生物质腐殖酸改良盐碱化土壤及其缓解小麦盐碱胁迫作用机理研究

The amelioration of saline-alkali soil is an important measure to improve the productivity of saline-alkali land and realize the sustainable development of agriculture. The application of humic acid materials can regulate and improve saline-alkali soil from the perspective of soil aggregate structure-water-salt-nutrient integration. Compared with coal humic acid, the biomass humic acid extracted from straw can better promote the resistance of plants to saline-alkali stress and provide an effective way for the utilization of straw resources. However, there are few studies on the alleviation of plant saline-alkali stress by biomass humic acid, and its mechanism is still unclear. In order to solve the scientific problems in the green treatment of saline-alkali soil in China, this project will take the planting of wheat in different types of saline-alkali soil as the research object, and adopt a combination of experimental research, mechanism analysis and comprehensive evaluation. Based on the effect of biomass humic acid on soil water and salt transport, aggregate structure and nutrient availability, the improved effect of biomass humic acid on saline-alkali soil will be explored, and the potential mechanism of biomass humic acid to improve wheat saline-alkali tolerance will be clarified. Moreover, the improvement effect of biomass humic acid on saline-alkali soil will be comprehensively evaluated. And a reasonable amount of biomass humic acid will be proposed for improving wheat production potential in saline-alkali soil. It will provide scientific support for the development of green improvement technology of biomass humic acid, ensuring the safe use of land and food security production.

盐碱化土壤的改良和治理是提高盐碱化土地生产能力、实现农业可持续发展的重要举措。腐殖酸类物质可以从土壤结构-水-盐一体化角度调控改良盐碱化土壤，其中从秸秆中提取的生物质腐殖酸相比于煤炭腐殖酸能更好地促进植物抗盐碱胁迫能力的提高，还可以为秸秆资源化利用提供有效途径。但目前有关生物质腐殖酸缓解植物盐碱胁迫方面的研究较少，其作用机制尚不清楚。本项目针对我国盐碱化土壤绿色治理中存在的科学问题，采取我国典型盐碱化地区的不同类型盐碱化土壤，以小麦为研究对象，采用试验研究和机理剖析相结合的方法，在研究生物质腐殖酸影响土壤团粒结构和水盐运移特性的基础上，探明生物质腐殖酸对盐碱化土壤的改良效应，揭示生物质腐殖酸缓解小麦盐碱胁迫的作用机理，评估生物质腐殖酸对盐碱化土壤小麦的促生效果，提出提高盐碱化土壤小麦生产潜力的生物质腐殖酸施用量，为发展生物质腐殖酸绿色改良技术、保障土地安全利用和粮食安全生产提供科学支撑。

研究生物质腐殖酸改良盐碱化土壤及其缓解小麦盐碱胁迫作用机理，能够为发展盐碱化土壤绿色改良技术提供科学支撑。本研究针对我国盐碱化土壤绿色治理中存在的科学问题，结合吸附试验、入渗试验和盆栽试验研究生物质腐殖酸对不同类型盐碱化土壤阳离子的吸附能力，以及对土壤水盐运移特征、土壤水盐肥分布规律、微生物群落结构和菌群基因功能、以及小麦种子萌发特性和生长特征的影响，揭示了生物质腐殖酸缓解小麦盐碱胁迫的作用途径和效应。主要研究内容和成果如下：1）探明了生物质腐殖酸对盐碱化土壤阳离子表现出不同程度的吸附特性，提出了改善不同类型盐碱化土壤水盐运移特征的适宜生物质腐殖酸施加量。2）生物质腐殖酸主要通过提高盐胁迫下小麦种子根系活力以及小麦幼苗抗氧化酶活性来缓解小麦适应盐碱胁迫，小麦种子发芽率和小麦幼苗过氧化物酶活性可作为小麦萌发期耐盐性的主要鉴定指标。3）生物质腐殖酸对氯化物型盐碱化土壤的改良效果优于硫酸盐型盐碱化土壤和碳酸盐型盐碱化土壤，主要是由于施加生物质腐殖酸后改善了土壤水盐分布和养分状况，改变了小麦植株体内主要差异表达基因的相关功能与作用通路，促进了小麦地上部营养器官和生殖器官干物质量的积累，并构建了生物质腐殖酸施加条件下的小麦生长模型，提出了生物质腐殖酸改良盐碱化土壤的最适调控方法。相关研究内容在国内外学术期刊上发表学术论文11篇，其中SCI检索9篇，EI检索1篇，并申请国家发明专利1项。共培养硕士生4名，本科生1名。本项目研究结果不仅有利于深入了解生物质腐殖酸改良盐碱化土壤的本质和机理，促进盐碱化土壤小麦增产增效，而且有助于指导盐碱耕地的粮食作物生产，为实现盐碱耕地绿色改良和保障粮食安全生产提供科学依据。