灌溉對沙拐棗幼苗生長的影響

許雯靜

(武威市民勤縣石羊河流域防沙治沙及生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃管理中心，甘肅 民勤 733399)

1 引言

植物對環(huán)境的適應(yīng)與環(huán)境水分供應(yīng)狀況密切相關(guān)，尤其是在極端干旱、環(huán)境惡劣的區(qū)域，水分已成為影響植物生長及發(fā)育的重要限制因子[1]。歷年來，水分與植物的關(guān)系都是植物生理生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)[2,3]。相關(guān)研究表明，水分脅迫會降低作物的光合作用效率及生物固氮能力，影響植物根冠比及生產(chǎn)力[4,5]。在不同的水分條件下，植物可通過調(diào)節(jié)自身生理及形態(tài)特征來適應(yīng)環(huán)境條件，以提升生存機(jī)會[6]。在適度干旱條件下，幼苗根系深度及垂直生長速度將明顯提升，根冠比將顯著增大，生物量逐漸向根部分配，植物也會對自身根系生長方向逐漸轉(zhuǎn)變以獲取更多的養(yǎng)分及水分資源，但是若干旱程度過于嚴(yán)重，植物生長將受到抑制甚至面臨死亡[7]。頭狀沙拐棗屬于蓼科沙拐棗屬灌木，是一種具備較強(qiáng)抗干旱、抗風(fēng)蝕、耐瘠薄、耐沙埋、防風(fēng)固沙性能的作物，其生長迅速、生活力強(qiáng)，因而在防護(hù)林體系建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用[8]。為探究灌溉對沙拐棗幼苗生長的影響，本文研究了不同灌水量下沙拐棗幼苗生長特征及氮素累積分配的影響，以期能夠?yàn)樯彻諚椀娜斯しN植提供參考及借鑒。

2 材料及方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于某試驗(yàn)場內(nèi)，當(dāng)?shù)叵募径潭釤?、冬季長而嚴(yán)寒，干旱少雨，降水分布不均，晝夜溫差較大。年平均最高氣溫為14.3 ℃，極端最高氣溫為40.0 ℃；平均最低氣溫為0.3 ℃，極端最低氣溫為-33.3 ℃。當(dāng)?shù)啬杲邓繛?12.3～354.0 mm，平均為197.2 mm。年日照時(shí)常為2789～3103 h，平均為2975 h；年平均相對濕度為16%～54%，年平均蒸發(fā)量為1672.1～2358.4 mm。

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)用沙拐棗為種子直播的當(dāng)年生幼苗。試驗(yàn)采用上口徑50 cm、下口徑40 cm、高度60 cm的白色塑料桶。試驗(yàn)用土壤為試驗(yàn)區(qū)0～60土層，首先對土壤風(fēng)干，接著采用篩子過篩，待過篩結(jié)束后土壤內(nèi)無明顯雜草或者枯枝時(shí)即可用于實(shí)驗(yàn)。供試土壤各組分含量為：有機(jī)質(zhì)(2.31 g/kg)、全氮(0.28 g/kg)、全鉀(14.7 g/kg)、全磷(0.59 g/kg)、速效氮(16.7 mg/kg)、速效鉀(144.9 mg/kg)、速效磷(1.9 mg/kg)。

在2020年4月21日開始裝盆，在各盆內(nèi)分別裝入85 kg土壤，因夏季溫度高、蒸發(fā)快，需將塑料盆埋設(shè)于地下，將盆上端與地面的距離控制在3 cm。在播種前，需對土壤充分灌溉，嚴(yán)格控制土壤含水量為18%，同時(shí)后期將18%作為供試土壤田間持水量。在各栽植盆內(nèi)分別播入6～8粒種子，將播種深度控制在3 cm。在播種前，需對種子采取浸泡、砂藏等方式催芽，種子吐白后用于播種。出苗后做好相關(guān)疏苗工作，每盆內(nèi)僅保留1株幼苗。5月15日，對各盆灌水。本試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)灌水處理，見表1。根據(jù)T1處理0～5 cm土層含水狀況明確適宜的灌水周期，一般采取烘干稱重法，如果土層含水量不足20%，需立即灌水。具體而言，5～6月份每15日灌水一次，6～8月份每8日灌水一次，9～10月份每12日灌水一次(每個(gè)處理共設(shè)置8個(gè)盆)。

表1 灌水處理具體情況

2.3 樣品采集及測定

在8月底，每個(gè)處理隨機(jī)選擇10株，分別測定幼苗株高、基徑、冠幅及同化枝直徑。

于8月底采集樣品，將前期標(biāo)記的植株地上部分剪下后分開同化枝。因同化枝失綠衰老后可能會部分枯落，部分將轉(zhuǎn)變?yōu)榍o及老枝以萌發(fā)新枝條，因此需混合二者。采用清水沖洗根系，分開主根及側(cè)根。按照器官將樣品分開后裝入紙袋內(nèi)，于75 ℃條件下烘干至恒重。粉碎樣品后過篩，采用濃H2SO4-H2O2消解后，利用凱氏定氮法對全氮含量測定。

2.4 氮素積累分配和利用計(jì)算

氮素積累量(g)=同化枝(或莖和老枝、或根系)含氮量(%)×同化枝(或莖和老枝、或根系)干物質(zhì)質(zhì)量(g)

(1)

×100%

(2)

2.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010及SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)、分析并處理數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 灌溉對沙拐棗幼苗生長的影響

灌溉對沙拐棗幼苗生長的影響見表2。從表2中可以看出，不同灌溉處理沙拐棗株高存在顯著差異，其中以T5處理沙拐棗株高為最高，達(dá)到了185.69 cm，其余依次為T4處理、T3處理、T2處理、T1處理，T2處理及T1處理差異不顯著。表明隨著灌水量的增加，沙拐棗株高呈增加趨勢。

不同處理沙拐棗冠幅存在顯著差異，其中以T5處理冠幅為最大，達(dá)到了1.34 m2，T1處理、T2處理、T3處理、T4處理差異不顯著，在0.43～0.69 m2之間。

各處理沙拐棗莖基差異較大，T1處理莖基為最低，而T4處理及T5處理莖基為最高(二者差異不顯著)。

不同處理沙拐棗同化枝直徑存在顯著差異，其以T5處理同化枝直徑為最大，達(dá)到了12.17 mm，其余依次為T4處理、T3處理、T2處理、T1處理，其中T4處理與T5處理差異不顯著。

綜上所述，隨著灌溉量的增加，沙拐棗株高、冠幅、基莖、同化枝直徑均呈現(xiàn)出增加趨勢。

表2 灌溉對沙拐棗幼苗生長的影響

3.2 灌溉對沙拐棗幼苗干物質(zhì)分配的影響

灌溉對沙拐棗幼苗干物質(zhì)分配的影響見表3。從表3中可以看出，T1處理沙拐棗幼苗干物質(zhì)重量為最低，與T2處理差異不顯著。中等灌溉處理比干旱處理沙拐棗幼苗干物質(zhì)積累量提升約12%。而在充分灌溉處理下，幼苗干物質(zhì)積累量并未明顯提升，同時(shí)出現(xiàn)了明顯的白粉病癥狀。

從表3中可以看出，同化枝干物質(zhì)分配比例為最高，平均值達(dá)到了39.44%，其次為莖和老枝(31.20%)。在T1處理及T2處理兩個(gè)干旱處理?xiàng)l件下，莖和老枝干物質(zhì)分配比例較高，但是T3處理、T4處理、T5處理下同化枝分配比例明顯提高。不同灌水量會對側(cè)根干物質(zhì)分配比例造成顯著影響，T2處理、T3處理、T4處理、T5處理干物質(zhì)分配比例分別比T1處理降低了2.52%、8.90%、9.39%、5.61%。由此可以看出，隨著灌溉量的增加，沙拐棗幼苗同化枝干物質(zhì)分配比例有所提升，但是側(cè)枝干物質(zhì)分配比例明顯降低。

從表3中可以看出，在干旱處理(T1處理、T2處理)條件下，沙拐棗根冠比明顯高于其他處理，平均值為0.48，T3處理、T4處理、T5處理間不存在顯著差異，其根冠比在0.26～0.35之間。這表明，在干旱條件下，沙拐棗會在自身根系部位不斷增加干物質(zhì)量，以提升覓水功能，更好地適應(yīng)干旱環(huán)境。但是在充分灌溉時(shí)，各部位干物質(zhì)分配比例與中等灌溉差異不顯著。

表3 灌溉對沙拐棗干物質(zhì)分配的影響

3.3 灌溉對沙拐棗幼苗氮素累積的影響

灌溉對沙拐棗幼苗氮素累積的影響見表4。從表4中可以看出，沙拐棗幼苗氮素積累量由高到低依次為：T4處理、T5處理、T2處理、T1處理。 表明隨著灌溉量的增加，幼苗氮素積累總量逐漸提升，在灌溉量過高時(shí)，氮素積累總量有所降低。

可以看出，沙拐棗幼苗氮素主要分配于同化枝，其氮素積累量約為整株的66.00%，其次為莖和老枝(19.37%)。不同灌溉量會對氮素分配比例造成顯著影響。在灌溉量增加后，同化枝氮素分配比例逐漸提升，在T5處理時(shí)有所降低，而莖和老枝氮素分配比例逐漸降低，側(cè)根氮素分配比例先降低后提升。由此可以看出，隨著灌溉量的增加，可促進(jìn)氮素向同化枝的分配，但是會降低莖和老枝、側(cè)根的分配比例。

表4 灌溉對沙拐棗氮素累計(jì)的影響

4 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著灌溉量的增加，沙拐棗幼苗株高、冠幅、基莖、同化枝直徑均呈現(xiàn)出增加趨勢，干物質(zhì)積累顯著增加，但是過量灌溉并不會提升增加效果，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的病害問題，基于此灌溉量過高或過低對沙拐棗幼苗的生長均不利[9]。

不同灌水量會對沙拐棗幼苗干物質(zhì)分配比例造成顯著影響，隨著干物質(zhì)分配比例的提升，同化枝、莖和老枝干物質(zhì)分配比例有所提升，但是根系分配比例有所降低，由此可以看出，在干旱條件下，沙拐棗幼苗根冠比更高，這與黃彩變等[10]的研究結(jié)果相一致，也就是說干旱條件會增加根系內(nèi)生物量的分配，以加大對資源的獲取空間[11]。另外，在干旱條件下，側(cè)根干物質(zhì)分配比例較高，這可能是由于側(cè)根是植株吸收養(yǎng)分及水分的主要部位，在缺水狀態(tài)下，植物為拓展資源會將更多的光合產(chǎn)物分配至側(cè)根[12，13]。

有研究表明，隨著灌溉量的增加，植物氮素積累量將明顯提升，但是過量灌溉會對氮素吸收產(chǎn)生抑制作用[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著灌溉量的增加，沙拐棗整株氮素積累量顯著提升，而同化枝是氮素的主要貯存器官，這是由于沙拐棗葉片已退化為鱗片，主要通過同化枝進(jìn)行光合作用，因而同化枝氮素分配比例為最高[15]。

5 結(jié)論

隨著灌溉量的增加，沙拐棗株高、冠幅、基莖、同化枝直徑均呈現(xiàn)出增加趨勢。在生長過程中，沙拐棗主要將干物質(zhì)及氮素分配至同化枝內(nèi)。隨著灌溉量的增加，沙拐棗幼苗干物質(zhì)及氮素積累有所提升，但是過量灌溉時(shí)干物質(zhì)積累及氮素積累并未上升，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的病害問題，基于此，在沙拐棗幼苗定植時(shí)，推薦為其提供中等灌溉量(9.2 kg/株)。