生物炭与石膏及叶面营养策略协同调控大麦耐盐性的生长代谢机制及基因表达研究

针对盐渍化土壤严重制约大麦生产的全球性问题，埃及研究团队创新性联合生物炭(BC)、石膏(GS)及叶面营养(Pr/Fe/Si)策略开展两年田间试验。研究发现BC+GS处理显著提升大麦株高13.7%、穗长20.6%和产量22.1%，并通过上调NHX1/HAK1等转运基因和SOD/CAT抗氧化酶基因表达，实现土壤ECe和ESP降低53.6%-58.6%。该研究为盐碱地改良提供了可推广的综合农艺方案。

　　

全球约20%耕地正遭受盐渍化威胁，到205年这一比例或将突破50%，其中埃及尼罗河三角洲60%区域已出现严重盐碱化。面对这一"白色荒漠"危机，传统洗盐、石膏改良等方法存在能耗高、成本大等瓶颈。而生物炭(BC)这种多孔碳材料虽展现改良潜力，但其在盐碱地的应用效果存在争议——有研究显示其电导率(EC)可能加剧盐害。如何通过创新农艺组合破解这一困局，成为保障全球粮食安全的关键科学问题。

埃及国家研究中心的科研团队在《Plant Phenomics》发表重要成果，通过两年田间试验系统评估了BC、石膏(GS)与叶面营养(Pr/Fe/Si)的协同效应。研究采用傅里叶红外光谱(FTIR)表征BC官能团，通过qPCR分析基因表达，结合土壤ECe(饱和浸提液电导率)和ESP(交换性钠百分比)等指标，构建了从土壤改良到分子调控的全链条证据链。

【Material collection and BC production】
稻壳生物炭在550°C热解制备，FTIR显示3405 cm^-1处强羟基峰和1618 cm^-1羧酸基团，为其钠离子吸附提供活性位点。

【Effect of soil amendments on ECe, ESP】
BC+GS使土壤ECe降低53.6%-58.6%，ESP下降23.3%，同时显著提升钾含量23%。这种"双管齐下"效应源于BC的Na⁺吸附与GS的Ca²⁺-Na⁺离子交换协同机制。

【Gene-expression analysis】
NHX1/NHX2(钠氢交换体)和HAK1(钾转运体)基因表达上调2.1-2.3倍，伴随SOD/CAT抗氧化酶活性提升1.8-2.3倍，形成离子稳态-氧化防御双维度的耐盐通路。

该研究首次阐明BC+GS通过物理吸附-化学置换-生物调控的三重作用机制：生物炭的多孔结构吸附钠离子，石膏提供钙离子置换土壤胶体上的钠，而叶面营养激活的抗氧化系统则保护细胞免受渗透胁迫。特别值得注意的是，处理组大麦籽粒蛋白质含量提升20.1%，这对保障饲用大麦品质具有重要意义。研究人员建议未来结合物联网(IoT)技术开展基因型×处理(G×T)互作研究，以优化不同生态区的应用参数。这项成果为中东北非等干旱区的盐碱地改良提供了可推广的"土壤-植物"系统解决方案。