2021年10月，习近平总书记考察黄河三角洲时指出，开展盐碱地综合利用对保障国家粮食安全、端牢中国饭碗具有重要战略意义。要加强种质资源、耕地保护和利用等基础性研究，转变育种观念，由治理盐碱地适应作物向选育耐盐碱植物适应盐碱地转变，挖掘盐碱地开发利用潜力，努力在关键核心技术和重要创新领域取得突破，将科研成果加快转化为现实生产力。遗传发育所农业资源中心依托中国科学院盐碱地资源高效利用工程实验室，秉持“适盐用盐，以盐治盐”的盐碱地资源高效利用思路，围绕盐生植物资源和咸水利用开展了一系列研究，取得以下进展。
在植物适应盐渍环境机制研究方面，以禾本科C4耐盐牧草蓝稷（Panicum antidotale）为材料，通过转录组学和蛋白组学联合分析的方法，发现蓝稷在低盐条件下的最佳表现与增强了的代谢、抗氧化防御、细胞生长和信号途径有关，而高盐条件下的表现与改变碳代谢、信号、转录、翻译有关（Tabassum, et al., 2021, Frontiers in Plant Science）；以泌盐盐生植物柽柳（Tamarix chinensis）为材料，研究发现了柽柳叶片盐分的分泌过程与植株的生长、光合作用和抗氧化调节密切相关，揭示了柽柳在低盐和高盐环境中采取的两种不同的光合作用和抗氧化调节的适应策略（Tabassum, et al., 2021，Journal of Plant Research），这种调节过程提高了柽柳对不同盐碱地的适应能力；以耐盐植物大花秋葵（Hibicus moscheutos）为材料，采用盐分分区胁迫方法，研究了其对土壤异质性盐分的适应机制，结果表明在盐分水平异质性胁迫时，根系在低盐区大量增殖，显著降低了叶片Na+积累量，仅引起叶片轻微的氧化和渗透胁迫，叶片的形态和解剖性状变化较小，盐胁迫得到了缓解（Feng, et al. 2021，Environmental and Experimental Botany），该研究为采用局部淡化的方法在滨海重盐碱地中种植耐盐植物提供了依据。
我们前期研究表明，盐生植物根系生长可以促进土壤水分入渗以及盐分的淋洗。通过对滨海盐碱地自然分布的盐生先锋植被斑块及裸地调查发现，先锋植物的生长显著提高了表层土壤的有机质含量，促进了土壤大团聚体的形成，降低了土壤的毛管孔隙度，为表层土壤的脱盐过程创造了必要条件（Li, et al. 2021, Catena）。
盐碱地主要分布于干旱、半干旱地区，淡水资源缺乏，而咸水资源相对丰富，咸水资源的利用在盐碱地开发利用中日益受到重视。我们前期利用咸水结冰融化咸淡水分离原理，发明了咸水结冰灌溉改良滨海盐碱地技术。为进一步揭示咸水结冰融水入渗改良盐碱地的原理，开展了不同矿化度咸水梯次入渗的土柱模拟试验，结果表明，上一梯次高矿化度咸水的入渗可显著促进下一梯次低矿化度咸水和微咸水的入渗，并且土壤盐分淋洗过程主要发生在入渗的初期，入渗后咸水梯次入渗可获得与咸水冰融化入渗一致的脱盐效果，这为后续模拟咸水冰融水入渗盐碱土过程提供了新的手段，同时也为咸淡水梯次灌溉改良盐碱地提供了理论依据（田宇，等，2021，土壤学报）。为拓展咸水结冰灌溉改良盐碱地技术的应用，在内蒙古河套重盐碱区连续3年的冬季咸水结冰灌溉试验表明，在河套盐碱地中采用冬季咸水结冰灌溉改变了土壤水盐动态过程，变春季积盐为脱盐，显著降低了土壤SAR，并补充了土壤水分，获得了表层低盐环境，保证了作物的生长（郭凯，等2021，中国生态农业学报；Guo Kia，et al.，2021，Catena），这为该地区采用咸水进行盐碱地改良和作物种植提供了新的技术途径。
围绕盐碱地资源高效利用，在滨海重盐碱地改良和咸水利用方面授权发明专利3项（ZL201810765869.3；ZL201810764160.1；ZL201910908725.3），并应用到滨海盐碱地植被建设和农业生产之中。
以上研究得到了中国科学院工程实验室项目（KFZD-SW-112）的资助，以及国家重点研发计划项目（2016YFC0501308），河北省重点研发技术项目（18226803D; 20327002D）的支持。
图1 中国科学院海兴盐碱地高效利用试验基地
1 Tabassum Hussain, Hina Asrar, Wensheng Zhang, Bilquees Gul, Xiaojing Liu. Combined transcriptome and proteome analysis to elucidate salt tolerance strategies of the halophyte Panicum antidotale Retz, Frontiers in Plant Science, 2021,760589. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.760589
2 Tabassum Hussain, Jingsong Li, Xiaohui Feng, Hina Asrar, Bilquees Gul, Xiaojing Liu Salinity induced alterations in photosynthetic and oxidative regulation are ameliorated as a function of salt secretion, Journal of Plant Research, 2021,134(4),779–796. https://doi.org/10.1007/s10265-021-01285-5
3 Xiaohui Feng, Tabassum Hussain, Kai Guo, Ping An, Xiaojing Liu, Physiological, morphological and anatomical responses of Hibiscus moscheutos to non-uniform salinity, Environmental and Experimental Botany, 2021, 182,104301. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104301
4 Jingsong Li, Huanyu Chen, Kai Guo, Weiliu Li, Xiaohui Feng, Xiaojing Liu, Changes in soil properties induced by pioneer vegetation patches in coastal ecosystem, Catena, 2021, 204,105393. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105393
5 Kai Guo, Xiaojing Liu. Reclamation effect of freezing saline water irrigation on heavy saline-alkali soil in the Hetao Irrigation District of North China, Catena, 2021,204:105420. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105420
6田宇，陈环宇，郭凯，李劲松，李伟柳，封晓辉，李静，刘小京. 不同咸水梯次滨海盐土入渗过程及水盐分布特征, 土壤学报, 2021,58(4):911-620. https://doi>: 10.11766/trxb202004090037
7郭凯, 刘小京, 封晓辉, 巨兆强, 陈环宇, 田宇, 李劲松, 李伟柳, 李静. 冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地改良效果研究, 中国生态农业学报, 2021, 29(4): 640-648. https://doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200465
8 郭凯，刘小京，孙宏勇，巨兆强，封晓辉，一种改良滨海重盐碱地的方法，ZL201810765869.3
9 郭凯，刘小京，孙宏勇，巨兆强，封晓辉，一种改良滨海重盐碱地的方法，ZL201810764160.1
10封晓辉，郭凯，刘小京，张秀梅，张文胜，巨兆强，一种重盐碱地利用咸水移栽出芽后柽柳大苗的方法, ZL201910908725.3
