膜下滴灌布置方式對土壤水鹽運(yùn)移和產(chǎn)量的影響

汪昌樹，楊鵬年，于宴民，邸飛艷，黃繁昌

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830052)

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膜下滴灌布置方式對土壤水鹽運(yùn)移和產(chǎn)量的影響

汪昌樹，楊鵬年，于宴民，邸飛艷，黃繁昌

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830052)

以棉花主要根系層各生育期保持適宜土壤含水率為灌水目標(biāo)，設(shè)置一膜單管四行和一膜雙管四行兩種毛管布置方式，以TRIME-T3管式TDR測定土壤含水率指示灌水，開展膜下滴灌大田試驗(yàn)，研究了干旱區(qū)膜下滴灌棉田土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律及分布特征，并對不同滴灌模式下的棉花產(chǎn)量和灌溉水生產(chǎn)效率進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果表明：膜下滴灌單、雙管布置棉花生育期內(nèi)灌溉定額分別為390、550 mm；雙管布置在10～40 cm棉花主要根系層形成適宜作物生長的淡化脫鹽區(qū)，生育期內(nèi)棉花主要根系層土壤含水率處于適宜的范圍，灌水均勻度高，控鹽效果好，棉花生長不受水鹽脅迫；單管布置鹽分隨水分運(yùn)移至濕潤鋒邊緣至外行，棉花主要根系層有積鹽的趨勢，加上滴頭流量大，不利于淡化脫鹽區(qū)的形成。膜下滴灌毛管布置方式?jīng)Q定土壤水鹽分布特征，進(jìn)而影響植株對水分和養(yǎng)分的吸收，單、雙管布置棉花產(chǎn)量分別為5 355、6 075 kg·hm-2，灌溉水生產(chǎn)效率分別為1.38、1.11 kg·m-3，單管布置灌溉水生產(chǎn)效率較高。

膜下滴灌；毛管布置；水鹽運(yùn)移；灌溉水生產(chǎn)效率；產(chǎn)量

新疆干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，棉田多為改良后的輕度鹽漬化土[1]，土壤水鹽運(yùn)移活躍，膜下滴灌是將覆膜種植與滴灌相結(jié)合的灌溉技術(shù)，具有顯著的節(jié)水、增產(chǎn)等效果[2]。通過應(yīng)用分析各種節(jié)水灌溉技術(shù)，膜下滴灌在新疆出現(xiàn)是一種必然的結(jié)果[3]。除棉花外，膜下滴灌已經(jīng)推廣應(yīng)用于蔬菜、瓜果等作物。新疆地域廣闊，各地的氣候、土壤條件不同，膜下滴灌的種植及毛管布置方式也不盡相同，因此研究精準(zhǔn)灌溉、不同滴灌模式下的土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律，對實(shí)現(xiàn)干旱區(qū)節(jié)水抑鹽有重要的意義。

20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞干旱區(qū)膜下滴灌的布管方式進(jìn)行了試驗(yàn)研究。如滴灌棉花一膜單管四行與雙管的年運(yùn)行費(fèi)用對比，形成的群體結(jié)構(gòu)、長勢、產(chǎn)量及品質(zhì)等[4-6]。點(diǎn)源滴灌滴頭流量對土壤濕潤體的大小和形狀均有影響，對濕潤寬度的影響較濕潤深度大，對于黏性土壤，濕潤鋒水平方向運(yùn)移速率和滴頭流量呈正相關(guān)，滴頭流量越大，土壤濕潤體越寬淺[7]。單、雙管布置棉花膜下滴灌濕潤比分別取65%、55%～65%，通過比較不同毛管間距得出單管布置較好[8]。開發(fā)利用原生鹽堿地及防治次生鹽堿化是干旱半干旱地區(qū)土地資源可持續(xù)利用的重要內(nèi)容[9]。膜下滴灌條件下，土壤水分圍繞著滴頭分布，鹽分隨著水分向濕潤鋒邊緣運(yùn)移，土壤含鹽量最大值出現(xiàn)在距離滴頭30 cm左右的水平方向[10]。滴頭附近土壤含鹽量較低，土壤鹽分主要積聚在濕潤鋒邊緣[11-13]。膜下滴灌土壤鹽分的積累與灌溉制度、氣候及土壤條件等有關(guān)，灌后土壤水鹽運(yùn)移的基本特征已在部分研究成果中論述[14-16]。棉花苗期，土壤鹽分開始分區(qū)，鹽分在膜間0～40 cm深度積聚，側(cè)向運(yùn)移加劇膜間土壤鹽分的累積，生育期結(jié)束后，土壤0～60 cm土層鹽分增加；單次滴灌后，土壤剖面內(nèi)的鹽分定向重分布，形成脫鹽區(qū)、穩(wěn)定區(qū)與積鹽區(qū)，0～40 cm深度，雙管對表層鹽分重分布的作用大于單管，0～80 cm深度對剖面鹽分重分布的作用弱于單管，剖面土壤鹽分受灌水周期的影響[10,17-18]。在砂土、砂壤土地塊采用雙管布置，重壤土、粘土、粉土可以根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件有選擇地采用單管布設(shè)[19]。截至目前，新疆棉花均采用寬膜種植，膜寬0.7～2.3 m不等，棉花膜下滴灌主要有一膜單管四行、一膜雙管四行與機(jī)械采棉等毛管布置方式，該方面的研究主要集中于投入產(chǎn)出比和作物需水量等。

本研究依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，研究了不同滴灌毛管布置方式對土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律和分布特征的影響，量化了不同布管方式棉田的產(chǎn)量與灌溉水生產(chǎn)效率，對總結(jié)干旱區(qū)膜下滴灌棉田節(jié)水控鹽與高產(chǎn)的灌溉制度、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐和膜下滴灌的進(jìn)一步推廣應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2014年5—10月在新疆巴州重點(diǎn)灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行，該地地處E86°10′24″，N41°35′14″，地表高程895～903 m。區(qū)域內(nèi)光熱資源豐富，降雨稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，年降水量53.3～62.7 mm，蒸發(fā)量2 273～2 788 mm(Eφ20蒸發(fā)皿)。試驗(yàn)區(qū)年平均氣溫11.5℃，最低氣溫-30.9℃，最高氣溫42.2℃，全年≥10℃積溫4 121.2℃，無霜期191 d，全年平均日照時(shí)數(shù)3 036.2 h；年平均風(fēng)速2.4 m·s-1，最大風(fēng)速22 m·s-1。土質(zhì)以粉砂和砂壤土為主，地表以下100 cm土層的干容重1.43～1.84 g·cm-3，平均容重1.69 g·cm-3，地下水埋深6 m左右，變化不大。灌溉地表水為孔雀河來水，電導(dǎo)率0.65 dS·m-1，礦化度0.49～0.62 g·L-1，田間持水量16%(重量含水量)，萎蔫系數(shù)6%。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

棉花品種為新陸中21號(hào)，2014年4月中旬播種。采用一膜單管四行與一膜雙管四行的毛管布置方式，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，播種間距20 cm-40 cm-20 cm-60 cm，膜間(未覆膜)寬40 cm，株距10 cm；膜寬125 cm，實(shí)際覆地寬約100 cm(圖1)。單管布置毛管鋪設(shè)于膜下寬行中間，雙管毛管鋪設(shè)于膜下窄行，滴頭流量分別為3.2、1.6 L·h-1，滴孔間距均為30 cm。試驗(yàn)小區(qū)規(guī)格為10 m×17 m，根據(jù)田塊隨機(jī)布設(shè)，小區(qū)間采用60 cm寬的聚氯乙烯塑料膜隔離以消除水分的橫向滲流，灌水量由軟管末端的水表控制，管理栽培措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.3研究方法

在試驗(yàn)小區(qū)中間毛管滴頭處布設(shè)TRIME-T3管式TDR所用的由TECANAT制成的透明塑料管，以TRIME-T3管式TDR每天上午監(jiān)測指示灌水，監(jiān)測間隔為10 cm、深度至70 cm，同時(shí)監(jiān)測棉花根系及地上部分生長情況。試驗(yàn)站設(shè)有自記式美國Davis小型氣象站W(wǎng)ATCHDOG。試驗(yàn)采用不間斷監(jiān)測，出現(xiàn)降雨情況，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)棉花各生育期設(shè)定的灌水上下限，計(jì)算次灌水量并換算到試驗(yàn)小區(qū)(表1)，棉花各生育期次灌水量計(jì)算公式為：

m=667×Fc×z×p×(θmax-θmin)

式中，m為各生育期次灌水量(m3·667m-2)；Fc為田間持水量(%)；z為土壤計(jì)劃濕潤層深度(m)，蕾期取0.4，花鈴期與吐絮期取0.6；p為濕潤比，取0.7；θmax為灌水上限(相對田間持水量水平)，θmin為灌水下限。

圖1　田間棉花種植與滴灌帶布局

1.4樣品采集與制備

試驗(yàn)于6月17日灌頭水，灌前取本底樣，在試驗(yàn)小區(qū)棉花長勢均勻且無少苗處、垂直滴灌帶方向相鄰的膜間、窄行、寬行取樣，之后隔15天取一次樣，深度為100 cm，0～60 cm每10 cm取一個(gè)樣品，60～100 cm每20 cm取一個(gè)樣品。采用烘干法測量土壤含水率，1∶5的土水浸提液采用電導(dǎo)法測量電導(dǎo)率值，將每個(gè)處理3次重復(fù)的測量值計(jì)算平均值，得到不同深度層的分析資料。

2　結(jié)果與分析

單、雙管布置生育期內(nèi)灌溉定額分別為390、550 mm，分別灌水16、22次。以鉆取測量得到的棉花主要根系層40 cm為間隔，對比分析樣品資料，這與文獻(xiàn)[10]、[12]關(guān)于膜下滴灌土壤水鹽運(yùn)移研究的結(jié)論一致。

2.1土壤水分動(dòng)態(tài)變化

不同滴灌毛管布置下棉花生育期0～3、10～40、50～100 cm土層的水分動(dòng)態(tài)變化見圖2，對棉花主要根系層10～40 cm重點(diǎn)分析。滴灌毛管布置方式不同，土壤剖面水分動(dòng)態(tài)變化有所差異，土壤表面濕潤半徑的大小、垂直下滲的深度不同。灌水在毛管滴頭處以點(diǎn)源三維空間入滲，水分向水平和垂直方向擴(kuò)散，毛管布置方式?jīng)Q定了滴灌濕潤范圍與形狀，滴頭處土壤含水率最大，膜間表層最小。雙管布置滴灌毛管鋪設(shè)于膜下窄行，灌水在棉花土壤耕作層形成充足的水分條件，隨著生育期的推進(jìn)，次灌水量增加，表層與棉花主要根系層土壤含水率呈上升的趨勢。灌水在10～40 cm土層濕潤體內(nèi)水平運(yùn)移至膜間與寬行，形成水分補(bǔ)給，深層土壤含水率膜內(nèi)與膜間動(dòng)態(tài)變化相似，呈波動(dòng)變化。單管滴灌毛管鋪設(shè)于膜下寬行的中間，灌后寬行土壤含水率明顯升高，尤其是表層土壤，膜間最小。隨著次灌水量的增加、入滲時(shí)間延長，膜下10～40 cm土壤含水率呈輕微的波動(dòng)變化，灌水積聚于滴灌毛管形成的濕潤體內(nèi)，濕潤體不斷擴(kuò)大，體內(nèi)土壤含水率不斷升高，灌水在整個(gè)膜下剖面主要根系層運(yùn)移。因膜間距毛管較遠(yuǎn)以及膜邊的阻隔，灌水難以運(yùn)移至膜間，加上長期裸露，土壤含水率、水勢較低。膜下有覆膜阻隔，在近地表溫度與濕度較高，抑制了土壤水分的蒸發(fā)及垂向運(yùn)移，土壤含水率較高，加上外界氣溫產(chǎn)生的水汽回落，使?jié)駶櫢呌诰鶆颉?/p>

圖2不同滴灌模式不同根區(qū)土壤含水率的動(dòng)態(tài)變化

Fig.2Dynamic changes of soil water content under different drip-irrigation patterns

灌后水分在蒸發(fā)蒸騰及土壤勢梯度作用下進(jìn)入第二階段的入滲，滴灌濕潤體內(nèi)部土壤水分再分布。雙管布置表層窄行土壤含水率呈直線上升至11.45%后趨于穩(wěn)定，寬行與窄行變化趨勢相似，但過程較慢。生育期內(nèi)窄行0～3、10～20、20～30、30～40 cm土層土壤含水率分別為8.95%、11.23%、10.57%、11.46%、10.35%，相對田間持水量分別為64%、80%、76%、82%、74%，在棉花需水的敏感期(花鈴期)，土壤含水率保持相對田間持水量的60%～80%，滿足棉花的生長需要[20]。寬行土壤含水率變化與生育期呈正相關(guān)，表明灌水水平方向擴(kuò)散半徑在30 cm左右。窄行50～100 cm土層土壤含水率增大，產(chǎn)生深層滲漏，濕潤體為窄而長的“胡蘿卜”狀，表明過量的灌水是無意義的。單管滴頭流量大，表層寬行土壤含水率增至11.75%后保持穩(wěn)定，窄行土壤含水率最高時(shí)達(dá)10%，表明隨著灌水時(shí)間延長，滴頭處形成積水。寬行0～40 cm土層土壤含水率平均為11.5%，波動(dòng)不大，窄行0～3、10～20、20～30、30～40 cm土壤含水率分別為6.06%、7.65%、9.82%、8%、8.3%，相對田間持水量分別為44%、55%、71%、57%、60%，生育期內(nèi)產(chǎn)生不同程度的水分脅迫。50～100 cm土層土壤含水率寬行隨著次灌水量的增大而升高，膜間與窄行在灌水后期增大，隨著次灌水量增大，灌水在水平和垂直方向的影響范圍增大，濕潤體近似“洋蔥”狀，為淺而寬的球體。

對比兩種布管方式不同根區(qū)土壤含水率的動(dòng)態(tài)變化，膜下剖面40 cm以上土層土壤含水率升高，越接近表層，升高幅度越大，灌后隨著土壤深度的增加，土壤含水率的升高幅度逐漸減小，40 cm深度以上土壤含水率呈波動(dòng)變化，總體處于上升的趨勢，40 cm以下土層變化不明顯，深層土壤含水率明顯小于40 cm以上土層升高的垂直范圍，處于穩(wěn)定的狀態(tài)，和膜間土壤含水率變化相似。灌水穩(wěn)定后，灌水大部分逐漸下移，雙管布置部分水分移至膜間后垂直上移，形成蒸發(fā)，單管因深層滲漏形成的無效水較多。雙管布置10～40 cm土層寬行土壤含水率在進(jìn)入盛鈴期后明顯增大，原因是隨著生育期的延長次灌水量增加，水分水平擴(kuò)散范圍增大，膜下相鄰兩毛管的濕潤體形成交匯，水分深層滲漏。

2.2不同滴灌毛管布置方式棉花不同根區(qū)土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化

為了直觀對比不同滴灌毛管布置方式生育期內(nèi)整個(gè)剖面土體電導(dǎo)率的變化，依據(jù)棉花種植方式選取0.7 m×1 m的剖面，即寬深分別為0.7、1 m的由膜間至寬行間的代表剖面，分析0～100 cm深度土壤電導(dǎo)率累計(jì)值(即膜間至寬行間0～3、10～40、50～100 cm各個(gè)重復(fù)平均值的累加)的變化。圖3表明土壤鹽分分布均為前期升高、中期開始降低、后期又升高的波動(dòng)變化。從灌水淋洗角度看，鹽分隨著水分產(chǎn)生運(yùn)移，在膜下滴頭處形成脫鹽區(qū)，鹽分向水平與垂直方向擴(kuò)散，最后運(yùn)移至濕潤體邊緣形成積聚，為積鹽區(qū)。從統(tǒng)一土水勢理論，土壤鹽分受蒸發(fā)蒸騰作用的影響，膜間無水分的淋洗，鹽分不斷積累，膜下土壤含水率較高，總的土水勢較大。0～3 cm土壤電導(dǎo)率值較大，主要是膜間表層積鹽所致，10～40 cm土壤主要根系層較穩(wěn)定，受灌水與蒸發(fā)蒸騰作用的影響，50～100 cm土層鹽分隨著灌水的垂直運(yùn)動(dòng)在滴灌毛管垂直方向形成積累，為典型的積鹽區(qū)。

圖3不同滴灌模式土壤剖面0～100 cm深度土壤電導(dǎo)率

Fig.3Profile of soil EC in 0～100 cm depth under different drip-irrigation patterns

膜下滴灌為局部灌溉，水分由地表進(jìn)入土壤，地膜覆蓋抑制了棵間蒸發(fā)，土壤鹽分主要隨水分向下運(yùn)移。0～3、10～40、50～100 cm土層土壤電導(dǎo)率的動(dòng)態(tài)變化見圖4。滴灌毛管布置方式不同使土壤鹽分的運(yùn)移規(guī)律與分布特征差異明顯。雙管表層窄行電導(dǎo)率降幅明顯，隨著生育期的推進(jìn)，次灌水增加，以滴灌毛管為線源形成兩個(gè)脫鹽帶，寬行與膜間呈增長趨勢，分別由隨水運(yùn)移和蒸發(fā)蒸騰所致。10～40 cm深度，窄行處于濕潤體的中心，鹽分被驅(qū)于主要根系層以外，在動(dòng)態(tài)變化中較穩(wěn)定，整個(gè)生育期主要根系層保持適宜的鹽分環(huán)境。寬行、膜間處于濕潤體邊緣，鹽分隨水分進(jìn)入該區(qū)域后進(jìn)行重分布，膜間受蒸發(fā)蒸騰作用產(chǎn)生垂向的運(yùn)移，寬行因覆膜的作用保持穩(wěn)定。50～100 cm土層窄行電導(dǎo)率明顯高于膜間與寬行，為典型的積鹽區(qū)。單管布置表層寬行土壤鹽分最低，窄行與膜間相對穩(wěn)定。10～40 cm土層寬行和雙管窄行變化相似，為穩(wěn)定區(qū)，但隨著施肥停止，鹽分隨水分運(yùn)移至深層土壤，形成脫鹽區(qū)。外行棉花根系層處在滴灌濕潤體邊緣，鹽分積聚，棉花生長受鹽分脅迫。50～100 cm土層寬行與窄行在生育期末鹽分增大，為積鹽區(qū)，膜間產(chǎn)生微弱的波動(dòng)?？傮w上，水平方向上，膜下毛管滴頭處土壤鹽分含量最小，形成淡化脫鹽區(qū)，在濕潤體邊緣形成積鹽區(qū)，垂直方向上，鹽分隨水分垂向運(yùn)移，至深層土壤產(chǎn)生積聚，為積鹽區(qū)。

圖4不同滴灌模式不同根區(qū)土壤電導(dǎo)率的動(dòng)態(tài)變化

Fig.4Dynamic changes of soil EC under different drip-irrigation patterns

灌水影響范圍內(nèi)，土壤電導(dǎo)率值的動(dòng)態(tài)變化與含水率相反，灌后膜下40 cm以上土壤鹽分含量降低，表層最明顯。雙管布置在水平方向上，鹽分運(yùn)移至寬行與膜間，表層寬行電導(dǎo)率值是窄行的2.3倍，膜間最高，原因是土體鹽分由于蒸發(fā)作用在表層積聚。10～40 cm相同土層土壤電導(dǎo)率窄行最低，在水分淋洗下保持穩(wěn)定，隨著花鈴期次灌水量的增加，灌水在寬行形成交匯，窄行與寬行鹽分下降，在后期處于穩(wěn)定的狀態(tài)，膜間最大。50～100 cm土層隨著次灌水量的增加，鹽分呈增大的趨勢，膜間與寬行相對穩(wěn)定。單管膜下表層土壤鹽分淋洗明顯，膜間保持穩(wěn)定。10～40 cm土層寬行鹽分波動(dòng)較大，表明次灌水量增加，鹽分隨水分運(yùn)移至濕潤體的邊緣，但外行棉花根區(qū)受鹽分脅迫。50～100 cm寬行土壤鹽分增加，為積鹽區(qū)。

對比兩種布管方式土壤鹽分的動(dòng)態(tài)變化，雙管以滴灌毛管為線源在棉花主要根系層土壤形成兩個(gè)淡化脫鹽區(qū)，在濕潤峰邊緣遠(yuǎn)離根區(qū)形成積鹽，窄行10～40 cm土層鹽分被驅(qū)至根系層以外，進(jìn)入膜間、寬行及窄行的深層。單管滴頭流量大，土壤鹽分隨水分波動(dòng)范圍廣，鹽分在窄行棉花根系層積聚。隨著次灌水量增加，單管滴頭流量大，在滴頭處形成積水，對水分水平擴(kuò)散運(yùn)移速度與范圍的影響大于垂直方向，不利于形成淡化區(qū)，雙管濕潤鋒在寬行形成交匯，鹽分隨水分淋洗出主要根系層，控鹽效果較好。

2.3棉花生長性狀及測產(chǎn)結(jié)果

棉花生育期結(jié)束后進(jìn)行分小區(qū)采摘，不同滴灌模式籽棉產(chǎn)量見表2，雙管(550 mm·22次-1)的產(chǎn)量(6 075 kg·hm-2)高于單管(390 mm·16次-1)的產(chǎn)量5 355 kg·hm-2，灌溉水生產(chǎn)效率分別為1.11、1.38 kg·m-3。雙管耕作層土壤水分分布均勻，棉花主要根系層(濕潤體內(nèi))無水分脅迫且土壤鹽分受到顯著淋洗，降低了鹽分對棉花的危害。單管布置灌溉水生產(chǎn)效率高(1.38 kg·m-3)，但外行植株在生育期內(nèi)受到水鹽脅迫。雙管主要根系層土壤水分補(bǔ)給充足，棉花生長旺盛，導(dǎo)致收獲時(shí)植株密度降低，但單株產(chǎn)棉比一膜單管高出11.96 g，為43.55 g·株-1，采用雙管布置時(shí)可相應(yīng)降低種植密度，以節(jié)約投資。

表2　不同滴灌模式棉花農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量分析

3　討　論

基于TRIME-T3管式TDR測定土壤含水率指示的灌水，單、雙管生育期內(nèi)灌溉定額不同，分別為390、550 mm，雙管多6次灌水。滴灌毛管布置方式受土壤、氣候條件及滴頭流量、濕潤鋒半徑等很多因素影響，毛管間距對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大，不同毛管布置毛管間距差別很大，有研究得出適宜棉花生長的毛管間距[4]，粘土濕潤鋒的范圍[6]，保證作物根系良好發(fā)育的毛管布置[21]，上述均是在已定灌溉定額下進(jìn)行棉花膜下滴灌毛管布置方式的試驗(yàn)。本研究基于水分最大限度的利用得出的不同灌水模式比較，未依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)灌水定額、灌水率及濕潤比等[19]在相同灌水下的結(jié)論，存在一定程度的局限性。進(jìn)行在既定灌水定額、灌水次數(shù)及灌水時(shí)間下不同布管方式水鹽運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)，可為進(jìn)一步選擇合理的棉花膜下滴灌方式進(jìn)行補(bǔ)充。文中灌水穩(wěn)定后，雙管布置在主要根系層形成充足的供水空間，單管棉花受水分脅迫，若能將灌水與作物需水相結(jié)合，提高產(chǎn)量，可消除高效用水與高產(chǎn)的矛盾。不同滴灌模式的濕潤剖面、深度及半徑不同，表明單管布設(shè)需增加灌水定額滿足外行棉花的需水，即采用單管布置需加大灌水和灌溉定額，盡可能提高滴水強(qiáng)度，增大濕潤的寬深比來滿足作物需水[5]。在種植方式相同的情況下，單管布置外行和內(nèi)行植株有所差異，形成了一個(gè)“雙層”群體結(jié)構(gòu)，使棉花生長具有梯次性，創(chuàng)造了一個(gè)良好的二層空間[6]。試驗(yàn)為一年棉花生育期資料，棉花的耗水、產(chǎn)量及試驗(yàn)土壤本底鹽分含量在不同的年季氣候變化下都有所不同，應(yīng)因地制宜地選擇棉花高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)水的布管方式。

4　結(jié)　論

1) 布管方式不同使棉花生育期灌溉制度、水鹽分布特征有所差異。各生育期土壤水分和鹽分動(dòng)態(tài)變化不同，雙管根系層土壤含水率明顯高于單管，無水分脅迫。垂直方向土層深度與土壤含水率呈正相關(guān)分布，但40 cm以下土層土壤含水率升高變化的范圍小于40 cm以上土層。土層剖面鹽分含量前期升高、中期降低、后期又升高，雙管在主要根系層形成適宜棉花生長的淡化脫鹽區(qū)，無鹽分脅迫，土壤鹽分隨水分運(yùn)移至膜間和寬行，膜間表層出現(xiàn)積鹽。單管土壤鹽分水平和垂直運(yùn)移的距離遠(yuǎn)，影響范圍大，滴頭處形成積水，不利于淡化區(qū)的形成，水平運(yùn)移速度快，外行棉花處于濕潤體邊緣，為積鹽區(qū)，棉花生長受鹽分脅迫。

2) 籽棉測產(chǎn)結(jié)果表明：布管方式的選取對棉花的產(chǎn)量有顯著的影響，雙管棉花的產(chǎn)量(6 075 kg·hm-2)高于單管(5 355 kg·hm-2)，單管灌溉水生產(chǎn)效率高，為1.38 kg·m-3，收獲植株數(shù)單管較高，為169 500 株·hm-2，但單株產(chǎn)棉僅為31.59 g，低于雙管灌溉方式(46.64 g)。

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Effect of different pipe arrangements on soil water-salt transport and yield of cotton under mulched drip-irrigation

WANG Chang-shu, YANG Peng-nian, YU Yan-min, DI Fei-yan, HUANG Fan-chang

(CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi,Xinjiang830052,China)

The soil water content for the main root layer of cotton at growth stages was kept constantly favorable in the experiment, with different treatments including a single pipe (drip-irrigation pipe) and two pipes on four rows of cotton planting. In addition, TRIME-T3 tubular TDR was employed to measure the soil water content, the water-salt transportation and salt distribution characteristics was studied to evaluate the cotton yield and irrigation water use efficiency under different pipe arrangement in arid area. The results indicated that the irrigation quota for single pipe and two pipes treatment under mulched drip-irrigation were 390 mm and 550 mm, respectively, during the whole growth period of cotton. Two pipes treatment resulted in desalination areas which fitted for the growing of cotton in the main root layer of 10～40 cm depth, the soil water content was in appropriate range, had higher irrigation uniformity and a beneficial effect on the controlling of salt, and the cotton growth was not affected by water and salt stress. The single pipe treatment showed that the salt transport was followed with water movement to the edge of wetting front, and the salt accumulation occurred in the main root layer of cotton. The larger dropper flow was not conducive to the formation of the desalination area. The drop-irrigation pipe arrangement influenced the soil water-salt distribution characteristic, and then affected the water and nutrients absorption of cotton, with the single pipe and two pipes arrangements having the yield of 6 075 kg·hm-2and 5 355 kg·hm-2, and the irrigation water use efficiency of 1.11 kg·m-3and 1.38 kg·m-3respectively. The single pipe treatment can obtain higher irrigation water use efficiency.

mulched drip-irrigation; pipe arrangements; water-salt transport; irrigation water use efficiency; yield

1000-7601(2016)04-0038-08

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.04.07

2015-06-20

新疆維吾爾自治區(qū)“十二五”重大科技專項(xiàng)(201130103-3)；中德合作“中國塔里木河流域沿河綠洲的可持續(xù)管理(SuMaRiO)”；新疆維吾爾自治區(qū)水文學(xué)及水資源重點(diǎn)學(xué)科資助(xjswszyzdxk20101202)

汪昌樹(1989—)，男，河南杞縣人，碩士研究生，研究方向?yàn)楦珊祬^(qū)水資源利用與保護(hù)。 E-mail:yulong1989@126.com。

楊鵬年(1966—)，男，甘肅武威人，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事干旱區(qū)水資源利用研究。 E-mail：ypn10@163.com。

S275.6

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