水氮調(diào)控對(duì)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根干質(zhì)量的影響

于曉琦，黃月嬌，王曉明,2*

水氮調(diào)控對(duì)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根干質(zhì)量的影響

于曉琦1，黃月嬌1，王曉明1,2*

（1.銀川科技學(xué)院，銀川 750021；2.寧夏大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，銀川 750021）

【目的】探究干旱區(qū)輕度鹽化土條件下水氮調(diào)控模式對(duì)膜下滴灌棉花根干質(zhì)量的影響規(guī)律?！痉椒ā块_展輕度鹽脅迫（4～5 g/kg）下膜下滴灌棉花水氮調(diào)控對(duì)根系干重的影響研究，設(shè)置3個(gè)施氮水平：300、600 kg/hm2和900 kg/hm2（分別記為N1、N2和N3）和3個(gè)灌水水平：2 750、3 750 m3/hm2和4 750 m3/hm2（分別記為W1、W2和W3）共9個(gè)處理，分析膜下滴灌棉花根干質(zhì)量及根干質(zhì)量密度的差異性變化?！窘Y(jié)果】水分對(duì)根干質(zhì)量的作用較氮素明顯。相同施氮水平下，根干質(zhì)量隨灌水量增大先增后減。根干質(zhì)量隨著土層深度的增加而減小，適當(dāng)增加灌水量和施氮量可以促進(jìn)30 cm以下土層中根干質(zhì)量增加；而在水平方向上，當(dāng)灌水量偏低時(shí)，根干質(zhì)量在距離滴頭較遠(yuǎn)的水平范圍內(nèi)較其他灌水處理有明顯減小的趨勢(shì)；水氮互作效應(yīng)對(duì)根干質(zhì)量密度的影響達(dá)到極顯著水平（<0.01），隨著施氮量的增加，根干質(zhì)量密度隨著土層深度和水平方向的增加而下降。【結(jié)論】輕度鹽化土膜下滴灌棉花適宜灌溉定額為2 750 m3/hm2，適宜施用尿素量為300 kg/hm2。

輕度鹽化土；滴灌棉花；水氮調(diào)控；根干質(zhì)量

0 引言

【研究意義】新疆是中國(guó)最大的棉花產(chǎn)區(qū)之一，地處西北干旱內(nèi)陸，水資源嚴(yán)重缺乏，極端干旱的氣候條件使其成為中國(guó)土壤鹽堿化、次生鹽漬化的主要分布區(qū)。新疆第二次土壤普查數(shù)據(jù)表明，新疆耕地總面積4.09×106hm2，鹽漬化耕地面積1.27×106hm2，占耕地總面積的31.10%[1]。這給區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

【研究進(jìn)展】土壤鹽漬化嚴(yán)重降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，并對(duì)新疆的糧食產(chǎn)量及農(nóng)業(yè)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[2]。棉花耐鹽性較強(qiáng)，是開發(fā)利用鹽堿地的先鋒作物[3]。有研究表明，棉花的耐鹽臨界值（0～20 cm土層）為0.302%[4]，只有在極限耐鹽度（含鹽量0.6%）情況下才會(huì)對(duì)根系生長(zhǎng)產(chǎn)生影響[5]，即輕度甚至中度鹽化土棉田采用合理的農(nóng)藝措施可以抵抗鹽分的脅迫作用。因此，利用棉花耐鹽性強(qiáng)的特點(diǎn)發(fā)展鹽堿地植棉，一直備受受到眾多學(xué)者的關(guān)注。灌水與施肥是棉花生產(chǎn)中人工調(diào)控的重要環(huán)節(jié)，也是決定大田作物種植中產(chǎn)量和效益的關(guān)鍵因素[1]。在鹽漬化地區(qū)研究水肥耦合效應(yīng)，有助于改善根系生長(zhǎng)環(huán)境，緩解鹽分脅迫對(duì)作物的影響[6]。棉花對(duì)氮肥需求量最高，合理施用氮可以顯著提高棉花產(chǎn)量[7]。國(guó)內(nèi)外有關(guān)專家、學(xué)者圍繞鹽堿地農(nóng)作物水氮高效利用進(jìn)行了大量研究：研究表明在含鹽土壤中種植棉花時(shí)，鹽分會(huì)限制作物根系對(duì)水氮的吸收和利用，致使養(yǎng)分吸收受阻和紊亂，最終導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)失衡[37]。【切入點(diǎn)】有研究對(duì)[8-11]水氮調(diào)控對(duì)作物生理指標(biāo)和性狀的影響進(jìn)行了研究，確定了合理施用氮肥可降低水分脅迫對(duì)作物造成的不利影響；部分學(xué)者[12-16]對(duì)新疆膜下滴灌棉花的水氮調(diào)控模式進(jìn)行了詳細(xì)的研究，研究成果多針對(duì)棉花產(chǎn)量和水肥利用效率等方面，而棉花根系作為吸收土壤水分和養(yǎng)分的主要器官，關(guān)于水氮調(diào)控對(duì)棉花根系影響的研究成果少見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】根干質(zhì)量是精確評(píng)價(jià)且直觀反映作物根系生長(zhǎng)的重要指標(biāo)之一，基于此，本文利用桶栽試驗(yàn)，研究輕度鹽化土水氮調(diào)控對(duì)棉花根干質(zhì)量的影響，尋求干旱區(qū)輕度鹽化棉田水氮高效利用模式，為新疆鹽漬化地區(qū)植棉技術(shù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年4—12月在現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)基地暨石河子大學(xué)節(jié)水灌溉試驗(yàn)站（85°59'47〞E，44°19'28〞N，海拔412 m）進(jìn)行。試驗(yàn)站地處石河子市西郊石河子大學(xué)農(nóng)試驗(yàn)場(chǎng)二連。該地區(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候，全年平均日照時(shí)間達(dá)2 865 h，多年平均降雨量為198 mm，平均蒸發(fā)量為1 340 mm，無(wú)霜期170 d。年平均風(fēng)速為1.5 m/s，靜風(fēng)占32%，偏東風(fēng)占14%，偏西風(fēng)17%，偏南風(fēng)占22%，偏北風(fēng)占15%。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究采用桶栽試驗(yàn)，桶規(guī)格為45 cm×50 cm（內(nèi)徑×高），桶底人工開孔。供試土壤含鹽量為4～5 g/kg，根據(jù)《新疆墾區(qū)鹽堿地改良》[17]中“耕地土壤鹽化程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”供試土壤屬于輕度鹽化土；按體積質(zhì)量1.40 g/cm3分層填裝至距桶底45 cm。供試棉花選用石河子地區(qū)主栽品種“農(nóng)豐133”，4月22日采用“干播濕出”方式播種，深度為3～4 cm。依據(jù)鄭旭榮等[18]和吳立峰等[19]在石河子墾區(qū)制定的膜下滴灌棉花灌溉制度及施肥策略并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中膜下滴灌棉花灌溉、施肥實(shí)際定額，設(shè)計(jì)水氮二因素三水平試驗(yàn)。其中，灌水3個(gè)水平：灌溉定額分別為2 750、3 750 m3/hm2和4 750 m3/hm2（分別標(biāo)記為W1、W2和W3）；施用尿素3個(gè)水平：300、600 kg/hm2和900 kg/hm2（分別標(biāo)記為N1、N2、和N3）；3組重復(fù)，共27個(gè)桶。磷肥、鉀肥以磷酸二氫鉀作基肥1次施入，各處理均為300 kg/hm2。每個(gè)桶均采用醫(yī)用輸液管模擬滴頭實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制灌水，調(diào)節(jié)輸液管開關(guān)控制并校核灌水滴頭流量為1.8 L/h左右，保證每個(gè)桶精確控制灌水量與施肥量。各生育期具體灌水、施肥處理詳見表1。

表1 棉花灌溉與施肥處理

10月20日，棉花收獲后，采用分層取樣法取棉花根，以滴頭（桶中心）為中心，水平位置為距離滴頭的0～5、5～10、10～15 cm和15～20 cm處，取樣深度分別為每10 cm土層取樣1次，即采集長(zhǎng)×寬×高為5 cm×5 cm×10 cm大小的單位土塊。揀根過程包括：對(duì)土塊中體積較大的根系進(jìn)行人工手揀；剩余細(xì)小根系先用0.5 mm土篩篩分[8]，再用極細(xì)孔尼龍網(wǎng)包裹根系置于水流下沖洗；將洗凈的根系放入10 cm×20 cm的透明托盤內(nèi)，向托盤內(nèi)加1～2 cm清水，用鑷子將托盤內(nèi)根系揀出用濾紙吸干，放入信封內(nèi)，置于105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中殺青30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，采用精度為1/10 000電子天平稱其質(zhì)量[10]，獲得單位體積根干質(zhì)量，然后采用式（1）計(jì)算根質(zhì)量密度，計(jì)算式為：

采用Excel 2013對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析及表格制作，Origin2017繪制曲線圖。采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，Duncan法比較處理間的差異（=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)棉花根干質(zhì)量的影響

2.1.1 不同處理對(duì)棉花根總干質(zhì)量的影響

根干質(zhì)量指標(biāo)直觀反映了不同水、氮處理對(duì)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根系生長(zhǎng)的整體影響，如圖1所示，試驗(yàn)各處理間根總干質(zhì)量差異性顯著，水氮交互作用對(duì)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根系生長(zhǎng)有顯著影響（<0.05）。在同等灌水處理下，W1處理和W3處理根總干質(zhì)量均隨施氮量的增加呈先增加后減小的變化規(guī)律；而W2處理根總干質(zhì)量則隨著施氮量的增加而減小。說明適宜施氮量可顯著促進(jìn)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根系生長(zhǎng)，而過高或過低施用氮肥均對(duì)根系物質(zhì)量的積累產(chǎn)生明顯的抑制作用。而在相同施氮處理下，根總干質(zhì)量隨灌水量的增加呈先增加后減小的變化規(guī)律；即W2處理下的根總干質(zhì)量均大于其他處理，W3處理下根總干質(zhì)量最小。因此，適宜灌水量可顯著促進(jìn)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根系生長(zhǎng)，而灌溉定額過高或過低均對(duì)根系物質(zhì)量的積累產(chǎn)生明顯的抑制作用。在N2處理中，各灌水處理下根總干質(zhì)量雖然存在顯著差異（<0.05），但相較其他試驗(yàn)處理，差異性明顯減小，說明適宜的氮肥施用量可以調(diào)節(jié)水分脅迫對(duì)棉花根系的影響。

圖1 水氮調(diào)控對(duì)根總干質(zhì)量的影響

2.1.2 不同處理對(duì)棉花根干質(zhì)量垂直分布的影響

膜下滴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用改變了棉花地面灌溉種植模式，實(shí)現(xiàn)了小定額、高頻率精細(xì)高效灌溉方式；灌溉方式的轉(zhuǎn)變影響了棉花根系在土壤中的空間分布。根干質(zhì)量空間分布展現(xiàn)了水氮調(diào)控對(duì)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根系的影響，同時(shí)還反映了膜下滴灌棉花土壤水分和肥料分布與根系生長(zhǎng)的匹配關(guān)系。輕度鹽化土水氮調(diào)控對(duì)根干質(zhì)量垂直分布的影響如圖2所示；對(duì)根干質(zhì)量水平分布的影響如圖3所示。

圖2 水氮調(diào)控對(duì)根干質(zhì)量垂直分布的影響

圖3 水氮調(diào)控對(duì)根干質(zhì)量水平分布的影響

由圖2可知，0～50 cm土層內(nèi)各處理根干質(zhì)量隨土層深度加深呈不同程度的減小，0～20 cm土層棉花根干質(zhì)量較大，且各處理間差異性較小。與30～40 cm土層相比，40～50 cm土層中根干質(zhì)量略有增加，主要是因?yàn)橥霸栽囼?yàn)一定程度上限制了棉花根系生長(zhǎng)，部分根系于桶底部堆積。

水分對(duì)根干質(zhì)量在各土層內(nèi)的分布有明顯影響。N1處理和N3處理下，W1處理與W3處理10～20 cm土層根干質(zhì)量下降明顯，W2處理下降幅度相對(duì)較??；各處理30～40 cm土層根干質(zhì)量隨灌水量的增加而減小。W3處理在0～20 cm土層中分布比例較大。而W2處理下，各施氮處理20～30 cm土層根干質(zhì)量明顯增加，W3處理在該土層內(nèi)顯著降低?？梢?，提高灌水量能夠促進(jìn)0～20 cm土層內(nèi)根系物質(zhì)量的增加，適當(dāng)?shù)奶岣吖嗨靠纱龠M(jìn)20～30 cm土層中根干質(zhì)量的增加。N3處理下，各處理0～20 cm土層根干質(zhì)量的變化趨勢(shì)與N1處理相類似。W3N2處理0～10 cm土層根干質(zhì)量最大，并明顯高于其他處理。N2處理10～20 cm土層根干質(zhì)量所占比例最大，N1處理與N3處理的根干質(zhì)量相差不大。說明低氮與高氮處理對(duì)10～20 cm土層根系物質(zhì)量的分布影響不大。此外，N1處理與N3處理下根干質(zhì)量以W2處理最大，說明低氮與高氮處理下，中等灌水量處理促進(jìn)該土層內(nèi)根干質(zhì)量的增大。N2處理20～30 cm土層根干質(zhì)量所占比例最大，N3處理最小。N1處理30～40 cm土層根干質(zhì)量增加，N3處理根干質(zhì)量分布比例則大幅度下降。

根干質(zhì)量隨水分與氮素中單一因子的變化趨勢(shì)并不明顯，而不同的灌水量與施氮組合下根干質(zhì)量在20～50 cm土層內(nèi)的變化有顯著差異（圖2）。N1處理下，W2處理20～30 cm土層內(nèi)根干質(zhì)量最大，W1處理30～40 cm土層中根干質(zhì)量增加。各施氮處理下，W2和W3處理40～50 cm土層內(nèi)根干質(zhì)量明顯增大。而在N3處理下，W2處理0～30 cm土層根干質(zhì)量所占比例較大，30～40 cm土層內(nèi)比例下降。N1處理和N2處理下，高水灌溉促進(jìn)0～10 cm表層根干質(zhì)量的增加，但在N3處理下則會(huì)對(duì)根干質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。施氮對(duì)根干質(zhì)量在土層內(nèi)的分布影響較小，未達(dá)到顯著水平（>0.05）。W3處理下，N2處理20～30 cm土層內(nèi)根干質(zhì)量明顯增加。在高灌水處理下，適當(dāng)?shù)脑鍪┑誓軌虼龠M(jìn)根干質(zhì)量在該土層內(nèi)的分布。

2.1.3 不同處理棉花根干質(zhì)量水平分布的影響

水平方向上，各處理根干質(zhì)量自根軸處隨距滴頭距離的增大而減小，近85%的根干質(zhì)量分布在距離棉花主根附近0～5 cm的范圍內(nèi)（圖3）。距滴頭0～5 cm范圍內(nèi)，各處理間根干質(zhì)量差異不顯著；但在滴頭二側(cè)5～10 cm范圍內(nèi)，不同水氮處理下根干質(zhì)量存在顯著差異，N3處理根干質(zhì)量明顯下降，W1N3處理在該范圍內(nèi)分布比例降低；在距滴頭10～15 cm范圍內(nèi)，N1處理與N2處理下，各灌水處理根干質(zhì)量明顯增加，而隨距滴頭水平距離的增大，N3處理根干質(zhì)量有減小的趨勢(shì)，以W3處理最為顯著，說明高氮處理下根干質(zhì)量在水平范圍上的分布有減小的趨勢(shì)，尤其在灌水量較高時(shí)表現(xiàn)明顯。滴頭二側(cè)5～15 cm范圍內(nèi)，N2處理下根干質(zhì)量略高于N1處理，以W1處理變化最為顯著。氮肥對(duì)根干質(zhì)量在水平方向上的分布表現(xiàn)出受水分的影響較大，在距離滴頭較遠(yuǎn)的范圍內(nèi)，以W3N3處理根干質(zhì)量減小最明顯。

2.2 不同處理對(duì)棉花根干質(zhì)量密度的影響

2.2.1不同處理對(duì)棉花總根干質(zhì)量密度的影響

根干質(zhì)量密度是描述根系在土壤中分布狀況的重要指標(biāo)。在N1處理與N3處理下，各處理根干質(zhì)量密度表現(xiàn)出隨灌水量增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，N2處理下，各處理根干質(zhì)量密度隨灌水量增加而減小（表2）。N1處理和N3處理根干質(zhì)量密度偏低，而N2處理下根干質(zhì)量密度明顯增大。結(jié)合不同處理下根質(zhì)量密度的變化來(lái)看，氮肥用量不足與過量施用氮肥會(huì)對(duì)根干質(zhì)量密度產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，根系生物量在土壤中的分布受到阻礙，作物吸收水分與養(yǎng)分的能力降低。相比之下N2處理能夠促進(jìn)作物根干質(zhì)量密度的增加，在各灌水水平下發(fā)揮作用穩(wěn)定，且根干質(zhì)量密度較小，根系呈短粗狀，為地下部吸收水分與養(yǎng)分創(chuàng)造有利條件。根干質(zhì)量密度隨施氮量單一因子的變化沒有明顯的規(guī)律性，而氮肥對(duì)根干質(zhì)量密度的作用受水分影響較大。水氮互作效應(yīng)對(duì)根干質(zhì)量密度的影響達(dá)到極顯著水平（<0.01），N1處理和N2處理內(nèi)，各灌水量水平間根干質(zhì)量密度差異明顯，而在N1處理和N2處理間對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，同等灌水量處理根干質(zhì)量密度無(wú)明顯差異。N3處理根干質(zhì)量密度均與其他處理出現(xiàn)差異。不同水氮處理下以W1N1處理根質(zhì)量密度最大，以W3N3處理最小。

表2 水氮調(diào)控對(duì)根干質(zhì)量密度的影響

注 同列不同小寫字母表示處理間差異顯著（>0.05），下同。

2.2.2 不同處理對(duì)棉花根干質(zhì)量密度垂直分布的影響

如圖4顯示，各處理間根干質(zhì)量密度隨土層深度增加呈下降趨勢(shì)，在0～30 cm土層中快速降低。在0～10 cm的淺表土層中，W3處理下的根干質(zhì)量分布有較大優(yōu)勢(shì)，但在10～20 cm土層內(nèi)下降較快。W1灌水水平下，N2處理0～20 cm土層中的根干質(zhì)量密度最大，N1處理與N3處理相近。在灌水量偏低時(shí)，適當(dāng)增加氮量能夠促進(jìn)根干質(zhì)量密度在0～30 cm土層中的分布。隨土層深度增加，W2處理下根干質(zhì)量密度在深土層中明顯增加，20～30 cm土層內(nèi)均占有較大比例，說明正常灌水處理促進(jìn)了該土層中根系的分布。在40～50 cm土層中，各處理根干質(zhì)量密度有增大趨勢(shì)，以W2處理與W3處理增幅較大，在該土層中根系有堆積現(xiàn)象，隨灌水量增大根系堆積而現(xiàn)象更加明顯。N1處理與N2處理下，根干質(zhì)量密度在各土層內(nèi)的分布隨施氮量的變化不明顯，N3水平對(duì)根干質(zhì)量密度有較強(qiáng)的抑制作用。

圖4 水氮調(diào)控對(duì)根干質(zhì)量密度垂直分布的影響

2.2.3 不同處理對(duì)棉花根干質(zhì)量密度水平分布的影響

各處理根干密度在水平方向上近似呈“駝峰”型分布（圖5），根干密度在滴頭處處于低值區(qū)，在-5～0 cm與5～10 cm范圍內(nèi)處于峰值區(qū)。各灌水水平下，根干密度在水平方向上有明顯差別。滴頭附近0～5 cm范圍內(nèi)，W3灌水處理下N1處理與N3處理根干質(zhì)量密度下降明顯，W1與W2灌水處理下各處理根干質(zhì)量密度明顯較高。高灌水處理下，適當(dāng)增加氮肥可以促進(jìn)根干質(zhì)量密度在0～5 cm范圍內(nèi)增加。在距離滴頭5～10 cm范圍內(nèi)，N3處理下根干質(zhì)量密度較其他施氮處理明顯降低。水平10～15 cm范圍內(nèi)，N2處理根干質(zhì)量密度增加。在W1與W2灌水處理下，N2處理在水平方向5～20 cm范圍內(nèi)根干質(zhì)量密度較大，N3處理下根干質(zhì)量密度顯著下降。說明在適量灌水或灌水量偏低條件下，適當(dāng)?shù)脑黾拥视昧靠梢蕴岣叩晤^5 cm以外范圍內(nèi)的根干質(zhì)量密度，而高氮處理下，根干質(zhì)量密度在水平方向上減小。隨灌水量的增加，水平方向上各范圍內(nèi)根干質(zhì)量密度呈不同程度減小，以W3變化最為明顯，說明較高灌水量對(duì)根干質(zhì)量在水平方向上的分布有抑制作用，適當(dāng)?shù)脑黾庸嗨坑欣谒椒秶鷥?nèi)根干質(zhì)量密度的分布。

圖5 水氮調(diào)控對(duì)根干質(zhì)量密度水平分布的影響

3 討論

水和肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中影響作物生長(zhǎng)的2個(gè)重要因素，合理的灌溉與施肥是作物增產(chǎn)的主要途徑之一。根系是植物直接與土壤接觸的器官，起到吸收水分和礦質(zhì)養(yǎng)料的作用，并受土壤質(zhì)地、養(yǎng)分和水分的調(diào)控[20]。土壤中的水分狀況首先影響根系的生長(zhǎng)和分布，進(jìn)而對(duì)地上部起作用影響產(chǎn)量。本文試驗(yàn)表明根系重量垂直分布趨勢(shì)基本相同，均隨土層深度的增加而降低，這與劉秀萍等[21]的研究基本一致，主要是因?yàn)楦涤邢蛲寥浪州^高的地方偏移生長(zhǎng)的現(xiàn)象，而本研究也表明，棉花根系的分布受到土壤水分的影響，各處理棉花根系主要在0～30 cm土層[22]。

Shahnazari等[23]研究表明了水肥間還存在明顯的互作與耦合效應(yīng)。輕度水分虧缺下提高施氮量能顯著增加番茄根系干質(zhì)量、根系體積和促進(jìn)根系的扎深，并且高氮處理根系出現(xiàn)淺根化的趨勢(shì)。說明增加氮素的供應(yīng)對(duì)根系生長(zhǎng)的影響可能表現(xiàn)為促進(jìn)或抑制作用[24]。王艷等[25]研究表明低氮有利于根系縱向伸長(zhǎng)，而高氮?jiǎng)t導(dǎo)致根系生物量降低，但有利于根系的橫向發(fā)育，表現(xiàn)為側(cè)根密度的增加。本文研究結(jié)果得到類似結(jié)論，在一定水肥范圍內(nèi)，膜下滴灌棉花根系干質(zhì)量隨灌水量和施肥量的增加而增加，但超過一定閾值產(chǎn)量有下降趨勢(shì)，適宜水肥條件可促進(jìn)根系的生長(zhǎng)?？赡苁且?yàn)楦叩档土烁迪蛏顚油寥姥由斓纳L(zhǎng)能力，從而降低其對(duì)深層養(yǎng)分、水分利用的能力[26]，而適量的氮肥供應(yīng)有利于根系的伸長(zhǎng)和細(xì)根的形成，但施氮量過多時(shí)，增加灌水并不能緩解氮素過多對(duì)根干質(zhì)量密度的抑制作用。研究表明，在高氮水平下，植物體內(nèi)氮素積累超過一定量時(shí)，根系生長(zhǎng)會(huì)受到抑制[27]。

氮肥對(duì)作物根系生長(zhǎng)存在適宜的取值，且與土壤水分狀況有密切的關(guān)聯(lián)[28]。在低氮水平下，適當(dāng)?shù)脑黾庸嗨靠梢源龠M(jìn)20～30 cm耕作層中根系物質(zhì)量的增加，孫浩等[29]認(rèn)為灌水量增大時(shí)桶栽棉花在靠近桶底土層中根干質(zhì)量增加，灌水量增大時(shí)，受桶高限制底層土壤含水率較高，促進(jìn)了40～50 cm底部土層中根干質(zhì)量增加。鄧忠等[30]研究表明，隨著施氮量的增加根系干物質(zhì)量呈先增大后減小的趨勢(shì)，謝志良等[13]關(guān)于膜下滴灌水氮對(duì)棉花根系構(gòu)型影響。本文研究表明，根干質(zhì)量隨灌水量的增加而增大，高氮對(duì)各處理根干質(zhì)量有明顯的抑制作用。本試驗(yàn)中根干質(zhì)量在W1N1處理下取得最大值，說明從根干質(zhì)量角度分析，輕度鹽化土膜下滴灌棉花適宜灌溉定額2 750 m3/hm2，適宜施用尿素量為300 kg/hm2。

4 結(jié)論

1）各處理0～40 cm土層根干質(zhì)量隨土層深度的增加而減小，40～50 cm土層根干質(zhì)量出現(xiàn)堆積現(xiàn)象。而各處理根干質(zhì)量隨距滴頭距離的增大而減小，且主要分布在距離棉花主根0～5 cm范圍內(nèi)。

2）與增施氮肥相比，水分對(duì)棉花根干質(zhì)量的影響更加明顯。相同施氮水平下，隨灌水量的增大，根干質(zhì)量呈先增大后減小的變化規(guī)律，當(dāng)灌溉定額為2 750 m3/hm2時(shí)，可促進(jìn)根系物質(zhì)量的積累。

3）水氮交互作用對(duì)棉花根干質(zhì)量影響顯著（<0.05）。正常灌水條件下，適當(dāng)減少氮肥用量可以促進(jìn)根干質(zhì)量的增加。本文試驗(yàn)表明，輕度鹽化土膜下滴灌棉花適宜灌溉定額為2 750 m3/hm2，適宜施用尿素量為300 kg/hm2。

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The Effects of Water-nitrogen Regulation on Cotton Roots in Drip-irrigated Salinized Soils

YU Xiaoqi1, HUANG Yuejiao1, WANG Xiaoming1,2*

(1.Yinchuan University of Science and Technology, Yinchuan 750021, China; 2. School of Civil and Hydraulic Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

【Objective】Root growth and its consequence for water and nutrient uptake from soils are modulated by a multitude of biotic and abiotic factors. The aim of this paper is to study the effect of water-nitrogen coupling on the roots of cotton in drip-irrigated salinized soils. 【Method】The experiment was conducted in pots packed with mildly salinized soil (4～5 g/kg), with the local cotton variety Nongfeng 133 used as the model plant. All pots were drip-irrigated. There were three nitrogen (urea) fertilizations: 300 (N1), 600 (N2) and 900 kg/hm2(N3), and three irrigation treatments: 2 750 (W1), 3 750 (W2) and 4 750 m3/hm2(W3). We measured dry-root weight to compare the difference between the treatments. 【Result】 Irrigation affected the roots more significantly than nitrogen fertilization. When nitrogen fertilization was the same, the dry root weight increased first and then fell with the increase in irrigation amount. Along the soil profile, the dry root weight decreased with the soil depth in the 0～40 cm soil layer, and increased with depth in the vicinity of the pot bottom. Increasing irrigation amount and nitrogen application in certain ranges increased dry root weight in the soil below the depth of 30 cm. Horizontally, reducing irrigation amount led to a reduction in dry root weight in the soil distant from the emitter. Increasing nitrogen application did not promote horizontal root growth. The dry root weight decreased along the soil depth, especially in the 0-30 cm soil layer in which the dry root weight declined with depth steadily. The effect of water- nitrogen coupling on the roots was significant (<0.01). 【Conclusion】The effect of nitrogen on the root system was modulated by soil water, and on average increasing nitrogen fertilization negatively affected root growth at significant levels.

salinized soil; drip irrigation; cotton; water-nitrogen coupling; root dry weight

1672 - 3317（2022）05 - 0097 - 07

S562

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021407

于曉琦, 黃月嬌, 王曉明. 水氮調(diào)控對(duì)輕度鹽化土膜下滴灌棉花根干質(zhì)量的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2022, 41(5): 97-103.

YU Xiaoqi, HUANG Yuejiao, WANG Xiaoming. The Effects of Water-nitrogen Regulation on Cotton Roots in Drip-irrigated Salinized Soils[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(5): 97-103.

2021-08-27

2020年度寧夏高?？蒲许?xiàng)目（NGY2020111）；自治區(qū)級(jí)一流基層教學(xué)組織-工程造價(jià)；寧夏回族自治區(qū)教育廳教學(xué)改革項(xiàng)目（2018SFZY32）

于曉琦（1987-），女。講師，碩士，主要從事節(jié)水灌溉理論研究。E-mail: 371954686@qq.com

王曉明（1979-），男。副教授，博士研究生，主要從事泥沙動(dòng)力學(xué)及數(shù)值模擬研究。E-mail: 450250837@qq.com

責(zé)任編輯：趙宇龍