滨海盐碱地土壤水盐影响棉花产量和纤维品质的研究开题报告

1. 研究目的与意义

据估计全球盐碱地面积约为10-100亿公顷^[1]，分布于100多个国家^[2]，超出世界总土地面积的7^[3]，且每年以10-16的速度增长^[4]。因此，如何开发利用盐碱地资源已成为农业发展的重点。棉花是盐碱地种植的先锋作物，耐盐、耐旱，易受渍水的影响^[5-7]。随着人口和粮食需求的增多，大量最初种植棉花的耕地现在被用来种植禾谷类作物，像水稻和玉米^[8]。因此，棉花种植区逐渐向盐碱地转移^[9]，既能稳定棉花种植面积，又能减少粮棉争地矛盾。然而，盐分和渍水是自然界经常同时发生的两种胁迫^[10]。盐碱地根系密集区0-40 cm土层^[11-12]不良的土壤水盐状况影响盐碱地棉花的生长^[13-16]。同时，土壤水盐含量还受水埋深的影响^[17]。因此，研究水埋深与土壤水盐含量和棉花产量和纤维品质的关系非常有意思。大田作物在较浅水埋深处会受到渍水胁迫的负面影响，在较高水埋深处会受到干旱胁迫的负面影响^[18]。而且，在盐碱地处土壤盐分对水分也会产生影响。因此，假设棉花在中间水埋深处（1.2-2.4 m）生长较好^[19]。

土壤相对含水量 (srwc) 随水埋深升高而降低^[20]。随土层深度加深，土壤相对含水量呈上升趋势^[20-21]。chen等^[21]认为随水埋深上升，土壤盐分含量降低；然而，xia等^[20]认为土壤盐分含量在不同的土层呈现先升高，再降低的趋势。但是，很少有学者研究水埋深对土壤水盐含量复合的效应。

单一的土壤水分含量或盐分含量影响棉花光合特性、产量和纤维品质的研究已有很多。一般情况下，可用的土壤水分含量不足能够从一系列时间和空间尺度严重抑制棉花形态和生理特性，致使根系吸水减少，叶片蒸腾增加，植株生长变弱^{[7, 22-24]}。干旱胁迫会抑制棉花产量和纤维品质^{[16, 25-26, 28]}。在盐碱地，渍水对于植物生长也是一种限制；由于渗透反应和na /cl^-毒害，土壤也会缺氧^[29]。此外，渍水会阻碍o₂在土壤孔隙中的扩散，造成根区缺氧^{[6, 30]}。土壤缺氧对植物产生的效应是atp合成减少，抑制植物生长和根的生长，减少营养物质的吸收，降低植物将有毒的离子na /cl^-从叶片排出的能力^{[29, 31-32]}。所以，渍水胁迫会降低棉花产量和纤维品质^{[7, 35-37, 39]}。土壤中的高盐浓度对植物的影响是很显著的，其表现出的生理变化包括气孔关闭、超渗透休克、抑制细胞分裂和光合作用；然而，最常见的效应是养分失衡、低渗透势和特殊离子如na /cl^-的毒害，导致植物生长受抑或死亡^[40]。一般来说，盐分对棉花产量和纤维品质有负面影响^{[42-43, 46, 49]}。然而，土壤水分盐分含量复合对植物的效应需要进一步阐明。zhang 等^[9]研究了土壤盐分和土壤干旱复合对棉花根系生物化学特性的影响，发现两个棉花品种的根系生物量在土壤盐分和干旱复合的情况下明显下降。haddadi 等^[10]研究了土壤盐分和渍水复合对mentha aquatica l.的生长的影响，结果表明分别在150 mm氯化钠浓度下，与排水良好的植物相比，中度排水和淹水处理的植物叶片干重分别增加22.7和15.2。然而，这些试验都是在模拟条件下实施的，而不是在大田环

境下。因此，有必要验证模拟条件下得到的结果与大田条件下的结果的一致性。为了制定滨海盐碱地农田灌溉和水利建设标准，并提升盐碱地棉花栽培质量。有必要深入研究6个不同的水埋深对滨海盐碱地土壤水盐含量、棉花产量和纤维品质的影响，并开展相关试验。综上，本研究的具体目标为：研究水埋深对土壤水盐含量变化的影响；研究土壤水盐含量对棉花产量和纤维品质的影响；确定滨海盐碱地适宜的土壤水盐含量及相对应的较优水埋深。

2. 研究内容和预期目标

研究目标

1、明确滨海盐碱地试验条件下，不同水埋深对土壤水盐含量的影响

2、明确不同土壤水盐含量对棉花产量和纤维品质的影响

3. 研究的方法与步骤

研究方法

试验选用中棉所79号作为试验材料。棉花营养钵育苗时间为4月25日。3叶期时选取健康、一致的棉苗移栽到土柱里。于2016年在江苏大丰稻麦原种场盐碱地 (3324′ n, 12034′ e) 实施大田土柱试验。

试验采用随机区组设计，3次重复。设定了6个不同的地下水埋深，分别为1.0、1.4、1.8、2.2、2.6、3.0 m。每个水埋深处理共有30个顶部和底部开口的土柱，1个土柱里种1株棉花。土柱内径为0.36 m，由pvc制成。土柱内部最上层0.4 m 处被填充熟土，其土壤类型为砂壤土。土柱其他部分被填充生土。土柱周围用土固定。于土柱放置的两侧约1 m处，各预埋一根2.3 m深、直径为0.1 m的pvc管 (pvc管上钻有两排对称的间隔为0.1 m的密孔)，以方便动态监测地下实际水埋深。每个土柱施用氮肥-尿素-纯 n 3.05 g [相当于300 kg n ha^-1-基肥40，花铃肥60]，磷肥-过磷酸钙-纯p₂o₅ 1.53 g (相当于150 kg p₂o₅ ha^-1-移栽期50，初花期50)，钾肥-硫酸钾-纯 k₂o 3.05 g (相当于300 kg k₂o ha^-1-基肥40，花铃肥60 )。

4. 参考文献

(1)单一的土壤水分、盐分对棉花产量和纤维品质的影响已有大量研究，研究较为透彻。但土壤水分、盐分结合通过土柱以水埋深为媒介在不同处理下形成不同土壤水盐含量，对棉花产量和纤维品质影响的研究尚未见报道。

(2)试验设置的水埋深梯度范围较广，可以很好的形成土壤的水盐胁迫条件。研究内容适合当前的形势，逆境胁迫与环境危机。

5. 计划与进度安排

研究计划

第一步：大量阅读与课题相关文献，掌握该项目最新研究进展；

第二步：完善研究项目的试验方案并确定2022年的实验方案，然后对实验方法进行学习；