综述:土壤改良剂在缓解作物干旱胁迫中的潜力系统综述

《Discover Agriculture》:A systematic review of the potential of soil amendments in mitigating drought stress in crops

【字体: 时间:2026年01月27日 来源:Discover Agriculture

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  在缺水时代,把“海绵”埋进地里已成新趋势。本文系统梳理107篇研究,证实超吸水性树脂(SAPs)、生物炭(Biochar)与膨润土(Bentonite)联合亏缺灌溉(DI, RDI, PRD)可节水15–50%,稳产甚至增产,同时降低NO排放并提升水生产力(WP)。一篇在手,旱地农法即刻升级。

  
背景:当淡水只剩2.5%
全球淡水70–85%被农业“喝掉”,而伊朗人均年淡水已逼近1400 m红线,2050年或跌至800 m。把每立方米水变成更多千卡热量,成为干旱区共同的“生存游戏”。
亏缺灌溉三板斧
  1. 传统亏缺灌溉(CDI):全生育期均匀“打八折”,操作简单但易减产。
  2. 调控亏缺灌溉(RDI):只在营养生长期“限水”,敏感期满灌,产量损失最小。
  3. 部分根域干燥(PRD):左右根区交替干湿,化学信号(ABA)诱导气孔部分关闭,蒸腾降而光合不降,果树试验中糖度↑、水分利用效率↑。
作物“耐旱指数”Ky
公式(1?Y/Y)=K(1?ET/ET)揭示:K>1(玉米、香蕉)对缺水极度敏感;K<1(花生、棉花)可放心“节水”。花期与灌浆期K分别高达1.5与2.3,此时缺水=“踩雷”。
超吸水性树脂:把沙土变“水库”
0.2%–0.3%施用量即可使砂土持水量提升30%,苹果果实增重15%,硝态氮淋失削70%。SAPs在PRD 50% ET下表现最佳,但怕盐(Na抑制吸水)也怕晒(紫外降解),需覆沙或复配有机肥“防晒”。
膨润土:给大水漫灌“踩刹车”
2 g L膨润土-水悬液可使砂壤入渗速率降50%,沟灌长度翻倍,减少深层渗漏。连续5年30 t ha施用,土壤有机C、N、P与微生物量齐升,但>6%会致密板结,需“少量多餐”。
生物炭:多孔碳的“三栖作战”
500 °C制备的5%生物炭,比表面积↑、阳离子交换量↑,砂土持水量↑20%,温室气体全球增温潜势(GWP)↓15.9%,产量仅轻跌4.9%。与RDI组合,番茄根长密度+21%,但遇上高盐水(EC 8 dS m)会因炭本身含盐而“帮倒忙”。
联合战术:1+1>2
SAPs+有机肥:既补水又补肥,微生物活性↑,氮矿化↑。
Biochar+Bentonite:Biochar保水,Bentonite控蒸发,砂壤蒸发量再降12%。
RDI+Biochar:甲烷吸收↑,NO排放↓,实现“节水-稳产-减排”三重红利。
未来战场
长期定位试验(>5年)缺位;盐胁迫×改良剂互作数据稀少;可降解SAPs与微生物菌剂联用刚起步。多光谱遥感+土壤水分传感器,有望把“经验灌溉”升级为“算法灌溉”。
结语
没有万能改良剂,只有“对症配方”:砂地优先SAPs,渠灌田选膨润土,想兼顾碳汇与地力就投生物炭。把三类材料编入亏缺灌溉的“战术手册”,干旱区也能种出高产、优质、低碳的“ resilient crop”。
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