土壤盐渍化对植物整个生育期都有重要的影响。在离子水平上,土壤盐渍化不仅造成土壤水势下降,影响植物对水分的吸收;还会影响植物吸收矿物元素。如Na+过多会影响植株对K+、Ca2+、Mg2+等离子的吸收。Cl-与SO42-吸收过多,也可降低对HPO4-吸收。这种不平衡的吸收,不仅造成矿质营养胁迫,也会造成单盐毒害作用,最终可能会打破植物体内的离子平衡。
在分子生物学水平上,土壤盐渍化通过抑制光合作用,呼吸作用和蛋白质合成对植物造成抑制作用。土壤盐渍化阻止光合电子传递过程的顺利进行,导致电子传递体系处于过度还原状态,产生过量活性氧,引起膜脂过氧化,进而破坏植物细胞的结构与功能,最终使细胞内环境及其新陈代谢过程发生紊乱。而叶绿素降解又进一步抑制了植物的光合作用。土壤盐渍化对苹果酸盐代谢的影响是抑制植物呼吸作用的主要途径,进而使植物出现中毒现象甚至死亡的情况。土壤盐渍化通过抑制硝酸还原酶活性,使一系列含氮化合物的代谢紊乱,酶活性丧失、蛋白质降解。耐盐植物通过提高包括SOD、POD、CAT、APX、GST、GPX等酶促防御系统的活性和谷胱甘肽(GSH)、VC、甜菜碱、维生素E、类胡萝卜素等还原性物质的含量来减轻土壤盐渍化的伤害。
在超微结构水平上,土壤盐渍化通过影响质膜系统的蛋白质和磷脂双分子层结构,从而使生物膜稳定性降低;同时通过影响细胞活性氧浓度,导致膜脂过氧化程度和质膜透性增强,最终影响植物的生长发育。例如,土壤盐渍化会导致叶绿体中的类囊体膜糖脂的含量显著下降,不饱和脂肪酸的含量也下降,而饱和脂肪酸的含量却随之上升,从而破坏了膜的光合特性;同时土壤盐渍化会使垛叠状态的类囊体膜的比例减小,减小了基粒结构的比例,必然引起光合能力的下降。
在细胞和组织水平上,土壤盐渍化使植物叶片表皮细胞、皮层薄壁组织、栅栏组织和海绵组织的加厚,诱导气孔的关闭,从而降低光合强度。
在这一系列的影响下,土壤盐渍化抑制了植物组织和器官的生长,植株矮化,根系发育不健全,甚至腐烂。随着盐胁迫程度的加深,植物叶片从基部到心叶逐渐干枯失绿、出现盐斑、失水皱缩卷曲,叶面积扩展速率下降,甚至缩小,叶尖和叶缘枯黄,整个叶片干枯腐烂,叶柄软化并逐渐死亡。同时土壤盐渍化还会加速发育进程,使营养生长期和开花期缩短。
过量施肥是造成设施菜田土壤次生盐渍化的主要原因。设施蔬菜生产过程中,农户为了追求经济效益,往往在棚室里进行连续种植,复种指数高,肥料投入量过大。调查表明设施菜田平均总施肥量远高于露地蔬菜和粮田,是蔬菜正常生长所需养分的数倍。大量未被蔬菜吸收利用的养分和肥料的副成分,在没有降水淋洗的条件下,富集在土壤中,成为土壤盐分的主要来源。其中土壤硝酸根的积累是引起设施菜田土壤次生盐渍化的重要原因之一。硝化作用的适宜温度是30~35℃,温室和大棚内空气和土壤温度较大田土壤更适宜土壤硝化作用进行,所以温室和大棚土壤硝化指数和硝化强度均高于一般大田土壤。在盐分组成中以NO3--N含量增加最为明显,土壤硝态氮含量往往是同地区大田土壤的数倍以上。硝酸盐积累会抑制植物对钙镁的吸收,增加土传病害发生的风险,并造成蔬菜中硝酸盐含量超标。此外设施菜田中的SO42-、Cl-含量也远高于露地菜田。因土壤中盐分离子对植物的抑制作用为Cl->SO42->NO3-。所以SO42-、Cl-的累积也应收到重视。
不合理的施肥方式也增加了形成土壤次生盐渍化的风险。设施蔬菜生产周期长,生长速度快,多次收获,需要多次施肥。不同生育期需肥特点不同,生长前期(营养生长阶段)以偏重氮肥为宜,生长中、后期(开花结果期)以偏重钾肥为宜。实际生产中农民底肥养分比例过大,追肥养分比例不平衡,即造成了肥料的浪费,又导致盐分的积累。设施蔬菜生产过程中既需要快速释放养分的肥料,又需要培肥土壤的长效有机肥料,特别是能调节土壤C/N比的高碳型有机肥。实际生产中农民多施用畜禽粪便或以畜禽粪便为主要原料的商品有机肥。研究发现我国部分畜禽粪便和以畜禽粪便为主要原料的商品有机肥中存在的C/N比,C/P比不合理,EC值过高等问题,特别商品有机肥的EC值高于畜禽粪便等有机废弃物,不合理施用会加重土壤盐渍化。不适宜的肥料产品和施肥方式也会增加土壤盐渍化风险。
温室和大棚内气温、地温较高,对水分需要量很大,土壤表面蒸发强烈,水分上行是温室和大棚土壤盐分积聚的外在动力。合理灌溉,特别是以微喷和滴灌技术为代表的水肥一体化技术能很好地降低土壤盐渍化的风险。
综上所述:合理施用肥料,增施高碳型有机肥,增加有益菌和硝化抑制剂,能调控土壤的碳氮比,缓解土壤盐渍化对设施蔬菜的伤害。另外喷施谷胱甘肽(GSH)、VC等外源还原性物质能有效缓解土壤盐渍化对设施蔬菜的伤害。除此之外,应用地膜等覆盖物,选种耐盐蔬菜,利用降水淋洗,间套作,排水法,客土法以及深耕对于防止盐分积累都有一定效果。但合理施肥即节约肥料,又从根本上减轻甚至消除了土壤次生盐渍化的危害,是最应受到重视的方法。
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