龔 江，國(guó)秀麗，謝海霞，王 祥

（石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 石河子 832003）

自20世紀(jì)80年代中期以來，因綠洲灌溉農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展導(dǎo)致的大面積土地次生鹽堿化和土壤鹽漬化已成為新疆灌溉農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要生態(tài)環(huán)境問題[1，2]。全世界鹽漬土面積近10億hm2，我國(guó)各類鹽漬土約8180萬(wàn)hm2，其中次生鹽漬化土壤占30%以上，還有1733萬(wàn)hm2土壤為潛在鹽漬化。20世紀(jì)末引進(jìn)的滴灌技術(shù)，有利于提高作物產(chǎn)量和水分利用率，是改善次生鹽漬化技術(shù)之一。將滴灌與薄膜覆蓋技術(shù)相結(jié)合形成膜下滴灌技術(shù)，克服了淹灌技術(shù)導(dǎo)致的水分利用率低、土壤和肥力的流失、土壤易板結(jié)、土壤鹽漬化加重等缺點(diǎn)[3，4]。國(guó)內(nèi)對(duì)滴灌的早期研究主要集中在水鹽運(yùn)移規(guī)律[5]及棉花耐鹽性[6-8]上，目前，棉花耐鹽的相關(guān)研究多集中在鹽脅迫下的生理、耐鹽遺傳機(jī)理和分子機(jī)理等方面[9，10]。這些研究都采用模擬試驗(yàn)（如盆栽、土柱）或田間試驗(yàn)，模擬試驗(yàn)可準(zhǔn)確取得完整的作物根系，生理指標(biāo)的測(cè)定也比較方便，但進(jìn)行單株試驗(yàn)，不會(huì)發(fā)生棉花個(gè)體間的生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，且土壤水鹽養(yǎng)運(yùn)移僅限于固定的有限土體，而無(wú)法探究作物根區(qū)與周圍環(huán)境水鹽交換情況，試驗(yàn)條件與田間有很大區(qū)別，不能代表當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件；而田間試驗(yàn)的鹽分難控制很難滿足試驗(yàn)對(duì)鹽分的要求，研究根系時(shí)的挖根方法工作量大又難獲得重復(fù)，根據(jù)地上部分的長(zhǎng)勢(shì)來取根系，根系的長(zhǎng)勢(shì)與預(yù)期有所差異，又難保證根系數(shù)量。本研究采用鹽池試驗(yàn)，能準(zhǔn)確控制土壤的鹽分，而鹽池體積和土量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于盆栽試驗(yàn)，每個(gè)鹽池種植棉花約50株，因此試驗(yàn)條件相對(duì)接近大田條件，栽培模式完全按照大田進(jìn)行，在此基礎(chǔ)上研究鹽分脅迫對(duì)滴灌棉花生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，從而為鹽土上的棉花生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試棉花品種為新陸早26號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方案

于2018—2020年在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)站采用鹽池試驗(yàn)，灌溉方式分為膜下滴灌和淹灌。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為粘壤土，砂粒含量41.11%，粘粒18.32%，粉粒40.45%，有機(jī)質(zhì)含量15.26g·kg-1，土壤pH7.53，全氮1.15g·kg-1，堿解氮54.82mg·kg-1，速效磷l9.12mg·kg-1，速效鉀198mg·kg-1。鹽池長(zhǎng)、寬、深為1.8m×1m×0.9m，每個(gè)鹽池土壤重量約為1.9t，用黑色塑料布與周圍土壤隔開。鹽池填裝時(shí)，以10cm為一層進(jìn)行裝土，裝土深度為90cm。試驗(yàn)設(shè)定3個(gè)鹽分處理：處理1為低鹽（T1，原試驗(yàn)地土壤鹽度），處理2為中鹽（T2，含鹽量為0.3%），處理3為高鹽（T3，含鹽量為0.6%），每處理3次重復(fù)。每個(gè)鹽池種植4行棉花，一條滴灌帶控制2行作物，滴頭間距40cm，棉 花 行 距 設(shè) 置 為：30cm＋60cm＋30cm＋60cm，株距為8cm。4月24日播種，播種密度為3.15×105株·hm-2。為保證出苗，各處理滴或灌出苗水300m3·hm-2，灌完出苗水后，淹灌組撤去滴灌帶。待棉苗長(zhǎng)出3片真葉時(shí)定苗，6月13日灌頭水，為保證試驗(yàn)的一致性，滴灌和淹灌分階段灌水時(shí)間和灌量保持一致，滴灌分9次灌水，淹灌4次，如表1所列可知，生育期間總灌水量4200m3·hm-2，7月14日打頂，其余農(nóng)藝措施與大田生產(chǎn)相同。

表1 鹽池試驗(yàn)各處理灌水時(shí)間和灌量（m3·hm-2）Table 1 Irrigation time and amount of each treatment in pool experiment

1.3 樣品采集與測(cè)定

棉花出苗后，統(tǒng)計(jì)每個(gè)鹽池的出苗數(shù)（包括補(bǔ)苗數(shù)）進(jìn)行；在蕾期（出苗后50d）、花期（72d）、鈴期（94d）及吐絮期（147d）四個(gè)時(shí)段分別取各鹽池棉花倒四葉，測(cè)量可溶性糖含量。在苗期（20d）、蕾期、花期、鈴期、吐絮期分別采集各處理棉株地上部分，烘干測(cè)定其物質(zhì)積累量；在鈴期測(cè)量不同部位葉片的蒸騰速率、光合速率、氣孔導(dǎo)度及胞間二氧化碳濃度；在吐絮期測(cè)定棉花單鈴數(shù)、單鈴重及籽棉產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理及方法

數(shù)據(jù)采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用SSR法，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 出苗率

如圖1所示可知，隨土壤鹽分的增加，各處理棉花出苗率呈明顯下降趨勢(shì)，滴灌低鹽處理出苗率為90.9%，而中、高鹽出苗率均在75%左右，進(jìn)一步分析得知低鹽一次出苗率為85.7，而中、高鹽因鹽分的抑制，一次出苗率均在70%以下，導(dǎo)致補(bǔ)苗率也隨之較大，高鹽達(dá)到14.6%。補(bǔ)苗后棉花生長(zhǎng)周期相對(duì)縮短，對(duì)最終產(chǎn)量可能會(huì)有影響。淹灌處理有類似規(guī)律。

圖1 不同鹽處理棉花出苗率Figure 1 Emergence rate of cotton in different saline treatment

2.2 株高

如圖2所示可知，2種灌溉方式下棉花株高的變化趨勢(shì)相似?，F(xiàn)蕾后（播種后39d）各處理棉花株高迅速增加，中、高鹽處理相較低鹽處理株高增加速度要平緩一些，尤其是灌水后（出苗后43d）低鹽處理的株高增加速度明顯快于中、高鹽處理（P＜0.05），這種趨勢(shì)一直保持到打頂（播種后78d），此時(shí)滴灌處理的株高分別為64.6、56.1和49.6cm，淹灌處理的株高略低于滴灌，分別為58.3、55.1和48.5cm。

圖2 不同鹽處理棉花株高Figure 2 Plant height of cotton in different saline treatment

2.3 棉花干物質(zhì)積累量

如圖3所示可知，滴灌條件下低、中、高鹽處理的棉花干物質(zhì)積累量分別為72.4、56.6和40.2g，低鹽處理分別比中、高鹽高27.9%和80.1%；淹灌條件下低、中、高鹽處理的棉花干物質(zhì)積累量分別為58.8、48.5和38.25g。滴灌處理的棉花干物質(zhì)積累量遠(yuǎn)高于淹灌，滴灌低、中、高鹽處理比淹灌分別高23.1%、16.7%和5.1%。說明土壤環(huán)境中含鹽量越高，棉花干物質(zhì)積累量越低。

圖3 不同鹽處理棉花干重Figure 3 Dry weight of cotton in different treatment

2.4 葉綠素含量

葉綠素含量是植物總體生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)之一，也是反映植物生長(zhǎng)階段及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀況的重要參數(shù)。如表3所列可知，無(wú)論哪種灌溉方式，棉花鈴期的葉片葉綠素含量都高于其他時(shí)期，吐絮期含量最低；滴灌條件下，低鹽處理的棉花葉綠素含量在蕾期、花期、鈴期及吐絮期都明顯高于中、高鹽處理；中鹽處理蕾期葉綠素含量比高鹽處理低0.040mg·g-1；低鹽處理花期的葉綠素含量比高鹽處理低0.018mg·g-1。淹灌條件下，棉花各時(shí)期的葉綠素含量關(guān)系符合低鹽＞中鹽＞高鹽的規(guī)律。當(dāng)土壤含鹽量越高，葉片葉綠素含量越低，滴灌條件下棉花葉綠素含量變化趨勢(shì)與淹灌相同。

表3 各處理光合作用（鈴期）Table 3 Photosynthesis of cotton leaves in different treatment（boll period）

2.5 光合作用指標(biāo)

如圖3所示可知，鈴期（8月9日）棉花冠層光合作用不同部位表現(xiàn)為上部葉片＞中部葉片＞下部葉片。不同鹽分相比，滴灌低鹽處理上部葉片的光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度分別 為29.30μmol·m-2·s-1、16.37mmol·m-2·s-1、0.52mmol·m-2·s-1和202.25μmol·mol-1，均高于其他鹽分處理上部葉片，并且隨著鹽度增加有下降趨勢(shì)，鹽分對(duì)中部葉片光合作用的影響與上部葉片類似，而低鹽處理中下部葉片可能由于遮蔽更大（上、中部葉片葉寬較大），其光合速率、氣孔導(dǎo)度明顯低于同鹽分處理其他部位葉片。鹽分對(duì)淹灌光合的影響與滴灌類似，光合指標(biāo)略有下降。

2.6 可溶性糖含量

糖是植物生長(zhǎng)發(fā)育和基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，它不僅是能量來源和結(jié)構(gòu)物質(zhì)，而且在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有類似激素的初級(jí)信使作用[8]。如表4所列可知，在不同灌溉方式下，棉花葉片可溶性糖含量隨土壤鹽分的增高呈降低趨勢(shì)。蕾期棉花葉片可溶性糖含量在1.2%～1.5%之間，花期達(dá)最大，均在2.5%以上，鈴期后又開始下降，鈴期以前低鹽高于其他2個(gè)鹽分處理，中鹽高于高鹽，吐絮期顯著下降，明顯低于其他時(shí)期，滴灌處理明顯低于淹灌。

表2 各處理倒四葉葉綠素含量（mg·g-1）Table 2 Chlorophyll content of cotton backwards 4 leaf in different treatment

表4 各處理葉片可溶性糖含量（%）Table 4 Content of cotton leaves soluble sugar in different treatment

2.7 產(chǎn)量

如表5所列可知，滴灌鹽分處理產(chǎn)量構(gòu)成的重要因子均有一定程度下降，平均單株鈴數(shù)下降明顯，而單鈴重在高鹽處理時(shí)顯著下降，而鹽分條件導(dǎo)致出苗率下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降。各處理淹灌條件下的單鈴數(shù)、單鈴重、產(chǎn)量都略低于滴灌條件，但變化趨勢(shì)相似。不同灌溉方式相比，滴灌3個(gè)鹽分處理的產(chǎn)量較淹灌增幅分別為6.9%、9.4%和5.9%，中鹽增幅最大，高鹽最低。

表5 不同灌溉方式產(chǎn)量及產(chǎn)量因子Table 5 Yield and yield factor of cotton at different irrigation mode

3 結(jié)論

3.1 鹽分對(duì)大田棉花產(chǎn)量的影響

鹽分對(duì)棉花出苗影響較大，各項(xiàng)指標(biāo)均明顯下降，主要是影響出苗率，棉花是比較耐鹽的作物，度過苗期后，受鹽分脅迫影響較小，收獲時(shí)單株鈴數(shù)、鈴重有所下降，但下降幅度并不大，由于出苗率較低，群體優(yōu)勢(shì)減弱，導(dǎo)致產(chǎn)量明顯下降。

3.2 滴灌可以明顯改善中鹽棉花的生長(zhǎng)

鹽分條件下，滴灌株高、干物質(zhì)積累量、光合、可溶性糖含量?jī)?yōu)于淹灌處理，地上部分生長(zhǎng)良好，因此產(chǎn)量較高。