Ind. Crops .Prod.|生物炭添加和减量灌溉对盐胁迫下棉花生长、生理和水分利用效率的影响

论文内容

研究背景：

干旱和盐胁迫被认为是世界范围内两种主要的非生物胁迫。据报道，全球约45%的农业用地遭受频繁或持续的干旱胁迫，20%的可耕地遭受盐碱化胁迫。根据预测，到2025年，干旱和盐胁迫将导致50%的耕地损失，考虑到预计到2025年世界总人口将增加到97亿，人类和动物将严重缺乏食物和纤维。同时，由于气候变化，水资源短缺正在逐渐增加，许多国家可用于灌溉的水量急剧减少，这使得提高作物的用水效率变得尤为重要。因此，迫切需要寻找一种协同的方法来解决当前农业灌溉水资源不足和土壤盐渍化严重的问题，以满足未来气候条件下的作物生产力。

棉花主要生长在降水和灌溉往往稀缺的地区，因此干旱和盐胁迫是作物生产的常见制约因素，尽管它具有很强的耐盐和干旱胁迫能力。因此，本试验旨在研究不同生物炭配合不同灌溉方式对盐胁迫下棉花生长、生理和水分利用效率的影响。假设生物炭与PRD灌溉相结合可以缓解盐胁迫的影响，提高棉花水分利用效率。

研究内容:

为缓解农业生产中面临的盐渍化和干旱胁迫，提高干旱易发地区作物水分利用效率，需要新的管理策略。生物炭改性与减少灌溉制度相结合可以减轻盐胁迫和干旱胁迫的负面影响，提高棉花植株的水分利用效率。通过裂根盆栽试验，研究了2种生物炭改进剂[小麦秸秆颗粒生物炭(WSP)和软木屑颗粒生物炭(SWP)]与3种灌溉方案[全灌(FI)、亏缺灌(DI)和部分根区干燥灌(PRD)]在2种盐度水平[0 mM NaCl (S0)和200 mM NaCl (S1)]下对棉花生长、生理和水分利用效率的影响。结果表明:盐胁迫抑制了棉花的生长和生理机能，籽棉产量和皮棉产量分别降低19.33 ~ 47.22%和40.43 ~ 58.81%;S1处理下，棉铃、种棉和皮棉的盐胁迫缓解程度和干生物量分配比分别提高了3.85% ~ 12.54%、5.07% ~ 14.39%和9.78% ~ 46.62%，皮棉出苗率(GOT)、收获指数(HI)、植株水分利用效率(WUE)和产量水平(WUEp和WUEy)分别提高了0.21% ~ 28.69%、5.07% ~ 14.39%、0.30% ~ 15.71%和5.83% ~ 32.44%。此外，WSP在促进植株生长和产量方面优于SWP。PRD的生长和生理效应均优于DI，其中WUEp和WUEy分别比DI高6.88% ~ 13.73%和9.16% ~ 22.78%。生物炭与PRD联合施用抵消了单施生物炭造成的水分利用效率下降。总的来说，WSP与PRD相结合可能是干旱和盐胁迫下可持续棉花生产的一种有希望的战略。

研究结论：

为了缓解当前农业生产中面临的盐胁迫、干旱胁迫和水分利用效率低的问题，本试验旨在研究不同生物炭添加量和减少灌溉量对盐胁迫下棉花生长、生理和水分利用效率的影响。试验结果表明，盐胁迫和减少灌溉对棉花植株的生长和生理均有抑制作用。盐胁迫降低了棉花的气体交换参数、叶面积、叶绿素含量、植株水分利用、干生物量和产量，但增加了WUEp和WUEy。同时，盐度改变了源库关系，导致分配给茎的干生物量减少，分配给根、铃和种棉的干生物量增加，从而提高了根冠比和收获指数。生物炭处理有效缓解了盐胁迫，改善了气体交换参数和叶面积，降低了根系干生物量分配比，提高了棉铃干生物量分配比，从而提高了干生物量和产量，使皮棉出苗率、收获指数和WUEy分别提高了0.21% ~ 28.69%、5.07% ~ 14.39%和5.83% ~ 32.44%。在促进植株生长和增产方面，WSP处理优于SWP处理。在非盐胁迫和盐胁迫下，生物炭对水分利用效率和水分利用效率分别有正向和负向的影响，但在非盐胁迫下，PRD和生物炭联合施用能有效抵消生物炭单独施用造成的水分利用效率降低。PRD在不同程度上显著提高了WUE，且对植物生长的促进作用优于DI。因此，就盐胁迫而言，WSP生物炭与PRD的联合应用可能是未来农业生产中缓解和增强WUE的一种很有前景的方法。需要注意的是，本文的结论是在温室盆栽试验的基础上得出的，研究结果还需要在田间条件下进行验证。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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