并对各植被类型下土壤盐渍剖面的电磁感应响应特征进行了比较.结果表明：研究区土壤盐分具有较强的表聚性与变异强度,水平磁感式表观电导率(EM_h)对浅层土壤盐分响应较好,而垂直磁感式表观电导率(EM_v)对深层土壤盐分的响应优于EM_h;土壤盐渍剖面分为表聚型、底聚型和平均型3类,表聚型盐渍剖面主要为光板地和盐蒿地,底聚型的地表植被以棉花为主,平均型主要为杂草,且土壤盐分表聚强度为光板地>盐蒿地>杂草地>棉花地;随着植被类型由棉花—杂草—盐蒿—光板地变化,各剖面的EM_v/EM_h值逐渐降低.经非参数检验,植被类型与电磁感应响应特征具有显著相关性,且不同植被类型的EM_v/EM_h分布特征差异明显.     

基于MaxEnt模型的黄河三角洲滨海湿地优势植物群落潜在分布模拟

采用千米网格的方法,对黄河三角洲滨海湿地进行土壤采样和植被群落调查,利用MaxEnt模型和GIS空间分析技术,模拟该地区优势物种的潜在分布,定量分析优势物种的主导环境影响因子及其生态位参数.结果表明: 黄河三角洲滨海湿地的优势物种为柽柳、芦苇和盐地碱蓬.影响柽柳、芦苇和盐地碱蓬潜在分布的主导环境因子分别为硝态氮、盐分、坡度、镁、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分、全磷、pH、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分和铵态氮.黄河三角洲滨海湿地优势物种的存在概率与盐分呈正相关,与其他主导环境影响因子呈负相关.黄河三角洲滨海湿地优势物种的潜在核心适生区主要分布在滨海地区,芦苇的分布范围较柽柳和盐地碱蓬更广泛.     

沿黄地区盐碱地种植水稻土壤理化性质的比较

土壤盐碱化是一个世界性的问题,中国盐渍土面积为3. 47×105 km2(不包括滨海滩涂) [1]. 陕西省沿黄地区分布有大面积盐碱地,该地区土地利用率极低. 盐碱地治理通常采用水利工程、化学改良和生物改良等措施[2-4] ,植物改良技术因具有费用少、见效快以及在改善大面积盐碱土的同时能获得经济效益等优点而受到广泛关注. 已有的在盐碱地区种植水稻(Oryza sativa Linn.)的研究集中在不同改良剂对盐碱地的改良效果及对水稻产量的影响,盐分胁迫对水稻生长的影响以及作物收获还田后对盐碱地的改良等方面[5-7]. Hussain等[8]研究了水稻在盐碱地的耐盐机制;罗新正等[9]认为,连续多年采用种稻模式进行单纯性洗排盐碱可明显降低松嫩平原盐碱地表层土壤的含盐量.     

黄河三角洲盐碱地花生根层土壤菌群结构多样性

花生属豆科固氮作物,具较强的抗旱耐盐性,土壤微生物在盐碱土生态系统中具有重要的生态功能。以花生平作、花生/棉花间作为对象,通过16S rRNA基因克隆文库技术分析了黄河三角洲滨海盐碱地花生旺盛生长期不同含盐量盐碱地和非盐碱地0—40cm根层非培养土壤微生物群落组成及其多样性,分析了盐碱地花生根层土壤细菌群落与非盐碱地花生根层土壤细菌群落的差异,为揭示盐碱地花生根层土壤微生物的多样性以及土地利用变化与生态环境效应间的关系奠定基础。利用免培养技术直接从土壤样品提取总DNA,针对细菌基因组16S rRNA基因的V3高变区进行PCR扩增;利用焦磷酸测序的方法对V3高变区PCR产物进行高通量测序,并对测序数据进行生物信息学分析。结果表明,(1)黄河三角洲滨海盐碱土较高含盐量土壤中根层土壤微生物种类、优势种群数量和群落功能多样性较非盐碱土壤较为丰富。(2)盐碱土花生平作或花生//棉花间作两种种植方式基本不影响二者0—40cm根层土壤微生物优势类群;不同土壤类型和种植模式下,花生和棉花根层土壤中优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria) 4种菌群,其总丰度为80%—90%。非盐碱土壤中花生根层的酸杆菌门(Acidobacteria)丰度是盐碱土壤中的3倍以上,嗜热油菌纲(Thermoleophilia)和放线菌纲(Actinomycetales)丰度远高于各种盐碱土壤花生平作和花生//棉花间作两种植模式下的花生根层土壤;非盐碱土平作花生0—40cm土层中Rubellimicrobium、Pontibacter和Lamia细菌则显著缺失。(3)土壤类型对土壤微生物菌群类型影响较大,聚类分析表明,10个土壤样本依据土壤含盐量高低和根系分布深度聚为3类,即非盐碱土壤归为1类,盐碱土壤根系密集分布层0—20cm、20—40cm各归为1类。     

滨海泥质盐碱地衬膜造林技术

盐碱地造林是当今世界上许多国家面临的巨大难题,中国的滨海泥质盐碱地就是其中之一,盐分含量高至不适宜苗木生长的程度。研究目的在于检验衬膜在滨海泥质盐碱地造林中的成效。于2007—2009年,对使用衬膜的新造林模式和全面客土、穴状客土两种传统造林模式栽植穴内外土壤电导率值、含水量及苗木生长情况进行测定和分析。与传统造林模式相比,新造林模式在衬膜的作用下,其穴内客土土壤水分含量有明显提高,盐分含量也明显较低;2009年苗木的成活率、苗高和冠幅较全面客土传统造林模式同比高出150.00%,7.00%和12.00%,较穴状客土传统造林模式同比高出838.00%,12.00%和22.00%;选用的四种苗木中,香花槐效果最好,最适宜滨海泥质盐碱地这种新的造林体系,红叶杨不适宜滨海泥质盐碱地。结果表明,使用衬膜在滨海泥质盐碱地造林体系中效果明显,且成本低廉,宜于推广。     

种植盐地碱蓬改良滨海盐渍土对土壤微生物区系的影响

利用盐生植物盐地碱蓬对天津河口滨海盐碱地进行生物修复,研究了其对土壤微生物区系的影响.结果表明,种植区碱蓬根系土壤的可溶性盐分与对照土壤相比下降了41%（重量法）和37%（电导法）;根系土壤的微生物数量明显增加,其中细菌、放线菌和真菌分别较对照增加了2.3倍、4.3倍和71倍,与对照相比均为显著性差异.根系微生物的耐盐性结果显示,随着土壤盐分的降低,根系微生物生长的最适盐度也随之降低,耐盐性较低的微生物种群已逐渐成为优势种群.系统发育分析表明,枯草杆菌属成为植物修复后土壤中的优势种群.     

黄河三角洲典型植被与地下水埋深和土壤盐分的关系

土壤盐分和地下水埋深是影响黄河三角洲植被发育和分布的重要因素.本文通过野外调查与统计分析,研究了黄河三角洲区域典型植被(翅碱蓬 柽柳、刺槐、芦苇和棉花)、地下水埋深、土壤盐分之间的关系.结果表明: 研究区地下水埋深显著影响土壤盐分,平均影响系数为0.327,地下水埋深在0.5～1.5 m的土壤盐渍化最严重;整个研究区内植被发育较差,其中,研究区78%面积的归一化植被指数(NDVI)<0.4,地下水埋深、土壤盐分对天然植被分布有显著影响;土壤盐分对研究区翅碱蓬-柽柳、刺槐、芦苇及棉花NDVI的影响显著,地下水埋深对翅碱蓬-柽柳NDVI的影响显著,对芦苇、棉花、刺槐NDVI的影响不显著.     

滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应

为揭示滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的应激性变化规律,以滨海盐碱地生态改良而成的林带土壤为研究对象,改良前土壤为空白对照和农田与荒地土壤为过程参照,研究了滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应敏感性、响应过程和响应度。结果显示:滨海盐碱地土壤含盐量、有机质和全氮指标对综合生态改良措施响应敏感性强,响应迅速,规律性强且响应度大。土壤全磷和有效磷指标对综合生态改良措施有响应但规律性不强。土壤脱氢酶活性指标试验期内对综合生态改良措施有一定的响应度。土壤pH值、全钾、有效钾和过氧化氢酶指标试验期内对综合生态改良措施无明显响应。表明滨海盐碱地生态改良措施在初期(2a内)已显成效,该地区土壤的含盐量、有机质和全氮指标易受生态改良,而土壤酸碱度调控较难,其它指标的生态调控性还需要进一步研究。     

黄河三角洲盐碱地不同植被模式的土壤改良效应

黄河三角洲是我国滨海盐碱地的重要分布区,种植植被是盐碱地绿色改良的主要生态修复措施。为探讨滨海盐碱地不同植被模式的土壤改良效应,探索适宜植被模式,选取黄河三角洲盐碱地竹柳+NyPa草、旱柳+NyPa草、柽柳+紫花苜蓿、白蜡+柽柳+紫花苜蓿4种林草措施为研究对象,以纯竹柳为对照,测定土壤水分物理参数、盐碱含量、土壤养分及微生物数量等20个指标,并利用主成分分析、聚类分析和模糊数学隶属函数等统计方法评价了不同植被模式的土壤改良效应。结果表明: 林草复合模式可显著改善滨海盐碱地的土壤理化性能,增加土壤孔隙度和贮水量,降低土壤密度,提高土壤有机质、速效养分含量和土壤微生物数量。其中,白蜡+柽柳+紫花苜蓿的乔灌草混交模式在压碱抑盐、增加土壤养分和微生物数量的效果最好,而旱柳+NyPa草的乔草混交模式改良土壤水分物理性能的效果最好。不同植被模式对黄河三角洲滨海盐碱地的综合改良效应表现为白蜡+柽柳+紫花苜蓿>旱柳+NyPa草>竹柳+NyPa草>柽柳+紫花苜蓿。     

覆膜对旱地麦田土壤水分及氮素平衡的影响

通过大田试验研究了平膜穴播和垄膜沟播等覆膜方式对晋南旱地麦田土壤水分、氮素平衡及产量的影响,以期在当地确立一套适宜的科学覆膜方式,为晋南旱塬地区乃至我国旱作小麦的高产优质提供理论依据。结果表明,垄膜沟播和平膜穴播处理的冬小麦增产效果显著,且以平膜穴播处理的效果最优,较测控施肥处理的籽粒产量和生物产量分别提高22.71%和25.45%。经过冬小麦一个生育期对土壤水分的吸收利用,两种覆膜处理的耗水量较不覆膜处理有较大的提高,而其水分利用率略低于不覆膜处理,但差异不显著。两种覆膜处理也能提高麦田的降水生产效率和休闲效率,较不覆膜处理分别提高9.46%—30.16%和9.95%—39.22%。覆膜有利于氮的矿化,并能促进小麦对氮素的吸收利用,同时也可以在一定程度上降低氮素在土壤中的残留,最终有利于小麦增产。     

半干旱黄土高原地区地膜覆盖和底墒对春小麦生长及产量的影响

在年均降水量为415mm的半干旱地区黄绵土旱地上,以春小麦为供试作物进行大田实验,研究不同底墒(包括低底墒、中底墒和高底墒)下．地膜覆盖(包括不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和覆膜120d即全程覆膜)进程对作物生产的影响。结果表明．增加底墒和合理的覆膜进程均会显著增加作物的生长和产量,但底墒不同,其最佳覆膜进程不同：在低底墒时,覆膜处理反而使产量低于不覆膜处理;在中底墒时．覆膜30d产量最高,随着覆膜时间延长．产量呈下降趋势,甚至全程覆膜产量低于不覆膜处理;高底墒以覆膜60d产量最高。综合作物生长和产量,全程覆膜并没有多少实际意义。在同种覆膜处理下,随着底墒的增加,根生物量、地上干物质、叶面积及产量也增加显著,高底墒覆膜60d处理的产量在所有处理中为最高。     

液体地膜覆盖对棉花根系生长发育的影响

基于棉田可持续发展的思想,利用茚三酮法、钼蓝法及土壤双向切片法,研究了液体地膜覆盖对棉花根系生长发育的影响。结果表明,覆盖棉花前期根系生长发育加快,表现为根系活力增强,根系干重较大,但覆盖不利于棉花根系下扎,土壤深层根系衰减较快。与塑料地膜覆盖相比,液体地膜覆盖增强根系吸收与合成能力的效应在棉花各生育阶段均较明显,根系在土壤内分布较为合理,土壤深层根系衰减较慢,更有利于棉株均衡生长发育,防止棉花早衰。在棉花生产上,采用液体地膜覆盖栽培是一项可行技术．     

鱼鳞坑与覆盖组合措施对陕北旱作枣园土壤水分的影响

土壤水分是制约陕北红枣林健康生长的关键因子.通过土壤水分定位观测,研究不同鱼鳞坑与覆盖措施组合对陕北黄土丘陵区旱作枣园土壤水分的影响.结果表明: 鱼鳞坑+树枝覆盖、鱼鳞坑+秸秆覆盖、鱼鳞坑无覆盖处理下0～180 cm平均土壤含水量较裸地分别提高14.2%、9.4%、4.8%.不同处理在红枣生育期均能显著增加土壤表层(0～20 cm)和主要根系层(20～100 cm)土壤水分含量,其中,以鱼鳞坑+树枝覆盖处理效果最为显著.不同组合措施条件下,次降雨量对土壤水分的影响深度主要集中在100 cm以内,对深层土壤水分影响不显著.无覆盖鱼鳞坑措施在高、中、低水分状况下,各土层土壤水分与裸地无显著差异.在陕北旱作枣园,利用修剪枣枝进行覆盖在节省材料减少成本的同时,实现了保墒蓄水目标.     

Effectiveness of seed sowing techniques for sloped restoration sites

Practitioners are challenged with choosing among many potentially effective methods for sowing seed in ecological restoration projects to achieve sufficient native plant establishment. We tested the effectiveness of seed sowing techniques on moderate and steep slopes in a Mediterranean climate by measuring native seedling density immediately following germination, as well as plant density, recruitment success, and soil movement through the second growing season. We calculated cost effectiveness of different methods as the native plant density per dollar spent sowing seed. While all sowing techniques resulted in significant native establishment compared with unseeded controls, hydro seeding on moderate slopes was the most cost effective (native seedlings established per dollar spent). Although all steep‐sloped seeding techniques resulted in high densities of native species, all methods also resulted in significant soil loss. Shrubs preferred hand seeding followed by jute netting on steep slopes, while forbs reached greatest densities with hydro seeding on moderate slopes. Seedlings of species with heavy seeds were present in greater densities than species with lighter seeds in imprint sowing treatments. The “best” seed sowing technique varied depending on slope and metric of success (native density, species richness, shrub density, or forb density). Different combinations of slope, technique, and success metric resulted in significantly different project costs, which implies opportunities for savings given careful decision‐making relative to mitigation needs on heterogeneous landscapes. Evaluations of techniques for restoring slopes are limited, yet critical for expanding the area capable of being restored and the application of limited conservation funding.     

秸秆隔层对盐碱土水盐运移及食葵光合特性的影响

在内蒙古河套灌区通过微区试验,研究了秸秆深埋(S)、上盖秸秆下埋秸秆(简称上秸下秸,S+S)、上盖地膜下埋秸秆(简称上膜下秸,P+S)和地膜覆盖(对照,CK)4种耕作措施对0-40 cm土层水盐运移及食葵光合特性的影响.结果表明:(1)不同措施对土壤水盐调控的效果与作用时期差异较大.P+S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度较低,控盐效果显著;S+S仅在苗期能保墒控盐,但控盐效果比P+S差,后期出现水减盐增现象,保墒控盐效果也不佳;S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度最高,控盐效果最差;CK在整个生育期内土壤水分含量变化不大,而盐分含量较高,控盐效果也不明显.(2)不同措施对土壤水盐运移调控程度的差异,导致食葵光合特性也有明显变化.与CK、S、S+S相比,P+S由于其较低的盐溶质浓度环境,明显改善了其光合特性,在苗期、蕾期和花期能提高净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr),增加气孔导度(Gs),降低胞间CO2浓度(Ci),从而使其作物长势和干物质积累明显高于其它措施.综合试验结果,P+S是内蒙古河套灌区盐碱地改良中优选的控抑盐耕作措施.     

黄河三角洲滨海盐碱地11个造林树种细根解剖性状对土壤条件的响应

细根作为植物与土壤连接的重要部位,能够反映植物对生存环境的适应性。以黄河三角洲滨海盐碱地不同立地条件下11个造林树种为对象,基于细根分支等级划分1-4级根序并进行解剖特征测定,分析细根解剖性状对滨海盐碱地不同土壤条件的响应规律。结果表明：（1）不同根序的细根直径存在显著差异,细根直径随根序升高呈增大趋势,而同根序的细根直径在不同树种间表现出显著的种间差异（P < 0.05）。1-2级细根皮层厚度、3-4级细根导管密度在树种间的差异均达显著水平（P < 0.05）。（2）在较为严重盐渍化土壤条件下（立地1）,细根皮层厚度较其他立地显著增大,但细根导管密度较小;在轻度盐碱立地条件下（立地3）,细根导管密度较大;较为严重的盐碱立地具有更为发达的细根直径及维管柱直径。（3）树种1-2级细根解剖结构与土壤环境关系最为密切,其中1级根直径与土壤pH值显著正相关（P < 0.05）,与土壤硝态氮含量呈显著负相关（P < 0.05）。对土壤理化性质与细根解剖性状的冗余分析表明,前两个轴的特征值达0.640和0.196,土壤速效养分含量与轴一（RDA1）呈正相关,低级根解剖性状则与轴二（RDA2）呈显著负相关。低级根解剖结构以及土壤的pH值能解释较多树种的差异性,其中低级根直径与皮层厚度对盐碱环境表现出较强的响应。     

双元覆盖对果园土壤水分的调控效果

为了研究双元覆盖对渭北旱塬苹果园土壤水分的调控效果,对4个不同处理(地膜压秸秆双元覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖和对照)下的果园0～600 cm土层范围内的土壤水分进行测定,并对果树产量和枝条生长量进行了统计.结果表明: 双元覆盖的整体保墒效果最佳,0～600 cm土壤贮水量比对照高6.7%;长期双元覆盖能够有效地缓解该地区深层土壤出现的干燥化现象,稳定层(240～600 cm)月平均土壤贮水量比对照高64.22 mm;双元覆盖和地膜覆盖两种措施均能降低浅层(0～60 cm)土壤水分随时间的波动,提高浅层土壤水分随时间变化的稳定性;与单一覆盖方式相比,双元覆盖方式更能减小土壤剖面水分垂直变异,提高土壤剖面水分垂直分布的稳定性;双元覆盖方式增产效果明显,苹果产量比对照高48.2%.综上,相对于单一的覆盖方式,双元覆盖能更好地调控果园土壤水分、提高苹果产量.