近日，農林科學國際期刊《Field Crops Research》發表了新疆農業大學湯秋香教授團隊的研究論文“Deficit irrigation combined with a high planting density optimizes root and soil water–nitrogen distribution to enhance cotton productivity in arid regions”。該研究在膜下滴灌條件下，采用虧缺灌溉與高密度種植相結合，可在不犧牲棉花產量的情況下減少20%的灌溉用水量。通過調整根系分布區、土壤水分消耗區和土壤硝態氮消耗區，提高了根系分布與土壤水分和養分消耗的動態一致性。在虧缺灌溉條件下，該方法可在不降低籽棉產量的前提下，通過提高種植密度來達到節水效果。研究結果為干旱缺水地區棉花高產穩產措施的實施提供了理論基礎。
本試驗在新疆進行為期3年（2019~2021年）的田間試驗。根據作物蒸發蒸騰量（ETc），主區為3個灌溉水平：0.6 ETc（虧缺）、0.8 ETc（典型）和1.0ETc（充足）。3個種植密度為副區：13.5株·m-2（低）、18.0株·m-2（典型）和22.5株·m-2（高）。試驗結果如下：在典型灌溉條件下，典型種植密度下的籽棉產量顯著高于低密度和高密度種植。但在充分灌溉條件下，低密度種植的產量較高，而高密度種植結合充分灌溉的產量較典型條件（典型灌溉+典型種植密度）減產14.7%。在虧缺灌溉條件下，高密度栽培比低密度或典型密度栽培籽棉增產9.2~23.5%，達到穩產節水20%的效果。典型灌溉+典型種植密度與虧缺灌溉+高種植密度處理的干物質積累和收獲指數差異不顯著。低灌溉與高種植密度組合的根系分布面積、土壤水分消耗面積和硝態氮消耗面積的重疊率較高，水分生產率高于其他種植密度和灌溉組合。在不影響棉花產量的前提下，虧缺灌溉結合高密度種植可減少20%的水分投入，這可能是由于根系分布和土壤水氮消耗的動態一致性增強，從而提高了水分生產力。這些發現為干旱缺水地區在不影響產量的情況下實現節水提供了寶貴建議。
圖1灌溉量和種植密度對棉花的平均根長密度的影響
圖2灌溉量和種植密度對不同土層土壤耗水量的垂直變化及比例的影響
圖3 灌溉量和種植密度對棉田土壤硝態氮積累量的影響
圖4 不同灌溉量和種植密度棉花的根系分布區域、土壤水分消耗區域和硝態氮變化區域
新疆農業大學農學院湯秋香教授為該論文的通訊作者，博士吳鳳全為第一作者。該研究得到了國家自然科學基金（31960386）；國家現代農業產業技術體系-棉花產業技術體系（CARS-15-13）；新疆現代農業產業技術體系-棉花產業技術體系（XJARS-03）等項目的資助。
