长期咸水灌溉对小麦光合特性与土壤盐分的影响

郭 丽 郑春莲，2 曹彩云，2 党红凯，2 李科江，2 马俊永，3

(1.河北省农林科学院旱作农业研究所， 衡水 053000； 2.河北省农作物抗旱研究重点实验室， 衡水 053000；3.农业部河北南部耕地保育科学观测实验站， 衡水 053000)

长期咸水灌溉对小麦光合特性与土壤盐分的影响

郭 丽1郑春莲1，2曹彩云1，2党红凯1，2李科江1，2马俊永1，3

(1.河北省农林科学院旱作农业研究所， 衡水 053000； 2.河北省农作物抗旱研究重点实验室， 衡水 053000；3.农业部河北南部耕地保育科学观测实验站， 衡水 053000)

于2013—2015年研究了不同咸水利用方式(CK，淡水；T1，咸水与淡水混配为1.8 g/L的混合水灌溉；T2，3.6 g/L咸水与淡水交替灌溉；T3，3.6 g/L咸水灌溉；T4，无灌溉)对冬小麦光合特征及土壤盐分的影响。结果表明: T3和T4处理的株高、叶面积指数、叶面积持续期、叶绿素含量、最大净光合速率(Pnmax)、表观光量子效率(φ)、暗呼吸速率(Rd) 和产量较淡水处理显著下降，且连续灌溉3.6 g/L的咸水导致土壤发生积盐，不宜连续灌溉。T1和T2 处理与CK的株高、光合特性无显著差异， 土壤盐分虽有一定积累，但未影响作物的生长。可见, T1(咸淡混溉)和T2(咸淡水交替灌溉)处理的咸水利用方式对冬小麦生长无负调控效应。从土壤生态环境及小麦产量的影响角度考虑，混灌和轮灌既能保证作物产量较淡水灌溉不减产，土壤未发生次生盐渍化，同时节约淡水资源。

冬小麦； 咸水灌溉； 光合特性； 土壤盐分

引言

华北平原淡水资源紧缺与深层地下淡水超采日趋严峻密切相关，而农田灌溉用水是导致深层地下水超采的主要因素。该区农业灌溉用水占总用水量的70%左右，严重超采区的水资源承载力与农业用水强度之间极度失衡，引发河北平原形成一个面积达4万km2的地下水“漏斗群”，因此，在农业生产上寻找开发替代深层淡水资源(如微咸水)的水资源是缓解深层地下水超采的重要途径。华北平原黑龙港流域浅层咸水资源丰富，矿化度在2～5 g/L的微咸水有5.4×109m3，其面积占总浅层咸水区的80%，年可利用量约22亿m3，且浅层地下水具有补给快、易开采的特点，但目前咸水利用量仅3.3亿m3[1-4]。可见，对浅层咸水资源充分利用，以咸补淡对缓解华北平原深层地下水超采具有重要意义。

微咸水用于农田灌溉，虽然作物的干旱胁迫有所缓解，但灌溉的同时盐分也被带入土壤中，连续多年灌溉容易引发土壤次生盐渍化，使耕层土壤含盐量超过作物生长的阈值，从而影响作物的生长发育及产量[5-8]。咸水和微咸水虽然属于劣质水资源，但土壤具有一定的缓冲作用，作物也存在不同程度的耐盐能力，只要采取合理灌溉措施，以可持续利用为指导准则，合理安全利用微咸水灌溉，达到抗旱增产的效果是完全可能的[9-10]。

微咸水安全灌溉利用仍是干旱少雨地区研究的热点，形成以华北和西北为重点的研究区域。针对西北地区吴忠东等[11-13]通过田间和室内试验模拟，探讨了微咸水灌溉对作物产量及土壤水盐运移的影响；乔玉辉等[14]在华北平原河北曲周中国农业大学试验站研究了微咸水灌溉对土壤环境的影响，并运用PS123模型对咸水灌溉进行了模拟研究。曹彩云等[15]在黑龙港区以小麦为对象研究了不同矿化度咸水灌溉对产量的影响。有关咸水利用已有较多报道，以上大多基于室内和田间短期试验进行研究，而微咸水利用对作物生长和土壤生态环境的影响是一个长期过程，有必要对长期咸水灌溉定位试验进行评价。因此，本文研究黑龙港区连续6～7年采用不同咸水灌溉方式对小麦干物质积累和土壤盐分含量及运移规律的影响，评价不同微咸水灌溉方式的科学性和合理性，对微咸水安全利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验在河北省农林科学院旱作农业研究所护驾迟试验站进行。该区属黑龙港平原区(37°54′13″N、115°42′11″E，海拔高度 20 m)，土壤类型属于粘质土壤，试验初始(2008年)土壤有机质含量12.9 g/kg, 碱解氮含量67.3 mg/kg, 速效磷含量18.1 mg/kg, 速效钾含量136 mg/kg, 0～20 cm耕层土壤盐分含量0.45 g/kg(均为质量比)。种植制度为冬小麦-夏玉米复种连作。2013—2015年小麦季降水量分别为128.4 mm和147.7 mm，见图1。年平均气温12.7℃。

图1 试验年度小麦生育期降水量Fig.1 Precipitation in wheat growing seasons

1.2 试验设计

咸水不同利用方式定位试验始于2008年，本试验在定位试验基础上于2013—2015年对冬小麦进行研究。试验共设5个处理， 淡水(CK)、1.8 g/L 混灌微咸水(T1)、3.6 g/L咸水与淡水轮灌(T2)、3.6 g/L咸水(T3)和春季无灌溉(T4)。试验用不同矿化度灌溉水的离子组成见表1。每小区长10 m、宽7 m，3次重复。从试验开始一直采用造墒水和春1水(拔节期)的灌溉制度。于2013年10月8日和2014 年 10月7 日造墒，2013年10月15日、2014年10月14日播种。2014年3月29日和2015 年3 月 27 日浇春季 1 水(不同咸水灌溉)。灌溉采用的不同矿化度咸水为淡水与工业用盐配制而成, 水表控制灌水量，每次灌溉量 60 mm。每公顷施N 180 kg、P2O5120 kg、K2O 75 kg，磷肥和钾肥均在小麦播种整地前一次底施，氮素化肥用量为底、追各1/2，小麦品种为衡4399。2014年6月13日、2015年6月12日收获，种植制度为冬小麦-夏玉米复种连作方式。

表1 试验用不同矿化度灌溉水的离子组成
Tab.1 Ion compositions of irrigation water with different salinities used in experiment

灌溉水矿化度/(g·L-1)离子浓度/(mmol·L-1)Ca2+Mg2+K+Na+SO2-4HCO-3Cl-淡水(CK)0.7150.8050.1510.732.941.047.631.80.8451.5500.1724.625.061.1220.453.60.9552.2050.1950.4415.911.2143.27

1.3 测定项目和方法

1.3.1 植株株高和叶面积指数

分别选择不同咸水灌溉处理小麦植株30株，测定单株干株高，用直尺量取分蘖节到拉直后叶片顶端的距离测得株高，收获期量取分蘖节到穗顶端距离。采用SUN-SCAN型冠层分析仪(Delta-T，英国)测定叶面积指数(LAI)，分别于冬小麦拔节期 (4月8日)、拔节后15 d、拔节后30 d和拔节后50 d测定叶面积指数。叶面积指数持续期计算式[16]为

LAD=∑(LAI2+LAI1)(t2-t1)/2

(1)

式中LAI1、LAI2——t1、t2时间测定的小麦群体叶面积指数

1.3.2 叶片叶绿素含量

小麦灌浆前期、灌浆中期和灌浆后期分别选取具有代表性的植株30株，于晴天09:50—11:30，选择旗叶中部用SPAD-502型(柯尼卡，日本)叶绿素仪测定叶绿素含量。

1.3.3 光合响应曲线

采用Li-6400型光合系统分析仪(Li-COR, 美国)，选择晴天09:00—11:00测定净光合速率(Pn)，每区选取向光性一致的3片旗叶。光合有效辐射(PAR)利用Li-6400人工光源，光量子通量密度从1 800 μmol/(m2·s)开始，依次降为1 500、1 200、900、600、400、200、150、100、50、25 μmol/(m2·s)。每个叶片在不同光照强度下照射3 min后读数记录。光照强度由高到低测定可减少气孔开放和光诱导所需的平衡时间。测定前对仪器进行校正，以保证数据的合理性。

1.3.4 非直角双曲线模型拟合

采用非直角双曲线的Farquhar模型[17]进行拟合，应用SPSS 19.0软件通过拟合方程获得表观量子效率(φ)、最大净光合速率(Pnmax)和暗呼吸速率(Rd)等指标。然后对0～200 μmol/(m2·s)进行线性回归，回归直线的净光合速率为零和Pnmax时的2个交点分别为光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)。计算式为

(2)

式中Pn——净光合速率I——光合有效辐射通量密度k——光响应曲线曲角

1.3.5 小麦考种及籽粒产量

每处理选取3个具有代表性的1 m双行植株读取其穗数，计算合成每公顷穗数；随机选取30穗计算穗粒数；随机数取3个1 000粒籽粒测定千粒质量，每个处理千粒质量重复间误差小于0.1 g；成熟后采用小区联合收割机收获全部小区产量。

1.3.6 土壤盐分

各小区选择具有代表性地点，自2014年和2015年小麦起身期(3月15日)开始取样，75 d后(5月30日)结束，每15 d取0～80 cm土壤土样一次，每10 cm为一层，3次重复。将土样风干磨碎，称取10 g过1 mm筛的风干土样置于三角瓶中，加入50 mL蒸馏水，振荡10 min后静置5 min并过滤。采用DDS-11A型电导率仪测定电导率(EC)。

采用干燥残渣法确定土壤含盐量与电导率之间的标定关系式为

S=(0.288 1EC/1 000-0.004 4)×100%

(3)

式中S——土壤含盐量，%EC——电导率，μS/cm

1.4 数据统计方法

采用SPSS 7.05统计学分析软件进行数据平均值、标准差、显著性测定。采用SigmaPlot 绘图软件和Excel 2007进行绘图分析。

2 结果与分析

2.1 小麦株高变化动态

不同咸水利用方式对小麦株高的影响见表2。2年测定结果表明，起身期T3处理株高较CK显著下降；拔节期和收获期均表现为T3和T4处理的株高较CK显著下降，但T3和T4处理相比较，表现为T4处理株高显著低于T3；T1和T2处理在上述3个时期中与CK不存在统计学差异。上述分析表明混灌和轮灌处理对株高的影响较小，3.6 g/L微咸水处理的株高与淡水处理相比，呈下降趋势，但生育后期较春季不灌水处理的株高显著增加。

表2 不同咸水利用方式下株高的变化Tab.2 Changes of plant height under condition of different ways of salty water irrigation cm

注：数据为平均值±标准差，同列数值后不同字母表示差异显著(p<0.05)，下同。

2.2 小麦叶面积指数和叶面积持续期的变化

叶面积指数和叶面积持续期是评价叶片光合面积和生产光合产物的重要指标。不同咸水利用方式对小麦单株叶面积的影响见表3，2年结果表明小麦拔节期(4月8日)T3和T4处理的叶面积指数较CK 显著下降，T1和T2处理与CK相比无明显变化；拔节15～50 d期间，T1和T2处理的叶面积指数和叶面积持续期与CK无显著差异， T3和T4处理的叶面积指数和叶面积持续期较CK显著下降，但T4处理的降低幅度显著大于T3处理。该结果表明混灌和轮灌处理的叶面积指数和叶面积持续期与淡水处理无明显差异，3.6 g/L微咸水灌溉虽较淡水、混灌和轮灌处理显著下降，但生育后期较春季不灌水处理的叶面积指数和叶面积持续期显著提高。

表3 不同咸水利用方式对叶面积指数和叶面积持续期的影响
Tab.3 Effects of different ways of salty water irrigation on leaf area index and leaf area duration

年份处理叶面积指数叶面积持续期/d拔节期拔节15d后拔节30d后拔节50d后拔节拔节15d拔节15～30d拔节30～50dCK2.56±0.14a5.29±0.24a6.29±0.40a4.11±0.32a58.87±4.26a86.85±4.41a104.01±4.23aT12.67±0.11a5.18±0.29a6.15±0.31a4.25±0.23a58.87±3.89a84.98±5.49a104.00±4.85a2013—2014T22.61±0.16a5.21±0.31a6.17±0.35a4.19±0.26a58.65±3.31a85.35±5.03a103.60±5.12aT32.13±0.10b4.61±0.22b5.28±0.32b3.63±0.24b50.55±2.98b74.18±4.37b89.10±4.09bT42.09±0.12b3.94±0.26c4.59±0.28c2.87±0.21c45.23±2.12c63.98±3.12c74.60±2.56cCK2.47±0.13a5.43±0.24a6.71±0.41a4.39±0.22a59.25±4.92a91.05±4.89a111.00±4.75aT12.39±0.11a5.23±0.26a6.68±0.36a4.43±0.25a57.15±4.36a89.32±4.02a111.10±4.67a2014—2015T22.54±0.15a5.39±0.28a6.56±0.34a4.18±0.21a59.47±3.95a89.62±3.95a107.40±5.02aT32.07±0.12b4.71±0.23b5.48±0.32b3.61±0.28b50.85±2.26b76.43±4.10b90.90±4.34bT41.92±0.11b4.12±0.21c4.80±0.39c3.24±0.24c45.30±2.79c66.90±3.54c80.40±3.16c

2.3 小麦旗叶叶绿素含量的变化

叶绿素含量是研究植物耐逆性的重要指标。不同灌水利用方式下2013—2015年小麦叶绿素含量(以SPAD值计)的平均值如图2所示。旗叶叶绿素含量在灌浆前期不同处理间无显著差异，但随着生育期延长， 受盐分和干旱胁迫加重，导致T3和T4处理灌浆中后期的叶绿素含量显著低于CK，而T1和T2处理与CK无显著差异。这表明长期采用矿化度在1.8 g/L的咸淡混灌和3.6 g/L的咸水与淡水轮灌对小麦旗叶叶绿素含量影响较小，但长期利用3.6 g/L的咸水灌溉和春季不灌水使灌浆中后期的小麦旗叶叶绿素降解加速。

图2 不同咸水利用方式下SPAD值的变化Fig.2 Changes of SPAD value under condition of different ways of salty water irrigation

2.4 小麦旗叶光合响应曲线的变化

光合响应曲线反映植物光照强度与光合速率间的变化规律，是评价植物光合能力的重要手段。由2年光合响应曲线试验结果平均值分析可知(图3)，在0～200 μmol/(m2·s)的有效辐射强度范围内净光合速率(Pn)迅速提高，随着有效辐射增强，植株达到最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP)。各处理间在高于200 μmol/(m2·s)光照强度后净光合速率开始出现明显差异， 光合速率表现为 T3和T4处理显著低于CK，T1和T2处理与CK相比，变化差异较小。

图3 不同咸水利用方式对光合响应曲线的影响Fig.3 Effects of different ways of salty water irrigation on wheat leaf light response curve

通过采用非直角双曲线方程对光合响应曲线进行拟合，结果显示决定系数R2均达到0.99以上，可以很好地说明各处理间的差异情况。最大净光合速率(Pnmax)可衡量植物群体光合能力。T3和T4处理的最大净光合速率、表观光量子效率和暗呼吸效率较CK显著下降，T1和T2处理较CK无显著变化；不同处理间光饱和点和光补偿点无明显差异。表明长期采用3.6 g/L咸水灌溉和春季不灌水处理下表观光量子效率显著下降，进而影响最大光合速率(表4)。

2.5 不同咸水利用方式对小麦产量的影响

不同咸水利用方式对产量及产量构成因素的影响见表5。从 2年试验结果分析可知，T4处理的单位面积穗数较CK处理显著降低；其他处理与CK无显著差异，2013—2014年小麦穗粒数表现为T1处理较CK显著提高，T4处理穗粒数较CK显著降低， 2014—2015年穗粒数表现为T4处理显著低于其他处理，T1、T2和T3处理与CK无明显差异，不同处理下不同年份间的穗粒数结果差异较大，可能与单位面积穗数和千粒质量有关；不同处理的千粒质量表现为T3处理显著低于CK，其他处理间的千粒质量变化幅度较小。2年试验的产量结果均表现为T3和T4处理的产量显著低于CK，但T3较T4处理的产量显著提高，而T1和T2处理的籽粒产量与CK无显著差异。2年中T4处理的产量差异较大，该处理为无灌溉旱地处理，产量差异主要由降水量不同引起。2015年小麦生育期总降水量高于2014年，另外，2015年4月份降水主要在10 d前正值小麦拔节期，降水及时，而2014年4月份降水主要在25 d之后，降水偏晚，造成生物量偏小。

表4 不同咸水利用方式对小麦旗叶光合响应曲线特征参数的影响
Tab.4 Effect of different ways of salty water irrigation on wheat leaf photosynthetic parameters of light response curve

处理最大净光合速率/(μmol·m-2·s-1)表观光量子效率/(μmol·μmol-1)光饱和点/(μmol·m-2·s-1)光补偿点/(μmol·m-2·s-1)暗呼吸速率/(μmol·m-2·s-1)决定系数CK36.09a0.10a595.85a44.86a4.29a0.996T135.99a0.09a588.26a42.96a3.92a0.997T234.81a0.08a583.65a44.17a3.67a0.994T330.27b0.04b582.97a50.05a2.41b0.991T424.99c0.02b563.69a43.08a1.08c0.993

由上可见，长期采用矿化度3.6 g/L咸水灌溉小麦产量较淡水、混灌和轮灌处理显著降低，但较春季无灌溉处理的小麦产量大幅度增加。

表5 不同咸水利用方式下产量及产量构成因素的变化
Tab.5 Changes of grain yield components and yield under condition of different ways of salty water irrigation

年份处理穗数/(穗·hm-2)穗粒数千粒质量/g产量/(kg·hm-2)CK(6.08±0.41)×106a24.68±2.12b41.95±0.84a6592.5±235.3aT1(5.88±0.38)×106a28.10±2.68a40.38±0.89a6741.0±359.4a2013—2014T2(6.33±0.45)×106a24.03±2.27b41.83±0.94a6519.0±311.9aT3(6.12±0.37)×106a21.98±1.69b37.53±0.88b6049.5±212.8bT4(3.95±0.33)×106b18.61±1.51c40.56±0.69a2370.0±138.7cCK(5.32±0.38)×106a32.31±1.93a38.37±0.81a5980.5±248.2aT1(5.30±0.40)×106a32.62±2.26a37.98±0.53a6069.0±327.4a2014—2015T2(5.20±0.39)×106a32.13±2.14a38.67±0.68a5869.5±261.6aT3(5.13±0.31)×106a30.80±1.77a36.54±0.51b5446.5±231.2bT4(4.57±0.24)×106b27.26±1.65b37.78±0.49a4620.0±208.7c

2.6 不同咸水利用方式对土壤盐分的影响

图4 不同咸水灌溉方式下土壤盐分变化Fig.4 Changes of soil salt content under condition of different ways of salty water irrigation after setting stage

2014年和2015年从起身期(3月15日)开始，每隔15 d监测土壤含盐量变化的平均值(图4)。从不同时期分析可知，起身期开始至监测60 d(5月15日)，T1、T2和T3处理土壤含盐量表现为随生育期延长而增加的趋势，该结果不仅与春季灌水有关，还与小麦植株蒸腾作用增强土壤盐分随水分上移密切相关，而CK和T4处理在不同生长阶段土壤盐分变化较小。从不同土壤层次分析可知，各处理0～20 cm土壤含盐量均处于较低水平，20～80 cm土层表现为随土壤深度加深含盐量也呈增加趋势，除T4处理外其他处理均以50～80 cm土层含盐量最高。各处理每一土层含盐量均表现为：T4

3 讨论

国内外开发利用微咸水灌溉农田已有100多年的历史，对微咸水矿化度、适宜灌溉土壤质地及作物、田间管理等方面也进行了大量的实践，YOSHINOBU等[18]认为选择恰当的灌溉方式是咸水安全合理灌溉的关键。FLOWERS等[19]认为混灌不仅提高咸水灌溉的水质,也增加了农田可灌溉用水的总量,使以前不能使用的咸水合理利用。MURTAZA等[20]认为咸淡轮灌可显著减小咸水灌溉的不利影响,有助于控制土壤中的盐分积累。吴忠东等[21]以冬小麦为材料开展了2年田间微咸水灌溉试验，研究结果表明3 g/L的微咸水连续使用会导致土壤积盐，采用拔节期和抽穗期灌淡水、灌浆期灌咸水的咸淡交替顺序为最优组合，其株高、叶面积指数及叶绿素含量与淡水相近。本研究结果表明，连续6～7年矿化度控制在1.8 g/L咸淡混灌和3.6 g/L咸水与淡水轮灌处理的株高、叶面积指数、叶面积持续期与淡水处理无显著差异，而3.6 g/L咸水和春季不灌水处理较淡水处理明显下降。此外，通过研究长期不同咸水利用方式下小麦旗叶光合响应曲线的变化结果表明，长期采用3.6 g/L咸水灌溉和春季不灌水处理的表观光量子效率显著下降，进而影响植株叶片的光合速率。

曹彩云等[15]以小麦为材料开展了连续4年采用不同矿化度咸水灌溉的定位试验，结果表明连续4年灌溉矿化度为4 g/L的咸水产量下降，但较不灌水处理产量显著增加。FLOWERS等[19]研究表明咸淡混灌较无灌水处理提高作物产量。本试验表明连续7年采用矿化度为3.6 g/L的咸水灌溉导致小麦单位面积穗数、穗粒数及产量较淡水处理降低，但较春季不灌水处理有所增加，而T1和T2处理籽粒产量与淡水处理无显著差异，该结果与前人研究基本一致。

马文军等[22]以8年冬小麦微咸水灌溉田间长期定位试验为基础，研究表明整个试验期间主要在非常干旱年型发生盐分累积现象，正常年型并未出现严重的盐分积累，从土壤水盐运移规律分析，认为3 g/L的微咸水用于田间灌溉是可行的，在降雨较少年型适当增加淡水灌溉可使土壤盐分充分淋洗。本试验研究表明，连续6～7年矿化度控制在1.8 g/L咸淡混灌和3.6 g/L咸水与淡水轮灌处理土壤含盐量较淡水处理虽有增加趋势，但未导致产量及光合作用下降，而3.6 g/L咸水长期直接灌溉则造成小麦光合与产量下降。该结果与前人研究作物生长对土壤盐分反应符合分段函数特征的结果相吻合，即当土壤盐分低于作物耐盐阈值时，对作物生长未产生危害，当土壤盐分高于植株耐盐阈值时才受影响，并且影响程度与超出阈值的土壤含盐量呈正比[23-24]。在本研究中，咸淡水混灌和轮灌处理与咸水处理单独连续灌溉相比，进入土壤的盐分减少，土壤盐分累积未高出小麦的耐盐阈值，光合速率与产量未受影响，而单独采用3.6 g/L咸水连续灌溉，土壤盐分累积超出耐盐阈值，导致光合速率与产量均下降。因此，从对土壤生态环境及小麦产量的影响角度考虑，矿化度3.6 g/L的咸水不适宜长期直接灌溉，连续7年采用T1和T2处理的咸水灌溉方式既能保证作物产量达到淡水处理水平，还避免土壤次生盐渍化的发生，同时节约深层淡水资源，对缓解深层地下水严重超采具有指导意义。由于咸水灌溉时刻影响着土壤水盐分布及运移特征，有关连续7年以上采用上述不同咸水利用方式对小麦产量、光合特性及土壤盐分的影响尚需进一步研究。

4 结论

(1)在不同咸水利用方式6～7年定位试验下，采用3.6 g/L咸水与淡水轮灌(T2)和矿化度控制在1.8 g/L咸淡混灌(T1)的灌溉方式对小麦株高、叶面积指数和叶面积持续期及产量较淡水(CK)灌溉无显著影响，3.6 g/L咸水和不灌水处理较淡水处理上述指标显著下降，但3.6 g/L咸水处理较春季不灌水处理显著提高。

(2)与淡水灌溉相比，T3和T4处理的小麦旗叶最大净光合速率、表观光量子效率和暗呼吸效率较CK显著下降，T1和T2处理与CK相比，上述指标变化幅度较小，无显著差异。

(3)连续6～7年灌溉3.6 g/L咸水明显增加土壤盐分累积量，导致土壤盐渍化程度增加，但长期采用矿化度控制在1.8 g/L咸淡混灌和3.6 g/L咸水与淡水轮灌的灌溉方式下土壤含盐量虽有一定增加，但增加幅度较小，导致土壤盐渍化的风险明显降低，可作为提高咸水资源利用效率的灌溉方式。

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Effect of Long-term Saline Water Irrigation on Photosynthetic Characteristics of Winter Wheat and Soil Salt Content

GUO Li1ZHENG Chunlian1,2CAO Caiyun1,2DANG Hongkai1,2LI Kejiang1,2MA Junyong1,3

(1.InstituteofDry-landFarming,HebeiAcademyofAgricultureandForestrySciences,Hengshui053000，China2.KeyLaboratoryofCropDroughtResistanceResearchofHebeiProvince,Hengshui053000，China3.ScientificObservingandExperimentalStationofArableLandConservationSouthHebei，MinistryofAgriculture,Hengshui053000，China)

In order to make full use of saline water resources, the impacts of different patterns (totally five treatments: CK, fresh water irrigation;T1, blended irrigation by mixing fresh water and saline water into 1.8 g/L salty water; T2, rotated irrigation of 3.6 g/L saline water with fresh water; T3, direct irrigation with 3.6 g/L salty water and T4, no irrigation) of salty water irrigation on photosynthetic characteristics and soil salt of winter wheat were studied in 2013—2015 based on a long-term saline water irrigation experiment. The results showed that treatments T3 and T4 significantly decreased plant height, leaf area index, leaf area duration, chlorophyll content, maximum photosynthetic rate (Pnmax), apparent quantum yield (φ), dark respiration rate (Rd) and grain yield compared with fresh water irrigation (CK). Continuous irrigation with 3.6 g/L salty water (T3) led to soil salt accumulation, thus it was not suitable for directly continuous irrigation of winter wheat. In comparison with CK, treatments T1 and T2 had no significant differences in plant height and photosynthetic characteristics, while there was an increasing tendency in soil salt content, the plant growth was not impacted. From the aspects of soil ecological environment and grain yield, the rotated irrigation pattern and the blended irrigation pattern of saline water utilization did not cause yield reduction and obvious soil secondary salinization, but it can save fresh water, therefore they were comparatively better ways for salty water utilization in winter wheat irrigation. The study provided an important reference for developing saline water irrigation of winter wheat.

winter wheat; salty water irrigation; photosynthetic characteristics; soil salt

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.01.024

2016-05-16

2016-07-22

“十二五”国家科技支撑计划项目(2013BAD05B0203、2013BAD05B0502)、农业部公益性行业科研专项(201203030)和河北省农林科学院高层次人才创新工程项目(F16E14001)

郭丽(1979—)，女，助理研究员，博士，主要从事作物栽培研究，E-mail: guolisoil@163.com

马俊永(1965—)，男，研究员，主要从事节水农业研究，E-mail: mjydfi@126.com

S273.4

A

1000-1298(2017)01-0183-08