馮泉清，高 陽，李云峰，劉俊明，高?？?璐，孫景生

水鹽脅迫對南疆棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

馮泉清1, 2，高 陽1*，李云峰1, 2，劉俊明1, 2，高?？?, 2，王 璐3，孫景生1*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)田灌溉研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物需水與調(diào)控重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng) 453002；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 研究生院，北京 100081；3.塔里木大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

【目的】探究南疆膜下滴灌棉田棉花對水鹽脅迫的響應(yīng)，進(jìn)一步明確水分和鹽分對棉花的作用機(jī)制?！痉椒ā吭谛陆⒗瓲柋鴪F(tuán)第一師灌溉試驗(yàn)站開展大田試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)置2個水分水平（分別為W1：22.5 mm，W2：45 mm）和3個鹽分水平（分別為S1：0.2%，S2：0.4%，S3：0.6%），共6個處理，研究水鹽脅迫對棉花生長指標(biāo)、各生育期干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響?！窘Y(jié)果】在水鹽脅迫條件下，水分對棉花產(chǎn)量的形成起到了主導(dǎo)作用，以S1W2處理的棉花籽棉產(chǎn)量最高，為7 502.85 kg/hm2；水分及鹽分對棉花的生長指標(biāo)、地上部干物質(zhì)積累量均有極顯著影響，棉花吐絮期干物質(zhì)積累量受水鹽脅迫的影響最大，水分脅迫與鹽分脅迫分別使棉花干物質(zhì)量降低了52.39%和48.89%，水分及鹽分對極顯著影響棉花生長指標(biāo)及地上部干物質(zhì)積累量，灌水量在棉花產(chǎn)量構(gòu)成中起主導(dǎo)作用，鹽分雖然對各處理棉花干物質(zhì)積累量有不同程度的抑制作用，但卻能顯著提高棉花收獲指數(shù)?！窘Y(jié)論】因此在無法保證灌水量的重鹽堿地區(qū)可以采用W1灌水量，輕中度鹽堿地不建議降低灌水量。

棉花；南疆；膜下滴灌；水鹽脅迫；產(chǎn)量；品質(zhì)

0 引 言

【研究進(jìn)展】許多作物在遭受水鹽脅迫后其生理生長指標(biāo)會受到抑制，研究表明[10-12]，玉米、花生、番茄等作物在遭受水鹽脅迫后，其生長發(fā)育、光合作用、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量都會受到不同程度的抑制作用。棉花作為一種耐鹽作物，其對水鹽脅迫的響應(yīng)與其他作物相比略有不同，苗期是棉花生長發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，因此關(guān)于棉花苗期抗逆性的研究備受人們關(guān)注[13-16]，然而王在敏等[17]研究發(fā)現(xiàn)棉花花鈴前期及蕾期對水分虧缺最為敏感，苗期及蕾期對鹽分脅迫最為敏感，花鈴后期適量缺水能夠有效提高產(chǎn)量，可見除苗期以外，棉花各生育期對水鹽脅迫均存在不同程度的響應(yīng)；張俊鵬等[18]、宋有璽等[19]、馮棣等[20]利用咸水灌溉的方法對棉花不同生育期水鹽脅迫的響應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果認(rèn)為適量濃度的咸水灌溉對棉花干物質(zhì)積累有利，且不會造成棉花顯著減產(chǎn)，但隨著灌溉水礦化度的增大，水鹽脅迫與棉花生長指標(biāo)及產(chǎn)量負(fù)相關(guān)?？梢姮F(xiàn)有棉花對水鹽脅迫響應(yīng)方面的研究其方法多以咸水灌溉為主，且主要關(guān)注的生育時(shí)期為棉花苗期，有關(guān)新疆鹽堿地棉花的相關(guān)研究已有很多[21-23]，朱延凱等[24]利用桶栽試驗(yàn)探究了不同鹽堿度對棉花生理生長的影響，分析了輕度鹽分脅迫對棉花生理指標(biāo)及生長指標(biāo)的影響?！厩腥朦c(diǎn)】目前，對于鹽堿地棉花各生育階段對水鹽脅迫響應(yīng)的研究缺乏相應(yīng)的田間試驗(yàn)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為此，基于大田試驗(yàn)，將棉花不同生育期地上部干物質(zhì)積累量分開進(jìn)行了分析，探討不同程度的水鹽脅迫對棉花各生育期干物質(zhì)積累及分配策略的影響，進(jìn)而分析水鹽脅迫對棉花產(chǎn)量影響的原因，研究結(jié)果對新疆鹽堿地開發(fā)利用、灌溉水利用效率的提高、棉花的增產(chǎn)增收有著十分重要的生產(chǎn)實(shí)際意義。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2021年4—10月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師水利局灌溉試驗(yàn)站（40°06' N，81°02' E）進(jìn)行。該站位于塔里木河三大源流（阿克蘇河、葉爾羌河、和田河）交匯點(diǎn)附近的平原荒漠綠洲內(nèi)，海拔為1 014 m，屬典型的極端干旱氣候區(qū)，常年氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈。多年平均氣溫11.3 ℃，降水量45.7 mm，日照時(shí)間2 950 h，無霜期207 d，年蒸發(fā)量介于1 876.6～2 558.9 mm之間。2021年棉花生育期的平均氣溫為22.0 ℃，降雨量為53.4 mm（圖1）。土壤質(zhì)地為砂壤土，地下水埋深大于3 m，0～100 cm土層平均體積質(zhì)量和田間持水率分別為1.58 g/cm3和14.34%（質(zhì)量含水率）。

圖1 2021年棉花生育期氣溫及降雨量

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

棉花品種為‘中棉50’。根據(jù)前期研究結(jié)果設(shè)計(jì)3個鹽分梯度和2個灌水水平，共6個處理，其中3個鹽分梯度分別為0.2%（S1）、0.4%（S2）和0.6%（S3）（質(zhì)量百分比），2個灌水水平分別為22.5 mm（W1）和45 mm（W2）。每個處理設(shè)5個重復(fù)，采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，共30個試驗(yàn)小區(qū)。小區(qū)長20 m，寬2.28 m，面積為45.6 m2。為使試驗(yàn)小區(qū)土壤達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)含鹽量，采用向小區(qū)內(nèi)摻混鹽皮粉末的方法。鹽皮由當(dāng)?shù)佧}堿地挖取，測定鹽皮鹽分后按照耕層30 cm土壤初始含鹽量及小區(qū)面積計(jì)算撒鹽量，S1、S2、S3處理于棉花播種前分別撒入鹽皮432、865、1 297 kg后進(jìn)行翻土將鹽分拌勻。棉花種植模式為1膜2帶6行，采用膜下滴灌灌水方式（圖2），各小區(qū)灌水量用電子水表計(jì)量。滴灌帶為貼片式滴灌帶，滴頭間距20 cm，滴頭流量3 L/h。棉花播種日期為4月14日，打頂日期為7月17日，收獲日期為10月10日。第1水灌溉日期為6月16日，蕾期灌水間隔為10 d，花鈴期及吐絮期灌水間隔為7 d，全生育期共灌水10次。試驗(yàn)前土壤基肥施用復(fù)合肥72 kg/hm2（(N)∶(P2O5)∶(K2O)=15∶15∶15），尿素7.5 kg/hm2，試驗(yàn)開始后肥料隨水滴施，具體施肥計(jì)劃如表1所示，前5次灌水滴灌肥成分及質(zhì)量比為(N)∶(P2O5)∶(K2O)=10∶30∶10，第6—第10次灌水更換高K比的滴灌肥(N)∶(P2O5)∶(K2O)=10∶10∶30，噴施農(nóng)藥及其他農(nóng)藝措施均按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)實(shí)施。

表1 棉田施肥方案

圖2 膜下滴灌棉花種植模式示意圖

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水率

采用烘干法測定土壤（質(zhì)量）含水率，用土鉆鉆取土壤樣品后放入鋁盒，稱取濕質(zhì)量后將其放入烘箱，105 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱取質(zhì)量，計(jì)算土壤含水率。取土位置在中行棉花與滴灌帶之間，取土土層為0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80、80～100 cm共7層。

在動物膿毒癥模型中，選擇性激活S1PR1或抑制S1PR2和S1PR3表達(dá)均能改善內(nèi)皮屏障功能。而血管內(nèi)皮細(xì)胞主要表達(dá)S1PR1[20]，因此，選擇性激活S1P/S1PR1可能成為改善內(nèi)皮屏障功能的主要途徑。

1.3.2 土壤含鹽量

取樣方法和取樣位置與土壤含水率相同。將烘干土樣粉碎，稱取過1 mm篩的土樣20 g置于三角瓶中，加入100 mL蒸餾水，將三角瓶振蕩10 min，靜置15 min后過濾，制成水土質(zhì)量比為5∶1的浸提液，用DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀（上海精科）測定浸提液電導(dǎo)率5:1。

1.3.3 生長發(fā)育指標(biāo)

從棉花蕾期開始，在每個小區(qū)內(nèi)標(biāo)記5株棉花，每15天用直尺測量1次株高及葉面積，葉面積計(jì)算式為：葉面積=葉長×葉寬×折算系數(shù)，其中折算系數(shù)為0.75[25]。然后根據(jù)葉面積及種植密度計(jì)算葉面積指數(shù)。每20天測定1次生物量，測定時(shí)在各小區(qū)內(nèi)另外隨機(jī)選擇5株棉花，將所取植株樣棉花從莖基部與地下部分分離，于105 ℃殺青30 min，然后75 ℃烘干至恒量，測定棉花各部分的干物質(zhì)量。

1.3.4 產(chǎn)量及品質(zhì)

在棉花吐絮率超過80%時(shí)進(jìn)行測產(chǎn)，測產(chǎn)時(shí)在各小區(qū)隨機(jī)挑選3個2.28 m×2.9 m大小的樣方，稱量吐絮籽棉產(chǎn)量，并記錄百鈴質(zhì)量、采摘鈴數(shù)、剩余鈴數(shù)、株數(shù)，余鈴按照0.75倍單鈴質(zhì)量計(jì)算理論總產(chǎn)量。依據(jù)《棉花質(zhì)量檢驗(yàn)》中所述方法，委托中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所對棉花纖維品質(zhì)進(jìn)行測定，指標(biāo)包括纖維長度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和伸長率。

1.3.5 灌溉水利用效率

灌溉水利用效率I（kg/m3）計(jì)算式為：

式中：為皮棉產(chǎn)量（kg/hm2）；為灌溉定額（m3/hm2）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 25.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素（one-way ANOVA），雙因素（two-way ANOVA）和LSD法進(jìn)行方差分析和多重比較（=0.05）。利用Origin 2017軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤水鹽分布情況

為顯示處理間水分及鹽分的差異水平，以灌水周期中第5次灌水后土壤的水鹽數(shù)據(jù)為例（圖3所示），由第5水灌溉后7月24日的土壤水鹽分布情況可知，W1低水處理與W2高水各處理的土壤含水率梯度較為明顯，W1處理1 m土層內(nèi)平均土壤含水率為8.23%，W2處理為14.08%，W1處理的土壤深層含水率更低；W2處理的土壤值由于灌水的影響，主要集中在40～60 cm土層，而W1處理由于灌水量較少，鹽分主要集中在40 cm以上的土壤表層，S1、S2、S3處理1 m土層內(nèi)的平均值分別為0.58、1.87、2.67 mS/cm，各處理間土壤鹽分梯度較為明顯。

2.2 不同水鹽處理的棉花生長發(fā)育指標(biāo)

棉花的株高和葉面積指數(shù)是其生長發(fā)育的重要參數(shù)指標(biāo)，會影響其株型及光合作用，進(jìn)而影響棉花產(chǎn)量。如圖4所示，棉花自播后至145 d株高及最大值均出現(xiàn)在S1W2處理，其值分別為82.3 cm和5.8，進(jìn)入吐絮期后株高及最小值均出現(xiàn)在S3W1處理，其值分別為32.2 cm和1.4，與S1W2處理相比，株高及分別降低了60.6%和75.9%，差異均極顯著（<0.01）。

從水分梯度來看，灌水量增大有利于棉花株高及葉面積的增長，相同鹽分處理下的株高及在棉花播種70 d后基本均表現(xiàn)為W2處理>W1處理，其中S3W2處理與S3W1處理在145 d株高差異最大，差值為27.6 cm，株高增高85.8%，S1W2處理與S1W1處理在120 d葉面積指數(shù)差異最大，差值為3.2，增長達(dá)到126.4%，總的來看W1缺水處理株高及增長整體較為平緩，W2高水處理株高及增長相對迅速，各處理株高及至播后119 d均基本停止增長。

圖3 各處理棉田土壤水鹽分布

從鹽分梯度分析可知，2種灌水量條件下，土壤鹽分增高均會對棉花株高及的生長起到抑制作用，具體表現(xiàn)為相同灌水量條件下，棉花播種70 d后的株高及，表現(xiàn)為S1處理>S2處理>S3處理，S1處理棉花在花鈴期末至吐絮期初，即播后104～120 d，株高會有所增加，S1W1處理與S1W2處理分別增長16.75%和15.89%，而其他處理并沒有增加的趨勢。

由水鹽脅迫對棉花生長指標(biāo)影響的方差分析結(jié)果（表2）來看，鹽分脅迫和水分脅迫對棉花株高及的生長均會產(chǎn)生極顯著影響，而水鹽聯(lián)合脅迫對棉花株高及的生長無顯著效應(yīng)。

表2 棉花生長指標(biāo)及收獲指數(shù)方差分析結(jié)果

注 *表示差異顯著（<0.05）；**表示差異極顯著（<0.01）；ns表示差異不顯著，下同。

圖4 不同水鹽處理對棉花株高和葉面積指數(shù)（LAI）的影響

2.3 不同水鹽處理的棉花地上部干物質(zhì)量及收獲指數(shù)

2.3.1 不同生育期棉花單株地上部干物質(zhì)量

圖5為棉花各生育期地上部單株干物質(zhì)量，圖中不同字母表示處理間差異顯著（<0.05），下同。由圖5（a）可知，棉花在蕾期初S1W1處理干物質(zhì)量最大，其次為S1W2處理，S3W1處理的干物質(zhì)量最低，三者單株干物質(zhì)量分別為13.24、12.32、3.65 g；圖5（b）為花鈴期初棉花單株干物質(zhì)積累量，此時(shí)除S3W1處理的干物質(zhì)量顯著低于其他處理外，其余處理之間的棉花干物質(zhì)量均不存在顯著差異。從圖5（c）可以看出，相同灌水量條件下，棉花吐絮初期干物質(zhì)積累量隨鹽分增大均呈降低趨勢，S1處理與S3處理之間差異顯著，與S2處理之間沒有顯著差異；而對比相同鹽分處理可知，吐絮期初W2處理的棉花單株干物質(zhì)量顯著高于相同鹽分梯度下的W1處理，灌水量的增加顯著影響了吐絮期以前棉花地上部干物質(zhì)積累，降低了鹽分對棉花生長的抑制作用。結(jié)合圖5（c）、圖5（d）及圖6分析可知，棉花在進(jìn)入吐絮期，即播種120 d后，S1W2處理地上部干物質(zhì)依舊迅速積累，S1W1處理與S3W2處理干物質(zhì)也有繼續(xù)增加的趨勢；吐絮期末S1W2處理的地上部干物質(zhì)量顯著高于其余處理（<0.05），S2W2處理與S3W2處理之間差異不顯著，水分脅迫與鹽分脅迫分別使棉花干物質(zhì)量降低了52.39%、48.89%。此結(jié)果表明當(dāng)鹽分脅迫較低時(shí)棉花干物質(zhì)在吐絮期會持續(xù)積累，水分脅迫、鹽分脅迫對棉花地上部干物質(zhì)的積累量有極顯著影響（表2），灌水量低于22.5 mm，鹽分超過0.4%時(shí)，水鹽脅迫會抑制棉花吐絮期地上部干物質(zhì)的積累。

圖5 棉花各生育期地上部單株干物質(zhì)量

圖6 不同水鹽處理下的棉花干物質(zhì)積累趨勢

2.3.2 不同生育期棉花地上部干物質(zhì)占比

由圖7可以看出，棉花在蕾期初葉片占干物質(zhì)占比最大，蕾鈴干物質(zhì)量占比整體低于10%，花鈴期初莖葉干物質(zhì)量依舊占比最大，各處理莖葉干物質(zhì)量均超過總干物質(zhì)量的65%，直至吐絮期初蕾鈴干物質(zhì)量占比超過50%，說明棉花在花鈴期養(yǎng)分向蕾鈴轉(zhuǎn)化較為迅速；對比分析圖7（c）、圖7（d）可知，W1低水的3個鹽分處理中S2W1處理與S3W1處理蕾鈴干物質(zhì)占比在吐絮期幾乎無變化，而S1W1處理蕾鈴占比增加了7%，W2高水的3個處理中也以S1W2處理蕾鈴占比增長最大，增長了15%，此結(jié)果表明鹽分脅迫會抑制棉花吐絮期蕾鈴干物質(zhì)的積累，低灌水量會使這種抑制效果更加明顯。由圖7（d）可知，棉花在吐絮期末的蕾鈴干物質(zhì)占比隨鹽分脅迫增大呈上升趨勢，其中以S2W2處理及S3W2處理蕾鈴占比最大，占比達(dá)到69%，其次是S3W1處理，蕾鈴占比為68%，因此高鹽分脅迫雖然會降低棉花地上部干物質(zhì)積累量，但可能更有利于棉花營養(yǎng)物質(zhì)向蕾鈴器官的運(yùn)輸。

2.3.3 不同水鹽處理棉花收獲指數(shù)

棉花的收獲指數(shù)是其籽棉產(chǎn)量與地上部干物質(zhì)總量的比值，反映了棉花干物質(zhì)積累量的經(jīng)濟(jì)效益，如圖8所示。在W1處理和W2處理灌溉水平下鹽分脅迫的增加均能夠顯著提高棉花的收獲指數(shù)，而除了輕度鹽分脅迫以外，當(dāng)鹽分脅迫處于相同水平時(shí)，灌水量的增加也能夠顯著提高棉花的收獲指數(shù)。結(jié)合表2中的相關(guān)分析可知，水分和鹽分對棉花的收獲指數(shù)均存在極顯著的影響，增加灌水量有利于收獲指數(shù)的提高；鹽分脅迫雖然會抑制棉花生長及干物質(zhì)的積累，但卻能夠顯著提高棉花的收獲指數(shù)，有利于提高其經(jīng)濟(jì)效益。

圖8 不同水鹽處理棉花收獲指數(shù)

2.4 不同水鹽處理的棉花產(chǎn)量及灌溉水利用效率

單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量和衣分是棉花產(chǎn)量的主要構(gòu)成因子。如表3所示，不同水鹽處理下棉花的單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、衣分和籽棉產(chǎn)量均存在差異。W1各處理間的棉花單株鈴數(shù)，及籽棉產(chǎn)量無顯著差異，但均顯著低于W2處理，而W2處理鹽分升高至0.6%會顯著降低棉花單株鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量，這說明水分虧缺及重度鹽分脅迫（>0.6%）均會顯著降低棉花單株鈴數(shù)及籽棉產(chǎn)量，但當(dāng)水分虧缺時(shí)鹽分脅迫對棉花單株鈴數(shù)及籽棉產(chǎn)量的這種抑制作用并不顯著。當(dāng)灌水量較低時(shí)，鹽分脅迫能夠提高棉花的單鈴質(zhì)量，而當(dāng)灌水量升高至W2水平時(shí)鹽分脅迫對棉花的單鈴質(zhì)量并沒有顯著影響。W1灌溉水平下的棉花衣分隨鹽分脅迫的增加有所提高，S2W1處理與S3W1處理的棉花衣分顯著高于S1W1處理，而W2處理下各鹽分處理間衣分沒有顯著差異，說明當(dāng)灌水量充足時(shí)鹽分脅迫對棉花衣分沒有顯著影響，而當(dāng)灌水量降低至W1水平時(shí)，鹽分脅迫有利于提高棉花衣分。水分虧缺時(shí)棉花的灌溉水利用效率會隨鹽分脅迫的增大略微有所提升；而充足灌水時(shí)的灌溉水利用效率受鹽分脅迫的影響變化規(guī)律與之相反，隨著鹽分脅迫的增大灌溉水利用效率不增反降，這使得中等鹽分脅迫及低鹽分脅迫下的棉花灌溉水利用效率受灌水量影響較為顯著，而鹽分升高至0.6%時(shí)，灌水量對灌溉水利用效率便不存在顯著影響，因此，在鹽堿地較為嚴(yán)重的地區(qū)適當(dāng)控制灌水量雖然會造成棉花一定程度的減產(chǎn)，但對提高灌溉水利用效率有著積極的作用。

表3 不同水鹽處理的棉花產(chǎn)量構(gòu)成及灌溉水利用效率

注 同列不同字母表示處理間差異顯著（<0.05），下同。

根據(jù)表3可知，鹽分對棉花產(chǎn)量指標(biāo)及灌溉水利用效率均無顯著影響，水分在棉花產(chǎn)量形成的過程中起著至關(guān)重要的作用，棉花的單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量、灌溉水利用效率顯著受水分影響，單鈴質(zhì)量和衣分顯著受水分及水鹽聯(lián)合脅迫的影響。

2.5 不同水鹽處理的棉花纖維品質(zhì)

棉花纖維品質(zhì)是影響其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要指標(biāo)，不同灌溉定額下棉花纖維品質(zhì)見表4。W1處理的上半部平均長度和斷裂比強(qiáng)度隨鹽分脅迫的增大而降低，但馬克隆值的變化規(guī)律卻與之相反，2個水分處理的馬克隆值均隨鹽分脅迫的增大略有增加，W1灌溉水平下鹽分脅迫會使棉花的上半部平均長度及斷裂比強(qiáng)度降低；對比分析W2處理間棉花的上半部平均長度、整齊度指數(shù)及斷裂比強(qiáng)度可以發(fā)現(xiàn)其最大值均出現(xiàn)在S2W2處理，說明當(dāng)灌水充足時(shí)適度的鹽分脅迫能夠有效提高這3個指標(biāo)，其中S2W2處理的上半部平均長度比S1W2處理增加了1.03 mm，二者之間差異顯著。各處理之間的棉花纖維伸長率差異不大，但S1W1處理的伸長率顯著高于S2W1、S1W2處理，這說明缺水時(shí)鹽分脅迫會降低伸長率，而低鹽分脅迫時(shí)水分虧缺會顯著提高棉花伸長率。

表4相關(guān)分析表明，水、鹽、水鹽聯(lián)合脅迫對棉花整齊度指數(shù)不會產(chǎn)生顯著影響，棉花上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、伸長率顯著受水鹽聯(lián)合脅迫影響，而不受水、鹽單一因素的影響，反映棉花纖維質(zhì)量的馬克隆值受水分、鹽分的顯著影響，水鹽聯(lián)合脅迫反而對馬克隆值不存在顯著影響。

3 討 論

目前國內(nèi)外對于棉花耗水耐鹽方面已經(jīng)開展了很多研究[26-28]，不同品種及不同生育時(shí)期棉花對水鹽脅迫的響應(yīng)不盡相同[29]。世界糧農(nóng)組織將棉花列為中等耐鹽作物，其耐鹽閾值為7.7 dS/m[30]，因此棉花在遭受鹽分脅迫時(shí)有一定的自身調(diào)節(jié)能力。馮棣等[20]對棉花不同生育階段分別進(jìn)行了鹽分脅迫試驗(yàn)，結(jié)果表明棉花苗期的株高，蕾期的生長指標(biāo)及最終的成鈴數(shù)表現(xiàn)為低鹽促進(jìn)、高鹽抑制，其余指標(biāo)均受到鹽分抑制。本試驗(yàn)W2高水處理單鈴株數(shù)同樣表現(xiàn)為低鹽促進(jìn)、高鹽抑制的規(guī)律，但對于W1低水處理，鹽分對成鈴數(shù)的促進(jìn)作用并不顯著。Ma等[31]研究指出，鹽分脅迫顯著影響棉花葉面積，顯著降低了地上部干物質(zhì)量及干物質(zhì)向莖葉的分配，但卻能顯著提高棉鈴干物質(zhì)分配、棉鈴生物量的水分利用效率及灌溉水利用效率；試驗(yàn)表明，鹽分對棉花株高、葉面積及地上部干物質(zhì)有極顯著影響，鹽分脅迫對棉花吐絮期干物質(zhì)積累的抑制作用較為明顯，進(jìn)而導(dǎo)致棉花地上部干物質(zhì)總量及產(chǎn)量的降低，但卻有利于棉花蕾鈴干物質(zhì)的積累，提高棉花蕾鈴的干物質(zhì)占比，從而顯著提高棉花收獲指數(shù)及經(jīng)濟(jì)效益，這與前人[31]的研究結(jié)果基本一致。

水分對植物是至關(guān)重要的，崔永生等[32]對不同灌溉制度下的棉花生長指標(biāo)及產(chǎn)量進(jìn)行了研究，其結(jié)果表明水分虧缺會促使棉花生育期提前，葉片提前凋落，而持續(xù)的充足供水能夠延長棉花的生長發(fā)育時(shí)間；Bozorov等[33]研究指出，棉花在花期受水分虧缺影響較大，水分脅迫會影響棉花產(chǎn)量要素，改變棉花產(chǎn)量構(gòu)成；Himanshu等[34]得出了類似的結(jié)論，且進(jìn)一步指出灌水量在棉花不同生育時(shí)期的分配策略會顯著影響棉花籽棉產(chǎn)量及灌溉水利用效率。本研究顯示，水分對棉花生長指標(biāo)、地上部干物質(zhì)及產(chǎn)量均有極顯著影響，而鹽分對產(chǎn)量無顯著影響（表2），棉花葉面積指數(shù)（），干物質(zhì)積累、分配與棉花產(chǎn)量的形成聯(lián)系緊密[35]，灌水定額通過影響棉花葉片生長及地上部干物質(zhì)積累總量對棉花產(chǎn)量的形成起到了主導(dǎo)作用，這與藺樹棟[36]的研究基本一致；而鹽分則主要通過抑制棉花營養(yǎng)生長，影響棉花莖、葉、蕾干物質(zhì)的分配占比進(jìn)而對棉花單鈴質(zhì)量及收獲指數(shù)的提高起到主導(dǎo)作用。本試驗(yàn)水分脅迫發(fā)生在整個生育期，這與先前Bozorov等[33]及Himanshu等[34]試驗(yàn)中水分脅迫發(fā)生的時(shí)期有所不同，但依舊可由不同生育期棉花地上部干物質(zhì)占比及干物質(zhì)總量的變化規(guī)律得出類似的結(jié)論，即水分脅迫對棉花吐絮期干物質(zhì)積累量影響較大，因此應(yīng)避免在棉花吐絮期發(fā)生水分虧缺。

鹽分增高會導(dǎo)致棉花馬克隆值增大，使棉花品質(zhì)下降，為保證棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的前提下，在輕度鹽堿地及中度鹽堿地不建議減少灌水量；重度鹽堿地條件下為達(dá)到不顯著降低棉花衣分，提高棉鈴水分利用效率，保證棉花生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的目的可適當(dāng)降低灌水量，但會造成棉花顯著減產(chǎn)。

4 結(jié) 論

1）水分及鹽分極顯著影響棉花生長指標(biāo)及地上部干物質(zhì)積累量，水分為促進(jìn)作用，鹽分為抑制作用，鹽分脅迫使S3W2處理的棉花株高與分別比S1W2處理降低30.22%與33.27%。

2）在本試驗(yàn)中鹽分脅迫并沒有對棉花產(chǎn)量指標(biāo)產(chǎn)生顯著影響，灌水量在棉花產(chǎn)量構(gòu)成中起著主導(dǎo)作用，籽棉產(chǎn)量隨灌水量的提高增產(chǎn)最高可達(dá)118.37%，鹽分雖然對各處理棉花干物質(zhì)積累量有不同程度的抑制作用，但卻能顯著提高棉花收獲指數(shù)，相同灌溉水平下棉花的收獲指數(shù)表現(xiàn)為S3處理>S2處理>S1處理，有利于擴(kuò)大棉花種植的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在無法保證灌水量的重鹽堿地地區(qū)可以采用W1灌水量，輕中度鹽堿地不建議降低灌水量。

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The Effects of Water and Salt Stresses on Growth,Yield and Quality of Cotton in Southern Xinjiang

FENG Quanqing1,2, GAO Yang1*, LI Yunfeng1,2, LIU Junming1,2, GAO Fukui1,2, WANG Lu3, SUN Jingsheng1*

(1. Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Water Requirement and Regulation, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Xinxiang 453002, China; 2.Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 3.College of Water Resource and Architecture Engineering, Tarim University, Alar 843300, China)

【Objective】Soil salinity and water scarcity are thedominant abiotic stresses facing agricultural production in many regions across Xinjiang in China. In this paper, we present the results of an experimental study on their combined effect on cotton under film-mulched drip irrigation.【Method】The experiments were conducted at the Irrigation Test Station of the First Division of Xinjiang Alar Corps. It consisted of two irrigation amounts: 22.5 mm (W1) and 45 mm (W2), and three soil salinity treatments with soil salt content at 0.2% (S1), 0.4% (S2), 0.6% (S3), respectively. In each treatment, we measured the growth index and cotton seed yield.【Result】Water was the dominant factor determining the formation of cotton yield. The yield was the highest in S1+W2, reaching 7502.85 kg/hm2. Water and salt affected cotton growth index, aboveground dry matter accumulation, and dry matter accumulation at the boll-opening stage significantly, reducing dry matter mass by 52.39% and 48.89%, respectively, compared to the CK (without water and salt stress).【Conclusion】Water and salt stresses impact cotton growth index and aboveground dry matter accumulation significantly. Irrigation amount is the dominant determinant of cotton yield composition. Although salt stress inhibits cotton dry matter accumulation, depending on salt content, it can significantly improve cotton harvest index. Our results show that W1 can be used as an improved irrigation for cotton in heavy saline alkali soils where there is no sufficient water for irrigation, while for the light to medium saline alkali soils, reducing irrigation water could result in a significant loss in seed yield.

cotton;Southern Xinjiang;mulched drip irrigation;water and salinity stress;yield;quality

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1672 - 3317（2022）10 - 0073 - 09

S562

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022142

2022-03-19

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-15-13）；國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（51790534）

馮泉清（1997-），男。碩士研究生，主要從事作物高效用水理論與新技術(shù)研究。E-mail: 510627984@qq.com

高陽（1978-），男。研究員，主要從事作物高效用水理論與新技術(shù)研究。E-mail: gaoyang@caas.cn

孫景生（1963-），男。研究員，主要從事作物高效用水理論與新技術(shù)研究。E-mail: jshsun623@163.com

責(zé)任編輯：白芳芳