盐碱地滴灌土壤—玉米系统中盐离子动态研究

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土壤盐碱化和次生盐碱化问题在世界范围内广泛存在,此问题已经成为世界农业可持续发展的资源制约因素,以往研究大多都集中在水分移动对土壤积盐与脱盐的关系方面,涉及水盐运动过程中土壤溶液盐离子组成及浓度动态研究却很少,但真正对作物造成伤害的是单盐离子。基于上述问题,本文以玉米为供试作物,农田灌水采用滴灌方式,设置两种灌水量处理(LI10:10mm;LI20:20mm),2017-2018年在天津市津南区葛沽镇开展滴灌条件下盐碱土与玉米体内盐分阳离子动态研究,分析了土壤总盐和盐分阳离子浓度动态,分析了玉米体内盐分阳离子浓度动态,分析了土壤与玉米体内盐离子的相关性,分析了玉米对土壤中盐离子的吸收与运输选择性,探讨盐碱地土壤—玉米系统中盐离子动态响应关系。主要研究结论如下:(1)不同灌水量处理下土壤总盐浓度变化规律相似。每年5-7月土壤盐分均存在浅集表聚现象,从整个剖面上看,盐分随土层深度增大而减小,20-60cm土层形成盐分淡化层,其中LI10处理土壤含盐量大于LI20处理,LI10处理盐分浅集表聚现象强度大,土壤含盐量随灌水量增大而减小;8月盐分淡化层均移至0-20cm土层,土壤盐分底聚现象明显。(2)不同灌水量处理下盐分阳离子浓度变化规律相似。每年5-7月0-20cm土层均是Na+聚集最为显著的区域,8月土壤水溶性Na+聚集区域下移;5-8月K+一直呈浅集表聚现象;5-8月不同深度土层Ca2+和Mg2+浓度差异均不明显,但一定程度上Ca2+存在浅集表聚现象,Mg2+存在底聚现象,其中Na+与总盐分布特征相似。灌水后LI10处理盐分阳离子浓度大于LI20处理,盐分阳离子浓度随灌水量增大而减小,土壤水溶性阳离子浓度表现为Na+>K+>Ca2+>Mg2+。(3)不同灌水量处理间玉米根、茎、叶中盐分阳离子浓度表现出不同程度的差异性,灌水后根、茎、叶中盐分阳离子浓度LI10处理均高于LI20处理,其中Na+浓度受灌水和降雨影响差异更显著,玉米不同器官中Na+浓度均随灌水量增大而减小。玉米不同器官中Na+、K+、Ca2+、Mg2+浓度不同,玉米吸收的Na+主要积累在根中,向茎、叶运输比较少,而K+比较集中分布在玉米的幼嫩组织茎叶中,Ca2+、Mg2+浓度均为根>叶>茎,玉米体内盐分阳离子浓度表现为K+>Ca2+>Mg2+>Na+。(4)不同灌水量处理下土壤可溶性Na+、Ca2+、Mg2+浓度与玉米根中Na+、Ca2+、Mg2+浓度均存在正相关性且相关性最密切,根中Na+与40-60cm土层Na+相关系数最大,根中Ca2+、Mg2+与20-40cm土层Ca2+、Mg2+相关系数最大;不同灌水量处理下土壤可溶性K+与叶中K+均存在正相关关系且相关性最密切,叶中K+浓度随土壤K+浓度增大而增大。(5)不同灌水量处理下玉米对土壤中盐离子的吸收与运输选择性相似。玉米RSK,Na和RSMg,Na较高,玉米根系对K+和Mg2+有很强的吸收选择性,K+、Mg2+对Na+的抑制作用高于Ca2+对Na+的抑制作用。2017年拔节期、灌浆期、成熟期LI20处理RSK,Na、RSCa,Na、RSMg,Na均高于LI10处理,2018年苗期、拔节期、大喇叭口期、成熟期LI20处理RSK,Na、RSCa,Na、RSMg,Na均高于LI10处理,RSK,Na、RSCa,Na、RSMg,Na随灌水量增大而增大。玉米从根向茎的运输选择性系数为TSK,Na>TSMg,Na>TSCa,Na,玉米主要通过K+限制过多的Na+向上运输,将较多的Na+积累在根中;玉米从茎向叶的运输选择性系数为TSCa,Na>TSMg,Na>TSK,Na,在茎向叶运输的过程中,Ca2+是抑制Na+的主要离子。
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