新疆农业科学, 2024, 61(S1): 95-100 DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2024.S1.013

青年理论学习小组助力乡村振兴与产业发展专题调研论文专栏

新疆南疆盐碱地棉花出苗影响因素及保苗措施分析

扁青永,1,2, 付彦博,1,2, 祁通1,2, 黄建1,2, 蒲胜海1,2, 孟阿静1,2, 哈丽哈什·依巴提1,2

1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所,乌鲁木齐 830091

2.新疆农业科学院拜城农业试验站/国家土壤质量阿克苏观测试验站,新疆阿克苏 843000

Study on influencing factors of cotton emergence and protection measures in saline-alkali land in southern Xinjiang

BIAN Qingyong,1,2, FU Yanbo,1,2, QI Tong1,2, HUANG Jian1,2, PU Shenghai1,2, MENG Ajing1,2, Halihashi Yibati1,2

1. Institute of Soil Fertilizer and Agricultural Water Saving, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China

2. Baicheng Agricultural Experimental Station/National Soil Quality Aksu Observation and Experimental Station, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Aksu Xinjiang,84300, China

通讯作者: 付彦博(1984-),男,新疆乌鲁木齐人,副研究员,研究方向水肥高效利用,(E-mail)fuyanbo@xaas.ac.cn

收稿日期: 2024-07-5  

基金资助: 新疆维吾尔自治区重大科技专项(2023A02012-4)
新疆维吾尔自治区重点研发课题(2023B02002-2)
新疆维吾尔自治区重大专项(2022A02007-1)
农业科技创新稳定支持项目(xjnkywdzc-2023005-6)
国家重点研发计划项目(2021YFD1900803)
新疆农业科学院青年理论学习小组调研项目

Corresponding authors: FU Yanbo (1984-), Male, Urumqi, Xinjiang, Associate Researcher, Research Direction Water Fertiliser Efficient Utilisation, (E-mail)fuyanbo@xaas.ac.cn

Received: 2024-07-5  

Fund supported: Major Science and Technology Special Project of the Autonomous Region(2023A02012-4)
Key R&D Project of the Autonomous Region(2023B02002-2)
Major Special Project of the Autonomous Region(2022A02007-1)
Stable Support Project for Agricultural Science and Technology Innovation(xjnkywdzc-2023005-6)
National Key R&D Programme Project(2021YFD1900803)
Survey project of the Young Theoretical Study Group of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences

作者简介 About authors

扁青永(1991-),男,新疆乌鲁木齐人,助理研究员,研究方向水肥高效利用,(E-mail)18116873795

摘要

【目的】通过区域田间的调研分析影响南疆盐碱地棉花出苗的关键因素,进而针对性地提出保苗措施。【方法】采用文献调研、实地调研方式结合田间试验方法。【结果】壤盐碱化强度、异常的气候条件和土壤环境、水资源短缺是南疆盐碱地棉花出苗主要的影响因素。合适的保苗措施能增加出苗率,拓宽棉花在盐碱地的适应性,进而保障棉花产量。【结论】采取土壤改良剂、灌溉策略、增氧技术等综合措施可提高棉花苗期的抗盐碱能力。

关键词： 盐碱地; 棉花; 出苗; 影响因素; 保苗

Abstract

【Objective】 The key factors affecting cotton seedling emergence in saline-alkali land in southern Xinjiang were analyzed through regional field investigation, and then the measures for seedling preservation were put forward. 【Methods】 Literature investigation, field investigation and field experiment were used. 【Results】 Soil salinization intensity, abnormal climatic conditions, soil environment and water resources shortage were the main influencing factors for cotton emergence in saline-alkali land in southern Xinjiang. Proper seedling protection measures can increase the seedling emergence rate, broaden the adaptability of cotton in saline-alkali land, and then guarantee the cotton yield. 【Conclusion】 The saline-alkali resistance of cotton was improved by soil amendment, irrigation strategy and oxygen augmentation technology.

Keywords： saline-alkali land; cotton; put forth seedlings; Influence factor; keep seedlings alive

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本文引用格式

扁青永, 付彦博, 祁通, 黄建, 蒲胜海, 孟阿静, 哈丽哈什·依巴提. 新疆南疆盐碱地棉花出苗影响因素及保苗措施分析[J]. 新疆农业科学, 2024, 61(S1): 95-100 DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2024.S1.013

BIAN Qingyong, FU Yanbo, QI Tong, HUANG Jian, PU Shenghai, MENG Ajing, Halihashi Yibati. Study on influencing factors of cotton emergence and protection measures in saline-alkali land in southern Xinjiang[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2024, 61(S1): 95-100 DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2024.S1.013

0 引言

【研究意义】新疆盐碱地面积达1 460×104 hm2,占全国盐碱地总面积的40.6%,占新疆耕地总面积的37.7%,土壤盐碱化是制约新疆农业发展的关建因素之一[1]。盐碱地植棉出苗和成苗一直是首要问题。棉花播种出苗期间,恰好是盐碱地返盐季节,容易造成不出苗、出苗率低、僵苗不长,甚至缺苗断垄、大片死苗现象。新疆南疆土壤盐碱化对棉花生长产生了较大影响,具体表现为盐碱化土壤影响棉花的种子萌发和幼苗生长,导致棉花的出苗率普遍较低[2]。因此,研究影响棉花幼苗生产发育的因子对制定有效的棉苗保苗措施有重要意义。【前人研究进展】据相关调查数据显示[3],南疆盐碱地区棉花的出苗率普遍低于正常种植区,甚至有的地区出苗率不足50%。直接影响着棉花的产量。影响南疆盐碱地棉花出苗的因子有很多,包括土壤盐碱化程度、土壤水分状况、气候条件、种子质量等。【本研究切入点】有效的保苗措施可以帮助提高棉花在盐碱地的适应性,增加出苗率,从而保障棉花产量。目前,保苗措施主要集中在土壤改良、种子处理、灌溉管理、施肥措施等手段,可以改善盐碱地的生长环境,提高棉花幼苗的生长状况。【拟解决的关键问题】深入调研新疆南疆盐碱地棉花出苗影响因素,针对性提出保苗措施,为推动新疆南疆棉花产业的可持续发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

以新疆南疆巴音郭楞蒙古自治州(简称巴州)、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州(简称克州)、喀什地区、和田地区五个地(州)盐碱地棉花为专题调研对象,通过文献资料、实地调研等方法,重点分析南疆地区盐碱地棉花出苗影响因素。

1.2 方法

1.2.1 试验设计(之一)

试验设在巴州库尔勒市新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所试验基地内进行,采用田间小区试验,滴水春灌淋洗模式,淋洗定额共设计5个水平:750、1 200、1 500、1 800和2 250 m3/hm2,另设畦灌QG,2 250m3/hm2为对照,共6个处理,分别为W1、W2、W3、W4、W5和QG;每个处理重复3次,随机区组设计,每个小区面积56.75 m2(11.35 m×5 m),相邻小区设0.5 m隔离带,隔离带两侧用塑料薄膜内衬,以防水分侧渗。

1.2.2 试验设计(之二)

试验设在巴楚现代农业产业园,在干播湿出的条件下于4月17日播种。采用1膜3管6行的制度,设置15个小区,单小区面积为103.5m2,大田管理同常规大田管理。4月18日灌水时进行改良剂处理。试验共设15个处理,其中选用合作研发与自主研发改良剂产品14种,分别为:X1、X2、X3、X4、X5、X6、H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8和CK不施改良剂为对照。

1.2.3 试验设计(之三)

采取正交试验设计,设置4个增氧浓度,即常规水(O1),30%曝气增氧(O2)、50%曝气增氧(O3)、90%曝气增氧(O4)。在增氧过程中水中溶解氧含量稳定时,增氧完成。增氧完成后O1、O2、O3、O4水中溶解氧浓度分别为6.9、12.2、24.6和27.4 mg/L。设置低盐(C1)、中盐(40 kg/667m2)(C2)、高盐(80 kg/667m2)(C3)盐分梯度,总计12个处理,每个处理3个重复。每个处理小区面积为10 m×5 m,共计2 400 m2。增氧水的输入采用独立的灌溉系统,使用滴灌带滴孔流量1.6 L/h,滴孔间距30 cm。在增氧水制备完成后,将其输入各小区,各小区其他管理措施相同。棉花株行距配置1膜6行,棉花种植行是10+66 (cm),供试棉花品种为塔河2号,曝气装置-采用“B&W微纳米气泡发生装置”制备微纳米气泡水,压力为0.015 MPa,进气流量为1.5 L/min,此设备为本洲(北京)新技术推广有限公司生产;供氧设备为江苏鱼跃医疗设备股份有限公司生产的鱼跃(YU300型)制氧机。

1.3 数据处理

用Excel 2010处理数据,用SPSS26进行方差分析(ANOVA)和Duncan’s检验法进行差异显著性(P<0.05)分析。用Origin2018进行线性拟合(Logistic)和绘图。用R语言进行相关性分析和主成分分析并进行绘图。所有结果由平均值±标准差(means±standard)表示。

2 结果与分析

2.1 南疆盐碱地棉花出苗的影响因素

2.1.1 土壤盐碱化的对棉花出苗影响

研究表明,当土壤含盐量在2g/kg以下时,棉花种子基本能正常萌发,出苗率在80%以上,成苗率接近70%,生长也比较正常;当土壤含盐量2.0~3.5 g/kg时,萌发出苗受到较重影响,虽然有70%左右的种子能够出苗,但仅50%左右能够成苗;超过4.0 g/kg时,仅40%左右的能够出苗,成苗率仅25%左右。同时,高碱度土壤(高pH值)可造成毒害作用。

2.1.2 异常天气对棉花出苗影响

研究表明,由于南疆春季气温变化幅度大,常会发生“倒春寒”现象,低温天气可导致棉花发芽速度减慢、出苗率下降,苗期棉花叶片萎蔫、干枯,生育期延迟等现象,影响棉花的品质和产量。棉花出苗对环境温度的要求比发芽高,通常需要16℃以上可正常出苗。播种期遇低温天气会影响棉花萌发时下胚轴的伸长速度,温度低于10℃以下,持续时间长,就会发生低温冷害,严重时会导致棉花发生烂种、烂芽现象;南疆盐碱地土壤透气性差,板结导致棉种吸水后无法吸收氧气,烂种问题较为严重。

2.1.3 农业灌溉水资源短缺

研究表明,南疆地区耕地盐碱化程度高,靠冬春灌溉排碱。该技术在南疆的应用面积还很有限。南疆的太阳辐射更强,日照时间长,气温普遍更高。特别是在棉花出苗期,随着强烈的蒸发、蒸腾作用,棉花的出苗孔聚集了大量的盐分,不利于棉花的出苗和生长,造成出苗较低。南疆推广的“干播湿出”棉花种植模式是新疆棉花生产的必要措施,而核心问题为有效控制出苗期的土壤盐分。

2.2 南疆盐碱地棉花保苗措施

2.2.1 滴水春灌定额对棉花出苗率的影响

研究表明,棉田春灌能够获得较好的出苗率,春灌在淋洗盐分的同时,使得水分可以在深层储藏,并通过土壤毛管作用不断供给表层土壤,能够长时间内让种子萌发处于较好的墒情。在不同淋洗定额下,棉花播种10、20 d后出苗率的对比分析,春滴灌淋洗的处理出苗率均显著高于地面畦灌处理(QG),且随着灌水定额的增加,棉花的出苗率呈现先增加后减小的趋势。播种后10 d,W4处理出苗率83.80%%,相较于QG增加了39.27%,差异显著。播种20 d后,W4处理的保苗率仍然最高,达到90.74%,相较于W1、W5和QG,分别增加了5.62%、4.49%和4.29%。适当的淋洗定额有利于降低耕层含盐量,有利于棉花出苗,但过量淋洗会导致土壤含水量过高,影响棉花出苗。图1

图1

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图1   不同灌溉定额下棉花出苗率的变化

Fig.1   Changes of cotton emergence rate onder different irrigation quota


2.2.2 不同改良剂处理对棉花出苗及生长的影响

研究表明,H1~H8,8种各改良剂处理出苗率大部分高于 CK,其中 H4 处理出苗率最高,较 CK增幅达 81.08%, 其次为H2、H3、H5、H6处理,H8 处理出苗率最少;而X1-X6处理出苗率均低于CK,其中以 X5处理出苗率最低,较 CK低23.65%,X3 处理出苗率与 CK 接近,较CK低1.68%;施用H4改良剂对棉花出苗效果最佳,其次为H2、H3处理。表1

表1   不用改良剂处理下棉花出苗及生长的变化

Tab.1  Changes of no improver treatment on cotton emergence and growth

处理
Treatments		出苗率
Emergence rate
(%)		株高
Height
(mm)		茎粗
Stem thick
(mm)
X165.36±23.78abc102.7±16.89bcd2.696±0.568 45ab
X252.17±19.85abc126.466±24.13a3.064±0.249 46a
X368.87±18.50abc120.526±16.12ab2.76±0.504 88ab
X449.93±3.87bc113.652±11.28abc2.72±0.228 47ab
X546.9±15.91c85.86±14.57d2.378±0.206 93b
X659.97±20.46abc85.644±6.41d2.552±0.211 94ab
H166.59±24.90abc93.954±20.64cd2.87±0.195 32ab
H279.17±4.56ab94.136±23.88cd2.726±0.415 13ab
H376.61±10.67abc117.356±12.40ad3.08±0.166 88a
H481.08±17.67a112.844±16.05abc3.086±0.569 15a
H575.33±5.08abc88.418±10.04d2.53±0.372 63ab
H675.09±12.32abc94.384±11.75cd2.8±0.962 65ab
H764.24±3.01abc100.756±17.45bcd2.728±0.058 05ab
H849.39±17.39bc91.82±6.27cd2.49±0.146 97ab
CK70.55±8.98abc100.42±6.18bcd2.824±0.220 52ab

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Notes:Different lowercase letters indicate significant differences(P<0.05)

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2.2.3 增氧灌溉技术对出苗率的影响

研究表明,在相同盐分处理下,增氧处理的出苗率与常规水相比均存在显著性差异(P<0.05)。增氧灌溉在不同盐分梯度下明显出苗率。表2

表2   增氧下棉花出苗率的变化

Tab.2  Changes of the effect of oxygenation on cotton emergence rate

处理
Treatments		出苗率
Emergence
rate(%)
低盐(C1)
Low-salt(C1)		不增氧92
增氧87
中盐(C2)
Medium salt(C2)		不增氧79
增氧74
高盐(C3)
High salt(C3)		不增氧58
增氧49

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在各个盐分处理下,O2、O3、O4处理的根系生长较O1处理的根系的根系长度以及侧根条数有明显的增加,其中O3效果最佳。苗期棉花在盐胁迫的条件下,增氧对棉花根系的生长有一定的促进作用。图2

图2

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图2   增氧灌溉在不同盐分条件下根系形态变化

Fig.2   Changes of root morphology of aerated irrigation under different salt conditions


3 讨论

在盐碱地棉花出苗研究文献前人已有报道[4⇓-6]。在高碱环境下,种子不能从外部吸收足够的水分来合成萌发所需的各种酶和结构蛋白,难以完成细胞分裂分化、胚生长,从而降低种子的萌发率,甚至引起种子坏死,幼根腐烂直至幼苗死亡[7,8]。截至2022年4月,新疆南疆共有约5.63×104 hm2棉田采用“干播湿出”种植棉花[9]。

4 结论

4.1

南疆盐碱地对棉花出苗率的影响主要源自土壤盐碱化、低温和土壤板结等因素。高盐、高碱度的土壤抑制了种子的正常萌发,导致出苗率降低。此外,低温天气延缓了种子发芽速度,加剧了出苗困难。土壤板结影响了土壤透气性和水分渗透性,进一步影响了种子的生长环境。水资源短缺也促使南疆采取“干播湿出”技术。

4.2

应综合利用改良剂处理、增氧灌溉技术等方法,降低土壤盐分,改善土壤结构,促进种子萌发和生长。同时,应加强对土壤盐碱化程度、自然气候条件和水资源供给等因素的监测与研究,制定针对性的种植管理措施。

参考文献

刘国平, 李卫亮, 许明海, 等.,

新疆喀什地区盐碱地棉花干播湿出水肥高效运筹管理技术

[J]. 中国棉花, 2024, 51(4):49-51.

DOI      [本文引用: 1]

喀什地区是新疆南疆主要植棉区，棉花产量在新疆地市中居第2位。当地棉花主要是在盐碱地种植，不与粮争地，形成了很好的粮棉互补的局面。传统的盐碱地植棉通常采取大水压盐后播种再覆膜的技术，水资源利用率低，浪费严重，对于南疆严重缺水的地区是不可持续的。探讨了喀什地区盐碱地棉花干播湿出水肥高效运筹管理技术，真正实现水肥一体化与节水灌溉的高效结合，为南疆乃至西北干旱地区盐碱地高效种植模式建立提供参考。

LIU Guoping, LI Weiliang, XU Minghai, et al.

Efficient operation and management technology of dry sowing and wet drainage of cotton in saline-alkali land in Kashgar, Xinjiang

[J]. China Cotton, 2019, 51 (4) : 49-51.

[本文引用: 1]

田如梦. 盐渍化棉田粉垄深度与灌水量对棉花生长的研究[D]. 石河子: 石河子大学, 2023.

[本文引用: 1]

TIAN Rumeng. Study on cotton growth in salinized cotton fields by bed depth and irrigation amount[D]. Shihezi: Shihezi University, 2023.

[本文引用: 1]

周先林, 覃琴, 孟永明, 等,

不同改良剂对新疆盐碱土壤改良及棉花生长的影响

[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34):91-96.

DOI      [本文引用: 1]

针对新疆干旱区盐碱土的特点，探究该区域改良盐碱土壤的最适改良剂产品。通过采用田间小区试验的方法，设计对照组(CK)、盐碱专家(Y)、磷酸脲(L)及微力壮(W) 4个处理，分析不同改良剂对中度盐碱地表层20 cm土壤盐分、pH、总碱度、钠吸附比(SAR)及棉花苗期生长和产量的影响。结果表明，各改良剂均能降低土壤盐分含量和pH，促进棉花苗期生长，提高棉花产量。其中，Y处理和L处理的抑盐效果较好，盐分相对升高率分别较CK处理降低107.73%和101.67%；与CK处理相比，Y处理土壤pH显著降低了0.15个单位，并显著促进棉花苗期生长和提高棉花产量，增产5.84%；Y处理和W处理降低土壤总碱度的效果最好，分别比CK处理显著降低了0.46和0.41个单位，但降低SAR的效果无显著性差异。综合各改良剂对土壤理化性质和棉花产量的影响，盐碱专家是该试验区较适宜的盐碱土壤改良剂。

ZHOU Xianlin, QIN Qin, Meng Yongming, et al.

Effects of different amendments on saline-alkali soil improvement and cotton growth in Xinjiang

[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 202, 38 (34) : 91-96.

[本文引用: 1]

李玲. 冬灌对盐碱地棉田水热盐运移规律及棉花生长的影响研究[D]. 石河子: 石河子大学, 2021.

[本文引用: 1]

LI Ling. Effects of winter irrigation on Water, heat and salt transport and cotton growth in saline-alkali cotton field[D]. Shihezi: Shihezi University, 2021.

[本文引用: 1]

张蚌蚌, 王数, 石建初, 等.

新疆盐碱地膜下滴灌棉田可持续利用系统分析

[J]. 中国农业大学学报, 2017, 22(11):36-48.

[本文引用: 1]

ZHANG Banbian, WANG Shu, SHI Jianchu, et al.

Analysis on sustainable utilization system of cotton field under saline-alkali mulching film

[J]. Journal of China Agricultural University, 2017, 22 (11) : 36-48.

[本文引用: 1]

田长彦, 买文选, 赵振勇.

新疆干旱区盐碱地生态治理关键技术研究

[J]. 生态学报, 2016, 36(22):7064-7068.

[本文引用: 1]

TIAN Changyan, MAI Wenxuan, ZHAO Zhenyong.

Study on key technologies for ecological management of saline-alkali land in arid region of Xinjiang

[J]. Acta Ecologica Sinica, 2016, 36 (22) : 7064-7068.

[本文引用: 1]

Li S.,& Li L. Effects of soil salinity on colton growth andstrategies for salt tolerance improvement. Frontiers in Plant Science, 2020,11,602.

[本文引用: 1]

Ma Q., Xie W., Li L.,& Ye H.

Effects of salt stress oncotton growth and development

[J]. Journal of Soil Science and PlantNutrition, 2019, 19(2),286-297.

[本文引用: 1]

王一琪, 张文太, 田长彦, 等.

新疆南疆棉花“干播湿出”种植技术应用现状、面临的问题及解决策略

[J]. 中国农学通报, 2024, 40(3):62-65.

DOI      [本文引用: 1]

棉花是新疆最重要的经济作物，而南疆又是新疆棉花的主产区，产量占全疆的80%。长期以来，南疆棉区普遍采用“湿播干出”的种植模式，即除了在棉花生育期进行常规灌溉外，还需要进行冬灌和春灌，起到压盐、提高播种期土壤墒情和改善土壤水分的作用。随着耕地面积的不断扩大和水资源的日益短缺，南疆棉区开始尝试采用北疆“干播湿出”的栽培方式种植棉花，但整体效果不甚理想。通过文献综述，探讨造成南疆推行“干播湿出”栽培方式不力的原因，在此基础上提出可能的解决策略。

WANG Yiqi, ZHANG Wentai, TIAN Changyan, et al.

Application status, problems and solutions of cotton "dry sowing and wet emergence" planting technology in southern Xinjiang

[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2019, 40(3):62-65.

[本文引用: 1]

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