《Journal of Arid Environments》：Field evaluation of three halophytes under saline drip irrigation: growth dynamics and biochemical regulation
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王书宇|陈俊福|阿曼尼萨·库尔班|高冠奎|徐桥|阿卜杜勒·瓦希德|徐海亮中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐，830011，中国摘要土壤盐碱化和淡水短缺日益限制了干旱地区的植被恢复，迫切需要将咸水利用与耐盐植物的种植相结合。本研究在中国新疆哈密的丹南湖地区进行了为期三年的野外
王书宇|陈俊福|阿曼尼萨·库尔班|高冠奎|徐桥|阿卜杜勒·瓦希德|徐海亮
中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐，830011，中国
摘要
土壤盐碱化和淡水短缺日益限制了干旱地区的植被恢复，迫切需要将咸水利用与耐盐植物的种植相结合。本研究在中国新疆哈密的丹南湖地区进行了为期三年的野外实验，评估了三种代表性盐生植物——Haloxylon ammodendron、Tamarix ramosissima和Nitraria roborowskii在咸水滴灌条件下的生长表现和生化调控机制。实验设置了5个不同的灌溉盐度水平：0、4、8、12和16?g?L?1。2022年至2024年间，测量了这些植物的年生长高度、基部直径、冠幅和新枝长度；2024年在相同的生长阶段采集了生化样本，以测定叶绿素a、丙二醛、超氧化物歧化酶活性、可溶性糖和脯氨酸的含量。物种身份对所有测量指标均有显著影响，而盐度效应则因年份和指标而异。2022年所有指标均表现出显著的物种×盐度交互作用；2023年植物高度、基部直径和冠幅也表现出交互作用；2024年冠幅和新枝长度同样如此。在所有盐度处理下，T. ramosissima的新枝年生长量通常最大，H. ammodendron在某些处理下的基部直径增长明显，而N. roborowskii的冠幅增长最大。叶绿素a含量随盐度增加而降低，而丙二醛和脯氨酸含量则上升。超氧化物歧化酶活性在12?g?L?1时达到峰值，随后在16?g?L?1时下降；可溶性糖含量在H. ammodendron和T. ramosissima中呈现单峰趋势，而在N. roborowskii中保持相对较高水平。这些发现为在高盐度干旱环境中整合物种选择与咸水管理提供了基于实地的框架。
引言
中国拥有广阔的盐碱地，主要分布在北部和西北部内陆盆地及绿洲地区。由于降水量低、蒸发强烈以及人类活动（如过度灌溉和排水系统不完善），过去几十年这些地区的盐碱化问题持续存在且日益严重（Ma et al., 2023a; Yadav et al., 2023）。在绿洲-沙漠过渡带，大片盐碱荒地生态脆弱，传统的工程改良方法或淡水淋溶措施往往成本高昂且难以长期维持。在这种情况下，开发节水型耐盐植被策略对于稳定土壤、重建植被覆盖和改善生态系统功能至关重要（Azeem and Mai, 2024）。合理利用微咸水/咸水——尤其是丰富的地下咸水——已被认为是缓解淡水短缺问题的有效途径（Alhaddad et al., 2021; Hassanpouraghdam et al., 2020; Zhang et al., 2024）。在中国西北部，新疆、内蒙古和甘肃地区蕴藏着丰富的地下咸水资源，这为沙漠化盐碱地区的局部水资源替代提供了可能。咸水滴灌技术尤为吸引人，因为它能精准地将水分输送到根区，减少非生产性蒸发，并通过改变土壤中的水分-盐分分布，在灌溉点附近形成相对淡化的区域（Chen et al., 2018; Du et al., 2023）。然而，局部湿润也可能导致湿润带边缘的盐分积累。因此，成功的长期应用依赖于适当的灌溉计划、盐分淋溶管理以及选择适应特定盐度环境的植物（Qadir and Oster, 2004; Du et al., 2023）。
盐生植物在盐碱环境中的恢复工作中起着核心作用，因为它们通过多种机制（如渗透调节、离子排除或隔离、盐分分泌以及增强抗氧化保护）在高盐度条件下仍能维持生长并完成生命周期（Dou et al., 2025）。在中国西北部，H. ammodendron、T. ramosissima和N. roborowskii被广泛用于植被重建和防沙治盐。H. ammodendron因其耐旱性和深根特性而受到重视，能够利用深层水源并提高极端沙漠环境中的地表稳定性（Zhang et al., 2024）。最新研究表明，灌溉水质可触发H. ammodendron的复杂代谢和生理反应，进而改变土壤离子平衡，体现了其强大的表型和代谢可塑性（Dou et al., 2025）。T. ramosissima是一种典型的盐生植物，通过叶片和枝条排出吸收的盐分，常用于河岸和盐碱湿地的稳定工作，同时也是耐盐研究的模型（Liu et al., 2022）。先前的研究显示，地下水矿化程度的增加会显著影响T. ramosissima>的根际水分-盐分状况及光合作用和水分利用特性，表明其具有广泛的盐碱和干旱胁迫适应能力（Xia et al., 2017）。相比之下，N. roborowskii>对盐度更为敏感，NaCl胁迫会降低其生长高度、叶片发育和生物量（Yang et al., 2010; Shi et al., 2019），尽管离子调节（如Ca2+介导的Na+隔离）可部分缓解胁迫症状（Liu et al., 2014）。
尽管咸水灌溉和盐生植物的种植已被广泛认为是盐碱干旱地区植被恢复的有效方法，但物种选择仍具有挑战性，因为盐水灌溉下的植物生长可能既反映了有效的生理适应，也可能伴随着显著的生理损伤。因此，需要在统一的环境条件和可控的盐度梯度下进行野外对比，以将生长表现与生化指标联系起来。这类证据对于判断物种是否能在较低的生理成本下维持生长，以及将咸水利用转化为实际的应用决策至关重要。本研究评估了H. ammodendron、T. ramosissima和N. roborowskii在新疆哈密丹南湖地区进行咸水滴灌条件下的生长和生理生化反应。具体目标包括：(i) 在2022–2024年间量化这些植物的年生长高度、基部直径、冠幅和新枝长度的物种和盐度依赖性变化；(ii) 研究灌溉盐度对叶绿素a、丙二醛、超氧化物歧化酶活性、可溶性糖和脯氨酸的影响；(iii) 比较不同物种在咸水滴灌条件下的生长和生化响应差异。由于盐水灌溉下的地上生长可能是通过有效适应或伴随生理损伤的补偿性生长实现的，因此将生长指标与生化指标相结合对于准确评估耐盐性至关重要。
章节摘录
研究区域
实验在中国新疆哈密的丹南湖地区进行（图1），位于天山山脉北部和戈壁沙漠南部之间（经度93°05′30″–93°15′00″，纬度42°16′45″–42°25′15″）。该地区地形较为平坦，属于典型的温带大陆性干旱气候，特征是降水量极低、太阳辐射强、日照时间长且晴天多。年总太阳辐射量为6397.35?MJ?m?2。
盐度对三种植物年生长量的影响
如表2所示，双向方差分析结果显示，物种对每年的所有生长指标均有显著影响。2022年所有生长指标均表现出显著的物种×盐度交互作用；2023年植物高度、基部直径和冠幅也表现出交互作用；2024年冠幅和新枝长度同样如此，表明物种对盐度的响应因年份和生长指标而异。
结合咸水滴灌下的生长动态与生化调控
盐水灌溉下的植物生长反映了水分吸收、光合作用、渗透调节、抗氧化防御和膜稳定性的综合调控（Munns and Tester, 2008; Zhu, 2016）。因此，不能仅通过单一生长指标来可靠评估盐生植物的耐盐性，因为不同的生长指标可能反映不同的胁迫适应机制、碳分配和生存策略（Flowers and Colmer, 2008）。
结论
本研究评估了H. ammodendron、T. ramosissima和N. roborowskii在新疆高盐度干旱环境下的三年生长动态和生化反应。物种身份对所有年生长指标均有显著影响，而盐度效应因年份和指标而异。盐度增加逐渐加剧了三种植物的生理胁迫。超氧化物歧化酶活性在12?g?L?1时达到峰值，随后在16?g?L?1时下降。
作者贡献声明
王书宇：概念构思、数据整理、资源获取、软件使用、初稿撰写。陈俊福：数据整理、正式分析。阿曼尼萨·库尔班：正式分析、软件使用。高冠奎：正式分析、软件使用。徐桥：项目管理。阿卜杜勒·瓦希德：初稿撰写。徐海亮：项目管理。
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了新疆水利专项计划（2025.D-001）、沙漠-绿洲生态监测与恢复工程技术创新中心开放基金项目、自然资源部（2025BSCK-04）以及中国能源新疆天山北坡新能源基地项目（7UKVH120250900003）的支持。
