1.盐胁迫对植物及土壤微生物的影响
盐胁迫是影响植物生长发育的重要环境因子之一,会导致植物渗透胁迫、离子毒害和氧化损伤,从而抑制植物生长,降低产量和品质,肖丹丹[1]等人对水稻的研究表明,稻米加工品质随盐浓度的增加而显著下降;研究表明[2],盐胁迫程度越高,植物受抑制程度越明显,根系色泽逐渐加深,延缓植物根系生长,根长、根冠比等数值降低;Munns和Tester[3]综述了盐胁迫对植物生长发育的影响机制,指出盐胁迫主要通过渗透胁迫和离子毒害影响植物生长。Zhu[4]提出了植物耐盐的SOS信号通路,阐明了植物应对盐胁迫的分子机制。张福锁等[5]研究了盐胁迫对作物生长发育的影响,发现盐胁迫能够显著抑制作物生长,降低产量和品质。此外,盐度会影响土壤微生物生物量的大小[6]和活性[7],高浓度盐分抑制多数微生物生长,能够改变群落结构,降低微生物群落多样性。另有研究表明,HKT蛋白在水稻[8]、油菜[9]和拟南芥[10]等植物中通过调控离子稳态发挥关键耐盐作用;刘湘楠[11]等人研究发现,红花Aux/IAA基因在响应盐胁迫过程中具有重要作用;谷巍[12]等人对蒲公英的研究发现,随着盐胁迫加深,ToC4H、To4CL、ToHCT 和 ToHQT 这四个酚酸生物合成基因的表达被下调。
2.CO2加富对植物及土壤微生物的影响
CO₂作为植物光合作用的底物,其浓度升高通常能够促进植物光合作用,提高生物量积累,并影响植物的形态建成和生理代谢。然而,CO₂浓度升高对植物的影响因物种、环境条件等因素而异。Kimball等[13]综述了CO₂浓度升高对作物生长和产量的影响,指出CO₂浓度升高能够显著提高C3作物的光合速率和产量。Ainsworth和Long[14]通过meta分析发现,CO₂浓度升高使C3植物的光合速率平均提高31%,生物量平均提高20%。屈珂樨和何昊等[15]论述了CO2浓度升高可以缓解了高温对PSII受体侧的损伤。CO₂浓度升高通常能缓解盐胁迫对植物的负面影响,通过增强光合作用、提高水分利用效率、维持离子平衡和增强抗氧化能力等机制,帮助植物更好地适应盐胁迫环境。薛兴阳等[16]研究表明CO2加富可维持离子间平衡;樊陈启[17]等人发现CO2浓度升高和氮含量增加的相互作用,不仅促进着凋落物分解、刺激着微生物生长,还会提高酶的活性、土壤有机质的矿化、并加速稳定碳库的分解,在一定程度上影响有机碳的固存,对土壤微生物群落有显著影响
3.氮素对植物及土壤微生物的影响
氮素是植物生长发育所必需的大量元素之一。氮素营养水平直接影响植物的光合作用、蛋白质合成和次生代谢产物的积累。李春俭等[18]研究了氮素营养对植物次生代谢产物积累的影响,发现氮素营养水平能够显著影响植物次生代谢产物的积累。氮素对盐胁迫的影响主要体现在缓解盐胁迫对植物生长的抑制作用。在盐胁迫条件下,氮素能够调节植物体内的离子平衡,减少钠离子的毒害,同时促进钾离子的吸收,维持细胞的正常功能。张崔玉等[19]研究发现增加施氮量有利于缓解盐胁迫对作物的伤害。李云飞等[20]阐明了提高氮素浓度可以增强作物的抗盐胁迫能力。Ji P 等[21]发现氮素利用效率的提高提高了作物的耐盐性。Javed A S
等[22]论述了优化氮素处理可以提高作物的生长、产量和品质。外源氮添加对群落结构的影响主要表现在土壤细菌和真菌的多样性和丰富度,且细菌和真菌对施肥的响应不同[23]。许可[24]等发现土壤细菌、真菌数量随施氮水平而发生变化;
Bradley[25]等发现长期施氮会显著增加土壤细菌数量,但土壤真菌数量出现减少;Frey[26]等研究发现,随着施肥量的增加,土壤真菌含量呈现下降趋势,而土壤中的细菌含量并未出现明显变化。
4.红花现状研究
红花(Carthamus tinctorius L.),为菊科红花属一至二年生草本植物,以其干燥的管状花入药,具有活血化瘀,通经止痛的功效[27]。近年来红花的药用价值日益凸显,市场需求呈现快速增长态势。红花的品质受其生长环境影响,红花常规施肥与配方施肥对比试验[28]发现,氮素添加量上升能够促进红花生长;冯梅[29]等人研究盐胁迫对红花幼苗的生理效应发现,低盐渍化能够提高其叶绿素含量。目前,红花的研究已从传统栽培扩展到分子生物学与逆境生理的深度探索,但在盐碱地适应性、药用成分稳定性及规模化生产方面仍需突破,未来需加强多学科交叉,推动红花产业向高产、优质、高效方向发展。
参考文献
[1]肖丹丹,李军,邓先亮,等.不同品种稻米品质形成对盐胁迫的响应[J].核农学报,2020,34(08):1840-1847.
[2]Joelle Sasse, Enrico Martinoia, Trent Northen,Feed Your Friends: Do Plant Exudates Shape the Root Microbiome?,Trends in Plant Science, 23, 1,2018, 25-41, 1360-1385
[3]Munns R ,Tester M .Mechanisms of Salinity Tolerance[J].Annual Review of Plant Biology,2008,59(0):651-81.
[4]Zhu J .Plant salt tolerance[J].Trends in Plant Science,2001,6(2):66-71.
[5]冯固,李晓林,张福锁,等.盐胁迫下丛枝菌根真菌对玉米水分和养分状况的影响[J].应用生态学报,2000,(04):595-598.
[6]Rietz D N, Haynes R J. Effects of irrigation-induced salinity and sodicity on soil microbialactivityU]. Soil Biology and Biochemistry, 2003, 35(6):845-854.
[7]Tripathi S, Kumari S, Chakraborty A, et al. Microbial biomass and its activities in salt-affected coastal soils[J]. Biology and Fertility of Soils, 2006, 42(3):273-277.
[8]XIAO L Y, SHI Y Y, WANG R, et al. The transcription factor OsMYBc and an E3 ligase regulate expression of a K+ transporter during salt stress[J]. Plant Physiology, 2022, 190(1): 843-859
[9]HUA Y P, PEI M N, SONG H L, et al. Boron confers salt tolerance through facilitating BnaA2.HKT1-mediated root xylem Na+ unloading in rapeseed (Brassica napus L.)[J]. The Plant journal, 2024,120(4):1326-1342.
[10]UCHIYAMA T, SAITO S, YAMANASHI T, et al. The HKT1 Na+ transporter protects plant fertility by decreasing Na+ content in stamen filaments [J]. Science Advances, 2023, 9(22): eacg5495.
[11]刘湘楠,胡祥祥,乔梦燚,等.红花Aux/IAA基因家族鉴定及盐胁迫响应分析[J].江苏农业科学,2024,52(06):68-76.
[12]Yu Zhu, Wei Gu, Rong Tian, Chao Li, Yuanyuan Ji, Tao Li, Chenbin Wei, Ziyun Chen, Morphological, physiological, and secondary metabolic responses of Taraxacum officinale to salt stress[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 189,2022, 71-82, 0981-9428,
[13]B.A.Kimball ,朱建国 ,程磊 , et al.开放系统中农作物对空气CO2浓度增加的响应[J].应用生态学报,2002,(10):1323-1338.
[14]A E A ,P S L .What have we learned from 15 years of free-air CO2 enrichment (FACE)? A meta-analytic review of the responses of photosynthesis, canopy properties and plant production to rising CO2[J].The New phytologist,2005,165(2):351-71.
[15]屈珂樨,何昊,柯浩楠,等.大气CO2浓度和温度升高对不同类型水稻剑叶叶绿素荧光特性的影响[J/OL].生态与农村环境学
[16]薛兴阳.CO2加富对盐胁迫下薄皮甜瓜生长及抗氧化系统的影响[D].沈阳农业大学,2024.
[17]樊陈启,陈骥,张怡晅,等.CO2浓度升高对土壤碳降解酶活性和有机碳的影响[J].生态学报,2025,45(07):3192-3203.
[18]李文卿,陈顺辉,李春俭,等.不同施氮水平下烤烟多酚含量与烤后烟叶化学指标关系研究[J].中国农学通报,2012,28(03):282-289.
[19]张翠玉,徐晓丽,周长明,等.盐胁迫条件下不同施氮水平对玉米苗期生理特性的影响[J].玉米科学,2024,32(07):46-54.
[20]李云飞.硝态氮对酸枣幼苗抗盐胁迫调控研究[D].西北农林科技大学,2024.
[21]Ji P ,Xu C ,Ling F , et al.Improvement in Nitrogen-Use Efficiency Increases Salt Stress Tolerance in Rice Seedlings and Grain Yield in Salinized Soil[J].Plants,2025,14(4):556-556.
[22]Javed A S ,Jaffar T M ,Shahzad M S , et al.Optimization of nitrogen regulates the ionic homeostasis, potassium efficiency, and proline content to improve the growth, yield, and quality of maize under salinity stress[J].Environmental and Experimental Botany,2024,226105836-105836.
[23]汉鑫,牧仁,陈鑫,等.施氮对高寒生态条件下垂穗披碱草(Elymus nutans)草地土壤微生物特征的影响[J].中国草地学报,2025,47(04):33-45.
[24]许可,王春梅,张艺,等.模拟大气氮沉降对温带森林土壤微生物群落结构的影响[J].生态学杂志,2016,35(10):2676-2683.DOI:10.13292/j.1000-4890.201610.012.
[25]Bradley K, Drijber R A, Knops J. Increased N availability in grassland soils modifies their microbial communities and decreases the abundance of arbuscular mycorrhizal fungiu[J]. Soi Biology & Biochemistry, 2006, 38(7):1583-1595.
[26]Frey S D, Knorr M, Parrent J L, et al. Chronic nitrogen enrichment affects the structure and function of the soil microbial community in temperate hardwood and pine forests[J]. Forest Ecology and Management, 2004, 196(1):159-171.
[27]国家药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 北京: 中国医药科技出版社: 2020.
[28]丁宁. 红花常规施肥与配方施肥对比试验[J]. 农村科技, 2013, (12): 25-26.
[29]冯梅, 张世卿, 曹亚军等. 盐胁迫对红花种子萌发及幼苗的生理效应[J]. 江苏农业科学, 2020, 48(22): 144-148.