全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(5): 909−913 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家公益性行业(农业)科研专项(200903001-2-3)和北京市大学生科学研究与创业行动计划(35030001)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 陈阜, E-mail: chenfu@cau.edu.cn, Tel: 010-62733316
第一作者联系方式: E-mail: tongwenjie0716@163.com, Tel: 010-62733376
Received(收稿日期): 2011-10-19; Accepted(接受日期): 2012-01-19; Published online(网络出版日期): 2012-03-05.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120305.1040.016.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.00909
河套灌区小麦耐盐性及其生态适宜区
童文杰1 刘 倩1 陈 阜1,* 文新亚1 李中昊1 高鸿永2
1中国农业大学农学与生物技术学院 / 农业部农作制度重点实验室, 北京 100193; 2内蒙古河套灌区义长灌域管理局, 内蒙古五原
015100
摘 要: 以河套灌区小麦主栽品种永良 4 号为研究对象, 选择 20 个农户地块定位观测, 探讨不同土层土壤盐分含量
对小麦产量及其构成因素的影响, 研究小麦在该地区的耐盐性及其生态适宜区。结果表明, 以小麦苗期 0~10 cm土壤
饱和浸提液电导率(ECe)作为根层盐分指标来评判小麦的耐盐性最具代表性, 该土层对应的小麦耐盐指数为 10.465;
土壤盐分与小麦各产量构成因素之间均呈显著负相关, 尤其与公顷穗数的相关性更强; 根据小麦耐盐性分析, 以小
麦相对产量下降幅度≤10%、10%~25%、25%~50%和≥50%作为划分标准, 将区域耕地划分为小麦生产最适宜区、适宜区、
次适宜区和不适宜区, 其对应的小麦苗期 0~10 cm土壤ECe分别为≤4.972、4.972~6.747、6.747~9.196和≥9.196 dS m−1。
关键词: 耐盐函数; 耐盐指数; 土壤饱和浸提液电导率; 生态适宜性
Salt Tolerance of Wheat in Hetao Irrigation District and Its Ecological Adapt-
able Region
TONG Wen-Jie1, LIU Qian1, CHEN Fu1,*, WEN Xin-Ya1, LI Zhong-Hao1, and GAO Hong-Yong2
1 College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University / Key Laboratory of Farming System, Ministry of Agriculture, Beijing
100193, China; 2 Administration of Hetao Irrigation District in Inner Mongolia, Wuyuan 015100, China
Abstract: Using the major local wheat cultivar Yongliang 4, the effect of salinity in different soil layers on yield and its compo-
nents of wheat was investigated in 20 farmers’ fields in Hetao Irrigation District which was in Inner Mongolia, China. And salt
tolerance of wheat and its ecological adaptable region were studied in this district. The results showed that ECe of 0 to 10 cm soil
layer at wheat seedling stage was the most representative as the root-zone salinity index to analysis wheat salt tolerance, the salt
tolerance index of wheat was 10.465 for this soil layer. There were significant negative correlations between soil salinity and
wheat yield components, especially between soil salinity and spike number per hectare. According to the wheat salt tolerance, and
the wheat relative yield reduction of ≤10%, 10–25%, 25–50%, and ≥50% as the division standard, we divided the farm land into
the most suitable region, suitable region, sub-suitable region and unsuitable region, where the electrical conductivities of satura-
tion extract of the 0–10 cm soil at wheat seedling stage were ≤4.972, 4.972–6.747, 6.747–9.196, and ≥9.196 dS m−1, respectively.
Keywords: Salt tolerrance function; Salt tolerance index; Electrical conductivity of saturation extract of the soil; Ecological
adaptability
土壤盐碱化是全球农业生产的重大危害之一 [1], 尤
其在干旱与半干旱地区 , 强烈的自然蒸发和洗淋降水的
匮乏使盐分在土壤表层高度富集 , 土地盐碱化导致作物
减产甚至绝收[2]。作物耐盐性是指作物在盐胁迫环境中通
过一些生理途径降低或抵消盐分的伤害 , 维持基本生长
的能力[3], 是选择盐碱地适宜作物和种植布局规划的基本
依据。Mass和Hoffman[4]提出了作物分段式耐盐函数, 指
出在超过一定耐盐临界值后作物产量随着土壤盐分增加
而呈近似直线下降。虽然该方法已被广泛应用 [5-6], 但
Deifel等 [7]对该函数得出的耐盐性结论提出了质疑, 认为
该方法的研究结果过高估计了作物耐盐值。另外 , van
Genuchten[8]在前人研究的基础上提出了作物耐盐性S型曲
线函数(modified discount function), 并且应用该函数成功
拟合了多种作物的耐盐性; Steppuhn等[9-10]利用加拿大春
小麦Biggar的试验数据对不同作物耐盐函数的适用性进行
了比较分析, 结果表明S型曲线函数对作物耐盐性的拟合
效果优于分段式耐盐函数。Maas等[11]试验表明, 小麦苗期
对土壤盐分较为敏感, 苗期土壤盐分对小麦最终产量影响
910 作 物 学 报 第 38卷

最大。在国内, 张豫等[12]、王春霞等[13]和张奋东[14]基于农
户地块调查研究了新疆阿克苏河灌区棉花的耐盐函数, 为
区域棉花生产、土壤盐碱化的治理提供了理论指导。
河套灌区是全国三大灌区之一, 是国家和内蒙古自
治区重要的商品粮油生产基地。该灌区多年平均蒸发量为
2 100~2 300 mm, 而年降水量仅 130~210 mm, 蒸降比在
10∶1 以上, 因而灌溉是这一地区农业生产至关重要的条
件之一。灌区年均地下水埋深 1.24~1.79 m, 最低为
2.6~2.8 m (3月), 最高为 0.6~1.5 m (10月底), 年平均气温
5.6~7.6℃, 有效积温 2 900~3 200℃, 无霜期 130~150 d,
年日照时数 3 100~3 200 h, 为典型的温带大陆性气候。耕
作土壤多为黏壤土或壤土, 0~40 cm土壤含有机质 10.7 g
kg−1、全氮 0.56 g kg−1、有效磷 12.7 mg kg−1、速效钾 177.5
mg kg−1, pH值平均为 9.12。灌溉水为黄河水, 平均矿化度
为 0.5 g L−1, 每年灌区因浇灌黄河水引入大量盐分, 致使
灌区 1/3 以上的耕地存在不同程度的土壤盐碱化问题, 不
同地块上小麦产量差异较大 , 个别地块小麦生产存在因
盐碱绝产现象。因此, 在这一地区开展基于盐分胁迫的作
物生态适宜性评价对小麦生产可持续发展有重要意义。本
研究通过田间定位观测和室内样品分析 , 建立作物相对
产量与不同土层土壤ECe值之间的响应关系, 探讨小麦在
河套灌区的耐盐性和生态适宜性 , 旨在为当地小麦稳产
高产、盐害防治、作物布局优化提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
定位观测地块位于内蒙古五原县套海镇, 土壤以黏
壤土为主。根据地块往年产量表现及土壤表层返盐情况,
共选择 20 个地块定位观测, 所选地块基本涵盖了产量正
常区、受盐胁迫产量减少区和无苗绝产区。供试品种为当
地主栽品种永良 4 号, 3 月中旬统一机械精量播种, 播种
量 375 kg hm−2, 播种时带入种肥磷酸二铵 450 kg hm−2。
以大水漫灌方式在分蘖期、拔节期和灌浆期各灌溉一次,
灌水量分别为 2 250、1 200和 1 200 m3 hm−2, 大水漫灌既
满足作物生理需水, 同时达到以水压盐的效果。分蘖期灌
溉前追施尿素 600 kg hm−2。其他田间管理按当地常规栽
培技术, 7月下旬收获。
1.2 土壤水溶液电导率测定
于苗期每个定位观测点设 5 个取样点 , 分别采集
0~10、10~20和 20~40 cm土样, 并混合同层土样, 加权平
均计算 0~20 cm和 0~40 cm土层含盐量。采用 1 5∶ 土水比
(35 g土样)浸提液电导率法测定土壤电导率EC1:5。为了方
便与其他文献结果对比, 以土壤饱和浸提液电导率(ECe)
表示土壤含盐量, ECe = 8.6EC1:5[15]。土壤全盐(Y, g kg−1)
按公式Y = 3.2 EC1:5 [15]计算。
1.3 小麦理论产量测定
小麦成熟期, 在各定位观测点苗期取土样位置选择
5 m2单独收获, 考察穗数、穗粒数和千粒重, 并计算理论
产量。不同地区间土壤、气候等生产条件存在差异, 为便
于不同地区小麦耐盐性结果的比较 , 对小麦的理论产量
进行无量纲化处理, 引入相对产量来表征小麦的产量。小
麦相对产量为各定位观测点实测理论产量与所选区域中
不受盐碱危害最高产量的比值。
1.4 小麦耐盐性分析
van Genuchten等[9]曾提出非线性作物耐盐函数
50e
50
1
1 ( / )
r sC
m
YY
Y C C
= =
+

式中, Yr为相对产量; Y为作物实际产量(kg hm−2); Ym为所
选区域中不受盐碱危害的最高产量(kg hm−2); C50为作物
减产达到 50%时的土壤含盐量(dS m−1), 该值越大表示作
物耐盐度越大; s代表曲线的斜率峰度, 实践中可用经验
常数p来代替 , p为S型曲线形状参数, 表示减产效应, p
值越大曲线越陡, 表示随着土壤盐分的增加减产越快。
50e
sC
Steppuhn等 [10]在S型耐盐曲线的基础上提出了耐盐
指数(ST-index)的数学模型：ST-index = C50 (1 + s)。式中,
C50为作物减产达到 50%时的土壤含盐量, s为曲线的斜率
峰度; 通过回归分析可得到参数C50和s。
采用 Microsoft Excel 2007和 SPSS 17.0软件整理和
统计分析数据, 用 MATLAB 7.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 土壤盐分与小麦产量及产量构成的相关分析
综合 20个定位观测点的数据, 0~10 cm土壤ECe值跨
度很大, 平均值为 8.495 dS m−1, 显著高于另外 2个土层
的ECe值, 表明盐分在表层 0~10 cm有富集效应。0~10 cm
土壤ECe最小值为 1.509 dS m−1, 其对应的土壤含盐量为
0.561 g kg−1, 说明该观测点没有盐碱障碍, 且理论产量达
到 6 809.141 kg hm−2, 是所有观测点中最大的理论产量;
而同层土壤ECe最大值为 18.544 dS m−1, 对应含盐量为
6.900 g kg−1, 达到重度盐碱水平, 该观测点为无苗绝产区
(表 1)。
各土层土壤ECe值变异系数均超过 0.5, 其中 0~10
cm土层达 0.601, 表明所选观测点土壤ECe值差异较大 ,
涵盖面较广, 包括了 6 个正常生长区, 其相对产量在 0.9
以上, 对应的 0~10 cm ECe值介于 1.509 dS m−1和 4.025 dS
m−1之间; 13个生长抑制区, 其相对产量介于 0和 0.9之间,
对应的 0~10 cm土层ECe值介于 5.102 dS m−1和 17.114 dS
m−1之间 ; 1 个无苗绝产区 , 对应的 0~10 cm ECe值为
18.544 dS m−1。
各土层土壤 ECe 值与小麦理论产量均存在显著负相
关(表 2)。其中 0~10 cm土壤 ECe值与小麦产量及其构成
因素的相关系数大于其他土层 , 同时小麦苗期表层土壤
盐分与小麦各产量构成因素之间均有显著负相关关系 ,
尤其与公顷穗数的相关性更强。
2.2 小麦耐盐函数和耐盐指数
采用非线性最小二乘数值逼近法, 得到河套灌区小
麦耐盐函数(表 3和图 1)。其中表层 0~10 cm土壤 ECe值
与相对产量拟合出耐盐函数的决定系数最大(0.972), 均
第 5期 童文杰等: 河套灌区小麦耐盐性及其生态适宜区 911


表 1 小麦地各土层土壤盐分含量和产量性状
Table 1 Soil salinity of different soil layers and wheat yield
指标
Index
最小值
Minimum
最大值
Maximum
平均值
Mean
标准差
SD
变异系数
CV
0–10 cm ECe 1.509 18.544 8.495 a 5.106 0.601
0–20 cm ECe 1.172 13.438 5.939 b 3.509 0.591
0–40 cm ECe 1.042 9.272 4.478 b 2.481 0.554
千粒重 1000-grain weight 0 48.960 36.816 11.553 0.314
公顷穗数 Spike number per hectare 0 6770368 4618000 1946090 0.421
穗粒数 Grain number per spike 0 26.800 20.220 5.826 0.288
理论产量 Theoretical yield 0 6809.141 4060.521 2328.079 0.573
相对产量 Relative yield 0 1.000 0.596 0.351 0.588
表中不同小写字母分别表示不同土层之间差异达显著(P<0.05)水平。
Means of ECe followed by different small letters are significantly different among different soil layers at 0.05 probability level.

表 2 小麦苗期不同土层土壤饱和浸提液电导率与小麦产量的相关系数
Table 2 Correlation coefficients between electrical conductivity of saturated soil extract of different layers at seedling stage and
grain yield in wheat
土层含盐量
Soil salinity
千粒重
1000-grain weight
公顷穗数
Spike number per hectare
穗粒数
Grain number per spike
理论产量
Theoretical yield
0–10 cm ECe –0.709** –0.901** –0.764** –0.969**
0–20 cm ECe –0.685** –0.896** –0.778** –0.939**
0–40 cm ECe –0.622** –0.884** –0.755** –0.928**
**P<0.01.

表 3 小麦 S型耐盐函数及耐盐指数
Table 3 Functions and index for salt tolerance with S-shaped fitting curves
耐盐指标 Parameter of salt tolerance 土层
Soil layer (cm) C50 s p
耐盐函数
Modified discount function
决定系数
R2
均方根误差
Root-mean-square error
耐盐指数
ST-index
0–10 9.196 0.138 3.561 Y = 1/[1 + (C/9.196)3.561] 0.972 0.071 10.465
0–20 6.504 0.193 3.515 Y = 1/[1 + (C/6.504)3.515] 0.910 0.132 7.759
0–40 4.904 0.236 3.178 Y = 1/[1 + (C/4.904)3.178] 0.865 0.137 6.061



图 1 不同土层小麦耐盐曲线
Fig. 1 Fitting curves of salt tolerance for different soil layers in wheat

方根误差最小(0.071), 表明苗期这一土层耐盐函数较适
宜作为小麦耐盐性的评判。
在耐盐函数中, 苗期 0~10 cm土层C50为 9.196, 表明
小麦苗期表层土壤ECe值达到 9.196 dS m−1时, 小麦相对
产量降低到 50℅。随着土层不断加深, C50逐渐减小; p值也
是随土层加深而减小, 表明小麦相对产量对表层 0~10 cm
912 作 物 学 报 第 38卷

土层ECe值的变化反应较为敏感。
作物耐盐指数是反应作物在当地生产条件下对土壤
根层盐分胁迫生态适应性的综合指标 , 能够直观地表达
出作物在某一区域的生产适宜性 , 可以作为不同作物或
者同一作物不同品种之间耐盐性的比较。根据 0~10 cm耐
盐函数的参数计算, 小麦在河套灌区的耐盐指数为 10.465。
2.3 小麦盐碱地生态适宜区划分
根据耐盐性分析, 将区域耕地划分为小麦最适宜区、
适宜区、次适宜区和不适宜区(表 4)。将相对产量达到或
超过 90%的地块划分为区域小麦生产最适宜区, 此时小
麦苗期 0~10 cm土壤ECe值不高于 4.972 dS m−1, 对应的土
壤含盐量低于 1.850 g kg−1。相对产量为 75%~90%和
50%~75%的地块分别为小麦生产适宜区和次适宜区, 其
0~10 cm土壤ECe值分别是 4.972~6.747 dS m−1和 6.747~
9.196 dS m−1, 对应的土壤含盐量分别为 1.850~2.511 g
kg−1和 2.511~3.422 g kg−1。当小麦相对产量因盐碱胁迫低
于 50%时, 认为在该盐碱地上不适于小麦生产, 农户在生
产决策中将不在该盐碱地上种植小麦, 因此将相对产量低
于 50%的地块划分为小麦不适宜区, 此时 0~10 cm土壤ECe
值高于 9.196 dS m−1, 对应的土壤含盐量高于 3.422 g kg−1。

表 4 小麦盐碱地生态适宜区划分指标
Table 4 Regionalization land on ecological adaptability to saline in wheat
苗期 0~10 cm土壤含盐量 Salinity in 0–10 cm soil layer at seedling stage 生态适宜性
Ecological adaptability
相对产量
Relative yield (%) ECe (dS m−1) EC1:5 (dS m−1) Total salinity (g kg−1)
最适宜 Most suitable ≥90 ≤4.972 ≤0.578 ≤1.850
适宜 Suitable 75–90 4.972–6.747 0.578–0.992 1.850–2.511
次适宜 Moderately suitable 50–75 6.747–9.196 0.992–1.069 2.511–3.422
不适宜 Unsuitable <50 >9.196 >1.069 >3.422

3 讨论
通过非线性最小二乘数值逼近法得到各土层相对应
的耐盐函数, 其中表层 0~10 cm土壤ECe值与相对产量拟
合出耐盐函数的决定系数最大, 均方根误差最小, 说明小
麦苗期 0~10 cm土层耐盐函数更适宜作为小麦耐盐性的
评判指标。随着土层的不断加深, C50逐渐减小。从p值来
看, 其变化也随土层加深而减小, 这表明小麦相对产量对
0~10 cm土层ECe值的反应较为敏感。这与张豫等[12]、张
奋东[14]的研究结果相似。根据 0~10 cm耐盐函数的参数计
算, 小麦在河套灌区的耐盐指数为 10.465, 该值与紫花苜
蓿的耐盐指数相近, 高于玉米和萝卜的耐盐指数[9]。
根据 0~10 cm土壤ECe值与相对产量拟合出的耐盐函
数计算得到, 河套灌区小麦减产 10%、25%和 50%时, 土
壤ECe值分别为 4.972、6.747和 9.196 dS m−1。Francois等
[16]应用分段式线性耐盐函数研究盆栽半矮秆小麦(T. aes-
tivum L.)和硬质小麦(T. turgidum L. var. durum Desf.)的耐
盐性, 其结果大于本试验结果, 这可能与小麦品种和试验
方法及栽培条件的差异有关。Francois等[16]通过浇灌不同
浓度的NaCl和CaCl2 (1 1)∶ 混合液来控制土壤盐分梯度 ,
该方法对大田土壤盐分真实组成和田间实际生产环境的
模拟性相对较差, 对耐盐结果有影响。
前人研究表明 , 同一作物不同品种的耐盐能力不
同[3,17-18]。本研究选用的永良 4号小麦是河套灌区多年来
的主栽品种, 高产稳产性能较好, 在品种选择上具较强代
表性。但对该地区其他品种小麦及将来在该地区推广的新
品种小麦的耐盐性还值得进一步研究。
研究作物耐盐性对制定合理的节水灌溉制度和优化
区域作物布局有重要的指导意义。本研究发现, 河套灌区
小麦要想达到高产目标, 必须确保苗期 0~10 cm土壤含盐
量低于 1.850 g kg−1。该灌区的秋浇灌溉对耕层土壤盐分
有较好的淋洗作用, 应根据各地块不同盐渍化程度, 合理
控制引水量淋洗耕层盐分 , 确保小麦苗期耕层土壤盐分
在合理的范围之内[19]。通过作物生态适宜区的划分, 结合
地块土壤盐分差异, 因地制宜地调整优化区域作物分布,
可使盐碱地得到高效利用。
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