不同頻率膜下滴灌對棉花農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

王新燕+龔照龍+鄭巨云+王俊鐸+梁亞軍

摘要：通過設(shè)置灌水周期為4 d、7 d、10 d的不同膜下滴灌頻率，監(jiān)測各處理棉花不同生育階段土壤垂直梯度的水分含量，調(diào)查不同灌溉頻次下棉花農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀，分析其對主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，7 d的灌溉頻率在不同土層的土壤含水量變化較小，始終保持在適宜棉花生長的 9.1%～21.9%，且7 d的灌溉頻率下棉花產(chǎn)量表現(xiàn)最高，達(dá)到了7435.35 kg/hm2，明顯高于其他2個(gè)處理。

關(guān)鍵詞：棉花；膜下滴灌；灌溉頻次；土壤水分；產(chǎn)量

中圖分類號：S562.071 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3143（2017）03-0020-05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.03.005

0 引言

新疆地處亞歐大陸腹地，屬干旱與半干旱氣候區(qū)，降雨稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，是一個(gè)水分相當(dāng)貧乏的區(qū)域[1]。棉花占新疆灌溉面積的三分之一，全疆棉花總的基本灌溉定額用水量95.5億m3，而全疆棉田總灌溉需水量108.8億m3，由此可見新疆棉花生產(chǎn)發(fā)展與水資源面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)[2]。20 世紀(jì) 90 年代，國內(nèi)開始膜下滴灌的土壤水分動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究，并且以新疆在棉花研究與應(yīng)用較為廣泛[3-8]。有研究表明“小灌量，短周期”的灌溉制度可確保棉花高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高棉花水分利用效率；膜下滴灌保持土壤含水率在 50%～80%田間持水率可以得到較理想的作物耗水分布；采用“淺灌勤灌”的方法可使棉花根系主要吸水層在 60 cm 土層深度以內(nèi)。王小兵，等[9]研究表明，灌水周期 2 d 的高頻處理下表層土壤含水率較高；隨著灌水頻率的增大，棉花花鈴期耗水強(qiáng)度增大，產(chǎn)量提高7.3%～17.4%。

目前，田間試驗(yàn)普遍存在觀測手段單一、觀測時(shí)段短、觀測土層少等不足，尚缺乏對棉田膜下滴灌不同土層土壤含水量的系統(tǒng)研究，因此，作者根據(jù)新疆棉花生產(chǎn)實(shí)際，對 55 cm 內(nèi) 3個(gè)土層的土壤含水量進(jìn)行全生育期監(jiān)測，以期較為全面地揭示不同灌溉頻率對土壤水分含量的影響，為新疆膜下滴灌區(qū)采用科學(xué)的灌溉方式提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)一師十六團(tuán)的新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)田，土壤質(zhì)地為黏壤土，地下水在20 m以下[10]。供試棉花品種為新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的新疆主栽品種新陸中42號，采用覆膜滴灌，一膜兩管六行機(jī)采模式，行距為10 cm和66 cm配置，株距為9 cm（見圖 1）。滴灌帶置于66 cm 寬行中間，滴孔間距30 cm，滴孔流量1.6 L/h。

1.2 試驗(yàn)處理及小區(qū)劃分

根據(jù)新疆的耕作灌溉情況，設(shè)置單因素試驗(yàn)。試驗(yàn)因素為灌溉周期，設(shè)置高頻4 d、適頻7 d、低頻 10 d的3個(gè)水平，隨機(jī)排列，3次重復(fù)，共布設(shè) 9個(gè)小區(qū)，小區(qū)規(guī)格為 2.14 m×8 m。灌溉時(shí)段為蕾期和花鈴期，灌溉定額均為3900 m3/hm2。

1.3 調(diào)查與測定項(xiàng)目

調(diào)查棉花不同時(shí)期的株高、果枝、蕾數(shù)和成鈴數(shù)情況，棉花不同生育時(shí)期測定各處理不同土層深度的土壤含水量情況。

2 結(jié)果分析

2.1 土壤不同深度水分變化

2.1.1 土層深度為10～15 cm的土壤含水量

從圖2的不同灌溉頻次對10～15 cm土壤含水量變化可看出，灌溉頻率不同，土壤水分含量各不相同。現(xiàn)蕾期至盛花期各灌溉頻次差異較小，是由于前期棉花還沒有封行，土壤的蒸發(fā)和棉花自身的蒸騰作用對表層土壤含水量的需求較小。盛花期到吐絮期4 d和7 d灌溉頻次的土壤含水量是上升趨勢，10 d灌溉頻次是盛花期至盛鈴期下降、盛鈴期至吐絮期上升。綜合考慮7 d的頻率最為合適，滿足了棉花在各生育期棉花對水分的需求，在不同生育期均適中，保持了田間的一個(gè)適量的含水量。

2.1.2 土層深度為30～35 cm的土壤含水量

從圖3中不同灌溉頻次對30～35 cm土壤含水量變化可看出，7 d和10 d灌溉頻次從現(xiàn)蕾期到盛鈴期逐漸下降，從盛鈴期到吐絮期快速上升，7 d的土壤含水量下降較為平緩，10 d的土壤含水量下降較為明顯。4 d處理的土壤含水量從現(xiàn)蕾到開花呈上升趨勢，從開花到盛鈴期呈快速下降，從盛鈴期到吐絮期快速上升。

2.1.4 棉花不同生育時(shí)期的土壤平均含水量

從圖5棉花不同生育時(shí)期各處理的土壤平均含水量來看，3個(gè)灌溉頻次的土壤平均含水量的變化基本相似，從現(xiàn)蕾期到盛花期是呈下降狀態(tài)，盛花期到達(dá)最低點(diǎn)，盛花期到吐絮期呈上升狀態(tài)，吐絮期達(dá)到最高點(diǎn)。

在土壤的初始含水量相同情況下，從播種出苗到現(xiàn)蕾期，生產(chǎn)中不進(jìn)行灌溉，此時(shí)棉田的土壤蒸騰及棉花自身需要的水分主要來自土壤水分；當(dāng)進(jìn)入現(xiàn)蕾期，棉花的需水量和土壤蒸騰量逐步增加，土壤中的水分已經(jīng)不能維持棉田的正常生長，此時(shí)需要通過及時(shí)的灌溉才能保證棉花的正常生長，無論哪種灌溉頻次，此期間的土壤平均含水量是持續(xù)下降狀態(tài)，但灌溉周期為7 d時(shí)，土壤平均含水量明顯高于其他灌溉頻次；在棉花的盛花期到吐絮期，隨著棉花需水量、土壤蒸發(fā)量的減少，棉田土壤平均含水量逐步上升，此時(shí)棉田土壤含水量是持續(xù)增長狀態(tài)，同樣是灌溉周期為7 d時(shí)，棉田的土壤平均含水量的增長速度及幅度明顯高于其他灌溉頻次?？偟膩碚f灌溉頻次為7 d時(shí)土壤的含水量最為適宜。

2.2 灌溉頻率對棉花產(chǎn)量的影響

各處理的棉花農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量情況見表1，從表1可以看出，以7 d處理的棉花性狀最好，單株結(jié)鈴數(shù)為6.28個(gè)，單鈴重為 5.54 g，籽棉產(chǎn)量為 7435.35 kg/hm2；10 d處理的棉花性狀表現(xiàn)最差，單株結(jié)鈴數(shù)為5.23個(gè)，單鈴重為5.16 g，籽棉產(chǎn)量5242.20 kg/hm2。表明7 d的灌溉周期是棉花地膜覆蓋膜下滴灌較好的灌溉頻次，灌溉頻次過大或過小都不利于棉花的生長。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明：灌溉周期為7 d處理效果最為理想。一是不同土層深度7 d處理的土壤含水量較為理想， 10～15 cm 土層的水分分布相對均勻，從現(xiàn)蕾期到盛花期土壤含水量始終保持在8%～10%，與另兩個(gè)處理差異不大，從盛花期到吐絮期土壤含水量由10%增長到20%，特別是盛鈴期比其他兩處理要高于1倍多；且在30～35 cm和50～55 cm土層深度，其土壤含水量變化小，在棉花開花期至盛鈴期的土壤含水量均略高于另兩個(gè)灌溉周期。二是7 d處理的棉花性狀最好，收獲密度、單株成鈴數(shù)、單鈴重和籽棉產(chǎn)量均明顯高于另兩個(gè)灌溉周期處理。究其原因，作者認(rèn)為高頻灌溉對土層深度為10～15 cm的土壤含水量很快消耗在棉花蒸騰和土壤蒸發(fā)，對土壤含水量保持不利，低頻灌溉的滴水周期長，對及時(shí)緩解旱情不利，因此適頻（7 d周期）灌溉表現(xiàn)較好，且土壤水分下滲的影響深度在50 cm左右。

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