滨海盐碱地土壤水盐影响棉花产量和纤维品质的研究(2)
据估计全球盐碱地面积约为10-100亿公顷[1]，分布于100多个国家[2]，超出世界总土地面积的7%[3]，且每年以10%-16%的速度增长[4]。因此，如何开发利用盐碱地资源已成为农业发展的重点。棉花是盐碱地种植的先锋作物，耐盐、耐旱，易受渍水的影响[5-7]。随着人口和粮食需求的增多，大量最初种植棉花的耕地现在被用来种植禾谷类作物，像水稻和玉米[8]。因此，棉花种植区逐渐向盐碱地转移[9]，既能稳定棉花种植面积，又能减少粮棉争地矛盾。然而，盐分和渍水是自然界经常同时发生的两种胁迫[10]。盐碱地根系密集区0-40 cm土层[11-12]不良的土壤水盐状况影响盐碱地棉花的生长[13-16]。因此，研究土壤水盐含量和棉花产量和纤文品质的关系非常有意思。
单一的土壤水分含量或盐分含量影响棉花光产量和纤文品质的研究已有很多。水分亏缺能够严重抑制棉花形态和生理特性，致使根系吸水减少，叶片蒸腾增加，植株生长变弱[7, 20-22]。干旱胁迫会抑制棉花产量和纤文品质[16, 23-24, 26]。在盐碱地，渍水胁迫会限制O2在土壤孔隙中的扩散，造成根区缺氧[6, 28]。土壤缺氧使植物ATP合成减少，抑制其生长，尤其是根的生长，减少营养物质的吸收，使植物很难将有毒的离子 (Na+/Cl-)从叶片排出[27, 29-30]。因此，渍水胁迫会降低棉花产量和纤文品质[7, 31-33, 35]。土壤中高盐胁迫会显著影响植物的生理变化；然而，最常见的效应是养分失衡、低渗透势和特殊离子如Na+/Cl-的毒害，导致植物生长受抑或死亡[36]。一般来说，盐分对棉花产量和纤文品质有负面影响[37-38, 39, 41]。然而，土壤水分盐分含量结合对植物的效应需要进一步阐明。有学者研究了土壤盐分和土壤干旱结合对棉花根系生物化学特性的影响，发现两个棉花品种的根系生物量在土壤盐分和干旱结合的情况下明显下降[9]。另有学者也研究了土壤盐分和渍水复合对水薄荷 (Mentha aquatica L.) 生长的影响，结果表明分别在150 mM氯化钠浓度下，与排水良好的植物相比，中度排水和淹水处理的植物叶片干重分别增加22.7%和15.2%[10]。然而，这些试验都是在模拟条件下实施的，而不是在大田环境下。因此，有必要验证模拟条件下得到的结果与大田条件下的结果的一致性。为了确定滨海盐碱地最优水盐含量及相对应的水埋深，同时提升盐碱地棉花的栽培质量。有必要深入研究6个不同的水埋深对滨海盐碱地土壤水盐含量、棉花产量和纤文品质的影响，并开展相关试验。综上，本研究的具体目标为：研究土壤水盐含量对棉花产量和纤文品质的影响；确定滨海盐碱地适宜的土壤水盐含量及相对应的较优水埋深。
2 材料与方法
2.1 试验材料与设计
试验选用耐盐品种中棉所79作为试验材料。棉花营养钵育苗时间为4月15日 (2013年，2014年)。3叶期时选取健康、一致的棉苗移栽到内径为0.36 m的黑色PVC管制成的土柱里。于2013-2014年在滨海盐碱地 (33°24′ N, 120°34′ E) 实施大田土柱试验。2013年棉花移栽前试验区耕层 (0-20 cm) 土壤理化性质如下：砂壤土，土壤容重为1.2 g cm-3，pH为8.5，交换性钠百分率为16.5%，有机质为11.8 g kg-1，土水比 1:5 浸提液电导率 (EC1:5) 为1.4 dS m-1。
试验采用完全随机区组设计，3次重复。设定了6个不同的地下水埋深，分别为1.0、1.4、1.8、2.2、2.6、3.0 m。每个水埋深处理共有30个土柱，1个土柱里种1株棉花。土柱内部最上层0.4 m 处被填充熟土，土柱其他部分填充生土。于试验区附近预埋两根深2.3 m、内径0.1 m的PVC管 (PVC管上钻有两排对称的间隔为0.1 m的密孔)，以监测实际水埋深。所施氮、磷、钾肥分别为尿素、重过磷酸钙、硫酸钾。每个土柱施用纯 N 3.05 g (相当于300 kg N ha-1，即移栽期30%，初花期40%，盛花期30%)，纯P2O5 1.53 g (相当于150 kg P2O5 ha-1，即移栽期50%，初花期50%)，纯 K2O 3.05 g (相当于300 kg K2O ha-1，即移栽期50%，初花期50% )。