专刊——盐碱地智慧监测与生态化利用
本研究系统梳理了我国盐碱地开发而引发的生态问题，包括次生盐渍化、地下水大漏斗形成、湿地萎缩及功能退化、自然植被减少和治理成本与污染风险较高等。明确了盐碱地综合利用的技术发展路径，涵盖系统治理新思路下的分类施策、生态化治理新要求下的节约治理、地种互促新路径下的双向发力以及大食物观新动向下的特色农业四大方向。在此基础上，提出了统筹加强盐碱地综合治理的总体部署，重点推进盐碱化耕地的分区分类治理改造，建立协同创新体系；加快突破盐碱地综合治理与持续利用的基础理论与关键技术，打造盐碱地分级利用模式；支撑盐碱地后备资源和盐碱耕地综合利用试点，推动盐碱地特色农业发展，加快培育盐碱地新质生产力等相应战略对策。本研究可为我国盐碱地综合利用生态保护提供理论依据和战略支撑。
【目的】土壤盐渍化导致土壤结构恶化、作物减产及生态系统退化，是威胁干旱区农业可持续发展的关键环境问题。本研究旨在利用光谱变换、波段筛选以及多种机器学习方法，构建土壤盐分预测模型，快速、准确地预测土壤盐分，为盐渍化农田的科学管理提供技术支撑。【方法】以达拉特旗农田土壤为研究对象，系统采集土壤样品并测定其电导率（EC）与光谱反射率数据。首先，采用Savitzky-Golay（S-G）滤波对原始光谱（R）进行平滑去噪，在此基础上系统开展包括倒数、对数、一阶微分、二阶微分等在内的12种光谱变换处理，以挖掘隐含光谱特征。进而，分别采用相关性分析（CA）和最小角回归（LAR）方法进行特征降维，并结合竞争性自适应重加权采样（CARS）算法进一步筛选敏感特征波段。最后，基于优选特征分别构建偏最小二乘回归（PLSR）、支持向量机（SVM）、反向传播神经网络（BPNN）和随机森林（RF）模型，通过决定系数（R2）和均方根误差（RMSE）综合评价模型性能，对比特征集在不同算法中的建模效果。【结果】原始光谱经过光谱变换后，相关系数均有不同程度的提升，表明光谱变换能显著增强土壤盐分与光谱特征的相关性；在使用竞争性自适应重加权采样进行特征波段优选时，最小角回归比相关性分析具有更好的特征降维效果；倒数对数一阶微分（ATFD）结合偏最小二乘回归模型表现最优，其验证集精度为R2=0.81、RMSE=2.04 dS·m-1；不同建模方法对比显示，偏最小二乘回归模型的预测性能优于其他3种模型（反向传播神经网络/随机森林/支持向量机），表明偏最小二乘回归模型更适合该区域土壤盐分的预测。【结论】基于ATFD-LAR-CARS-PLSR的土壤盐分高光谱预测模型精度高、预测能力最优，证实了高光谱技术结合多维度特征优化可有效实现干旱区土壤盐分预测。
【背景】土壤盐渍化严重制约作物生长和生态平衡，精准监测对盐碱地改良利用、产量预测及农田管理至关重要。在自然和人为等多种因素影响下，土壤盐渍化主要受水分和盐分在土体中迁移与再分配的水盐运动过程控制，呈现垂直迁移显著、空间异质性大的特点。目前无人机遥感技术已经广泛用于田块尺度的土壤盐渍化监测，但是，遥感技术多进行表层监测，难以表征深层盐分梯度。【目的】融合机器学习与克里金插值方法，建立无人机影像分层建模的土壤深层盐渍化空间预测方法。【方法】首先，利用无人机搭载多光谱传感器获取试验田高分辨率影像，并同步测量不同深度土壤盐分数据，辅以实时动态差分定位技术确保空间精度；随后，构建包含红边波段在内的光谱特征集，并基于随机森林算法进行特征优选；在此基础上，融合机器学习与克里金插值方法，建立分层土壤盐分预测模型，生成高分辨率盐分分布图；最后，通过与三次拟合深度函数预测方法对比验证本方法在深层盐渍化空间表征中的优势。【结果】混合模型分层建模的土壤深层盐渍化空间预测各深度预测精度R2分别为0.68（0—10 cm）、0.51（10—20 cm）、0.58（20—40 cm）、0.56（40—60 cm）与0.52（60—80 cm），其中0—10 cm表层预测效果最佳。红边盐分指数在各深度均表现为重要预测因子，验证了所构建红边指数的适用性与有效性。通过混合模型与三次拟合深度函数预测的结果对比，混合模型分层建模的土壤深层盐渍化空间预测精度更高，更能真实地反映试验区不同深度的盐渍化程度。【结论】无人机遥感技术在浅层（0—10 cm）土壤盐分预测最优，土壤性质的预测精度随深度的增加而下降，深层精度仍需提升；从预测结果来看，随着深度增加，土壤盐分均值逐渐升高，表明盐分在土壤剖面中存在累积现象；相较于三次拟合深度函数方法，本研究提出的基于随机森林分层建模与克里金残差校正的混合模型在各土层展现出更高的空间预测精度，更具合理性与实用性，为区域土壤盐渍化动态监测及分层盐分精准制图提供了科学依据。
【目的】土壤盐渍化严重影响玉米生长发育，导致其产量下降。研究不同玉米自交系材料耐盐性，挖掘玉米耐盐相关优异等位变异，为玉米耐盐性遗传改良提供重要的SNP位点信息及候选基因资源。【方法】以包含238份自交系的自然群体为材料，对生长20 d的玉米自交系幼苗（三叶期）进行300 mmol·L-1 NaCl溶液处理，盐胁迫处理40 d后调查其生物量、水分含量和盐害表型。通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）挖掘玉米耐盐相关优异等位变异。【结果】通过对该玉米自然群体苗期进行耐盐性鉴定，依据盐害率将材料划分为5个耐盐等级：高耐盐材料（1级）22份、耐盐材料（2级）93份、中耐材料（3级）62份、盐敏感材料（4级）41份、高敏感材料（5级）20份。不同耐盐等级材料份数呈正态分布特征，高耐与高敏材料合计占比17.6%，中间等级材料占比82.4%。经统计分析，盐害率与盐胁迫条件下植株的鲜重、干重、水分含量呈显著负相关性，各调查指标离散程度大，材料间差异显著。通过全基因组关联分析，共鉴定出40个与玉米耐盐性相关的SNP位点。进一步分析发现，在第1和第10染色体中各存在一个与玉米耐盐性显著相关的SNP位点，分析这两个位点上下游100 kb置信区间的候选基因，在该区间含有18个功能基因，其中有9个具有功能注释的功能基因和9个未知基因。【结论】从238份玉米自交系自然群体材料中鉴选获得高耐盐材料（1级）22份。挖掘出40个与玉米苗期耐盐性相关的SNP位点，筛选出2个与玉米苗期耐盐性显著相关的关键SNP位点，获得2个耐盐相关的候选基因ZmSTYK46和Zm00001eb004810，ZmSTYK46编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，Zm00001eb004810功能未知。
【目的】探究新育玉米杂交种及其亲本自交系苗期耐盐相关性，评价苗期耐盐性较强杂交种的全生育期耐盐能力，为培育盐碱地适种玉米杂交种提供资源与数据支撑。【方法】以16份杂交种及其30份亲本自交系为材料，于2024年在中国农业科学院作物科学研究所人工温室开展苗期耐盐性鉴定，分别设置2个处理：CK（对照处理）和SA（盐胁迫处理），通过测定苗期株高和生物量，对杂交种及其亲本自交系进行耐盐性和相关性分析；筛选耐盐性不同的杂交种，分析最新展开叶黄化百分比和Na+含量，进一步验证其耐盐性；选择黄淮海夏播新品种中单1130和中单1112及东北春播新品种中单1118进行萌发期耐盐鉴定，并在山东省东营市滨海盐碱地进行产量测定。【结果】在350 mmol·L-1 NaCl胁迫下，16份杂交种苗期株高、地上部鲜重及干重较对照下降53.73%—74.65%，郑单958、中单1130、中单1112和中单1118等7份杂交种形态指标及耐盐系数显著高于均值，耐盐能力强；250 mmol·L-1 NaCl胁迫下验证部分杂交种耐盐性，发现耐盐杂交种郑单958、中单1130最新展开叶黄化百分比显著低于不耐盐的中单153和中单123，且地上部Na⁺含量更低。与双亲耐盐相关性分析显示，杂交种地上部鲜重耐盐系数及盐胁迫下苗情均与母本组苗情显著相关（P<0.05）。通过KASP检测发现杂交种耐盐性与双亲自交系中供测4个耐盐基因的优良等位变异位点聚合个数无相关性。原位中低度盐碱地全生育期试验表明，新育杂交种中单1130产量达6 577.50—8 034.71 kg·hm-2，较郑单958增产14.35%—20.99%；中单1112产量达6 415.11—7 720.73 kg·hm-2，较郑单958不减产或增产7.22%—34.22%；中单1118产量达6 075.45—6 958.35 kg·hm-2，较郑单958增产5.62%—10.33%。【结论】玉米杂交种耐盐性与双亲耐盐性相关，但仅与母本苗情等级达显著水平。耐盐基因SOS1、HKT2、HAK4和HKT1;2优良等位变异位点在亲本中的聚合个数与杂交种耐盐性无显著相关性。苗期耐盐性较强的新育杂交种中单1130，在山东东营滨海盐碱地较郑单958稳定增产14.35%以上，是适宜黄淮海地区播种的高产耐盐碱新品种。
【目的】以耐盐品种Pokkali衍生材料Pokkali-D（Pokkali-Dwarf）为父本，以高产优质品种华占为母本，获得中盐稻16，通过分析中盐稻16的基因组，鉴定高产耐盐的关键变异位点和基因，为水稻耐盐分子育种提供理论依据和基因资源。【方法】通过对耐盐亲本Pokkali-D和高产亲本华占进行杂交育种，创制出兼具耐盐性和高产特性的新种质中盐稻16。检测盐胁迫下中盐稻16幼苗的存活率和成熟期产量，鉴定中盐稻16的耐盐性。利用重测序技术对Pokkali-D、华占和中盐稻16进行全基因组测序，通过变异检测筛选出中盐稻16来自两亲本的关键变异位点和特有的变异位点。并针对高影响效应位点（变异导致翻译读码框移码或提前终止）和中等影响效应位点（变异导致氨基酸突变）进行基因注释。【结果】在120 mmol·L-1 NaCl处理下，中盐稻16的苗期存活率与Pokkali-D相当，且显著高于华占；正常大田条件下，中盐稻16的产量与华占相当，而显著高于Pokkali-D；在0.4%盐浓度条件下，中盐稻16的产量显著高于两亲本，表现出高产与耐盐性协同改良优异性状。与日本晴参考基因组比较分析发现，中盐稻16与华占共有86 716个相同变异位点，高影响和中等影响效应位点注释到1 629个基因；中盐稻16与Pokkali-D共有21 623个相同变异位点，高影响和中等影响效应位点注释到443个基因；中盐稻16特有变异位点372个，高影响和中等影响效应位点注释到11个基因。对上述2 083个基因进行功能检索，发现明确具有耐盐调控功能的基因有16个，其中12个来自华占，4个来自Pokkali-D；与产量性状相关的基因有48个，36个来自华占，12个来自Pokkali-D；同时具有产量和耐盐性调控功能的基因有3个，其中2个来自华占，1个来自Pokkali-D。值得注意的是，来自Pokkali-D的OsPRPL18、OsSTLK、STH1、OsLPR2和OsLPR5耐盐等位基因与来自华占的OsSAP4、OsY3IP1、OsABI5和OsHKT1; 5等耐盐等位基因在中盐稻16中发生聚合。【结论】中盐稻16通过聚合华占和Pokkali-D的产量与耐盐性调控基因，兼具了丰产性和耐盐性，耐盐品种Pokkali-D中的耐盐等位基因在华占中进一步聚合后可以提高耐盐性，但对产量无影响。
【目的】土壤盐碱化是全球农业生产和粮食安全的重要限制因子。本研究基于植物根际促生菌（PGPR）与植物的长期互惠共生特性，从盐胁迫玉米根际土中筛选出，兼具耐盐、耐碱、促生等多功能的PGPR菌种资源，为盐碱土改良菌剂研发提供原材料和理论基础，支撑盐碱地综合整治。【方法】采用稀释平板涂布法筛选相关PGPR菌株，并利用形态/显微观察、Biolog Gen Ⅲ微孔板测定和16S rRNA基因序列测定对菌株进行鉴定，利用微宇宙试验评价菌株的耐盐、耐碱和促生潜力。【结果】经筛选获得23株PGPR，其中菌株PJ-3的耐盐碱和促生潜力最佳，鉴定为拟香味类菌（Myroides odoratimimus），属革兰氏阴性菌。该菌株具备高效的果糖酵解和乳酸-丙酮酸、磷酸糖转化系统，最高可耐受5% NaCl和pH 11的盐碱胁迫条件。盆栽试验表明，在中度盐碱胁迫下，该菌株可提升玉米萌芽率70%，并使株高、叶长、叶宽、地上鲜重、地下鲜重增加50%以上。进一步的研究显示，该菌株的耐盐碱促生机制主要包括：（1）分泌蛋白酶、铁载体和IAA生长激素；（2）激发玉米抗氧化系统中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）酶活性对活性氧自由基的清除；（3）促进根系的保守型策略发育，增加根表面积、根尖数和分叉数，增强根活力，从而提升叶绿素a主导的光合作用。【结论】发现拟香味类菌PJ-3具有高效的耐盐、耐碱、促进玉米地上-地下生长发育等多种新功能，并明确了该菌株在盐碱地治理与农业生产中的广泛应用潜力。
【目的】盐碱化已经成为世界农业发展的重要因素制约之一，微生物可缓解盐碱对植物的胁迫，但在长期耕作过程中可能使土地中有益的微生物类群数量下降或缺失。将源自原始生境野生植物根际的益生菌应用于盐碱地，为作物抗盐碱提供一种新型生物策略，以期减缓盐碱逆境对作物的胁迫。【方法】分离培养西藏拉鲁湿地国家自然保护区5种湿地植物根际细菌，基于16S rRNA基因序列进行初步鉴定；依托鉴别培养基平板进行功能评价，对具有应用前景的新类群通过盆栽试验验证对玉米幼苗生长的影响。【结果】从小蓬草、牛膝菊、曼陀罗、蒲公英和黄芪的根际土壤样品中，共分离得到260株细菌，优势菌属是不动杆菌属（Acinetobacter)，包含发现14个种21株潜在新种；筛选获得溶解无机磷功能34株，产铁载体功能47株。通过基因组确定具产铁载体功能菌株3-210和3-218为黄杆菌属（Flavobacterium）的2个潜在新种，均预测出1个植物激素信号转导关键基因GS2，Fegenie分别预测出了50个和71个与铁相关的基因，未检测到与致病过程相关的毒力因子基因。盆栽试验结果表明，接种2株黄杆菌可提高玉米幼苗株高和茎粗等农艺性状，3-210的处理显著提升了叶片过氧化氢酶活性和游离脯氨酸含量，3-218的处理显著提升了叶片过氧化氢酶和过氧化物酶活性。【结论】西藏拉鲁湿地植物根际土功能细菌资源丰富，筛选获得了多株具有产铁载体和溶磷功能的菌株，获得的黄杆菌属2个潜在新种有增强玉米幼苗适应盐碱胁迫的能力。
【目的】针对内蒙古引黄灌区盐碱地土壤肥力差、水盐失衡制约向日葵生产的问题，探究智能滴灌水肥耦合模式对引黄灌区盐碱地土壤及向日葵生长和产量品质的调控效应。【方法】基于2年的田间试验结果，于2023—2024年在内蒙古达拉特旗开展双因素裂区试验，以向日葵为供试作物，主区为漫灌和滴灌两种灌溉方式，副区为单施化肥（F）、化肥+秸秆（FS）、化肥+牛粪（FM）、化肥+高碳基肥（FH）4种施肥模式。分析不同水肥管理模式对土壤理化性质、向日葵产量品质及养分生理效率的影响。【结果】两年试验中，智能滴灌水肥一体化与漫灌传统施肥相比，显著降低0—40 cm土层土壤电导率（EC）41.2%，增加土壤含水量15.0%，增加硝态氮（NO3--N）含量37.8%，增加土壤有机碳含量（SOC）10.8%。传统漫灌下，0—40 cm土层中，与F相比，有机物料添加显著降低EC值7.3%—27.0%，使pH降低0.08—0.51，增加SOC含量3.8%—13.0%，增加NO3--N含量9.2%—48.2%，增加有效磷含量（AP）32.2%—62.7%，增加速效钾含量（AK）12.4%—22.7%。智能滴灌下，0—40 cm土层中，与F处理相比，有机物料添加显著降低EC值3.7%—28.5%，增加SOC含量4.3%—9.5%，增加NO3--N含量17.2%—41.4%，增加AP含量20.3%—48.8%，增加AK含量3.6%—26.6%。此外，智能滴灌水肥一体化与传统漫灌施肥相比，向日葵株高与茎粗分别显著提高16.7%和85.4%，氮素生理效率（NPE）、磷素生理效率（PPE）分别提升26.6%、34.1%，生物产量和籽粒产量分别提高12.8%和89.5%，水分利用效率（WUE）提高67.7%。传统漫灌下，与F相比，有机物料添加显著增加株高16.7%—17.5%，PPE增加27.1%，生物产量增加37.0%—43.9%，籽粒产量增加6.0%—25.2%，WUE增加6.0%—25.2%，出仁率增加13.0%—17.9%，籽粒脂肪含量增加9.7%。智能滴灌下，与F相比，有机物料添加显著增加株高7.6%，NPE提高15.2%—17.2%，PPE增加17.2%，生物产量增加23.7%，籽粒产量增加4.6%—20.4%，WUE增加4.6%—20.4%，出仁率增加6.2%—10.2%，籽粒脂肪含量增加3.3%。Mantel分析显示生物产量和籽粒产量与土壤含水量、SOC、株高、茎粗、NPE、PPE呈显著正相关关系，与pH和EC呈显著负相关关系（P<0.01）。综合分析，智能滴灌水肥一体化与牛粪或高碳基肥配施效果最好，是引黄灌区盐碱地适宜的水肥管理模式。【结论】智能滴灌下有机物料添加的水肥耦合模式通过降低土壤盐分、提升养分有效性和作物生理效率，有效地改善了盐碱地质量，并促进了向日葵产量和品质提升。
【目的】探讨生物炭配施黄腐酸对滨海盐碱地改良效果及对土壤多功能性（SMF）的影响，为生物炭和黄腐酸的科学配施提供理论支撑。【方法】基于3年的田间定位试验，在滨海盐碱地设置4个处理：对照（CK），单施生物炭30 t·hm-2（C1），单施黄腐酸0.15 t·hm-2（H1）以及生物炭（30 t·hm-2）和黄腐酸（0.15 t·hm-2）配施（C1H1）。测定0—10和10—20 cm土层及根际土的土壤理化性质和酶活性，同时基于平均值法计算土壤多功能性指数。【结果】生物炭和黄腐酸配施能显著改善土壤理化性质和生物性状。与CK相比，C1H1处理0—10和10—20 cm土层容重分别降低9.2%和11.2%；土壤饱和含水量增加11.3%和9.8%；土壤总孔隙度增加12.6%和12.8%；土壤 pH值降低4.4%和3.9%；土壤EC值降低19.9%和22.8%；土壤SOC提升了44.6%和44.7%；有效磷（AP）提升48.3%和44.8%；速效钾（AK）提升45.3%和43.3%。酶活性分析表明，C1H1处理对碳、氮循环相关酶（β-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、亮氨酸氨基肽酶（LAP））的促进作用最明显，增幅23.4%—47.0%。生物炭和黄腐酸配施SMF指数增幅最大，增加了77.5%。【结论】生物炭与黄腐酸配施通过改善滨海盐碱地土壤孔隙结构、提升养分有效性和增加酶活性，进而显著提高土壤多功能性。
【目的】在河套灌区盐碱地麦后复种绿肥（毛叶苕子，Vicia villosa Roth），探究不同化肥优化模式对土壤有机碳（SOC）关键组分动态、土壤碳过程及后茬春小麦产量的影响，以明确该体系下实现土壤碳固存与生产力协同提升的有效化肥减施途径。【方法】依托2015年在巴彦淖尔市临河区建立的长期定位试验，采用随机区组设计，分别设置CK（施氮磷钾肥），K0G（施氮磷肥），P0G（施氮钾肥）和N0G（施磷钾肥）4个处理，于2023年测定0—20、20—40 cm土层有机碳组分、酶活性以及春小麦产量，并计算表征土壤碳转化强度的碳过程指数。【结果】（1）相较于K0G和P0G处理，N0G处理（不施氮肥）显著降低了0—20 cm土层pH（降幅分别为0.17和0.11），并提升了有效磷（27.6%和96.3%）和速效钾（26.5%和46.3%）含量。相较于P0G处理，N0G处理显著增加了20—40 cm土层有效磷和速效钾含量192.7%和18.2%。（2）相较于K0G和P0G处理，N0G处理在0—40 cm土层的碳循环相关酶活性显著增加，其中葡萄糖苷酶显著增加了27.1%和53.6%、木聚糖酶显著增加了82.6%和65.9%、纤维二糖苷酶显著增加了46.2%和60.1%。（3）相较于K0G和P0G处理，N0G处理在0—40 cm土层的易氧化有机碳（LOC）显著增加了25.7%和26.3%、颗粒有机碳（POC）含量显著增加了50.0%和48.8%。相较于K0G处理，N0G处理显著增加了0—20 cm土层矿质结合态有机碳（MAOC）含量19.2%。土壤有机碳组分与土壤养分和酶活性呈显著正相关，与土壤pH呈显著负相关。（4）CK、K0G、P0G和N0G处理的春小麦产量分别为8.17、7.76、7.95、7.95 t·hm-2。除K0G处理较CK显著降低了春小麦产量5.1%外，P0G、N0G与CK间无显著差异。土壤酶活性是预测春小麦产量的关键指标。（5）0—40 cm土层N0G处理的碳过程指数均显著高于K0G和P0G处理。且春小麦产量与0—20 cm土层碳过程指数呈显著正相关。【结论】在河套灌区盐碱地麦后复种绿肥体系中，N0G处理（麦后复种毛叶苕子并不施氮肥）能有效降低河套灌区盐碱地土壤pH、激活碳循环酶活性、促进有机碳活性组分积累，进而提升土壤碳过程指数，最终实现春小麦产量的增加。因此，该模式是协调该区域盐碱地改良（降碱、增碳）与作物稳产增产的有效化肥减施措施。
【目的】探究冬绿肥种植模式下土壤团聚性和有机质来源特征，为盐碱农田有机质积累和土壤质量提升提供科学依据。【方法】在河北黄骅进行4年绿肥试验，设置冬闲田（CK）、冬种二月兰（OV）、冬种黑麦（TG）和冬小麦（WW）4个处理，探究其对土壤水稳性团聚体分布、稳定性和有机质组分的影响，明确不同来源有机质的相对贡献及影响因素。利用木质素酚类、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）和微生物死亡残体（MNC）3种生物标志物，定量解析植物源和微生物源有机质组分。【结果】与CK相比较，冬绿肥措施在不同程度上提高了土壤有机碳（SOC）储量（增幅为12.2%—21.8%，其中TG处理差异显著）和全氮储量（增幅为22.5%—36.4%）。另外，不同冬绿肥措施中>2—8 mm和0.25—2 mm团聚体组分的含量较CK分别提高了1.9—6.2倍和12.4%—74.6%。与CK相比较，OV、TG和WW处理的团聚体平均当量直径分别增加了26.7%、86.4%和113.8%，大团聚体占比（>0.25 mm）分别增加了16.3%、57.3%和86.4%。在植物源木质素方面，与CK相比，OV处理的香草基、肉桂基单体含量分别增加了37.7%和149.7%。OV、TG和WW处理的总木质素酚较CK分别增加了74.6%、32.9%和38.4%。同时，TG处理较CK的易提取态GRSP增加了36.5%，而总GRSP无显著差异。冬绿肥措施在不同程度上提高了细菌残体（BNC）、真菌残体（FNC）和总残体（MNC）的含量，其中TG处理的MNC含量较CK增加了60.6%，且TG处理提高了BNC、FNC和MNC对SOC贡献率（分别为19%、38%和57%）；不同绿肥措施微生物残体对土壤有机碳的贡献均高于植物源碳。【结论】冬绿肥模式有利于提高土壤团聚性，促进微生物源有机质的积累，对滨海盐碱地区碳固存和土壤质量提升具有重要作用。
【目的】探究盐碱地麦后复种绿肥结合氮肥减施对小麦产量、碳氮足迹及经济环境效益的影响，推动生态脆弱区农业由“增产导向”向“资源节约、环境友好、经济效益合理”三维目标协同转变，为区域农业绿色转型与盐碱地高效利用提供科学依据与实践路径。【方法】依托于内蒙古河套灌区巴彦淖尔市农牧业科学院园子渠试验基地开展麦后复种绿肥裂区试验，主区为绿肥还田方式：绿肥仅根茬还田（GMR）、绿肥地上部与根茬共同还田（GMRS）；副区为春小麦季氮肥施用水平：常规施氮（200 kg N·hm-2，N100）、减施10%氮肥（180 kg N·hm-2，N90）和减施20%氮肥（160 kg N·hm-2，N80）；设置麦后休闲不种绿肥处理（CK）作为对照，共设7个处理。【结果】与麦后休闲处理（CK）相比，不同施氮水平下绿肥还田（GMR与GMRS）使得小麦增产6.2%—23.5%。麦后复种绿肥小麦生产的碳、氮足迹分别为0.23—0.52 kg CO2 eq·kg-1、4.53—7.89 g N·kg-1。相较于CK，绿肥还田处理碳、氮足迹分别降低了13.0%—54.6%、27.3%—47.6%。麦后休闲处理（CK）因温室气体（GHG）排放和活性氮（Nr）损失造成的环境损害成本最大，为5 053元。在不同施氮水平下（N100、N90、N80）GMRS处理损害成本较GMR处理分别增加了5.0%、7.7%、10.6%。从损害成本构成看，人体健康损害成本占比最大，为47.1%—52.1%。GMR相较GMRS处理显著提升了生态系统净经济效益，分别增加6 742、5 301和8 567元，对应增幅为24.2%、20.9%和35.9%，体现了其更优的经济-生态双重效益。【结论】实施“绿肥还田+减氮”的田间管理措施，不仅可以保障小麦产量，控制温室气体与活性氮损失，还可以显著增加经济收益，也为生态脆弱区实现可持续增效农业提供了实践路径。
【目的】探究钙/铝基改良剂对内蒙古河套灌区盐碱土质量和向日葵产量的影响，为该区盐碱地综合治理提供理论依据和技术支撑。【方法】在内蒙古鄂尔多斯市开展两年（2022—2023年）田间小区定位试验，设置对照（CK）及钙基（Ca-based）、铝基（Al-based）和钙铝复合（Ca+Al-based）3种改良剂处理，系统分析收获期0—20 cm土层盐碱指标、养分含量及向日葵农艺性状与籽粒产量；采用主成分分析法构建土壤质量指数（SQI），并结合结构方程模型解析改良剂对SQI和向日葵产量的影响路径。【结果】与CK相比，3种改良剂均能提高SQI和向日葵产量。其中，Ca+Al-based处理在降低土壤pH值（0.09—0.24单位）、钠吸附比（14.3%—24.9%）及提高土壤速效磷（72.7%—147.0%）、硝态氮（0.6%—89.6%）等方面的效果最优，其SQI和产量也较CK显著提高了51.0%—58.0%和30.0%—51.4%。而Ca-based处理的效果次之，其SQI提高了36.3%—51.0%，产量仅在2022年提高了29.3%。值得注意的是，含钙处理（Ca+Al-based和Ca-based）虽使土壤电导率较CK升高了16.0%—70.4%，但主要源于水溶性Ca2+、Mg2+、SO42-等离子浓度的增加，未对作物产生盐害。结构方程模型表明，改良剂通过直接调控土壤盐碱和养分指标，间接提升SQI和向日葵产量。其中，土壤盐碱障碍消减对向日葵产量的贡献率（79.2%）高于养分的提高对产量的贡献率（20.8%）。【结论】钙铝复合改良剂通过协同增效作用，显著改善盐碱地质量并提高向日葵产量，适于在内蒙古河套灌区及生态条件类似区域的盐碱地上推广应用。
【目的】探究复合隔层对盐碱土水分入渗、蒸发及水盐分布调控机制，为盐碱地改良提供理论依据。【方法】选取内蒙古五原地区典型盐碱土，开展室内土柱模拟试验。设置4种处理：CK （无隔层）、JG（秸秆隔层）、SC（混合砂层）、JS（混合砂层和秸秆组合隔层），对比研究复合隔层和单一隔层对土壤水分入渗过程、蒸发过程以及盐分变化的影响。【结果】湿润锋运移至40 cm处，隔层处理较CK延长3.5%—10.6%，穿过隔层时延长13.8%—55.2%，JG处理到达100 cm土层的时间分别较CK、SC、JS处理延后780、540、120 min。入渗结束后，0—40 cm土层JG、SC、JS处理的土壤平均含水量较CK处理分别提高22.9%、18.7%和21.9%。在0—40 cm土层，隔层处理的土壤含盐量较CK降低了18.6%—29.6%；40—70 cm土层JS处理的脱盐率最高，较CK降低49.4%；70—100 cm土层各隔层处理含盐量均低于CK处理，JS处理降幅最大。在连续45 d蒸发过程中，铺设隔层显著抑制累积蒸发量，CK蒸发量为572 mm，JG、SC、JS处理分别降至194、235、205 mm，较CK降低66.1%、58.9%、64.2%。45 d连续蒸发过程中，各处理0—100 cm剖面含水量整体随深度递减，在0—40 cm土层，CK含水量随蒸发时间延长持续下降，第15、30、45天分别为23.4%、21.0%、21.6%，JG、SC、JS处理较CK降低了14.6%—33.8%、11.2%—17.0%、14.9%—30.3%，JG与JS处理降幅显著大于SC处理；在45—60 cm土层，隔层处理含水量高于CK处理，第15天JG、SC、JS处理分别提高4.8%、3.7%、5.4%。蒸发过程中各处理0—100 cm剖面盐分整体呈“上低下高”分布，在0—40 cm土层，JG、SC、JS处理的土壤平均含盐量分别较CK降低35.0%—70.3%、19.1%—51.4%、32.8%—62.7%；在40—70 cm土层，各处理盐分先升后降，JG、SC、JS处理较CK处理提高10.6%—14.4%；在70—100 cm土层，JG、SC、JS处理的土壤平均含盐量较CK处理降低8.4%—28.3%。【结论】综合来看，在盐碱土壤中铺设隔层能够有效调控水盐分布，混合砂层和秸秆组合隔层在抑制潜水蒸发和盐分上返方面的效果优于单一隔层。
【目的】探究不同种植方式对土壤水盐变化及玉米产量的影响，为进一步挖掘滨海盐碱地产能提供理论依据。【方法】试验于2022—2023年在山东省东营滨海盐碱地进行，采用双因素裂区设计，主区为玉米品种：中试8626（V1）和中单8922（V2）；副区为种植方式：平作（P1）、垄作垄播（P2）和垄作沟播（P3），研究种植方式对土壤水盐变化及玉米产量的影响机制。【结果】与P1相比，P3处理的玉米苗期0—40 cm土层含水量增加4.6%，盐分含量降低10.3%；而P2处理的0—40 cm土层含水量降低4.8%，盐分含量升高11.8%。P3处理可以显著提高苗期表层土壤含水量，降低盐分含量，从而提高玉米出苗率，其出苗率比P1处理提高2.9%。与P1相比，P3处理的吐丝期根系干重、根长、根表面积和根体积分别提高18.5%、21.1%、23.1%和26.8%；P3处理的玉米成熟期干物质积累量、有效穗数和穗粒数比P1处理分别增加10.2%、3.1%和4.0%。品种间，V1的出苗率比V2平均提高了5.2%；与V1相比，V2吐丝期的根系干重、根长、根表面积和根体积分别提高26.9%、13.8%、7.1%和26.0%；V2成熟期的干物质积累量和百粒重比V1分别增加7.0%和3.8%，而V1的有效穗数和穗粒数比V2增加5.2%和12.4%。与P1和P2处理相比，P3处理下V1玉米品种的籽粒产量分别提高9.1%和27.1%，V2玉米品种的籽粒产量分别提高10.7%和19.0%。【结论】在本试验条件下，垄作沟播种植能改善土壤的水盐分布，有利于提高中试8626出苗率、穗粒数、收获指数和籽粒产量。
【目的】研究土壤次生盐渍化对土壤质量与耕地产能的影响机制，为内蒙古引黄灌区盐碱地改良和生产力提高提供理论依据。【方法】选取内蒙古达拉特旗典型盐碱耕地万亩示范区作为研究区域，采用系统网格法布点采样，分别于2023年5、7和10月采集0—20 cm土层土壤样品，测定17个土壤物理、化学和微生物指标，分析土壤次生盐渍化的时空变化特征；利用主成分分析结合权重法评估土壤质量指数（SQI），并通过线性回归、随机森林模型和偏最小二乘路径模型揭示土壤次生盐渍化程度对耕地产能指数（CPI）的影响机制。【结果】土壤次生盐渍化指标呈现明显的时空变异，其中土壤电导率（EC）随地势降低而增加，空间变异系数29.2%—61.2%，且7月和10月EC值分别比5月增加82.6%和161.6%。利用主成分分析构建的SQI最小数据集包括团聚体平均重量直径（MWD）、速效钾（AK）和有效磷（AP）。研究区的SQI平均值为0.50，SQI<0.60的耕地面积占77.1%；CPI平均值为0.62，CPI>0.80的耕地面积占47.9%。线性回归分析表明，土壤次生盐渍化指标（尤其是EC）与SQI和CPI呈负相关关系，SQI与CPI呈显著正相关关系（P<0.05）。随机森林模型结果表明，5月EC对SQI影响最大，7月和10月EC对CPI影响最大。偏最小二乘路径模型分析发现，土壤次生盐渍化指标对CPI既存在直接负效应（标准通径系数=-0.610，P<0.001），也通过对SQI的负效应（标准通径系数=-0.694，P<0.001）来影响CPI，总效应为-0.789。【结论】引黄灌区土壤次生盐渍化主要通过直接盐分毒害和间接降低土壤质量双重路径显著降低耕地产能。因此，盐碱地耕地产能提升需采取“控盐-提质”协同策略。
【目的】探究地下水埋深与施氮对包气带土壤水盐分布、氮磷分层残留和冬小麦养分吸收利用的组合效应，明确基于耕层土壤盐分平衡和作物稳产优产的浅地下水埋深施氮阈值。【方法】利用土柱模拟试验，设置4个地下水埋深梯度60、90、120和150 cm，分别标记为G1、G2、G3、G4；4个施氮梯度0、150、240和300 kg·hm-2（常规施氮），分别标记为NF0、NF150、NF240、NF300，共计16个处理，于2020—2021、2021—2022年冬小麦季开展不同地下水埋深和施氮组合下包气带土壤水盐分布、不同土层土壤氮磷含量和冬小麦氮素吸收利用的监测和分析研究。【结果】两年数据表明，增施氮肥加剧主根系层（0—60 cm土层）土壤干旱，尤其是地下水埋深大于G3条件下的NF300处理主根系层土壤水分显著降低；NF0—NF150施氮下0—20、20—60 cm土层电导率随地下水埋深增加呈降低趋势，而NF240—NF300处理下2020—2021年20—60 cm土层电导率和两年盐分累积含量随埋深增加显著上升；NF240—NF300施氮显著提升了G3、G4埋深下0—20 cm土层盐分含量，尤其是NF300处理下0—20 cm土层土壤电导率超过阈值（360.19—362.89 μs·cm-1），碱化趋势明显。NF0—NF240处理下，G3—G4处理主根系层平均土层总氮含量最高，而NF300处理下总氮、总磷含量随地下水埋深增加而显著下降，其中G1—G3处理土壤平均总氮含量比G4处理高11.90%（P<0.05）；G1—G2埋深下增施氮肥有利于提升土壤总氮含量，而G4埋深下NF150—NF240施氮处理最高；G1—G4埋深下NF0—NF150处理土壤总磷含量最高；NF0—NF240施氮条件下增加地下水埋深可促进籽粒和地上部吸收氮素，但施氮量持续增加和年际叠加施氮控水后，地下水埋深加大不利于籽粒和地上部吸收氮素。增施氮肥显著促进G1—G2埋深下籽粒和地上部氮素积累量，对G3—G4埋深条件而言，籽粒和地上部氮素累积量在NF150—NF240施氮条件下最高，且2021—2022年持续施氮控水后，增施氮肥明显降低冬小麦氮素收获指数。【结论】在120—150 cm埋深下，施氮150—240 kg·hm-2有利于主根系层土壤水盐平衡、地上部和籽粒氮素积累，进而实现冬小麦氮肥减施增效和主根系层土壤盐分科学管理。
