膜下滴灌棉花早衰机理研究

膜下滴灌技术由于其高效节水的特点而在新疆大面积推广使用，取得了很好的经济与生态效益。但与之前普遍采用的普通沟灌相比，有关棉花早衰的报道明显增多。由于膜下滴灌对棉花最直接的影响主要体现在根区微环境的改变，因此有研究者认为其早衰的发生与根系的变化有关，但并无直接证据，而相关机理研究严重滞后。本研究拟在田间试验基础上，以普通沟灌作为对照，采用双向切片法采集棉花根系，对膜下滴灌棉花根系的空间构型及动态变化特征进行精确的量化研究；同时分析根系生长发育规律与根区土壤微环境（包括盐分运移、养分分布）的相互关系；揭示根系构型变化的地上部响应机制。通过以上研究，从根系生长发育规律的变化出发，对膜下滴灌棉花早衰的机理进行总结分析，在此基础上提出优化膜下滴灌棉花根系构型的水肥调控技术并加以验证完善。本研究结果将为通过水肥调控构建更为健康的棉花根系，解决膜下滴灌棉花早衰问题，实现棉花高产稳产提供理论依据。

以连续两年的田间试验为主，配合室内分析，对膜下滴灌棉花的根系生长发育规律及其地上部响应、植株养分布状况、土壤微环境变化与根系的相关性等进行了研究，揭示膜下滴灌棉花早衰的机理，完成了项目计划研究任务，进展如下：（1）对棉花叶片养分状况进行分析发现，膜下滴灌棉花出现早衰现象的上部叶片钾含量明显低于漫灌，说明膜下滴灌棉花早衰的本质是钾素供应不足造成的；（2）膜下滴灌棉花根系表现出明显的浅层分布趋势。而且与漫灌相比，膜下滴灌棉花根系在其生长发育后期明显衰退，且主要集中在0–40 cm深度、距滴灌带30–70 cm土体范围内；（3）膜下滴灌条件下，在棉花生长发育后期，土壤盐分在靠近膜间的位置出现了明显的局部聚积现象，对土壤盐分及根长密度作相关性分析发现当土壤盐分高于2.8 mS cm−1时，棉花根长表现出明显的下降趋势。因此，盐分的聚积是导致膜下滴灌棉花根系后期衰退的主要原因。（4）由于滴灌条件下棉花根系浅层密集分布，加之钾素在土壤中的移动性不强，从播种后98 d开始，在土壤耕层出现了明显的钾素耗竭现象。一上结果说明，膜下滴灌棉花早衰是由于过大的地上部对钾素的需求无以上结果说明，膜下滴灌棉花早衰是由于过大的地上部对钾素的需求无法得到满足而造成的。具体分析，在膜下滴灌条件下，棉花根系生长和构型分布总体呈现侧根数量增加、主根退化、分布浅的特征，使移动性不强的钾素在土壤浅层出现了较大程度的局部耗竭。而且，在生长发育后期，由于盐分在浅层土壤的强烈聚集使棉花根长产生了明显的衰退，进一步限制了棉花根系的养分吸收能力。这两方面的综合影响最终使棉花地上部发生钾素亏缺，棉花早衰发生。