本文是一篇农业论文，本研究拟以新疆棉花为研究对象，在叶面喷施多功能生-电调节剂条件下，采用4种不同灌溉水质和5种不同氮肥施用水平，通过田间试验，探究土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂耦合作用对棉花生长发育的影响规律，明确土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂对磁电水膜下滴灌棉花生长发育的作用效果，并给出最优土壤施氮量。
1 绪论
1.1 研究背景与意义
我国干旱地区较多，干旱半干旱和半湿润地区所占面积大，人均水资源占有量不足，我国水资源存在着可持续供应和高品质需求之间的不平衡、农业生产区域水资源短缺的现状[1]。新疆是水资源极缺乏地区，然而农业用水占极大比重[3]。新疆地区由于其自身水资源特点，使用咸水灌溉较为普遍[2]。然而，长期使用微咸水灌溉会产生一系列土壤问题[4]。新疆对地下微咸水资源的不合理开发导致了用水效益下降及区域土壤盐渍化加剧，危害到地区作物的正常生长，正面临“水安全”和“粮食安全”的双重威胁[5]。
灌溉水活化技术主要有磁化和去电子处理技术。磁化水技术有其自身的优点，如便于操作、耗能低、污染小等，体现出了绿色灌溉理念，在农业生产中具有广泛应用[6]。对灌溉水进行磁电处理之后，能够使得水分子结构及组成发生相应的变化[7]，灌溉水一些相关性质也会随之发生改变[8]。把经过磁化设备之后的灌溉水称为磁化水或磁电水。这种灌溉水的处理方式会对作物的生理生长产生较大的影响。磁化水或磁电水灌溉可有效促进作物的生理生长、提高应对环境的能力、进而提高作物产量等[9]。目前，对于磁电水灌溉已有不少研究，但是对于多因素与磁电水灌溉耦合作用报道较少，因此土壤施氮与叶面生物刺激素耦合促进磁电水膜下滴灌棉花生长机制研究对于促进旱区农业高质量发展具有重要意义。
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1.2 国内外研究现状
为了提高农业水肥利用效率，20世纪国内外诸多学者针对磁电水灌溉技术、生物刺激素、水氮耦合及作物生长模型做了大量的研究。目前的主要研究进展有：
1.2.1 磁电水灌溉技术研究进展
磁化水或磁电水目前在农业生产中体现出的效果显著，即将灌溉水通过特定的磁化处理后得到的灌溉水，能更好地帮助现代农业的生产。当灌溉水通过特定的磁化器就形成了磁电水，水体由于受到磁力，水体本身的一系列理化性质等都发生了一定的变化[18][19]。在经过磁场后，水分子排列方式发生了变化，由于水分子间的氢键破裂，使灌溉用水的极性增大[20]。灌溉水经过特定磁场强度磁化器之后，在特定的时间内会改变灌溉水的表面张力系数[21]，王全九等[22]发现降低灌溉水的表面系数之后，能够增加灌溉水的利用效率。还有相关研究还发现，通过特定磁场强度的磁化器处理之后的灌溉水的溶解氧的能力得到一定程度的提升[23]。通过对磁化水进行电子显微镜图像扫描，将扫描后的结果进行分析表明了磁化后的灌溉水的硬水碳酸钙晶体有明显的增加[24]。磁电水灌溉能够使得灌溉水迅速移动到植物的根系附近，在作物的生长过程中能够更好的提供水分和养分[25]。Zareei等[26]发现磁电水灌溉处理能够提高葡萄叶片对诸多微量元素的吸收利用，从而使得叶片充分吸收各种所需的微量元素，增加植物叶绿素含量。Selim等[27]通过试验研究得出，用磁化后的灌溉水对大麦进行灌溉，能够有效增加大麦种子的萌芽率，有效提高大麦的产量。Alavi等[28]发现，磁化处理后的盐水可以提高薄荷的耐盐能力，降低盐分过高对薄荷的危害。
综上所述，磁电水技术可以改变灌溉水本身的相关性质，为今后在农业上推广磁电水灌溉奠定了理论基础。就目前情况，虽然有部分学者己经对磁电水灌溉进行了研究，获取了初步的成果，但对于磁电水与其他作物生境因素的耦合作用机制还未有过多的研究。
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2 试验设计与方法
2.1 试验区概况
本次试验在库尔勒巴州重点灌溉实验站进行，其地势特点是：地形总趋势较为平缓，为北高南低。气候特点是：全年干燥少雨，风沙较多且剧烈，四季分明、冬夏漫长、春秋短暂。多年年平均降水量低，蒸发大，昼夜温差大。该试验地采用膜下滴灌的灌溉方式，通过明渠引水将孔雀河的水引入。其土质以砂壤土和砂土为主，主要种植棉花，种植方式为一膜两管四行，15 cm+20 cm+40 cm+20 cm+15 cm，膜间距30 cm，布设如图2-1、2-2所示。
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2.2 试验设计
试验所用磁电水设备磁化强度设置为300 mT，试验设置1种多功能生-电调节剂喷施浓度，4种灌溉水质，即微咸水（B）、淡水（F）、磁电微咸水（MB）、磁电淡水（MF）。5个梯度氮肥施量，共20个处理。
制备多功能生-电调节剂原液主要成分有：硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、脯氨酸、甘氨酸、黄腐酸、枯草芽孢杆菌、海藻酸钠寡糖。
本试验中氮肥选用尿素（CO(NH2)2），含氮46.7%。五个梯度氮肥施量分别为不施氮处理、施氮量为250 kg/hm2、300 kg/hm2、350 kg/hm2和450 kg/hm2处理。
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3 土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂对磁电水膜下滴灌棉田土壤水盐肥分布特征的影响 ..................... 15
3.1 土壤含水率变化特征 ........................... 15
3.2 土壤盐分含量及滞留盐分浓度变化特征 ................... 17
4 土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂对磁电水膜下滴灌棉花生长特征的影响 ................................ 26
4.1 棉花生长指标变化特征............................. 26
4.1.1 株高和茎粗变化特征 ................................... 26
4.1.2 叶面积指数变化特征 ................................ 28
5 土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂对磁电水膜下滴灌棉花产量影响 ............................ 38
5.1 棉花干物质累积量变化特征 ..................... 38
5.2 棉花产量及收获指数变化特征 ..................... 39
6 土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂对磁电水膜下滴灌棉花水肥利用效率与产量定量评价
6.1 棉花耗水量及水肥利用效率变化特征
新疆地区拥有大量的地下微咸水资源，采用磁电水膜下滴灌技术显著提升了新疆地区水资源的利用效率，有助于缓解我国面临的水资源短缺问题。然而，长期采用微咸水灌溉可能会导致土壤盐分积累，引发土壤盐渍化等环境问题，前期通过磁电水灌溉技术研究发现，该技术可显著改善棉花根系对水分的吸收，同时可以提高其对水肥的利用效率。本章节主要研究土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂耦合作用对棉田耗水和水肥利用率的影响。
6.1.1 耗水量变化特征
大田试验区，地下水位深度在5.1到6.2米之间，棉田采用膜下滴灌技术，因其土壤含水量低，不需要考虑地下水的补水量和地面径流。同时，前期研究发现，棉花对0~100 cm土层的水分利用主要集中在0~40 cm土层，而40~60 cm土层则是棉花耗水的主要区域，60~100 cm土层的水分消耗比较小，但是60~100 cm的土层中也有根系[133]。
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表6-1为棉花不同生育时期的各个不同处理情况下的0~100 cm土层耗水量，棉花在0~100 cm土层耗水比大田实际耗水多，说明棉花在整个生长过程中，除了利用灌溉水外，还从土壤中吸收了一定数量的水分。随着生长期的推移，0~100 cm土层耗水量呈现出先增后减的趋势。苗期耗水最少，主要是因为棉花幼苗初长，耗水少，土壤水分主要来源于地表蒸发；铃期是棉花生长最快的时期，为了供应自身的生长，必须要吸收更多的水分，因此，土壤中的水分主要被棉花吸收和利用。这一时期，随着气温的上升，灌溉水量的增加，棉花的耗水量也随之增加。在吐絮期，棉苗开始吐絮，吸水能力减弱，灌溉水量下降，耗水量不断下降。因此，棉花生长需要的关键时期是铃期，铃期的有效水分供应对于棉花的生育和后期产量具有十分重要的意义。
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7 主要结论和有待深入研究的问题
7.1 主要结论
（1）土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂耦合可促进磁电水膜下滴灌棉花的生长，增大棉花叶面积指数，增强棉花抗逆性酶活性。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，淡水、磁电微咸水、磁电淡这三种灌溉水质膜下滴灌处理下棉田土壤施氮量为250 kg·hm-2处理时的棉花叶片叶面积指数与棉田土壤不施氮处理相比增大23.18%~99.25%。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，棉田土壤不施氮处理情况下淡水、磁电微咸水、磁电淡水三种水质膜下滴灌处理与微咸水膜下滴灌处理相比棉花叶片SPAD值增大了3.02%~17.38%。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，微咸水膜下滴灌处理下棉田土壤施氮量为300 kg·hm-2处理时棉花MDA含量与棉田土壤不施氮处理相比减小了25.4%。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，淡水、磁电微咸水、磁电淡水三种灌溉水质处理下棉田土壤施氮量为350 kg·hm-2处理时棉花CAT活性与其余棉田土壤施氮处理相比增大了16.72%~88.51%。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，棉田土壤不施氮处理时磁电微咸水膜下滴灌处理与微咸水膜下滴灌处理相比棉花POD活性增大了36.24%；磁电淡水膜下滴灌处理与淡水膜下滴灌处理相比棉花POD活性增大了15.68%，土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂耦合可有效提升磁电水膜下滴灌棉花抗逆能力。
（2）土壤施氮与喷施叶面多功能生-电调节剂耦合作用可以有效地提高棉花根区含水量。在0~60 cm土层深度，磁电水膜下滴灌与非磁电水膜下滴灌处理相比提高2.27%~18.41%。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，棉田土壤不施氮处理时不同灌溉水质膜下滴灌处理的土壤含盐量存在显著差异。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，棉花根系主要分布土层范围内磁电微咸水膜下滴灌处理与微咸水膜下滴灌处理相比土壤平均含盐量减小了0.66%~16.34%。磁电水灌溉除盐效果显著，相较于微咸水膜下滴灌处理的土壤有效地减少了土壤含盐量。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下，棉花根系主要分布土层范围内磁电微咸水膜下滴灌处理与微咸水膜下滴灌处理相比土壤盐分淋洗效率增大了19.57%。在喷施叶面多功能生-电调节剂条件下四种水质膜下滴灌处理下不施氮处理的土壤中有效养分离子含量均都有所降低，说明棉花对土壤养分的吸收和利用具有正向作用。
参考文献（略）