一种作物盐碱抗性锻炼方法及系统

本发明涉及作物锻炼，具体涉及一种作物盐碱抗性锻炼方法及系统。

背景技术：

1、盐碱胁迫主要通过离子胁迫、渗透胁迫及氧化胁迫等次级反应过程来实现其对植物的破坏作用。离子胁迫指的是盐碱土中na+和cl-是盐渍土壤中对植物产生毒害的主要盐离子；盐胁迫下，植物对离子吸收的选择性下降，大量na+和cl-进入植物细胞后，使细胞质内na+和cl-浓度过高，k+，ca2+和mg2+的吸收受到抑制，破坏了植物体内原有的离子平衡，导致植物遭受离子胁迫；由于盐离子与其他营养离子间存在竞争关系，盐离子的过量积累一方面对植物产生离子毒害，另一方面会抑制植物对其他营养离子的吸收，如k+和ca2+等，从而导致植物体内营养亏缺。渗透胁迫指的是土壤盐渍化降低了植物根际土壤水的能量状态，使土壤溶液渗透压超过了植物细胞液的正常渗透压，导致植物遭受渗透胁迫。氧化胁迫指的是土壤盐渍化除了使植物遭受渗透胁迫和离子胁迫，还通过二者的相互作用产生次级的氧化胁迫，致使植物体内活性氧产生与清除间的动态平衡被破坏，当活性氧的积累量超过了其伤害阈值，就会在2个方面对植物产生氧化损伤：一方面造成膜脂过氧化加剧和脱脂作用，使植物细胞膜系统的完整性遭到破坏；另一方面造成植物体内负责光合色素合成的特异性酶活性下降，叶绿体基粒片层膨胀松散乃至片层解体，光合系统中的超微结构遭到破坏，影响植物进行光合作用。

2、当前，为应对作物盐碱胁迫，研究人员主要开发了工程方法、育种方法和栽培方法。其中工程方法主要是利用大水压碱等工程措施使得土壤中的na+离子随水淋溶而降低土壤的含盐量，育种方法是通过常规育种或转基因技术手段，提高作物的抗盐性，栽培方法则采用施用有机肥、地膜覆盖等栽培方法，提高土壤对盐离子缓冲能力，并抑制盐分随蒸发从深层土壤向上层耕作土壤迁移。其中工程方法盐碱胁迫缓解效果明显，但投入成本高昂，并且在水资源紧缺的地区难以实施，而通过育种方法育成耐盐品种（如“海水稻”）进行栽培投入成本低，但育种周期漫长，当前仅有少量作物类型的相应品种可以在盐碱胁迫强的环境中具有良好的产量水平，栽培方法适用于轻度盐碱地使用，对于中重度盐碱地，栽培方法无明显应用效果。在当前既有技术下，如何建立一种投入成本低、达成周期短、使用性强的作物盐碱胁迫缓解方法已成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种作物盐碱抗性锻炼方法及系统。

2、一种作物盐碱抗性锻炼方法，包括：s1、将待锻炼的作物植入无土栽培基质中形成多个栽培组；s2、从栽培组中选出多个作物作为多个被试组，将含盐养分营养液内注入抗盐强化剂配置成组合营养液，将组合营养液注入多个被试组，并分别将多个被试组的实时电导率分别提升a%、b%、c%和d%；s3、在第一预设时间段后，获取多个被试组中被试作物的盐碱黄化信息，判断盐碱黄化信息是否超过盐碱黄化阈值，若不超过，则记录对应被试组中实时电导率最大值为锻炼电导率，然后将组合营养液注入栽培组，使栽培组内电导率达到锻炼电导率；s4、不断重复s2和s3，若多个被试组中作物的盐碱黄化信息均超过盐碱黄化阈值，则以当前锻炼电导率继续培育栽培组第二预设时间段，然后再次重复s2和s3，直至以当前锻炼电导率继续培育栽培组的次数超过预设次数；s5、将栽培组内的栽培作物移栽至盐碱地中。

3、优选地，抗盐强化剂包括单硅酸和丛枝菌根真菌。以优化抗盐强化剂为目标，前期通过对生长素、赤霉素、激动素、玉米素、细胞分裂素、油菜素内酯、脱落酸、乙烯、烯效唑、水杨酸、茉莉酸甲酯、褪黑素、精胺、亚精胺、腐胺、黄腐酸、脯氨酸、甘氨酸、谷氨酸、甜菜碱、γ-氨基丁酸、海藻糖、甘露醇、丛枝菌根真菌、哈茨木霉菌、枯草芽孢杆菌、氧化锌纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、氧化铈纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、乙酸、硅酸钾、单硅酸总计33种具备抗盐性提升功能的制剂及其两两复配效果开展试验得到以单硅酸和丛枝菌根真菌联用具有抗盐强化的最佳效果。单硅酸可通过调节植物细胞糖类等物质代谢和水通道蛋白，在同等外界溶液渗透压下最大程度提高根系导水率，缓解渗透胁迫，而丛植菌根作为寄生菌附着在作物根系上，可以降低宿主植物根部对盐离子的吸收，控制盐离子向地上部分运输，减轻盐离子对植物造成的离子胁迫。

4、优选地，s2还包括：获取被试组实时含水量，判断实时含水量是否低于第一阈值，若是，将组合营养液注入上述被试组。通过条件性注入组合营养液，让被试组含水量较低时注入组合营养液，让被试组能够更迅速吸收组合营养液内的养分，既能够确保作物在遭受盐胁迫时不会因水分不足而受到额外风险，又能提高抗盐碱抗性锻炼训练的效率。

5、优选地，s2还包括：确定电导率提升梯度为a%、b%、c%和d%，确定第一预设时间段为3至5天。电导率的提升梯度被明确设定为a%、b%、c%和d%，这些梯度值是提前根据作物的耐盐性、生长阶段以及预期的盐胁迫程度来科学地设定的，这种梯度提升的方式有助于避免突然的高盐胁迫对作物造成不可逆的伤害。第一预设时间段被确定为3至5天，这个时间段的选择是基于作物对盐胁迫响应的观察周期和生理调整周期来考虑的，在这个时间段内，作物会对注入的组合营养液和增加的盐胁迫作出响应，包括生理生化变化、生长速率的调整等，通过观察和评估这些响应，可以科学地判断作物是否适应当前的盐胁迫水平，并据此调整后续的锻炼策略。

6、优选地，s2中，a%、b%、c%和d%分别为5%、10%、15%和20%。5%、10%、15%和20%这些百分比代表了电导率相对于实时电导率的增加量，用于模拟不同程度的盐胁迫环境，并逐步提升作物的耐盐性。

7、优选地，盐碱地的电导率小于最大锻炼电导率。在作物的盐碱抗性锻炼方法中，最大锻炼电导率是指在实验条件下，作物能够耐受而不出现严重伤害的最高电导率水平，这个值是通过逐步增加电导率，并观察作物的响应来确定的，一旦达到或超过这个电导率水平，作物可能会出现严重的生长受阻、黄化等盐碱胁迫症状。

8、优选地，第二预设时间段为7天。7天的时间段为作物进一步提供了一个锻炼期，在此期间，作物有机会逐步调整其生理和生化机制，从而具备能够适应高盐环境的能力，然后再重复进行s2、s3和s4，通过观察和评估作物在这个时间段内的生长表现、生理指标和产量等数据，可以更加准确地了解作物对盐胁迫的适应能力和耐盐性的提升情况。

9、优选地，方法还包括：实时采集被试组和栽培组的电导率。实时采集电导率意味着在整个锻炼过程中，对被试组和栽培组的土壤或营养液中的电导率进行连续或定期的测量，电导率作为评估盐胁迫程度的重要指标，能够直接反映土壤或营养液中盐分的含量和作物的受盐胁迫程度。

10、优选地，无土栽培基质包含沙土、椰糠、草炭和蛭石中的一种或多种。沙土是一种天然的无机基质，它具有良好的透气性和排水性，沙土的颗粒较大，不易紧实，因此有助于保持根部的通气。椰糠是从椰子外壳纤维加工而来的一种有机基质，它具有良好的保水性和透气性，并且含有一定的营养成分，有助于植物的生长。草炭是一种由未完全分解的植物残体形成的有机基质，它富含有机质和微量元素，能够为植物提供必要的营养，并有助于改善土壤的通气性和保水性。蛭石是一种层状硅酸盐矿物，具有良好的吸水性和阳离子交换能力，它能够为植物提供必要的微量元素，并有助于调节土壤的酸碱度。

11、还提供了一种作物盐碱抗性锻炼系统，系统包括锻炼营养液配置模组和锻炼管控模组；其中，所述锻炼营养液配置模组包括清水通道、氯化钠通道、养分营养液通道和抗盐强化剂通道，所述清水通道、所述氯化钠通道、所述养分营养液通道和所述抗盐强化剂通道均接通有配置模块，所述配置模块连通有注入模块；所述锻炼管控模组包括电导率传感器、湿度传感器和视觉传感器，所述电导率传感器用于实时采集所述被试组和所述栽培组的电导率，所述湿度传感器用于实时采集所述被试组和所述栽培组的含水率，所述视觉传感器用于采集被试组中被试作物的盐碱黄化信息；所述锻炼管控模组还包括第一判断模块和第二判断模块，所述第一判断模块用于判断被试组的盐碱黄化信息是否超过盐碱黄化阈值，所述第二判断模块用于判断被试组的实时含水量是否低于第一阈值。整个系统通过精确地配置和注入锻炼营养液，以及实时监测和响应作物的生长状态和环境条件，为作物的盐碱抗性锻炼提供了一个高度可控和有效的平台。

12、本发明的有益效果体现在：

13、在本发明的整个作物盐碱抗性锻炼方法中，通过将作物在无土栽培基质中进行分组，并系统地调整营养液的电导率，以模拟不同程度的盐胁迫环境；进一步地，通过监测被试作物的盐碱黄化信息，并与预设的盐碱黄化阈值进行比较，科学地评估作物的耐盐性。这有助于确定适当的锻炼电导率，避免对作物造成过度或不足的盐胁迫；通过s2和s3不断重复提升营养液注入后的电导率，并评估作物的盐碱黄化反应，使作物能够逐步适应更高程度的盐胁迫，这种逐步适应的策略有助于减少作物在突然面临高盐环境时的应激反应，提高其生存和生长的机会；进一步地，整个方法不仅通过阶段性补充盐溶液来模拟自然环境中的盐胁迫条件，还结合了抗盐强化剂的使用，抗盐强化剂可能包含多种有益成分，这些成分能够缓解离子胁迫和渗透胁迫对植物造成的不利影响，例如，它们可能包括能够调节植物细胞内离子平衡的物质、增强细胞膜稳定性的成分，以及清除活性氧的抗氧化剂等，这些物质的加入显著增强了植物对盐胁迫的适应效率和适应能力，更关键的是，通过结合盐溶液和抗盐强化剂的使用，本方法能够更快速、可靠地挖掘出植物的极限抗盐性，这意味着在相对较短的时间内，植物就能够达到一个较高的耐盐水平，这对于农业生产中快速培育耐盐作物品种具有重要意义。