鹽分脅迫對(duì)“塔河2號(hào)”棉花生長特性及產(chǎn)量的影響

張 崢，高 山

（塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，新疆鹽堿地面積為1.47×106hm2，是我國西北地區(qū)鹽堿面積最大、最集中的區(qū)域，同時(shí)也是我國受鹽堿化威脅最嚴(yán)重的省份之一[1]。棉花因喜光照、耐高溫、耐鹽堿等特點(diǎn)，適應(yīng)新疆氣候條件，常作為開發(fā)利用鹽堿地的先鋒作物，也是新疆最重要的經(jīng)濟(jì)作物[2]。研究表明，土壤水鹽條件是影響棉花生長的重要參數(shù)，而鹽脅迫作為棉花低產(chǎn)的首要因素，是困擾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙。在花生[3-4]、玉米[5-6]等作物上有研究表明，在受到鹽脅迫后，其生長發(fā)育及產(chǎn)量都會(huì)受到不同程度的抑制。辛承松等[7]研究表明，鹽脅迫通過滲透壓脅迫、營養(yǎng)失衡和離子毒害等途徑，引起棉花植株體內(nèi)生理生化代謝指標(biāo)發(fā)生失調(diào)，進(jìn)而影響棉花的生長發(fā)育。張雪研等[8]研究表明，棉花在苗期和花鈴期對(duì)鹽分脅迫最為敏感[9]。本試驗(yàn)以南疆小海子灌區(qū)土壤為試驗(yàn)土壤，精準(zhǔn)配比土壤含鹽量，以小海子灌區(qū)主栽棉花品種“塔河2號(hào)”為研究對(duì)象，分析不同鹽濃度處理棉花生長的生理指標(biāo)，初步分析其耐鹽閾值，以期為優(yōu)化小海子灌區(qū)主栽棉花品種栽培管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

于2022年5月至10月在新疆農(nóng)墾科學(xué)院試驗(yàn)基地防雨棚內(nèi)進(jìn)行棉花耐鹽度盆栽試驗(yàn)，所用盆的尺寸為75 cm×55 cm×50 cm（長×寬×高），每盆裝土153 kg，容重控制在1.5 g∕cm3。

1.2 試驗(yàn)材料

供試棉花：品種為塔河2號(hào)。

供試土壤：采自于小海子灌區(qū)的鹽土和非鹽土，經(jīng)自然晾干、碾碎、過篩后按照試驗(yàn)鹽分含量進(jìn)行混勻配比后裝盆。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)鹽脅迫水平：低鹽3.0 g∕kg（S1）、中鹽4.5 g∕kg（S2）、高鹽6.0 g∕kg（S3），以土壤含鹽量1.0 g∕kg作為對(duì)照（CK）。每個(gè)處理重復(fù)3次。棉花于5月11日播種，每盆播種2行，行間距為16 cm，株距為10 cm，每行6穴，每穴2粒。采用膜下滴灌方式進(jìn)行灌溉，滴頭流量為2.0 L∕h，灌溉量4 800 m3∕hm2，待棉苗“2葉1心”時(shí)保留長勢(shì)較好的1株；肥料用量N 300 kg∕hm2、P 150 kg∕hm2、K 150 kg∕hm2，其他管理措施均按棉花大田管理操作。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 株高

各處理每盆選取3株長勢(shì)一致的植株進(jìn)行標(biāo)記，分別在棉花苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期進(jìn)行跟蹤測(cè)量，用精度為1 mm的鋼卷尺測(cè)量棉株基部至頂部生長點(diǎn)的高度，取3盆棉花株高的平均值記為該處理棉苗株高。

1.4.2 莖粗

用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量棉花基部最粗部位的直徑記為莖粗，取3盆棉苗莖粗平均值記為該處理棉苗莖粗。

1.4.3 葉綠素含量

分別在棉花各生育期選擇天氣晴朗時(shí)，用日本產(chǎn)柯尼卡美能達(dá)SPAD-502葉綠素儀測(cè)定標(biāo)記棉苗功能葉的SPAD值（最上部倒4葉），取3盆平均值記為該處理葉片的SPAD值。

1.4.4 棉花產(chǎn)量

產(chǎn)量指標(biāo)測(cè)定方法為每盆棉花單采單收，測(cè)定單株有效鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量和籽棉產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算并繪圖，用SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan多重比較法進(jìn)行各處理的組間顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽分脅迫對(duì)棉花株高的影響

株高是反映棉花生長狀態(tài)和發(fā)育情況的重要指標(biāo)。由圖1可知，棉花株高在各個(gè)生育期均受到土壤鹽分的影響。苗期低鹽S1處理棉花株高達(dá)到23.33 cm，比CK處理高14.19%，表現(xiàn)出一定促進(jìn)作用，但中、高鹽分卻表現(xiàn)出明顯的抑制作用，S2、S3處理棉花株高分別比CK顯著降低28.73%和17.21%（P＜0.05）；蕾期高鹽S3處理棉花株高比CK顯著降低11.63%，其他處理棉花株高與CK比較差異不顯著，但也表現(xiàn)出一定的抑制作用；進(jìn)入花鈴期，各處理棉花株高差異進(jìn)一步增大，中鹽S2、高鹽S3處理棉花株高分別比CK顯著降低12.91%和20.50%；吐絮期，低鹽S1、中鹽S2和高鹽S3處理棉花株高分別比CK降低10.00%、12.77%和22.22%。通過上述分析，苗期除S1處理外，土壤鹽分處理均不同程度抑制了棉花株高的增長，其中棉花對(duì)低鹽S1處理具有較高的適應(yīng)能力，鹽分對(duì)株高影響也最小，中鹽S2處理株高在花鈴期便與CK呈現(xiàn)出顯著性差異，而高鹽S3處理棉花株高在整個(gè)生育期均最低。

圖1 不同鹽脅迫處理對(duì)棉花株高的影響

2.2 鹽分脅迫對(duì)棉花莖粗的影響

由圖2可知，各處理棉花莖粗的變化情況總體表現(xiàn)與株高類似，CK全生育期棉花莖粗均最大。苗期，CK處理棉花莖粗達(dá)4.6 mm，低鹽S1、中鹽S2、高鹽S3處理棉花莖粗分別比CK顯著降低14.14%、24.32%和25.34%（P＜0.05）；在蕾期、花鈴期和吐絮期，低鹽S1處理棉花莖粗均與CK差異不顯著，中鹽S2、高鹽S3處理與CK棉花莖粗的差異均達(dá)到顯著性水平，其中，蕾期中鹽S2、高鹽S3處理分別比CK顯著降低29.18%和37.61%；花鈴期中鹽S2、高鹽S3處理棉花莖粗分別比CK顯著降低21.21%、27.50%；吐絮期中鹽S2、高鹽S3處理棉花莖粗分別比CK顯著降低27.47%和31.48%。可見，隨著土壤含鹽量的增高，對(duì)棉花莖粗的抑制作用越強(qiáng)。

圖2 不同鹽脅迫處理對(duì)棉花莖粗的影響

2.3 鹽分脅迫對(duì)棉花葉綠素含量的影響

SPAD值是反映棉花葉綠素含量高低的重要參數(shù)，由圖3可知，各生育期均表現(xiàn)出土壤低鹽分處理的棉花能獲得較高的SPAD值，且隨著棉花生長期的推進(jìn)，SPAD值總體表現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。苗期各處理間棉花的SPAD值差異不顯著；到蕾期，鹽分處理均導(dǎo)致SPAD值顯著降低（P＜0.05），低鹽S1、中鹽S2、高鹽S3處理棉花SPAD值分別比CK低3.40%、7.22%、8.53%；進(jìn)入花鈴期和吐絮期，低鹽S1處理棉花SPAD值均高于CK，但未達(dá)到顯著性差異水平，在花鈴期，中鹽S2處理棉花SPAD值最低，比CK顯著低13.34%，吐絮期高鹽S3處理棉花SPAD值為全生育期最低，可能是由于高鹽分促使棉花葉片過早衰老枯萎所致。

圖3 不同鹽脅迫處理對(duì)棉花SPAD的影響

2.4 鹽分脅迫對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表1可知，鹽脅迫各處理對(duì)棉花單株有效鈴數(shù)、單鈴重和單株籽棉產(chǎn)量均產(chǎn)生顯著性影響（P ＜0.05）。CK棉花籽棉產(chǎn)量最高，達(dá)58.83 g∕株，隨著土壤含鹽量的增高，棉花產(chǎn)量也逐漸降低，中鹽S2 處理棉花籽棉產(chǎn)量比CK 顯著降低40.37%，高鹽S3處理棉花產(chǎn)量甚至不足CK的二分之一；在單株有效鈴數(shù)方面，低鹽S1、中鹽S2處理分別比CK 高30.77%，7.69%，中低鹽脅迫有利于棉花鈴數(shù)的增加，但高鹽S3處理比CK顯著降低44.44%，其單鈴重也比CK顯著降低64.36%?？梢娭宣}S2處理為供試棉花產(chǎn)量的一個(gè)耐鹽區(qū)間值，在實(shí)際生產(chǎn)中控制土壤鹽分在該范圍以內(nèi)便能獲得較高產(chǎn)量。

表1 不同鹽脅迫處理對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)低鹽S1處理在苗期對(duì)株高有一定促進(jìn)作用，其他生育期未與對(duì)照產(chǎn)生顯著性差異（P ＜0.05）。可見，供試棉花在低鹽S1的環(huán)境中具有良好的適應(yīng)能力；而中鹽S2和高鹽S3處理均導(dǎo)致棉花株高、莖粗在全生育期有不同程度降低，中鹽S2處理已經(jīng)開始對(duì)棉花植株生長造成不利影響，高鹽S3處理已嚴(yán)重抑制棉苗生長的各項(xiàng)指標(biāo)，使得棉苗株高、莖粗顯著低于對(duì)照，這與馮棣等[10]的研究結(jié)論一致。而SPAD值的變化情況稍有不同，鹽分脅迫對(duì)SPAD值的影響主要表現(xiàn)在棉花生育中后期，在吐絮期，高鹽S3處理棉花的SPAD值較CK顯著降低，達(dá)25.55%，原因是苗期和蕾期，棉花根系脆弱，對(duì)土壤鹽分的敏感性比較強(qiáng)，鹽分通過改變棉花根系細(xì)胞結(jié)構(gòu)，降低棉苗生長能力，首先表現(xiàn)在棉花株高及莖粗等指標(biāo)。待棉花生育中后期，棉花根系已經(jīng)形成一定規(guī)模，棉株抗鹽能力提升，高鹽分導(dǎo)致棉花體內(nèi)滲透壓不平衡，降低葉片生物活性，抑制了光合產(chǎn)物的合成，最終導(dǎo)致SPAD值降低，這一點(diǎn)在龔江等[10]的研究中也得到證實(shí)。而在產(chǎn)量方面，低鹽S1、中鹽S2處理均促進(jìn)棉花鈴數(shù)的增加，但單鈴重和籽棉產(chǎn)量較CK顯著降低，而高鹽S3處理使各項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)顯著降低，籽棉產(chǎn)量比CK低一半以上，嚴(yán)重影響了棉花產(chǎn)量的形成。

本試驗(yàn)得出，低鹽S1處理未對(duì)棉花生長特性及產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響（P ＞0.05），而高鹽S3處理對(duì)棉花各項(xiàng)生長指標(biāo)均已表現(xiàn)出顯著抑制，嚴(yán)重不利于棉花的生長發(fā)育。中鹽S2處理雖使棉花部分生長指標(biāo)降低，但未達(dá)到顯著性差異，對(duì)產(chǎn)量的影響也未達(dá)到高鹽S3處理的水平。綜合以上分析，認(rèn)為中鹽S2處理為供試棉花適宜的耐鹽指標(biāo)。