阿根廷潘帕斯地区浅层地下水盐度对雨养条件下大豆、玉米和小麦田间生长表现的影响

《Journal of Agronomy and Crop Science》：Effects of Shallow Groundwater Salinity on the Field Performance of Rainfed Soybean (Glicine max), maize (Zea mays) and wheat (Triticum aestivum) in the Argentine Pampas

　　

摘要

虽然浅层地下水能够为雨养作物提供抗旱保障，但其作用效果在很大程度上取决于水质，因为地下水盐分过高会限制这一作用。在查科-潘帕斯平原，广泛分布的浅层地下水位越来越被农民视为水源，然而关于在实际生产条件下地下水盐分如何影响作物生长的实地证据仍然有限。目前的大部分研究数据都来自采用“自上而下”式盐碱灌溉的对照实验，这类实验无法准确反映雨养农田中典型的“自下而上”式盐碱地下水对作物的影响。了解这些反应及其与降雨变化的相互作用，对于指导这些农业生态系统的适应性管理至关重要。我们在潘帕斯西部（温带半湿润气候，土壤质地较粗）的真实田间条件下，利用地下水盐分呈自然梯度变化（约2–11 dS m^-1）且深度均较浅（小于2米）的特点，研究了其对雨养大豆、玉米和小麦生长的影响。我们通过人工产量抽样和产量构成分析（每平方米粒数、千粒重），并结合生态生理学测量数据（叶片温度和气孔导度），以及利用Sentinel-2卫星的NDVI数据得出的光合有效辐射吸收率变化序列，对作物生长状况进行了研究。我们运用曲线型指数函数对相对产量进行了建模，以确定导致产量减少50%的盐分浓度值（C₅₀），并计算了盐分耐受指数（ST指数）。结果显示，地下水盐分显著降低了三种作物的产量，其耐受性排序为：小麦（C₅₀ = 8.4 dS m^-1）＞玉米（C₅₀ = 5.0 dS m^-1）＞大豆（平均C₅₀ = 4.8 dS m^-1）。在对大豆的多个生长季观察中发现，不同年份间存在一定差异，在湿润条件下作物的盐分耐受性会有所提升（相关系数R² = 0.98，样本量n = 4，显著性水平p = 0.009）。产量下降主要与粒数减少有关，这一因素可解释56%–98%的产量变化；而粒重则主要在干旱季节影响玉米和大豆的产量，可解释36%–43%的产量变化。较高的地下水盐分还会降低作物的水分状况（气孔导度下降，叶片温度上升），并降低光合有效辐射吸收率，尤其在干旱条件下，玉米和大豆的这种影响更为明显。作物对地下水盐分的响应阈值不应被视为固定的生理特性，而应看作是受降雨条件影响的动态生态水文属性。根据地下水盐分含量及当地气候条件，浅层地下水既可能成为作物的资源，也可能成为对其生长不利的因素。这些研究结果强调了需要制定适应性管理策略，将地下水盐分监测与季节性气候预报相结合，从而实现风险区域划分，并在高风险地区或年份优先种植耐盐性更强的作物（如小麦）。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

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