淡水磁化灌溉對棉花出苗率·生長及干物質(zhì)量的影響

盛統(tǒng)民 張勝江

摘要 [目的]探究淡水磁化灌溉對棉花的出苗率、幼苗生長的影響。[方法]以新陸中55號為試驗材料，2017年在巴州灌溉試驗站內(nèi)進(jìn)行3期棉花淡水不同磁化灌溉幼苗出苗試驗。[結(jié)果]淡水不同磁化強(qiáng)度灌溉處理與對照的棉花出苗率、株高、鮮重及干物質(zhì)積累量存在顯著差異，5 000 Gs磁化水處理株高與對照處理差異顯著，增幅最大，達(dá)到5.87%。5 000 Gs磁化水處理發(fā)芽勢、出苗率與3 000 Gs磁化水處理及對照試驗處理差異均顯著，5 000 Gs磁化水處理幼苗干鮮重與3 000 Gs磁化水處理及對照試驗處理差異均顯著，連續(xù)5 000 Gs 磁化水處理灌溉對棉花幼苗干物質(zhì)量的提高作用較為明顯。[結(jié)論]淡水連續(xù)磁化灌溉后對棉花的出苗率及幼苗生長發(fā)育作用較為明顯，且隨著磁化強(qiáng)度增加到 ?5 000 Gs磁化水處理時，更有利于干物質(zhì)量的積累。

關(guān)鍵詞 出苗率;磁化強(qiáng)度;生長指標(biāo);干物質(zhì)量

中圖分類號 S275;S562文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）04-0207-04

Abstract [Objective]Effects of freshwater magnetized irrigation on the emergence rate and seedling growth of cotton were explored.[Method] Taking Xinluzhong 55 as ?test material ， ?three seedlings of different freshmagnetized irrigation of cotton freshwater were carried out in the Bazhou Irrigation Experiment Station in 2017.[Result]Compared with the control treatment， there were significant differences in cotton emergence rate， plant height， fresh weight and dry matter accumulation in fresh water with different magnetization irrigation. The plant height of 5 000 Gauss magnetized water was significantly different from the control treatment， with the largest increase ?5.87%. The difference of germination potential and emergence rate of 5 000 Gauss magnetized water was significantly different from that of 3 000 Gauss magnetized water and control experiment. The difference between dry weight of 5 000 Gauss magnetized water seedlings and 3 000 Gauss magnetized water and control experiment was significant. Continuous 5 000 Gauss magnetized ?water ?irrigation ?could ??obviously ?improve ?amount of dry matter of ?cotton seedling. [Conclusion]The freshwater continuous magnetization irrigation has obvious effects on cotton emergence rate and seedling growth and development， and it is more conducive to the accumulation of dry matter amount as the magnetization increases to 5 000 Gauss.

Key words Seedling rate;Magnetization;Growth indicator;Amount of dry matter

新疆地處亞歐大陸腹地，位于我國的西北邊陲。近年來，新疆已成為我國重要的棉花生產(chǎn)基地之一，據(jù)2016年《新疆統(tǒng)計年鑒》統(tǒng)計，新疆2015年農(nóng)作物種植面積達(dá)到575.73萬hm 其中棉花的播種面積為190.43萬hm 棉花年產(chǎn)量達(dá)到350.3萬t，占全國的近2/3。棉花作為新疆南部的主要經(jīng)濟(jì)作物，由于水資源缺乏和灌溉技術(shù)的落后，同時淡水利用效率不高，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會發(fā)展及農(nóng)戶的增產(chǎn)增收，而經(jīng)過物理磁化處理后的淡水，具有無毒無污染、應(yīng)用方便、投資較少、回報率高等優(yōu)點，能有效提高淡水的利用效率，對于工業(yè)發(fā)展及人類的生活起到至關(guān)重要的作用，通過水處理技術(shù)來改善水是目前人們熱切關(guān)注的熱點。磁化水處理技術(shù)在工業(yè)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域等方面的應(yīng)用研究眾多，尤其是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已取得顯著的成果[1-6]。汪耀富等[7]研究磁化水對煙草生長發(fā)育及生理特性的影響，結(jié)果表明磁化水灌溉后能顯著提高煙草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢，促進(jìn)生理指標(biāo)的生長。龔富生等[8]研究磁化水對棉花幼苗生理效應(yīng)的影響，結(jié)果表明磁化水灌溉具有促進(jìn)幼苗氮代謝、光合作用及提高其抗冷性的效應(yīng)。肖望等[9-10]研究磁化水對西瓜、苦瓜種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明一定的磁化強(qiáng)度可以提高苦瓜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。何士敏等[11]研究磁化水對大豆萌發(fā)期和幼苗期抗鹽堿性質(zhì)的影響，結(jié)果表明磁化水處理的種子發(fā)芽率顯著高于自來水處理。但也有研究結(jié)果顯示，利用磁化水對小麥、仙客種子萌發(fā)、幼苗生長進(jìn)行試驗，結(jié)果表明磁化水不具有促進(jìn)小麥、仙客種子萌發(fā)和早期生長的生物學(xué)效應(yīng)[12-13]。鄭德明等[13]研究膜下滴灌磁化水對棉田土壤脫鹽效果，結(jié)果表明棉花膜下磁化水灌溉，會顯著降低蕾期、盛花期和成熟吐絮后棉田0～60 cm土層土壤鹽分含量，提高棉花有效株數(shù)，促進(jìn)棉花的生長發(fā)育，二次磁化灌溉效果更明顯，棉花產(chǎn)量增長能達(dá)到8.79%。卜東升等[14]研究磁化水膜下滴灌對土壤脫鹽及棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明磁化水灌溉能有效提升根系活動區(qū)的純脫鹽率，促進(jìn)棉花生長發(fā)育，提高棉花品質(zhì)，實現(xiàn)棉花的增產(chǎn)增收。喬國慶等[15]研究膜下滴灌鹽漬化農(nóng)田抑鹽促生技術(shù)，結(jié)果表明磁化水處理可以提高棉花的肥料利用率，降低土壤根系層鹽分含量，改良和提高鹽堿地的脫鹽效果，緩解鹽分對棉花的傷害，提高棉花的植株生長及產(chǎn)量。祁通等[16]研究磁化微咸水對滴灌棉花生長及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明二次微咸水磁化灌溉棉花，能顯著提高鮮物質(zhì)及干物質(zhì)的累積、棉花植株生長及棉花產(chǎn)量。隨著磁化技術(shù)與農(nóng)業(yè)的關(guān)系越來越受到各位學(xué)者的關(guān)注，磁化技術(shù)在小麥、玉米、紅棗、水稻及番茄等作物生長方面應(yīng)用廣泛[12，17-20]，結(jié)果表明磁化水不僅能提升根系生長及土層的脫鹽率，也能顯著提高作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量，改善作物的品質(zhì)。目前，磁化水在棉花上的應(yīng)用報道，主要側(cè)重于磁化水提升脫鹽率及磁化微咸水對棉花生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，而在磁化水對棉花出苗率方面的研究頗少，尤其是新疆作為棉花的主要生產(chǎn)基地，棉花出苗率不高一直是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民急需解決的關(guān)鍵問題，該研究分析淡水不同磁化強(qiáng)度對棉花出苗率及生長特性的影響，旨在得到提高棉花出苗率及促進(jìn)生長發(fā)育的磁化強(qiáng)度合理的閾值，明確磁化水對棉花的生理指標(biāo)的影響程度，為新疆的磁化水技術(shù)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2017年4—10月在庫爾勒河流域巴音郭楞管理局水利科研所（灌溉試驗站）內(nèi)進(jìn)行3期試驗，開始日期分別為4月29日—5月23日，5月25日—6月18日，7月24日—8月19日，試驗區(qū)位于86°09′E，41°35′N，海拔高度為898～904 m，試驗所在地屬于暖溫帶大陸性荒漠氣候。該地區(qū)干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，晝夜溫差大。多年平均蒸發(fā)量2 273～2 788 mm（E601蒸發(fā)皿），多年平均氣溫11.48 ℃，多年平均降雨量62.7 mm，年平均風(fēng)速2.4 m/s，日照時數(shù)3 036.2 h，無霜期191 d。

1.2 試驗材料

供試材料與田間品種相同，為籽粒飽滿的棉花種子，是當(dāng)?shù)厥褂幂^為普遍的新陸中55號。

采用育苗盤育苗，主要是因為苗盤試驗易于控制試驗要素，規(guī)格為適合棉花的較大口徑苗盤（規(guī)格為25 cm×25 cm）;每個苗盤一個處理共16穴，每穴育苗1棵，共計16棵苗，供試土壤選用常規(guī)育苗基質(zhì)（主要成分是草炭和蛭石），具備良好的透水保水性能。填裝土樣前，在基質(zhì)中拌入肥料，每10 kg土壤拌入尿素32.6 g、磷酸二氫鉀45.4 g，相當(dāng)于1 kg土壤拌入氮素0.15 g、磷0.10 g。

1.3 試驗設(shè)計

根據(jù)淡水的磁化強(qiáng)度，試驗設(shè)3個處理，分別為0、3 000、5 000 Gs，其磁化次數(shù)分別為1、2、3次，其中磁化強(qiáng)度為0時作對照（CK），每個處理2次重復(fù)。

淡水活化采用磁化的方法，因此建立了磁化水活化系統(tǒng)。磁化水活化系統(tǒng)的構(gòu)成主要有水箱、管道和磁化器。水箱采用10 L的塑料桶，管道采用直徑為20 mm的PVC管，磁化器采用內(nèi)蒙古包頭市鑫達(dá)磁性材料廠生產(chǎn)的2種不同磁化強(qiáng)度的CHQ型外磁式永久磁化器。將2種不同磁場強(qiáng)度的永磁鐵安裝于管道的外邊壁，普通淡水從管道流出的瞬間通過不同磁場強(qiáng)度切割將水體磁化，具體磁化系統(tǒng)見圖1。

1.4 試驗方法

采用室內(nèi)苗盤育苗方式，設(shè)計室內(nèi)磁化水處理系統(tǒng)，每2 d對淡水不同磁化強(qiáng)度一次過磁處理后噴灑苗盤育苗，每次每穴噴灑25 mL水量，一個苗盤灌水量共計400 mL;放入植物培養(yǎng)箱育苗，溫度設(shè)定為25 ℃，恒溫、光照，定期觀察每盤出苗和生長情況。

1.5 測定項目

出苗情況：以2片真葉展開為出苗標(biāo)準(zhǔn)，以每盤為單位，每5 d觀測一次出苗率和保苗情況，共持續(xù)觀測25 d。

生物量：25 d以后，每個處理隨機(jī)選取7株幼苗測定株高，分別對各處理幼苗的鮮重進(jìn)行稱重，烘干至恒重對每個處理的幼苗干物質(zhì)進(jìn)行分別稱重，幼苗干質(zhì)量烘干方法是將鮮重幼苗放置于烘箱105 ℃殺青15 min，轉(zhuǎn)至80 ℃恒溫烘至恒重，幼苗稱重采用上海菁海儀器有限公司生產(chǎn)的型號：YP202N，實際分度值：0.01 g的電子天平。

通過計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢等指標(biāo)評價其發(fā)芽情況，具體公式如下（以淡水處理為對照）[21]：

發(fā)芽勢（CE）=5 d發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

出苗率（GP）=10 d發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

1.6 數(shù)據(jù)處理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及作圖采用Excel完成，數(shù)據(jù)整理采用SPSS軟件Duncan多重比較法進(jìn)行方差統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 磁化水處理對幼苗株高的影響

研究表明，經(jīng)過3期不同磁化強(qiáng)度育苗試驗，發(fā)現(xiàn)淡水磁化后有助于棉花株高的增長，試驗截止日對照、3 000、5 000 Gs磁化水3個處理的株高平均長度分別為8.86、8.67和9.38 cm，其中磁化強(qiáng)度為5 000 Gs的處理株高與對照及3 000 Gs處理相比均存在顯著性差異（P<0.05），而磁化強(qiáng)度為3 000 Gs的處理株高與對照相比無顯著性差異（P<0.05），磁化強(qiáng)度為5 000 Gs處理株高較對照有一定幅度的增長，增長幅度為5.87%，而3 000 Gs的處理株高較對照有一定幅度的下降，下降幅度為214%?？傮w來看，在5 000 Gs淡水處理下更有助于棉花的株高生長（圖2）。

2.2 磁化水處理對幼苗出苗率及發(fā)芽勢的影響

在淡水灌溉條件下隨著磁化強(qiáng)度的增大，棉花發(fā)芽勢及出苗率呈現(xiàn)逐漸升高趨勢。對照、3 000、5 000 Gs磁化水3個處理的平均發(fā)芽勢及出苗率分別為35.94%、54.69%、62.50%和75.00%、81.25%、90.63%。5 000 Gs磁化水處理發(fā)芽勢及出苗率與3 000 Gs、對照處理差異均顯著（P<0.05），3 000 Gs磁化水發(fā)芽勢處理與對照差異也顯著，而3 000 Gs磁化水處理出苗率與對照差異無顯著（P<0.05）。5 000 Gs處理和3 000 Gs處理發(fā)芽勢及出苗率較對照處理增幅分別為73.91%、52.17%及20.83%、8.33%，說明淡水磁化后灌溉，能有效地激發(fā)種子的活力，促進(jìn)種子發(fā)芽率的提升，連續(xù)多次磁化水灌溉后對出苗率的影響作用更明顯（圖3、4）。

2.3 磁化水處理對棉花幼苗干鮮重的影響

研究結(jié)果表明，不同磁化幼苗的鮮重與干重存在差異。對照、3 000 Gs、5 000 Gs 磁化水處理幼苗鮮重分別為0.87、0.85及1.00 g，干重分別為0.09、0.11及0.19 g，5 000高斯磁化水處理幼苗鮮重和干重與3 000 Gs及對照均存在顯著性差異，而3 000 Gs磁化水處理幼苗鮮重和干重與對照均無顯著差異（P<0.05），幼苗鮮重的差異性與株高的差異結(jié)果相一致（圖5）。幼苗鮮重5 000 Gs磁化水處理較對照增加14.94%，3 000 Gs磁化水處理較對照下降2.30%，幼苗干重5 000、3 000 Gs磁化水處理較對照的增幅分別為111.11%、22.22%，說明持續(xù)采用不同磁化強(qiáng)度淡水澆灌的情況下，25 d時棉苗干物質(zhì)量同樣隨磁場強(qiáng)度增加而增加，表明磁化水對作物生長有明顯的促進(jìn)作用（圖6）。

3 討論

淡水經(jīng)過磁化裝置處理后，水的表面張力、密度、滲透壓、介電常數(shù)、溶氧量等性質(zhì)會發(fā)生不同程度的物理和化學(xué)變化[22-25]，這些變化可以激發(fā)種子的萌發(fā)，提高發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長，提高干物質(zhì)量的積累和產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[8，12，18-19]。而磁化強(qiáng)度的選擇主要與作物類型有關(guān)，針對不同作物，磁化強(qiáng)度的選擇也稍有不同，如水稻、玉米、撒爾維亞和金盞花等作物種子在靜態(tài)外磁場125和250 mT作用下，可以提高種子的萌發(fā)率[26]，而大豆種子在150和200 mT作用下，1 h可以促進(jìn)種子的水分吸收效率，提高種子的發(fā)芽率，改善幼苗的增長率，提升干物質(zhì)量的積累[27]，姚文飛等[28]采用120 mT靜態(tài)磁場作用，熱帶松種子的發(fā)芽率從43%顯著增高至81%，同時種子萌發(fā)后提高了幼苗的生長速率。劉洪波等[29]研究磁化水對苜蓿株高生長的影響，發(fā)現(xiàn)磁化強(qiáng)度3 000 Gs對株高生長作用更顯著。該試驗發(fā)現(xiàn)淡水磁化灌溉可以提高出苗率、植株生長及干物質(zhì)量的積累，且隨著磁化強(qiáng)度的增大作用越明顯，此結(jié)果與祁通研究的結(jié)論一致，說明高磁化強(qiáng)度增強(qiáng)了水的磁化作用，進(jìn)一步提升作物對水分的吸收效率[16]。目前該試驗僅研究淡水不同磁化強(qiáng)度對作物出苗率及生長的影響，由于新疆南部鹽堿地面積較大，后續(xù)仍需要在不同濃度咸水磁化灌溉對作物是否會產(chǎn)生差異，以及對土壤鹽分的空間變化產(chǎn)生的影響等方面展開更深入的研究，從而對磁化水灌溉提出合理閾值。

4 結(jié)論

通過2017年淡水不同磁化強(qiáng)度灌溉對棉花出苗率、幼苗生長及干物質(zhì)量等方面的研究，發(fā)現(xiàn)5 000 Gs磁化水處理株高與其他處理存在顯著差異，且5 000 Gs磁化水處理株高達(dá)到最大，為9.38 cm。5 000 Gs磁化水處理發(fā)芽勢、出苗率與其他處理相比較高且存在顯著差異，磁化水灌溉后使種子的發(fā)芽率得到大幅提升，連續(xù)多次磁化水灌溉后對出苗率的影響作用更明顯。棉花幼苗鮮重的變化趨勢及差異性與株高的一致，5 000 Gs磁化水處理下鮮重達(dá)到最大，為1.00 g，持續(xù)采用磁化水灌溉后其干物質(zhì)積累量隨著磁化強(qiáng)度的增加而逐漸增大，充分證明磁化水對物質(zhì)的生長有明顯的促進(jìn)作用。

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