龚 江，国秀丽，谢海霞，王 祥

（石河子大学农学院，新疆 石河子 832003）

自20世纪80年代中期以来，因绿洲灌溉农业迅速发展导致的大面积土地次生盐碱化和土壤盐渍化已成为新疆灌溉农业可持续发展所面临的重要生态环境问题[1，2]。全世界盐渍土面积近10亿hm2，我国各类盐渍土约8180万hm2，其中次生盐渍化土壤占30%以上，还有1733万hm2土壤为潜在盐渍化。20世纪末引进的滴灌技术，有利于提高作物产量和水分利用率，是改善次生盐渍化技术之一。将滴灌与薄膜覆盖技术相结合形成膜下滴灌技术，克服了淹灌技术导致的水分利用率低、土壤和肥力的流失、土壤易板结、土壤盐渍化加重等缺点[3，4]。国内对滴灌的早期研究主要集中在水盐运移规律[5]及棉花耐盐性[6-8]上，目前，棉花耐盐的相关研究多集中在盐胁迫下的生理、耐盐遗传机理和分子机理等方面[9，10]。这些研究都采用模拟试验（如盆栽、土柱）或田间试验，模拟试验可准确取得完整的作物根系，生理指标的测定也比较方便，但进行单株试验，不会发生棉花个体间的生长竞争，且土壤水盐养运移仅限于固定的有限土体，而无法探究作物根区与周围环境水盐交换情况，试验条件与田间有很大区别，不能代表当地生态条件；而田间试验的盐分难控制很难满足试验对盐分的要求，研究根系时的挖根方法工作量大又难获得重复，根据地上部分的长势来取根系，根系的长势与预期有所差异，又难保证根系数量。本研究采用盐池试验，能准确控制土壤的盐分，而盐池体积和土量远远大于盆栽试验，每个盐池种植棉花约50株，因此试验条件相对接近大田条件，栽培模式完全按照大田进行，在此基础上研究盐分胁迫对滴灌棉花生长的促进作用，从而为盐土上的棉花生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试棉花品种为新陆早26号。

1.2 试验方案

于2018—2020年在石河子大学农学院实验站采用盐池试验，灌溉方式分为膜下滴灌和淹灌。试验地土壤质地为粘壤土，砂粒含量41.11%，粘粒18.32%，粉粒40.45%，有机质含量15.26g·kg-1，土壤pH7.53，全氮1.15g·kg-1，碱解氮54.82mg·kg-1，速效磷l9.12mg·kg-1，速效钾198mg·kg-1。盐池长、宽、深为1.8m×1m×0.9m，每个盐池土壤重量约为1.9t，用黑色塑料布与周围土壤隔开。盐池填装时，以10cm为一层进行装土，装土深度为90cm。试验设定3个盐分处理：处理1为低盐（T1，原试验地土壤盐度），处理2为中盐（T2，含盐量为0.3%），处理3为高盐（T3，含盐量为0.6%），每处理3次重复。每个盐池种植4行棉花，一条滴灌带控制2行作物，滴头间距40cm，棉 花 行 距 设 置 为：30cm＋60cm＋30cm＋60cm，株距为8cm。4月24日播种，播种密度为3.15×105株·hm-2。为保证出苗，各处理滴或灌出苗水300m3·hm-2，灌完出苗水后，淹灌组撤去滴灌带。待棉苗长出3片真叶时定苗，6月13日灌头水，为保证试验的一致性，滴灌和淹灌分阶段灌水时间和灌量保持一致，滴灌分9次灌水，淹灌4次，如表1所列可知，生育期间总灌水量4200m3·hm-2，7月14日打顶，其余农艺措施与大田生产相同。

表1 盐池试验各处理灌水时间和灌量（m3·hm-2）Table 1 Irrigation time and amount of each treatment in pool experiment

1.3 样品采集与测定

棉花出苗后，统计每个盐池的出苗数（包括补苗数）进行；在蕾期（出苗后50d）、花期（72d）、铃期（94d）及吐絮期（147d）四个时段分别取各盐池棉花倒四叶，测量可溶性糖含量。在苗期（20d）、蕾期、花期、铃期、吐絮期分别采集各处理棉株地上部分，烘干测定其物质积累量；在铃期测量不同部位叶片的蒸腾速率、光合速率、气孔导度及胞间二氧化碳浓度；在吐絮期测定棉花单铃数、单铃重及籽棉产量。

1.4 数据处理及方法

数据采用SPSS统计软件进行方差分析，多重比较采用SSR法，显著水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 出苗率

如图1所示可知，随土壤盐分的增加，各处理棉花出苗率呈明显下降趋势，滴灌低盐处理出苗率为90.9%，而中、高盐出苗率均在75%左右，进一步分析得知低盐一次出苗率为85.7，而中、高盐因盐分的抑制，一次出苗率均在70%以下，导致补苗率也随之较大，高盐达到14.6%。补苗后棉花生长周期相对缩短，对最终产量可能会有影响。淹灌处理有类似规律。

图1 不同盐处理棉花出苗率Figure 1 Emergence rate of cotton in different saline treatment

2.2 株高

如图2所示可知，2种灌溉方式下棉花株高的变化趋势相似。现蕾后（播种后39d）各处理棉花株高迅速增加，中、高盐处理相较低盐处理株高增加速度要平缓一些，尤其是灌水后（出苗后43d）低盐处理的株高增加速度明显快于中、高盐处理（P＜0.05），这种趋势一直保持到打顶（播种后78d），此时滴灌处理的株高分别为64.6、56.1和49.6cm，淹灌处理的株高略低于滴灌，分别为58.3、55.1和48.5cm。

图2 不同盐处理棉花株高Figure 2 Plant height of cotton in different saline treatment

2.3 棉花干物质积累量

如图3所示可知，滴灌条件下低、中、高盐处理的棉花干物质积累量分别为72.4、56.6和40.2g，低盐处理分别比中、高盐高27.9%和80.1%；淹灌条件下低、中、高盐处理的棉花干物质积累量分别为58.8、48.5和38.25g。滴灌处理的棉花干物质积累量远高于淹灌，滴灌低、中、高盐处理比淹灌分别高23.1%、16.7%和5.1%。说明土壤环境中含盐量越高，棉花干物质积累量越低。

图3 不同盐处理棉花干重Figure 3 Dry weight of cotton in different treatment

2.4 叶绿素含量

叶绿素含量是植物总体生长状况的重要指标之一，也是反映植物生长阶段及营养生长状况的重要参数。如表3所列可知，无论哪种灌溉方式，棉花铃期的叶片叶绿素含量都高于其他时期，吐絮期含量最低；滴灌条件下，低盐处理的棉花叶绿素含量在蕾期、花期、铃期及吐絮期都明显高于中、高盐处理；中盐处理蕾期叶绿素含量比高盐处理低0.040mg·g-1；低盐处理花期的叶绿素含量比高盐处理低0.018mg·g-1。淹灌条件下，棉花各时期的叶绿素含量关系符合低盐＞中盐＞高盐的规律。当土壤含盐量越高，叶片叶绿素含量越低，滴灌条件下棉花叶绿素含量变化趋势与淹灌相同。

表3 各处理光合作用（铃期）Table 3 Photosynthesis of cotton leaves in different treatment（boll period）

2.5 光合作用指标

如图3所示可知，铃期（8月9日）棉花冠层光合作用不同部位表现为上部叶片＞中部叶片＞下部叶片。不同盐分相比，滴灌低盐处理上部叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度分别 为29.30μmol·m-2·s-1、16.37mmol·m-2·s-1、0.52mmol·m-2·s-1和202.25μmol·mol-1，均高于其他盐分处理上部叶片，并且随着盐度增加有下降趋势，盐分对中部叶片光合作用的影响与上部叶片类似，而低盐处理中下部叶片可能由于遮蔽更大（上、中部叶片叶宽较大），其光合速率、气孔导度明显低于同盐分处理其他部位叶片。盐分对淹灌光合的影响与滴灌类似，光合指标略有下降。

2.6 可溶性糖含量

糖是植物生长发育和基因表达的重要调节因子，它不仅是能量来源和结构物质，而且在信号转导中具有类似激素的初级信使作用[8]。如表4所列可知，在不同灌溉方式下，棉花叶片可溶性糖含量随土壤盐分的增高呈降低趋势。蕾期棉花叶片可溶性糖含量在1.2%～1.5%之间，花期达最大，均在2.5%以上，铃期后又开始下降，铃期以前低盐高于其他2个盐分处理，中盐高于高盐，吐絮期显著下降，明显低于其他时期，滴灌处理明显低于淹灌。

表2 各处理倒四叶叶绿素含量（mg·g-1）Table 2 Chlorophyll content of cotton backwards 4 leaf in different treatment

表4 各处理叶片可溶性糖含量（%）Table 4 Content of cotton leaves soluble sugar in different treatment

2.7 产量

如表5所列可知，滴灌盐分处理产量构成的重要因子均有一定程度下降，平均单株铃数下降明显，而单铃重在高盐处理时显著下降，而盐分条件导致出苗率下降，最终导致产量下降。各处理淹灌条件下的单铃数、单铃重、产量都略低于滴灌条件，但变化趋势相似。不同灌溉方式相比，滴灌3个盐分处理的产量较淹灌增幅分别为6.9%、9.4%和5.9%，中盐增幅最大，高盐最低。

表5 不同灌溉方式产量及产量因子Table 5 Yield and yield factor of cotton at different irrigation mode

3 结论

3.1 盐分对大田棉花产量的影响

盐分对棉花出苗影响较大，各项指标均明显下降，主要是影响出苗率，棉花是比较耐盐的作物，度过苗期后，受盐分胁迫影响较小，收获时单株铃数、铃重有所下降，但下降幅度并不大，由于出苗率较低，群体优势减弱，导致产量明显下降。

3.2 滴灌可以明显改善中盐棉花的生长

盐分条件下，滴灌株高、干物质积累量、光合、可溶性糖含量优于淹灌处理，地上部分生长良好，因此产量较高。