微咸水噴灌對(duì)冬小麥光合特性·根系分布及產(chǎn)量的影響

石麗麗 馮亞 王罕博陳文彬 宋平 焦艷平 王鐵強(qiáng) 張栓堂

摘要? 為了探究合理的微咸水利用方式，因地制宜制定合理的微咸水噴灌策略，依托河北低平原咸水區(qū)試驗(yàn)站，通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)探究連續(xù)2年淡水噴灌、2 g/L和 3 g/L礦化度微咸水噴灌對(duì)河北低平原地區(qū)冬小麥葉片光合特性、根系分布及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：與淡水噴灌（CK）相比，2、3 g/L礦化度微咸水噴灌處理2020和2021年冬小麥灌漿期葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、葉片水分利用效率（LWUE）和氣孔限制值（Ls）均有所降低。與淡水灌溉相比，2 g/L礦化度微咸水處理總體上并未對(duì)冬小麥的生長(zhǎng)和產(chǎn)量造成顯著影響，3 g/L礦化度微咸水處理對(duì)冬小麥的生長(zhǎng)以及產(chǎn)量造成顯著抑制作用，并且鹽分的累積進(jìn)一步加重了次年對(duì)冬小麥生長(zhǎng)的抑制作用。該研究結(jié)果表明在河北低平原淡水資源相對(duì)缺乏的地區(qū)應(yīng)用微咸水噴灌可以在一定程度上緩解當(dāng)?shù)馗珊得{迫對(duì)冬小麥生產(chǎn)的影響，2 g/L礦化度微咸水噴灌在緩解農(nóng)業(yè)用水緊張的同時(shí)可以減緩鹽分累積對(duì)冬小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量的抑制作用，保障正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。

關(guān)鍵詞? 微咸水；冬小麥；光合特性；根長(zhǎng)密度；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)? S275.5? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A? 文章編號(hào)? 0517-6611（2024）09-0170-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.038

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Brackish Water Sprinkler Irrigation on the Photosynthetic Characteristics， Root Distribution and Yield of Winter Wheat

SHI Li-li1， FENG Ya2， WANG Han-bo3， 4 et al

（1.Hebei Water and Soil Conservation Work Station， Shijiazhuang， Hebei 050011;2.Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081;3.Hebei Academy of Water Resources， Shijiazhuang， Hebei 050011;4.Hebei Technology Innovation Center of Agricultural Water Saving， Shijiazhuang， Hebei 050011）

Abstract? In order to explore the rational utilization method of brackish water and formulate a reasonable sprinkler irrigation mechanism of brackish water， based on the experimental station in Hebei low-plain salt water area， the effects of freshwater sprinkler irrigation，2 g/L and 3 g/L salinity brackish water sprinkling irrigation on the leaf photosynthesis characteristics， root distribution and yield of winter wheat were studied through two consecutive years of field plot experiment.The results showed that compared with freshwater sprinkler irrigation（CK），the leaf net photosynthetic rate（Pn），transpiration rate （Tr），leaf water use efficiency （LWUE） and limited value of stomatal （Ls） of winter wheat in grain-filling stage in 2020 and 2021 in the brackish water sprinkling irrigation treatments with the mineralization degree of 2 g/L and 3 g/L all decreased than those in freshwater sprinkler irrigation（CK）. Compared with freshwater sprinkler irrigation，2 g/L brackish water treatments had no significant effect on the growth and yield of winter wheat， while 3 g/L saline water treatment significantly inhibited the growth and yield of winter wheat，and the accumulation of salt further inhibited the growth of winter wheat in the second year.The research results indicated that the application of brackish water sprinkler irrigation could alleviate the effects of drought stress on the production of winter wheat in the low-plain areas of Hebei which was lack of freshwater resources to a certain extent. 2 g/L The saline water sprinkler irrigation with the mineralization degree of 2 g/L could relieve the water shortage in agriculture，but it also could reduce the inhibition of salt accumulation on the growth and yield of winter wheat，and ensure normal agricultural production activities.

Key words? Brackish water;Winter wheat;Photosynthetic characteristics;Root lenth density;Yield

基金項(xiàng)目? 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0401403）；河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（22374205D）；河北省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016-77，2020-07，2022-20）。

作者簡(jiǎn)介? 石麗麗（1981—），女，黑龍江牡丹江人，高級(jí)工程師，博士，從事水土保持與農(nóng)田水利研究。

*通信作者，高級(jí)工程師，博士，從事農(nóng)田水利及土壤學(xué)等方面的研究。

收稿日期? 2023-04-27

我國(guó)是世界上淡水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家之一。2017年第三次全國(guó)農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)干旱、半干旱和無(wú)灌溉條件的旱作耕地面積超過(guò)全國(guó)總耕地面積的50%［1］。然而，近年來(lái)我國(guó)對(duì)糧食需求的不斷增長(zhǎng)以及農(nóng)業(yè)淡水資源的匱乏給我國(guó)糧食生產(chǎn)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)?；诂F(xiàn)有農(nóng)業(yè)水資源匱乏的現(xiàn)狀，尋求可替代的農(nóng)業(yè)灌溉水是實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。河北低平原地區(qū)位于河北省東南部，屬半干旱季風(fēng)氣候，常年降雨量不足，是華北平原的干旱中心［2］。但是，該地區(qū)地下咸水資源比較豐富，約1 700億m3，主要為2～3 g/L礦化度的微咸水，每年可開(kāi)采資源量約占總儲(chǔ)量的1.3%［3］。因此，合理開(kāi)發(fā)利用當(dāng)?shù)匚⑾趟Y源可以在一定程度上緩解我國(guó)農(nóng)業(yè)用水資源短缺的問(wèn)題，對(duì)于維持農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)等具有非常重要的意義。

微咸水噴灌是將天然咸水和淡水按照一定的比例混合成不同礦化度的微咸水進(jìn)行噴灌的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。微咸水噴灌在緩解農(nóng)業(yè)用水供需矛盾的同時(shí)，對(duì)糧食作物的生理性狀及產(chǎn)量也有一定影響。冬小麥?zhǔn)俏覈?guó)北方重要的糧食作物之一，其耐鹽閾值為6.0 dS/m，屬于中度耐鹽作物［4］。探究冬小麥對(duì)鹽分脅迫的耐受度，對(duì)于我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)實(shí)施微咸水灌溉具有重要的參考依據(jù)。陳芝蕓［5］研究表明在河北中東部干旱地區(qū)應(yīng)用咸水與淡水混合澆灌技術(shù)配以雨季排水洗鹽可使小麥平均產(chǎn)量增加60%以上。張余良等［6］在天津干旱地區(qū)開(kāi)展的小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果表明，微咸水灌溉能夠提高冬小麥的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，灌漿期使用礦化度4.5 g/L的混合水灌溉可使小麥產(chǎn)量提高14.21%。龔雨田等［7］在天津地區(qū)的試驗(yàn)表明礦化度1、2 g/L微咸水灌溉提高了小麥產(chǎn)量，礦化度4、5 g/L微咸水灌溉大幅度降低了小麥產(chǎn)量。由此可見(jiàn)，灌溉區(qū)土壤環(huán)境與微咸水礦化度對(duì)冬小麥的產(chǎn)量具有顯著影響。這主要?dú)w因于不合理的微咸水灌溉導(dǎo)致土壤鹽分累積，造成土壤鹽漬化，進(jìn)而改變作物根系的形成與分布，影響其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量。研究表明，使用礦化度3 g/L的微咸水灌溉顯著增加了根層土體含鹽量［8］，降低了小麥的根長(zhǎng)密度［9］，阻礙了根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收［10］，損害了冬小麥的葉片結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致冬小麥早熟和減產(chǎn)［11］。大量研究表明，合理礦化度的微咸水作為農(nóng)業(yè)灌溉用水，可在不影響土壤和作物的前提下起到節(jié)約淡水資源的作用。龐桂斌等［12］在黃河三角洲黃灌區(qū)的研究表明，采用礦化度3 g/L的微咸水灌溉會(huì)降低冬小麥葉片的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，但其對(duì)冬小麥葉片的凈光合速率沒(méi)有明顯影響，并能實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)11.2%～11.4%。因此，探究河北低平原地區(qū)微咸水噴灌處理下冬小麥葉片光合特性、根系分布及產(chǎn)量對(duì)于該地區(qū)合理高效利用微咸水資源、保障糧食正常生產(chǎn)具有實(shí)際意義。

筆者選擇冬小麥作為研究對(duì)象，連續(xù)2年進(jìn)行微咸水噴灌田間試驗(yàn)，通過(guò)探究不同礦化度的微咸水灌溉對(duì)冬小麥葉片光合特性、地下0～60 cm根系分布和產(chǎn)量的影響，尋求適合當(dāng)?shù)囟←湽喔鹊奈⑾趟V化度，以期為河北低平原地區(qū)咸水資源的開(kāi)發(fā)利用以及灌溉農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019—2021年在黑龍港流域中部平原區(qū)（河北省衡水市深州市榆科鎮(zhèn)東四王村）衡水灌溉試驗(yàn)站冬小麥-夏玉米連續(xù)微咸水灌溉長(zhǎng)期定位試驗(yàn)基地（115°38′33″E，37°59′09″N，海拔26 m）進(jìn)行，該地區(qū)淺層地下水埋深在10 m左右。氣象資料從該站點(diǎn)小型氣象站（天圻智慧型氣象站ET007）獲取，該地多年平均氣溫12.8 ℃，年降水量512.5 mm，其中夏季 6—8月降水量占全年降水量的70%左右，年蒸發(fā)量為 1 785.4 mm。試驗(yàn)地土壤為潮土類黏壤，0～40 cm土壤含鹽量0.04％，>40～120 cm土壤含鹽量 0.05％，屬于非鹽漬化水平。0～20 cm耕作層土壤的基本理化性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)含量11.79 g/kg，pH 8.26，土壤電導(dǎo)率176 μS/cm，堿解氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量分別為58.94、9.86和4.21 mg/kg。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)所用冬小麥品種為當(dāng)?shù)刂魍频氖仪f8號(hào)，該品種在此前的微咸水灌溉試驗(yàn)中表現(xiàn)突出［13］，且具有抗旱、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)，適宜在黑龍港流域麥區(qū)、冀中北等地區(qū)大范圍種植［14］。播種時(shí)間分別為2019年10月12日和 2020年10月13日，收獲時(shí)間分別為2020年6月3日和2021年6月7日，農(nóng)業(yè)技術(shù)措施同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

根據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，將當(dāng)?shù)亻_(kāi)采的地下咸水和淡水按照一定比例混合后進(jìn)行噴灌，根據(jù)不同礦化度設(shè)置淡水噴灌（CK，礦化度0.5 g/L）、2 g/L礦化度微咸水噴灌和3 g/L礦化度微咸水噴灌3個(gè)處理，每個(gè)處理9個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組布置。在冬小麥播種前配置水肥一體化設(shè)備，每個(gè)處理施肥量一致。根據(jù)實(shí)驗(yàn)站天氣情況，當(dāng)土壤田間持水量低于70%時(shí)進(jìn)行灌水，2020年3月15日和2021年3月19日進(jìn)行噴灌處理，每次灌水量定額700 m3/hm2。

1.3? 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1? 光合指標(biāo)測(cè)定。在冬小麥抽穗期和灌漿期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株長(zhǎng)勢(shì)相似的小麥植株，在晴朗天氣上午09：00—11：00，采用 SPAD-520（美能達(dá)，日本）葉綠素測(cè)定儀對(duì)小麥植株旗葉（主莖上自下而上倒數(shù)第一片完全展開(kāi)葉）葉綠素相對(duì)含量（SPAD）進(jìn)行測(cè)定，采用SunScan冠層分析儀（Delta-Dexices，英國(guó)）測(cè)定光合有效輻射（PAR），測(cè)量位置為距離冠層頂部15 cm處。

每個(gè)小區(qū)選取10株長(zhǎng)勢(shì)相似的植株，使用LI-6400（LI-COR，美國(guó)）便攜式光合作用測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定抽穗期和灌漿期冬小麥旗葉凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci），并計(jì)算葉片氣孔限制值（Ls=1-Ci/Ca）和葉片瞬時(shí)水分利用效率（LWUE=Pn/Tr）［15］。其中，Ca為大氣CO2摩爾分?jǐn)?shù)，單位μmol/mol。

1.3.2? 小麥根系測(cè)定。在小麥抽穗期和灌漿期用根鉆在行間和行內(nèi)進(jìn)行根系取樣。每個(gè)小區(qū)分為0～20、>20～40和>40～60 cm 3個(gè)土層，將每層3個(gè)點(diǎn)土樣混勻后置于孔徑0.5 mm的網(wǎng)袋中分離洗凈，去除雜質(zhì)后，利用根系掃描儀進(jìn)行不同深度根系掃描，應(yīng)用軟件Win-RHIZO（Regent，加拿大）識(shí)別并分析根系形態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，根據(jù)土芯體積和根系總長(zhǎng)計(jì)算根長(zhǎng)密度（RLD）［15］。然后，將根置于烘箱中105 ℃烘干至恒重，使用電子分析天平稱重，并計(jì)算根干重密度（DRWD）［15］。

1.3.3? 考種測(cè)產(chǎn)。冬小麥成熟后，在各處理區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致、面積2 m×2 m的小麥進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)算，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。先統(tǒng)計(jì)總植株穗數(shù)，再?gòu)闹羞x出20株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致、具有代表性的麥穗，測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、單株穗鮮重、單株穗干重、成穗數(shù)等指標(biāo)；最后，將2 m×2 m范圍內(nèi)的所有麥穗打出籽粒，稱重并計(jì)算千粒重和產(chǎn)量。

1.4? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Excel 2021和SPSS 22軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和差異顯著性分析，使用Origin 2021軟件進(jìn)行繪圖。利用LSD法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，P<0.05表示差異顯著。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 微咸水噴灌對(duì)冬小麥葉片光合特性的影響

2.1.1

旗葉葉綠素相對(duì)含量和光合有效輻射。通過(guò)對(duì)抽穗期和灌漿期冬小麥葉綠素相對(duì)含量（SPAD）和光合有效輻射（PAR）的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，與淡水噴灌（CK）相比，經(jīng)過(guò)不同礦化度微咸水噴灌冬小麥SPAD和PAR明顯降低。從圖1可以看出，與CK相比，2、3 g/L礦化度微咸水噴灌處理2020年和2021年2個(gè)時(shí)期SPAD平均值分別降低3.95%和20.48%，5.22%和20.75%；與CK相比，2、3 g/L礦化度處理2020和2021年2個(gè)時(shí)期PAR平均值分別降低了3.10%和21.95%，2.37%和19.19%。3 g/L礦化度處理冬小麥抽穗期和灌漿期葉片的光合能力與2 g/L礦化度處理相比顯著降低。

2.1.2

冬小麥不同時(shí)期葉片光合特征參數(shù)。由表1可知，小麥抽穗期葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、葉片水分利用效率（LWUE）和氣孔限制值（Ls）均隨著微咸水礦化度的升高而降低。其中，與CK和2 g/L礦化度處理相比，2020

年3 g/L礦化度微咸水噴灌處理的Pn、Tr、LWUE和Ls分別

降低了36.51%和35.07%，16.11%和11.35%，18.09%和13.42%，31.37%和28.57%，均存在顯著差異（P<0.05）；CK和2 g/L礦化度處理2020和2021年P(guān)n、Tr、LWUE和Ls均無(wú)顯著差異（P>0.05）。與2020年抽穗期相比，2021年抽穗期同一處理小麥葉片Pn、Ci、LWUE和Ls均無(wú)顯著差異（P>0.05）。胞間CO2濃度（Ci）隨著微咸水礦化度的升高而升高，3 g/L礦化度處理2021年抽穗期與2020年同時(shí)期測(cè)定的Ci無(wú)顯著差異（P>0.05）。這也說(shuō)明高礦化度微咸水灌溉提高了冬小麥胞間CO2的利用率，使光合作用所能利用的CO2減少，從而降低了冬小麥的凈光合速率。

由表2可知，3 g/L礦化度微咸水噴灌后2020和2021年灌漿期冬小麥葉片的Pn、LWUE和Ls均顯著低于其他2個(gè)處理（P<0.05），2020年和2021年灌漿期冬小麥葉片的Pn、LWUE和Ls與CK相比分別降低了42.54%和51.68%，15.57%和25.14%，26.19%和31.25%。2 g/L礦化度微咸水噴灌處理2020年灌漿期小麥葉片光合特征參數(shù)與CK相比差異均不顯著（P>0.05），2021年灌漿期2 g/L礦化度處理Ci與CK相比降低了2.06%。這些結(jié)果表明2 g/L礦化度微咸水噴灌對(duì)冬小麥葉片光合特征參數(shù)的影響較小，而3 g/L礦化度微咸水噴灌對(duì)冬小麥葉片光合特征參數(shù)的影響較大。與抽穗期相比，灌漿期小麥葉片光合能力略有下降，說(shuō)明小麥抽穗期后葉片進(jìn)入衰老階段，光合能力有所下降。

2.2? 微咸水噴灌對(duì)冬小麥根系分布的影響

2.2.1? 根長(zhǎng)密度。不同礦化度微咸水噴灌處理下2020年和2021年冬小麥抽穗期和灌漿期0～60 cm土層深度根長(zhǎng)密度（RLD）見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，2020—2021年抽穗期和灌漿期微咸水噴灌處理冬小麥RLD在行內(nèi)和行間均隨著土層深度的增加而降低。同一土層內(nèi)，隨著礦化度的增加，2020和2021年冬小麥RLD在行內(nèi)和行間均出現(xiàn)不同程度下降。與淡水噴灌（CK）相比，2、3 g/L礦化度噴灌處理0～60 cm土層冬小麥RLD在2020年抽穗期和灌漿期行內(nèi)和行間平均降幅分別為37.34%和38.58%，22.95%和24.50%；與CK相比，2、3 g/L礦化度處理RLD在2021年抽穗期和灌漿期行內(nèi)和行間平均降幅分別為30.57%和35.86%，22.45%和23.84%。與淡水噴灌處理（CK）相比，2020和2021年2 g/L礦化度處理0～60 cm土層冬小麥行內(nèi)和行間RLD沒(méi)有顯著差異（P>0.05），3 g/L礦化度處理0～60 cm土層冬小麥行內(nèi)和行間RLD均存在顯著差異（P<0.05）。

2.2.2? 根干重密度。微咸水噴灌處理對(duì)冬小麥根干重密度的影響如圖3所示。從圖3可以看出，2020年抽穗期和灌漿期0～60 cm土層冬小麥行內(nèi)和行間根干重密度（DRWD）隨著土層深度的增加而減小。與淡水噴灌處理（CK）相比，2 g/L礦化度處理0～60 cm土層冬小麥在2020年抽穗期和灌漿期行內(nèi)DRWD分別降低了23.47%和17.43%，行間DRWD分別降低了11.41%和18.59%（P>0.05）。與CK相比，3 g/L礦化度處理冬小麥在2020年抽穗期和灌漿期行內(nèi)DRWD分別降低了24.89%和19.77%，行間DRWD分別降低了6.35%和14.27%（P>0.05）。此外，2021年0～60 cm土層冬小麥2、3 g/L礦化度處理DRWD較CK的降幅與2020年相比不存在顯著差異（P>0.05）。這說(shuō)明連續(xù)2年微咸水噴灌對(duì)冬小麥根系分布沒(méi)有顯著影響。

2.3? ?微咸水噴灌對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響

表3為連續(xù)2年不同礦化度微咸水噴灌處理下冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。從表3可以看出，2020—2021年冬小麥產(chǎn)量隨著微咸水礦化度的增加而減少。與淡水噴灌處理（CK）相比，2 g/L礦化度處理2020年和2021年冬小麥的產(chǎn)量分別降低了3.54%和2.35%，3 g/L礦化度處理冬小麥2020年和2021年的產(chǎn)量分別降低了17.28%和16.08%（P<0.05）。不同處理小麥穗粒數(shù)、千粒重、單株穗鮮重、單株穗干重以及成穗數(shù)的變化趨勢(shì)與產(chǎn)量相一致。與CK相比，2 g/L礦化度微咸水處理2020—2021年的冬小麥穗粒數(shù)、千粒重和單株穗干重分別降低了0.53%和0.36%、1.64%和1.85%，7.82%和6.33%。與CK相比，3 g/L礦化度微咸水處理2020年和2021年的冬小麥成穗數(shù)和產(chǎn)量分別降低了21.16%和24.45%，17.28%和16.08%（P<0.05）。2020—2021年不同礦化度處理冬小麥穗長(zhǎng)與CK相比差異不顯著（P>0.05）。這一結(jié)果與王罕博等［2］的研究結(jié)果相一致。

與2020年相比，2021年微咸水噴灌處理冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均發(fā)生不同程度降低。與2020年相比，2021年淡水噴灌（CK）、2 g/L和3 g/L礦化度處理冬小麥產(chǎn)量分別降低了2.38%、1.17%和0.96%，千粒重分別降低了0.14%、0.36%和0.40%，2020—2021年淡水噴灌（CK）和3 g/L礦化度處理冬小麥千粒重存在顯著差異。這表明高礦化度微咸水連續(xù)噴灌不利于冬小麥產(chǎn)量的提高。因此，探究合適礦化度的微咸水噴灌對(duì)于保障當(dāng)?shù)囟←溕a(chǎn)具有重要意義。

3? 討論

合理的微咸水灌溉模式不僅有利于緩解因水資源短缺造成的農(nóng)田干旱問(wèn)題，而且對(duì)地下水資源更新和淡水資源儲(chǔ)備具有一定的促進(jìn)作用。然而，不同礦化度微咸水在實(shí)際應(yīng)用中除了起到給土壤和作物補(bǔ)充水分的作用外，還會(huì)帶鹽分和其他離子進(jìn)入土壤，導(dǎo)致作物根區(qū)鹽分累積，從而降低了土壤、作物根系、作物葉片之間養(yǎng)分和水分的傳輸，對(duì)冬小麥根系的形成、分布及功能產(chǎn)生一定影響，鹽分累積嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致葉片細(xì)胞膨壓降低，細(xì)胞擴(kuò)張速度緩慢，破壞植株葉綠體，抑制生長(zhǎng)速度和光合作用，最終影響冬小麥的生長(zhǎng)與產(chǎn)量。因此，探究合理礦化度的微咸水噴灌模式才能達(dá)到節(jié)約淡水資源且不影響正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的。微咸水噴灌下大部分作物葉片受到傷害是由于吸收鹽分所致。研究表明，鹽分會(huì)破壞作物葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)，降低氣孔導(dǎo)度，從而降低葉片光合效率［16-17］。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤中的鹽分超過(guò)作物耐受值時(shí)會(huì)導(dǎo)致鹽分脅迫，降低葉片光合作用［10，18-20］。吳永波等［21］研究表明，隨著NaCl濃度的增加，3種不同品種白蠟樹的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均有所下降。張川紅等［22］對(duì)國(guó)槐和核桃的研究表明鹽分累積會(huì)破壞反應(yīng)中心的葉綠素a，造成植物凈光合速率下降。郝遠(yuǎn)遠(yuǎn)等［23］和鄭春蓮等［24］研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)微咸水礦化度≥3 g/L時(shí)會(huì)對(duì)玉米葉片光合作用及生產(chǎn)發(fā)育產(chǎn)生不可逆的損害。張立志［11］研究表明鹽分的累積削弱了冬小麥光能轉(zhuǎn)化和光能利用潛力，最終降低了葉片的光合作用。該研究結(jié)果表明雖然與淡水噴灌處理相比，2、3 g/L礦化度微咸水噴灌降低了冬小麥2020—2021年抽穗期與灌漿期的葉綠素相對(duì)含量與光合有效輻射。

根系是作物吸收養(yǎng)分與水分的第一重要器官，且冬小麥屬于深根系作物，因此冬小麥根系的形態(tài)分布對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育具有重要作用。王萍等［25］研究表明隨著土壤鹽分含量的增加，小麥苗高、地上干重、根重和根數(shù)呈下降趨勢(shì)。其主要機(jī)制包括鹽脅迫下作物產(chǎn)生的大量活性氧會(huì)造成氧化脅迫，引起細(xì)胞膜脂過(guò)氧化和蛋白質(zhì)被破壞，最終影響作物根系的正常生長(zhǎng)發(fā)育，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致植株死亡［26］。該研究結(jié)果表明，隨著噴灌用水礦化度的升高，冬小麥抽穗期和灌漿期的根長(zhǎng)密度和根干重密度有所下降，尤其是3 g/L礦化度微咸水噴灌處理。由此可見(jiàn)，礦化度過(guò)高的微咸水噴灌處理容易造成土壤養(yǎng)分累積，從而破壞作物根系的正常生長(zhǎng)。

高礦化度微咸水噴灌處理影響了小麥根系的正常生長(zhǎng)，降低了葉片凈光合速率，容易造成小麥減產(chǎn)。研究表明，≤3 g/L礦化度的混合水可以有效緩解干旱，并保障作物產(chǎn)量的穩(wěn)定［27-29］。由此可見(jiàn)，合理利用微咸水噴灌可以有效緩解干旱和鹽分積累帶來(lái)的作物減產(chǎn)。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2 g/L礦化度微咸水噴灌處理2020和2021年冬小麥產(chǎn)量略低于淡水噴灌（P>0.05），3 g/L礦化度處理的冬小麥產(chǎn)量與淡水噴灌處理相比顯著下降（P<0.05）。 因此，建議河北低平原小麥種植區(qū)選用礦化度不超過(guò)2 g/L的微咸水噴灌，在保障較高產(chǎn)量的前提下實(shí)現(xiàn)咸水資源的合理利用。

4? 結(jié)論

（1）與淡水噴灌相比，2、3 g/L礦化度微咸水噴灌處理均降低了抽穗期和灌漿期冬小麥旗葉葉綠素相對(duì)含量、光合有效輻射和抽穗期葉片的光合能力。

（2）與淡水噴灌（CK）相比，在同一土層內(nèi)，隨著微咸水礦化度的增加，冬小麥根長(zhǎng)密度和根干重密度在行內(nèi)和行間均呈現(xiàn)不同程度下降，但是2 g/L微咸水噴灌處理下冬小麥根長(zhǎng)密度和根干重密度并沒(méi)有表現(xiàn)出顯著差異。此外，2年連續(xù)微咸水噴灌對(duì)冬小麥根系分布無(wú)顯著影響。

（3）連續(xù)2年微咸水噴灌對(duì)冬小麥穗長(zhǎng)無(wú)顯著影響，穗粒數(shù)、單株穗鮮重、單株穗干重和產(chǎn)量則隨著微咸水礦化度的增加而降低，其中2 g/L微咸水噴灌處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量并沒(méi)有顯著影響。綜合考慮微咸水噴灌對(duì)冬小麥的影響，建議研究區(qū)冬小麥微咸水礦化度不宜超過(guò)2 g/L，且不宜連續(xù)多年進(jìn)行噴灌，應(yīng)積極配合淡水洗鹽等措施，從而保證在緩解農(nóng)業(yè)用水的同時(shí)減少其對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響。

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