淡水磁化灌溉对棉花出苗率·生长及干物质量的影响

盛统民 张胜江

摘要 [目的]探究淡水磁化灌溉对棉花的出苗率、幼苗生长的影响。[方法]以新陆中55号为试验材料，2017年在巴州灌溉试验站内进行3期棉花淡水不同磁化灌溉幼苗出苗试验。[结果]淡水不同磁化强度灌溉处理与对照的棉花出苗率、株高、鲜重及干物质积累量存在显著差异，5 000 Gs磁化水处理株高与对照处理差异显著，增幅最大，达到5.87%。5 000 Gs磁化水处理发芽势、出苗率与3 000 Gs磁化水处理及对照试验处理差异均显著，5 000 Gs磁化水处理幼苗干鲜重与3 000 Gs磁化水处理及对照试验处理差异均显著，连续5 000 Gs 磁化水处理灌溉对棉花幼苗干物质量的提高作用较为明显。[结论]淡水连续磁化灌溉后对棉花的出苗率及幼苗生长发育作用较为明显，且随着磁化强度增加到  5 000 Gs磁化水处理时，更有利于干物质量的积累。

关键词 出苗率;磁化强度;生长指标;干物质量

中图分类号 S275;S562文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）04-0207-04

Abstract [Objective]Effects of freshwater magnetized irrigation on the emergence rate and seedling growth of cotton were explored.[Method] Taking Xinluzhong 55 as  test material ，  three seedlings of different freshmagnetized irrigation of cotton freshwater were carried out in the Bazhou Irrigation Experiment Station in 2017.[Result]Compared with the control treatment， there were significant differences in cotton emergence rate， plant height， fresh weight and dry matter accumulation in fresh water with different magnetization irrigation. The plant height of 5 000 Gauss magnetized water was significantly different from the control treatment， with the largest increase  5.87%. The difference of germination potential and emergence rate of 5 000 Gauss magnetized water was significantly different from that of 3 000 Gauss magnetized water and control experiment. The difference between dry weight of 5 000 Gauss magnetized water seedlings and 3 000 Gauss magnetized water and control experiment was significant. Continuous 5 000 Gauss magnetized  water  irrigation  could   obviously  improve  amount of dry matter of  cotton seedling. [Conclusion]The freshwater continuous magnetization irrigation has obvious effects on cotton emergence rate and seedling growth and development， and it is more conducive to the accumulation of dry matter amount as the magnetization increases to 5 000 Gauss.

Key words Seedling rate;Magnetization;Growth indicator;Amount of dry matter

新疆地處亚欧大陆腹地，位于我国的西北边陲。近年来，新疆已成为我国重要的棉花生产基地之一，据2016年《新疆统计年鉴》统计，新疆2015年农作物种植面积达到575.73万hm 其中棉花的播种面积为190.43万hm 棉花年产量达到350.3万t，占全国的近2/3。棉花作为新疆南部的主要经济作物，由于水资源缺乏和灌溉技术的落后，同时淡水利用效率不高，严重制约当地的经济社会发展及农户的增产增收，而经过物理磁化处理后的淡水，具有无毒无污染、应用方便、投资较少、回报率高等优点，能有效提高淡水的利用效率，对于工业发展及人类的生活起到至关重要的作用，通过水处理技术来改善水是目前人们热切关注的热点。磁化水处理技术在工业及农业生产领域等方面的应用研究众多，尤其是农业领域已取得显著的成果[1-6]。汪耀富等[7]研究磁化水对烟草生长发育及生理特性的影响，结果表明磁化水灌溉后能显著提高烟草种子发芽率、发芽势，促进生理指标的生长。龚富生等[8]研究磁化水对棉花幼苗生理效应的影响，结果表明磁化水灌溉具有促进幼苗氮代谢、光合作用及提高其抗冷性的效应。肖望等[9-10]研究磁化水对西瓜、苦瓜种子萌发的影响，结果表明一定的磁化强度可以提高苦瓜种子的发芽率、发芽指数及活力指数。何士敏等[11]研究磁化水对大豆萌发期和幼苗期抗盐碱性质的影响，结果表明磁化水处理的种子发芽率显著高于自来水处理。但也有研究结果显示，利用磁化水对小麦、仙客种子萌发、幼苗生长进行试验，结果表明磁化水不具有促进小麦、仙客种子萌发和早期生长的生物学效应[12-13]。郑德明等[13]研究膜下滴灌磁化水对棉田土壤脱盐效果，结果表明棉花膜下磁化水灌溉，会显著降低蕾期、盛花期和成熟吐絮后棉田0～60 cm土层土壤盐分含量，提高棉花有效株数，促进棉花的生长发育，二次磁化灌溉效果更明显，棉花产量增长能达到8.79%。卜东升等[14]研究磁化水膜下滴灌对土壤脱盐及棉花生长发育和产量的影响，结果表明磁化水灌溉能有效提升根系活动区的纯脱盐率，促进棉花生长发育，提高棉花品质，实现棉花的增产增收。乔国庆等[15]研究膜下滴灌盐渍化农田抑盐促生技术，结果表明磁化水处理可以提高棉花的肥料利用率，降低土壤根系层盐分含量，改良和提高盐碱地的脱盐效果，缓解盐分对棉花的伤害，提高棉花的植株生长及产量。祁通等[16]研究磁化微咸水对滴灌棉花生长及产量的影响，结果表明二次微咸水磁化灌溉棉花，能显著提高鲜物质及干物质的累积、棉花植株生长及棉花产量。随着磁化技术与农业的关系越来越受到各位学者的关注，磁化技术在小麦、玉米、红枣、水稻及番茄等作物生长方面应用广泛[12，17-20]，结果表明磁化水不仅能提升根系生长及土层的脱盐率，也能显著提高作物的生长发育及产量，改善作物的品质。目前，磁化水在棉花上的应用报道，主要侧重于磁化水提升脱盐率及磁化微咸水对棉花生长、产量及品质的影响，而在磁化水对棉花出苗率方面的研究颇少，尤其是新疆作为棉花的主要生产基地，棉花出苗率不高一直是当地农民急需解决的关键问题，该研究分析淡水不同磁化强度对棉花出苗率及生长特性的影响，旨在得到提高棉花出苗率及促进生长发育的磁化强度合理的阈值，明确磁化水对棉花的生理指标的影响程度，为新疆的磁化水技术应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2017年4—10月在库尔勒河流域巴音郭楞管理局水利科研所（灌溉试验站）内进行3期试验，开始日期分别为4月29日—5月23日，5月25日—6月18日，7月24日—8月19日，试验区位于86°09′E，41°35′N，海拔高度为898～904 m，试验所在地属于暖温带大陆性荒漠气候。该地区干旱少雨，蒸发强烈，昼夜温差大。多年平均蒸发量2 273～2 788 mm（E601蒸发皿），多年平均气温11.48 ℃，多年平均降雨量62.7 mm，年平均风速2.4 m/s，日照时数3 036.2 h，无霜期191 d。

1.2 试验材料

供试材料与田间品种相同，为籽粒饱满的棉花种子，是当地使用较为普遍的新陆中55号。

采用育苗盘育苗，主要是因为苗盘试验易于控制试验要素，规格为适合棉花的较大口径苗盘（规格为25 cm×25 cm）;每个苗盘一个处理共16穴，每穴育苗1棵，共计16棵苗，供试土壤选用常规育苗基质（主要成分是草炭和蛭石），具备良好的透水保水性能。填装土样前，在基质中拌入肥料，每10 kg土壤拌入尿素32.6 g、磷酸二氢钾45.4 g，相当于1 kg土壤拌入氮素0.15 g、磷0.10 g。

1.3 试验设计

根据淡水的磁化强度，试验设3个处理，分别为0、3 000、5 000 Gs，其磁化次数分别为1、2、3次，其中磁化强度为0时作对照（CK），每个处理2次重复。

淡水活化采用磁化的方法，因此建立了磁化水活化系统。磁化水活化系统的构成主要有水箱、管道和磁化器。水箱采用10 L的塑料桶，管道采用直径为20 mm的PVC管，磁化器采用内蒙古包头市鑫达磁性材料厂生产的2种不同磁化强度的CHQ型外磁式永久磁化器。将2种不同磁场强度的永磁铁安装于管道的外边壁，普通淡水从管道流出的瞬间通过不同磁场强度切割将水体磁化，具体磁化系统见图1。

1.4 试验方法

采用室内苗盘育苗方式，设计室内磁化水处理系统，每2 d对淡水不同磁化强度一次过磁处理后喷洒苗盘育苗，每次每穴喷洒25 mL水量，一个苗盘灌水量共计400 mL;放入植物培养箱育苗，温度设定为25 ℃，恒温、光照，定期观察每盘出苗和生长情况。

1.5 测定项目

出苗情况：以2片真叶展开为出苗标准，以每盘为单位，每5 d观测一次出苗率和保苗情况，共持续观测25 d。

生物量：25 d以后，每个处理随机选取7株幼苗测定株高，分别对各处理幼苗的鲜重进行称重，烘干至恒重对每个处理的幼苗干物质进行分别称重，幼苗干质量烘干方法是將鲜重幼苗放置于烘箱105 ℃杀青15 min，转至80 ℃恒温烘至恒重，幼苗称重采用上海菁海仪器有限公司生产的型号：YP202N，实际分度值：0.01 g的电子天平。

通过计算发芽率、发芽势等指标评价其发芽情况，具体公式如下（以淡水处理为对照）[21]：

发芽势（CE）=5 d发芽种子数/种子总数×100%

出苗率（GP）=10 d发芽种子数/种子总数×100%

1.6 数据处理

基础数据及作图采用Excel完成，数据整理采用SPSS软件Duncan多重比较法进行方差统计分析。

2 结果与分析

2.1 磁化水处理对幼苗株高的影响

研究表明，经过3期不同磁化强度育苗试验，发现淡水磁化后有助于棉花株高的增长，试验截止日对照、3 000、5 000 Gs磁化水3个处理的株高平均长度分别为8.86、8.67和9.38 cm，其中磁化强度为5 000 Gs的处理株高与对照及3 000 Gs处理相比均存在显著性差异（P<0.05），而磁化强度为3 000 Gs的处理株高与对照相比无显著性差异（P<0.05），磁化强度为5 000 Gs处理株高较对照有一定幅度的增长，增长幅度为5.87%，而3 000 Gs的处理株高较对照有一定幅度的下降，下降幅度为214%。总体来看，在5 000 Gs淡水处理下更有助于棉花的株高生长（图2）。

2.2 磁化水处理对幼苗出苗率及发芽势的影响

在淡水灌溉条件下随着磁化强度的增大，棉花发芽势及出苗率呈现逐渐升高趋势。对照、3 000、5 000 Gs磁化水3个处理的平均发芽势及出苗率分别为35.94%、54.69%、62.50%和75.00%、81.25%、90.63%。5 000 Gs磁化水处理发芽势及出苗率与3 000 Gs、对照处理差异均显著（P<0.05），3 000 Gs磁化水发芽势处理与对照差异也显著，而3 000 Gs磁化水处理出苗率与对照差异无显著（P<0.05）。5 000 Gs处理和3 000 Gs处理发芽势及出苗率较对照处理增幅分别为73.91%、52.17%及20.83%、8.33%，说明淡水磁化后灌溉，能有效地激发种子的活力，促进种子发芽率的提升，连续多次磁化水灌溉后对出苗率的影响作用更明显（图3、4）。

2.3 磁化水处理对棉花幼苗干鲜重的影响

研究结果表明，不同磁化幼苗的鲜重与干重存在差异。对照、3 000 Gs、5 000 Gs 磁化水处理幼苗鲜重分别为0.87、0.85及1.00 g，干重分别为0.09、0.11及0.19 g，5 000高斯磁化水处理幼苗鲜重和干重与3 000 Gs及对照均存在显著性差异，而3 000 Gs磁化水处理幼苗鲜重和干重与对照均无显著差异（P<0.05），幼苗鲜重的差异性与株高的差异结果相一致（图5）。幼苗鲜重5 000 Gs磁化水处理较对照增加14.94%，3 000 Gs磁化水处理较对照下降2.30%，幼苗干重5 000、3 000 Gs磁化水处理较对照的增幅分别为111.11%、22.22%，说明持续采用不同磁化强度淡水浇灌的情况下，25 d时棉苗干物质量同样随磁场强度增加而增加，表明磁化水对作物生长有明显的促进作用（图6）。

3 讨论

淡水经过磁化装置处理后，水的表面张力、密度、渗透压、介电常数、溶氧量等性质会发生不同程度的物理和化学变化[22-25]，这些变化可以激发种子的萌发，提高发芽率，促进幼苗生长，提高干物质量的积累和产量，改善作物品质[8，12，18-19]。而磁化强度的选择主要与作物类型有关，针对不同作物，磁化强度的选择也稍有不同，如水稻、玉米、撒尔维亚和金盏花等作物种子在静态外磁场125和250 mT作用下，可以提高种子的萌发率[26]，而大豆種子在150和200 mT作用下，1 h可以促进种子的水分吸收效率，提高种子的发芽率，改善幼苗的增长率，提升干物质量的积累[27]，姚文飞等[28]采用120 mT静态磁场作用，热带松种子的发芽率从43%显著增高至81%，同时种子萌发后提高了幼苗的生长速率。刘洪波等[29]研究磁化水对苜蓿株高生长的影响，发现磁化强度3 000 Gs对株高生长作用更显著。该试验发现淡水磁化灌溉可以提高出苗率、植株生长及干物质量的积累，且随着磁化强度的增大作用越明显，此结果与祁通研究的结论一致，说明高磁化强度增强了水的磁化作用，进一步提升作物对水分的吸收效率[16]。目前该试验仅研究淡水不同磁化强度对作物出苗率及生长的影响，由于新疆南部盐碱地面积较大，后续仍需要在不同浓度咸水磁化灌溉对作物是否会产生差异，以及对土壤盐分的空间变化产生的影响等方面展开更深入的研究，从而对磁化水灌溉提出合理阈值。

4 结论

通过2017年淡水不同磁化强度灌溉对棉花出苗率、幼苗生长及干物质量等方面的研究，发现5 000 Gs磁化水处理株高与其他处理存在显著差异，且5 000 Gs磁化水处理株高达到最大，为9.38 cm。5 000 Gs磁化水处理发芽势、出苗率与其他处理相比较高且存在显著差异，磁化水灌溉后使种子的发芽率得到大幅提升，连续多次磁化水灌溉后对出苗率的影响作用更明显。棉花幼苗鲜重的变化趋势及差异性与株高的一致，5 000 Gs磁化水处理下鲜重达到最大，为1.00 g，持续采用磁化水灌溉后其干物质积累量随着磁化强度的增加而逐渐增大，充分证明磁化水对物质的生长有明显的促进作用。

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