《根-土界面豆科植物修復和改良鹽漬化土壤的機理研究》是依託蘭州大學，由曹靖擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：根-土界面豆科植物修復和改良鹽漬化土壤的機理研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：曹靖
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
乾旱半乾旱灌溉區土壤鹽漬化是制約農業可持續發展最嚴重的環境問題之一。改良鹽鹼地一直是世界性難題，傳統的物理和化學方法或兩者結合的改良方法，對西北地區而言因成本較高和效益低以及可能帶來的次生污染而受到限制，而利用植物修復和改良的研究過去也只注重生物脫鹽的綜合效果，而對生物脫鹽的作用機理缺乏系統研究。本項目以灌溉區石灰性鹽漬化土壤為研究背景，以耐鹽豆科植物為研究對象，通過室內控制試驗從根際效應方面入手，比較耐鹽豆科植物根際酸化能力的差異，分析其根域土壤CO2分壓作用和土壤呼吸各組成成分比例的大小，評價豆科植物修復的效率和不同根際效應的貢獻；分析不同耐鹽豆科植物根際和非根際土壤鹽分離子的特徵和生物累積鹽分離子能力方面的差異，闡明豆科植物在土壤-植物界面改良和修復鹽漬化土壤的作用機理，以期為西北鹽漬化灌溉土壤篩選具有生物脫鹽效應較強的豆科植物類型和品種作為生物修復材料提供科學的理論依據。
結題摘要
本項目以石灰性鹽漬化土壤為研究背景，從土壤-植物界面闡明豆科植物在改良和修復鹽漬化土壤的作用機理。主要研究結果如下：（1）不同耐鹽豆科植物根際pH原位顯色結果發現：不同混合鹽分脅迫下，豌豆幼苗根際pH表現出明顯的鹼化現象，而鹼化作用的強弱因不同鹽分類型和不同豌豆品種而有差異，隨鹽分梯度的增加鹼化作用有所降低。豌豆幼苗根際pH變化受氮源影響較大，當瓊脂中添加 (NH4)2SO4時，隨鹽分梯度的增加根際酸化程度依次減弱；當瓊脂中添加Ca(NO3)2時，根際鹼化程度隨鹽分梯度的增加而增強。陰陽離子平衡理論和pH原位顯色結果比較發現：在Na鹽處理下，供試材料陰陽離子平衡計算結果和顯色結果不一致。（2）通過盆栽根袋法研究淋洗和生物作用耦合對鹽漬化土壤改良的效應結果表明：淋洗與生物作用耦合能明顯降低土壤pH，且根際土壤的pH小於非根際土壤的。在培養120天后，淋洗與生物作用耦合的脫鹽效果優於單純淋洗，在淋洗與生物作用的耦合下，土壤中的Na+、Cl-和SO42-的含量降低幅度最大，除去淋洗和植物收穫帶走之外，Cl-、SO42-和Na+減少的總量中還有37.73%的Na+、38.22%的Cl-和35.14%的SO42-的減少量可能是由植物根系的物理化學作用機制引起的。根際與非根際土壤pH和鹽分的相對變化與3個因素緊密相關：⑴ 植物種的差異；⑵ 取樣點距離植物根際的遠近；⑶取樣時間處於植物生長周期的生長階段。（3）NaCl、混合Na鹽和混合Cl鹽能不同程度地降低3個豌豆品種的地上乾重，其中100mM 混合Na鹽處理地上乾重較對照組降低了19%-35%。混合Na鹽對3個豌豆品種和啤酒大麥的毒害作用大於混合Cl鹽，一定濃度的Cl-可刺激豌豆和啤酒大麥根系生長。（4）在等量NaCl梯度漸進脅迫下對啤酒大麥和蠶豆幼苗生長影響的研究結果表明：隨著鹽濃度的遞增，啤酒大麥和蠶豆幼苗地上生物量顯著低於對照組，而根系生物量和根冠比高於對照組。低鹽分、短時間鹽脅迫能刺激根系生長，鹽分脅迫至高濃度(≥85.5 mmol•L-1)時，隨著脅迫時間的持續，兩者生長均受到抑制，蠶豆幼苗受抑制程度明顯高於大麥；短時間內適應低濃度鹽脅迫後，一定程度上提高了蠶豆和啤酒大麥的淨光合速率(Pn)，而高濃度鹽分能顯著抑制其光合特性。（5）低濃度鹽分脅迫增強了豆科植物根系呼吸速率，而高濃度則相反。
