探究变色龙土壤水分传感器在季节性盐渍条件下优化旱地作物水分利用的适用性

本研究针对越南湄公河三角洲(MRD)因盐水入侵和淡水短缺导致的旱季水稻减产问题，通过温室试验评估藜麦(Chenopodium quinoa)、豇豆(Vigna unguiculata)和大豆(Glycine max)在模拟MRD盐渍与干旱条件下的适应性，并利用变色龙(Chameleon)土壤水分传感器优化灌溉策略。结果表明，变色龙传感器可提高16%的灌溉效率，豇豆和藜麦在4 g L?1 盐度灌溉下仍能完成生殖生长，为MRD地区作物转型提供科学依据。

　　

在越南湄公河三角洲(MRD)，海水入侵和淡水短缺正威胁着这个“越南粮仓”的农业生产。过去的三季稻作系统因旱季盐水入侵遭受重创，仅2020年就有4万公顷水稻受损，70%受灾作物严重减产。政府虽建议农民改种耐旱作物，但缺乏具体指导。更棘手的是，习惯水田灌溉的农民对旱作作物管理经验不足，易因过度灌溉加剧水资源浪费。如何选择适应盐渍环境的替代作物？如何帮助农民精准灌溉？这些问题直接关系到MRD农业的可持续发展。

澳大利亚国际农业研究中心资助的研究团队在《Agricultural Water Management》发表论文，通过温室控制实验，首次评估了变色龙土壤水分传感器在季节性盐渍条件下指导旱地作物灌溉的可行性。研究选取藜麦、豇豆和大豆三种潜在替代作物，设置两种盐度(0和4 g L^?1
NaCl)和两种灌溉模式(持续灌溉和传感器触发的间歇灌溉)，监测作物生理响应、水分利用效率(WUE)及土壤盐分动态。关键技术包括：1) 使用变色龙传感器实时监测土壤水势(0至-50 kPa)；2) 渐进式盐度处理模拟MRD实际盐渍过程；3) 通过SPAD指数、气孔导度(nmol m^?2
s^?1
)和脯氨酸浓度(nmol mg^?1
DW)量化植物胁迫响应；4) 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICPAES)分析叶片离子含量。

3.1 产量与水分利用
盐渍使藜麦、豇豆和大豆分别减产62%、55%和54%。间歇灌溉仅使豇豆减产20%，但对藜麦和大豆无显著影响。变色龙传感器指导的间歇灌溉节省16%用水量，豇豆日均耗水量最高达10 ml day^?1
，而藜麦仅3.4-5 ml day^?1
。

3.2 土壤EC与溶质势
盐渍处理使土壤电导率(EC)峰值达2.2 dS m^?1
，溶质势低至-2 MPa。大豆在生殖期遭遇最高盐胁迫，土壤EC与溶质势变化幅度显著大于其他作物。

3.3 生长周期
藜麦在4 g L^?1
盐度下持续生长49天，豇豆35天，而大豆仅28天即出现叶片萎黄。藜麦的长时间耐盐性与其缓慢的生长节奏相关。

3.4 植物生理指标
盐渍使大豆和豇豆气孔导度降低25-45%，但藜麦保持稳定。豇豆新叶脯氨酸浓度(8.17 nmol mg^?1
DW)是老叶的1.7倍，显示活跃的渗透调节机制。

3.6 叶片阳离子浓度
盐渍条件下，藜麦叶片钾钠比(K/Na)从65骤降至5，豇豆新老叶K/Na差异显著(新叶>老叶)，表明离子区隔化策略差异。

讨论与意义
该研究首次证实变色龙传感器在MRD旱季早期的适用性：其直观的三色指示灯系统(蓝/绿/红对应0--50 kPa)能有效指导非盐渍期的灌溉决策，但盐度>4 dS m^?1
时精度下降。藜麦展现出双重优势——日均耗水量最低(3.4 ml day^?1
)且能耐受生殖期盐胁迫，是MRD沿海区域的理想选项；而豇豆需避免土壤水势<-50 kPa以防止减产。研究创新性地提出“时间避盐”策略：通过早播使敏感生殖期避开盐峰，结合传感器优化灌溉，可提升30%水分利用效率。

这项研究为MRD农业转型提供了实操方案：选择藜麦等耐盐作物，配合变色龙传感器在旱季前半段优化灌溉，既能缓解水资源压力，又能降低盐害风险。未来需开展田间试验验证传感器在真实盐渍环境中的可靠性，并筛选更高产的本土化藜麦品种。这些发现对全球三角洲农业应对气候变化具有示范意义。