盐碱地花生高产栽培研究进展及面临的挑战

摘要：盐碱地是我国宝贵的后备耕地资源，进一步挖掘盐碱地作物产量是我国农业生产的重要任务。花生是我国主要的经济和油料作物，开发利用盐碱化耕地进行花生栽培促高产，对于盐碱地农业增效、农民增收和保障食用油安全意义重大。本文简述了盐碱地改良的科学原理，结合山东省农业科学院花生课题组开展的一系列试验，从花生抗盐胁迫分子调控机理、物理和化学改良措施及农艺治理措施等方面概述了盐碱地条件下缓解花生盐碱胁迫及促进高产的研究进展，并进一步指出提升盐碱地花生绿色生产所面临的挑战。本研究可为盐碱地花生绿色高效生产提供有力的理论依据与技术支撑，对于保障国家粮油安全和改善盐碱区域农业生态环境具有重要的参考意义。

关键词：花生；盐碱地；高产栽培；产量；挑战

中图分类号：S565.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024）09-0142-07

盐碱土是指含有过量可溶性盐类（如钾钠镁的氯化物、硫酸盐、重碳酸盐等）的土壤。一般认为，当土壤表层或亚表层水溶性盐含量超过0.1％，或富含石膏的土壤水溶性盐含量超过0.2％，或土壤碱化层的碱化度超过5％时就属于盐渍土范畴。盐碱土壤溶液会通过增大渗透压使植物产生生理干旱，导致其畸形或死亡。但是，盐碱地又是我国重要的后备土地资源，据统计，我国共有各类盐碱地约9 910万公顷。2022年中央一号文件指出，积极挖掘潜力增加耕地，分类改造盐碱地，推动由主要治理盐碱地适应作物向更多选育耐盐碱植物适应盐碱地转变。因此，盐碱地土壤资源的优化和合理开发利用是我国农业可持续发展的重要途径之一，对改善生态环境具有重要意义。

花生是我国重要的经济作物和油料作物。“十三五”期间，我国花生种植面积虽有波动，但基本稳定在467万公顷，种植面积约占世界花生总种植面积的20％，产量约占世界总产的40％％。花生含油率高达50％以上，是我国提高食用油自给率最具优势的品种。花生属中等耐盐作物，在盐碱度0.3％以下的土壤条件下，花生荚果公顷产量仍可达6 000-7 500 kg。但是，花生萌芽期和幼苗期是盐胁迫敏感时期，盐胁迫会降低花生种子的发芽势，延长出苗时间，土壤盐含量超过0.45％时花生无法正常出苗。花生成株后，盐碱土壤会抑制植株形态构建，降低株高，减少果针数，甚至导致叶片失绿、黄化、干枯和脱落。因此扩大盐碱地花生种植范围，因地制宜形成配套的盐碱地改良与利用技术，是开辟我国盐碱地改良利用和产能提升及生态保护相结合的新路径。

我国现有的盐碱地改良技术主要包括利用改良剂、新型材料、表层覆盖技术、灌排技术改良和地下暗管排盐工程等，但这些措施与花生生长的联系并不紧密。本文围绕花生生长特点，在充分了解盐碱地盐分变化规律的基础上，从花生抗盐胁迫分子调控机理、物理和化学改良措施及农艺措施等方面，深入全面梳理盐碱地花生高产栽培方面的研究进展，并对相关大田试验验证的应用效果进行概述，以期为推动盐碱地花生生产绿色高效发展提供参考。

1盐碱地改良的科学原理

我国盐碱地类型多，分布广，包括各类盐土、碱土、盐化土壤和碱化土壤等类型。盐碱地的形成除了受到气候因素、地形地貌、水文地质等条件的影响，还与农业技术措施及耕作管理有关。盐碱地的盐分主要来自于土壤矿物风化、地表水、地下水以及人为灌溉，土壤水分是盐分的溶剂，也是盐分运动的载体，盐分在土壤中运动具有“盐随水来，盐随水去”的特点。植物生长过程会发生土壤水分蒸发与作物蒸腾作用，若水分蒸发或蒸腾作用带到土壤表层的盐分多于降雨或灌溉入渗淋洗掉的盐分，则土壤处于积盐状态；反之，则处于脱盐状态。一般情况下，区域内土壤含盐量受季节气象条件影响较大，通常春秋两季降水量少、蒸发强烈，表层及根系层土壤以返盐为主，土壤含盐量较高：夏季雨水较多，盐分以下行为主，也会因环境条件变化而呈现下行／上行交替过程。盐碱地按照含盐量可以分为轻度盐碱地（含盐量低于0.3％）、中度盐碱地（含盐量介于0.3％-0.6％）和重度盐碱地（含盐量高于0.6％）。土地盐碱化会导致土壤物理性状恶化，如容重高、通气性差，间接影响植物生长，同时也会直接破坏植物组织，影响气孔收缩和营养吸收，导致植物畸形甚至死亡。

盐碱地的改良和利用需要在遵循水盐运动科学原理的基础上，结合作物生长特点，建立土壤盐分条件和作物生长之间的有机联系。理论上，要保证盐碱土上作物的正常生长，需要控制作物根区含盐量，对农田进行排盐，使盐碱土壤剖面上的盐分平衡或脱盐。作物生长多雨热同季，降雨集中，地下水位浅且排水能力差，决定其必然受到盐分胁迫和氧气胁迫的交织影响。因此，解析根、土、水交互过程及其作用机理，因地制宜建立水盐协同耕作制度，研发盐碱地根层水肥盐优化环境营建与增碳培肥技术，每年将返上来的盐分淋洗出根区，即可保证作物正常生长。

2盐碱地花生抗盐碱促高产研究进展

2.1钙信号途径通过分子调控提高花生抗盐胁迫

土壤中过量的盐离子主要通过增加渗透压、离子毒性和氧化胁迫对植物造成伤害。细胞质中保持适当的Na+：K+比例是耐盐植物在过量离子存在下的应激响应，Na+：K+稳态主要由盐过度敏感（SOS）信号转导通路调节，这是一种Ca2+依赖性激活信号转导通路。Ma等报道了NADPH氧化酶AtrbohD和AtrbohF在盐胁迫下拟南芥活性氧（ROS）依赖性K+稳态调控中的作用。NADPH氧化酶依赖于Ca2+和NAD激酶，由钙调素（CaM）调节。然而，CaM本身没有活性，只有结合并激活靶蛋白后才能够调节植物细胞的分裂、伸长、生长、发育及抗逆性。目前关于CaM靶蛋白的报道多存在于酵母、动物和模式植物中，花生上很少见。

山东省农业科学院花生课题组首次发现花生中钙调素与S-腺苷甲硫氨酸合成酶（SAMSl）的互作关系，AhSAMSl定位于细胞核、细胞质和质膜，在多胺和乙烯的合成过程中起重要作用。一方面，花生中SAMS1显著增加亚精胺和亚精胺的合成，降低乙烯含量，从而利于有效降低ROS积累：另一方面，AhSAMSl通过减少叶肉细胞对Na+的吸收和K+的外流，提高了植株对盐胁迫的抗性。由图1可知，AhSAMSl在ROS依赖的离子稳态调控中的作用受Ca2+/CaM信号途径正向调控，同时其诱导的甲基化也受CaM调节。这一发现为提高植物对盐胁迫的耐受性提供了一种新的机制，也为通过施肥等技术调节盐碱地花生的抗逆性提供了理论支撑。

2.2上粮下渔一花生带状轮作促进高效种养模式的实现

上粮下渔（图2）是指采用工程措施，挖掘水塘构建台田，一方面通过台田田面高于原地表来相对降低地下水位、减少地下咸水中的盐分通过土壤毛管水向地表输送，达到改良土壤盐碱程度的作用；另一方面从耕地生态系统角度出发，台田配合周边的深水池，使耕地冲洗出来的高浓度盐碱水有处可排，合理消纳。挖掘出的水塘，根据不同的盐度和水类，进行罗非鱼、南美白对虾、梭鱼等的养殖，台田则开展各种利于土壤培肥增碳作物的种植。花生作为自生固氮作物，生长过程中对氮素的需求量较小。以往的研究表明，台田土壤的全氮含量要普遍低于大田土壤，这是由于台田土壤经水分的反复冲刷，在淹水与落干的交替过程中，连续的矿化与反硝化作用会导致土壤氮素大量流失，因此台面上若设置不同作物与花生间套作种植，在刺激农作物对氮等养分资源进行争夺的同时，还可以起到促进花生固氮能力提高的作用。

2022年，山东省农业科学院花生课题组在东营黄河三角洲农业高新技术产业示范区（以下简称黄三角农高区）山东省农业科学院黄河三角洲现代农业研究院建立的台田上开展了花生与玉米、谷子、油葵、高粱间作的定位试验。通过对各种花生带状种植模式进行测产验收发现，4行花生间作3行玉米模式（带宽3.8 m）的产量效益最高，平均每公顷产玉米5 848.5 kg和花生2 464.5kg。因此，上粮下渔一花生带状轮作高效种养技术模式耦合农田和水域两种景观要素，有效实现了粮油供应、盐碱地改良、休闲游憩等多种生态系统服务价值的动态平衡，为盐碱区域打造出一条农业、渔业与生态修复合三为一的经济循环链。

2.3微矿粉系列产品有效提升盐碱地土壤健康水平

微矿粉是指利用微矿分离技术将含碳材料源在燃烧／转化前湿法粉碎解离到微米级粒度，并经颗粒表面改性、多相流界面调控之后将含碳材料源中的微量元素及矿物质分离出去，将低质煤提炼出清洁固体燃料后剩下的土壤改良矿物质。施用矿物质调理剂是改良土壤的一种有效措施，但是目前关于微矿粉农业应用的研究较少。以往的研究表明，煤中矿物质（尤其是云母／白云石／钾长石等）经高温煅烧后施人土壤可显著促进植株生长，其作用机理主要包括：（1）提供磷、钾、钙、镁、硅等有益元素，增加植物所需养分；（2）调节土壤酸碱度，改善耕层物理、化学和生物性质；（3）促进土壤团粒结构形成，减少土壤盐分残留；（4）提高植物叶绿素含量，增强作物光合作用。微矿粉未经表土矿物质流失与污染，具有比表面积大、阳离子交换量高的特点，富含硅、铝、钙、镁、钾、硼、铁等多种微量元素，矿质养分种类丰富，在花生种植过程中，可以起到改良盐碱地土壤质地、减少土壤毛细管、增加土壤孔隙度、阻隔含盐地下水向上移动的作用。

2021年，山东省农业科学院花生课题组在东营黄三角农高区山东省农业科学院黄河三角洲现代农业研究院开展了微矿粉系列肥料大田花生应用效果研究（图3），结果表明，施用微矿生物有机肥的花生荚果产量达到5 049.0 kg/hm2，相比农民习惯施肥、优化施肥和施用市售有机肥处理分别增产12.9％、14.0％和4.8％；花生品质检测报告显示，与优化施肥量和施用市售有机肥处理相比，施用微矿生物有机肥可显著提高花生籽仁中部分中微量元素（Fe、Ca和Mn）含量，降低硝酸盐含量，且花生籽仁中各项重金属指标无显著变化。

因此，结合我国对世界做出的“双碳3060”承诺，利用微矿粉系列产品探索能源行业减碳和农业领域碳汇对于实现盐碱地土壤改良和促进双碳目标达成具有重要意义。

2.4丛枝菌根真菌菌肥包衣助花生高产

丛枝菌根真菌（AMF）是自然界中普遍存在的一类土壤微生物，能与80％以上的陆生维管植物形成互惠共生体。研究表明，AMF可以通过菌丝体扩大植物根系对土壤中营养元素的吸收范围，在增强营养物质吸收、促进植物生长发育和提高品质方面具有重要作用。在生态脆弱地区，菌根真菌与植物的共生关系有助于提高植物抗性宿主对生物和非生物胁迫的抗性，对植物抑制致病菌浸染、线虫入侵、提高抗旱性、提升耐盐碱耐重金属能力有显著的促进作用。花生种子接种丛枝菌根真菌菌剂后，能有效改善作物根系形态状况，刺激根系产生更多的内源生长素、细胞分裂素和乙烯等激素，促进细胞伸长生长、细胞分裂和发根；在土壤养分方面，会促进纤维素酶、蛋白酶和磷酸酶的释放，加速土壤矿物溶解和有机质矿化，提高土壤中磷、钾、钙、镁的生物有效性；在微生物方面，会影响根系和土壤中细菌和真菌类群的多样性，明显改变细菌和真菌群落的显著差异物种，优化根际土壤微生态环境。

山东省农业科学院花生课题组在东营黄三角农高区山东省农业科学院黄河三角洲现代农业研究院多年多点的大田试验（图4）结果表明，花生种子采用丛枝菌根真菌菌肥包衣处理后播种，比对照田节肥16.8％，增产20.2％。同时，丛枝菌根真菌菌肥包衣提高了土壤微生物细菌中胁迫应答相关功能组合丰度，促进根际土壤养分转化，增强土壤肥力，提高籽仁蛋白质、油酸含量和油亚比，降低亚油酸含量。因此，盐碱条件下利用丛枝菌根真菌提升花生绿色高效生产是土地资源可持续利用的重要措施，可为生态系统改良恢复和保障粮油安全提供参考依据。

2.5花生根域微地形种植模式实现有效抑盐

盐碱地土壤瘠薄、盐离子胁迫共存，花生关键生育期内若出现季节性干旱或渍涝，根系吸水受阻，花生开花数减少，果针发育受抑，产量稳定性差；种植模式不合理导致群体结构差，花生干物质积累量下降，荚果发育受抑，荚果不饱满，百果和百仁质量下降，脂肪、蛋白质含量等降低；产量形成关键生育时期的根区和果区土壤微环境失衡，花生主茎高和侧枝长的最大生长速率降低，植株易早衰，这些均是限制花生产量提升的瓶颈。因此，改善根区和果区土壤微环境，缓解土壤盐分胁迫强度，保证最大的经济产量，是突破盐碱地花生抗逆高产的关键问题。

山东省农业科学院花生课题组围绕上述问题，创建了花生宽垄覆膜4行大小行种植模式（图5A），从种植方式和株行距配置方式两个层面复合提升花生群体数量和质量。在花生耐盐性较低的苗期通过宽垄覆膜营造人为“淡土”环境，阻止土壤中盐分的积累，提高出苗率，促进齐苗。出苗后，由于单位面积植株覆盖度增加，减少了土地裸露面的地表蒸发，降低棵间蒸发量，从而减少地表积盐。然而，花生中后期荚果的发育受降水不均衡影响，遇涝时覆膜花生更易烂果，加剧衰老。因此，在花生产量形成关键生育时期，通过栽培措施形成根域沟垄微地形（图5B），促进根层土壤气液固三相协调，改善根区和果区生态环境及水肥条件，加速根区盐分淋洗以达到根区避盐的效果，增强根系活力，延缓植株衰老，提高果数和果重。

2022年，山东省农业科学院花生课题组将该技术与单粒精播技术融合，在东营黄三角农高区山东省农业科学院黄河三角洲现代农业研究院对该模式高产攻关田进行了实打验收，实收鲜荚果16 374.0 kg/hm2，折合荚果产量9 284.1 kg/hm2（折干率56.7％），创造了盐碱地花生实打验收最高产量纪录。这对于盐碱地花生生产能力提升、我国油脂安全和农业可持续发展具有重要意义。

3盐碱地花生高产栽培面临的挑战

3.1水资源精准调控

盐碱地花生产量直接受成苗率影响，盐碱条件下花生种子能否正常萌发是花生高产栽培的基础。花生生长前期土壤水分蒸发强烈，蒸发过程中溶解在水中的盐分随水输送到土壤表层集聚，此阶段应重视播种前进行大水压盐，以保证花生种子充分吸水萌发和顺利出苗：花生生长后期蒸发强度减弱而蒸腾加速，加之进入雨季，土壤含水率增加，土壤盐分易被淋洗，盐碱胁迫对花生生长发育的影响逐渐降低，此阶段应重视排水防涝。因此，盐碱地花生高产栽培需要匹配科学的灌溉制度，完善排水系统，充分协调灌排关系，有效降低地下水位，在土壤中形成一个良好的水盐运动循环系统。

3.2轻简化机械化生产技术应用

区别于其他作物，花生是地下结果作物，盐碱地土壤结构差和易板结等特点极易造成播种、中耕除草、地下荚果收获难度大等问题，传统的人工收获方式或农机装备已不适应盐碱地高效农业生产需求，屡屡出现收获效率不高、漏果多、收获质量不稳定、可靠性不高等问题。因此，依靠科技创新、信息技术手段提升来解决广种薄收等粗放型耕种现状，已摆在了盐碱地花生栽培管理的重要位置。

3.3耕作与轮间作优化

相对于夏玉米等粮食作物，花生具有抗旱、耐盐性好、耗水量低、农田周期性返盐程度轻等优点，这也是盐碱地栽培的关键所在，因此可以利用粮油作物宽幅间作、轮作等方式将花生引入种植体系，同时坚持粮油作物与耐盐作物周期性轮作，冬季配置饲用油菜等绿肥作物，保持地表最大限度绿色覆盖以减少蒸发，在盐碱地经济作物高效生产的同时，提高土地利用率，改善土壤环境，做到用养结合。

由此可见，深入认识盐碱地花生绿色可持续发展面临的挑战，通过提升精准性、集成性、规模化、智能化和高值化的技术变革来满足盐碱地花生高产栽培的需求极为重要。

4小结

盐碱地的合理开发利用和盐碱化耕地的保护和提质，对保障14亿人口的粮食安全和18亿亩耕地红线意义重大。在国内市场植物油和蛋白质供给严重不足的大背景下，花生产业发展在调整种植结构、保障有效供给、增加农民收入、促进农业生产良性循环、提升油料行业国际竞争力等方面均发挥了重要作用。因此，以盐碱地改良和粮油安全保障为目标的盐碱地花生栽培关键技术创新与应用迫在眉睫。

山东省农业科学院花生课题组在东营黄三角农高区山东省农业科学院黄河三角洲现代农业研究院开展的一系列盐碱地花生高产栽培技术研究，结合花生生长特点，对现有的花生抗盐胁迫的分子调控机理及盐碱地物理、化学和农艺措施改良方法进行调整和优化，以实际案例阐述了钙信号途径提高花生抗盐胁迫、上粮下渔一花生带状轮作高效种养、微矿粉系列产品提升土壤健康、丛枝菌根真菌菌肥包衣促花生高产和花生根域微地形抑盐种植等盐碱地花生高产栽培研究进展，对推动花生产业发展和增加我国土地利用率具有重要意义。

但是，盐碱地改良同时也是较为复杂的综合治理体系，本文针对花生生长特点也提出了盐碱地花生绿色可持续发展所面临的挑战，进一步强调在作物种植过程中遵循自然规律、依靠科技创新，并以信息技术手段为依托，更好地推动盐碱地地区生态、经济和文明三位一体共同发展的重要性。