灌溉对沙拐枣幼苗生长的影响

许雯静

(武威市民勤县石羊河流域防沙治沙及生态恢复规划管理中心，甘肃 民勤 733399)

1 引言

植物对环境的适应与环境水分供应状况密切相关，尤其是在极端干旱、环境恶劣的区域，水分已成为影响植物生长及发育的重要限制因子[1]。历年来，水分与植物的关系都是植物生理生态学的研究热点[2,3]。相关研究表明，水分胁迫会降低作物的光合作用效率及生物固氮能力，影响植物根冠比及生产力[4,5]。在不同的水分条件下，植物可通过调节自身生理及形态特征来适应环境条件，以提升生存机会[6]。在适度干旱条件下，幼苗根系深度及垂直生长速度将明显提升，根冠比将显著增大，生物量逐渐向根部分配，植物也会对自身根系生长方向逐渐转变以获取更多的养分及水分资源，但是若干旱程度过于严重，植物生长将受到抑制甚至面临死亡[7]。头状沙拐枣属于蓼科沙拐枣属灌木，是一种具备较强抗干旱、抗风蚀、耐瘠薄、耐沙埋、防风固沙性能的作物，其生长迅速、生活力强，因而在防护林体系建设中得到了广泛应用[8]。为探究灌溉对沙拐枣幼苗生长的影响，本文研究了不同灌水量下沙拐枣幼苗生长特征及氮素累积分配的影响，以期能够为沙拐枣的人工种植提供参考及借鉴。

2 材料及方法

2.1 试验区概况

试验地位于某试验场内，当地夏季短而酷热、冬季长而严寒，干旱少雨，降水分布不均，昼夜温差较大。年平均最高气温为14.3 ℃，极端最高气温为40.0 ℃；平均最低气温为0.3 ℃，极端最低气温为-33.3 ℃。当地年降水量为112.3～354.0 mm，平均为197.2 mm。年日照时常为2789～3103 h，平均为2975 h；年平均相对湿度为16%～54%，年平均蒸发量为1672.1～2358.4 mm。

2.2 试验方法

试验用沙拐枣为种子直播的当年生幼苗。试验采用上口径50 cm、下口径40 cm、高度60 cm的白色塑料桶。试验用土壤为试验区0～60土层，首先对土壤风干，接着采用筛子过筛，待过筛结束后土壤内无明显杂草或者枯枝时即可用于实验。供试土壤各组分含量为：有机质(2.31 g/kg)、全氮(0.28 g/kg)、全钾(14.7 g/kg)、全磷(0.59 g/kg)、速效氮(16.7 mg/kg)、速效钾(144.9 mg/kg)、速效磷(1.9 mg/kg)。

在2020年4月21日开始装盆，在各盆内分别装入85 kg土壤，因夏季温度高、蒸发快，需将塑料盆埋设于地下，将盆上端与地面的距离控制在3 cm。在播种前，需对土壤充分灌溉，严格控制土壤含水量为18%，同时后期将18%作为供试土壤田间持水量。在各栽植盆内分别播入6～8粒种子，将播种深度控制在3 cm。在播种前，需对种子采取浸泡、砂藏等方式催芽，种子吐白后用于播种。出苗后做好相关疏苗工作，每盆内仅保留1株幼苗。5月15日，对各盆灌水。本试验共设置5个灌水处理，见表1。根据T1处理0～5 cm土层含水状况明确适宜的灌水周期，一般采取烘干称重法，如果土层含水量不足20%，需立即灌水。具体而言，5～6月份每15日灌水一次，6～8月份每8日灌水一次，9～10月份每12日灌水一次(每个处理共设置8个盆)。

表1 灌水处理具体情况

2.3 样品采集及测定

在8月底，每个处理随机选择10株，分别测定幼苗株高、基径、冠幅及同化枝直径。

于8月底采集样品，将前期标记的植株地上部分剪下后分开同化枝。因同化枝失绿衰老后可能会部分枯落，部分将转变为茎及老枝以萌发新枝条，因此需混合二者。采用清水冲洗根系，分开主根及侧根。按照器官将样品分开后装入纸袋内，于75 ℃条件下烘干至恒重。粉碎样品后过筛，采用浓H2SO4-H2O2消解后，利用凯氏定氮法对全氮含量测定。

2.4 氮素积累分配和利用计算

氮素积累量(g)=同化枝(或茎和老枝、或根系)含氮量(%)×同化枝(或茎和老枝、或根系)干物质质量(g)

(1)

×100%

(2)

2.5 数据分析

采用Excel 2010及SPSS 20.0统计、分析并处理数据。

3 结果与分析

3.1 灌溉对沙拐枣幼苗生长的影响

灌溉对沙拐枣幼苗生长的影响见表2。从表2中可以看出，不同灌溉处理沙拐枣株高存在显著差异，其中以T5处理沙拐枣株高为最高，达到了185.69 cm，其余依次为T4处理、T3处理、T2处理、T1处理，T2处理及T1处理差异不显著。表明随着灌水量的增加，沙拐枣株高呈增加趋势。

不同处理沙拐枣冠幅存在显著差异，其中以T5处理冠幅为最大，达到了1.34 m2，T1处理、T2处理、T3处理、T4处理差异不显著，在0.43～0.69 m2之间。

各处理沙拐枣茎基差异较大，T1处理茎基为最低，而T4处理及T5处理茎基为最高(二者差异不显著)。

不同处理沙拐枣同化枝直径存在显著差异，其以T5处理同化枝直径为最大，达到了12.17 mm，其余依次为T4处理、T3处理、T2处理、T1处理，其中T4处理与T5处理差异不显著。

综上所述，随着灌溉量的增加，沙拐枣株高、冠幅、基茎、同化枝直径均呈现出增加趋势。

表2 灌溉对沙拐枣幼苗生长的影响

3.2 灌溉对沙拐枣幼苗干物质分配的影响

灌溉对沙拐枣幼苗干物质分配的影响见表3。从表3中可以看出，T1处理沙拐枣幼苗干物质重量为最低，与T2处理差异不显著。中等灌溉处理比干旱处理沙拐枣幼苗干物质积累量提升约12%。而在充分灌溉处理下，幼苗干物质积累量并未明显提升，同时出现了明显的白粉病症状。

从表3中可以看出，同化枝干物质分配比例为最高，平均值达到了39.44%，其次为茎和老枝(31.20%)。在T1处理及T2处理两个干旱处理条件下，茎和老枝干物质分配比例较高，但是T3处理、T4处理、T5处理下同化枝分配比例明显提高。不同灌水量会对侧根干物质分配比例造成显著影响，T2处理、T3处理、T4处理、T5处理干物质分配比例分别比T1处理降低了2.52%、8.90%、9.39%、5.61%。由此可以看出，随着灌溉量的增加，沙拐枣幼苗同化枝干物质分配比例有所提升，但是侧枝干物质分配比例明显降低。

从表3中可以看出，在干旱处理(T1处理、T2处理)条件下，沙拐枣根冠比明显高于其他处理，平均值为0.48，T3处理、T4处理、T5处理间不存在显著差异，其根冠比在0.26～0.35之间。这表明，在干旱条件下，沙拐枣会在自身根系部位不断增加干物质量，以提升觅水功能，更好地适应干旱环境。但是在充分灌溉时，各部位干物质分配比例与中等灌溉差异不显著。

表3 灌溉对沙拐枣干物质分配的影响

3.3 灌溉对沙拐枣幼苗氮素累积的影响

灌溉对沙拐枣幼苗氮素累积的影响见表4。从表4中可以看出，沙拐枣幼苗氮素积累量由高到低依次为：T4处理、T5处理、T2处理、T1处理。 表明随着灌溉量的增加，幼苗氮素积累总量逐渐提升，在灌溉量过高时，氮素积累总量有所降低。

可以看出，沙拐枣幼苗氮素主要分配于同化枝，其氮素积累量约为整株的66.00%，其次为茎和老枝(19.37%)。不同灌溉量会对氮素分配比例造成显著影响。在灌溉量增加后，同化枝氮素分配比例逐渐提升，在T5处理时有所降低，而茎和老枝氮素分配比例逐渐降低，侧根氮素分配比例先降低后提升。由此可以看出，随着灌溉量的增加，可促进氮素向同化枝的分配，但是会降低茎和老枝、侧根的分配比例。

表4 灌溉对沙拐枣氮素累计的影响

4 讨论

本研究发现，随着灌溉量的增加，沙拐枣幼苗株高、冠幅、基茎、同化枝直径均呈现出增加趋势，干物质积累显著增加，但是过量灌溉并不会提升增加效果，甚至会引发严重的病害问题，基于此灌溉量过高或过低对沙拐枣幼苗的生长均不利[9]。

不同灌水量会对沙拐枣幼苗干物质分配比例造成显著影响，随着干物质分配比例的提升，同化枝、茎和老枝干物质分配比例有所提升，但是根系分配比例有所降低，由此可以看出，在干旱条件下，沙拐枣幼苗根冠比更高，这与黄彩变等[10]的研究结果相一致，也就是说干旱条件会增加根系内生物量的分配，以加大对资源的获取空间[11]。另外，在干旱条件下，侧根干物质分配比例较高，这可能是由于侧根是植株吸收养分及水分的主要部位，在缺水状态下，植物为拓展资源会将更多的光合产物分配至侧根[12，13]。

有研究表明，随着灌溉量的增加，植物氮素积累量将明显提升，但是过量灌溉会对氮素吸收产生抑制作用[14]。本研究发现，随着灌溉量的增加，沙拐枣整株氮素积累量显著提升，而同化枝是氮素的主要贮存器官，这是由于沙拐枣叶片已退化为鳞片，主要通过同化枝进行光合作用，因而同化枝氮素分配比例为最高[15]。

5 结论

随着灌溉量的增加，沙拐枣株高、冠幅、基茎、同化枝直径均呈现出增加趋势。在生长过程中，沙拐枣主要将干物质及氮素分配至同化枝内。随着灌溉量的增加，沙拐枣幼苗干物质及氮素积累有所提升，但是过量灌溉时干物质积累及氮素积累并未上升，甚至会引发严重的病害问题，基于此，在沙拐枣幼苗定植时，推荐为其提供中等灌溉量(9.2 kg/株)。