無(wú)膜棉花產(chǎn)量及其根區(qū)溫濕鹽對(duì)灌溉量的響應(yīng)

李軍宏，王 軍，李楠楠，郝先哲，時(shí)曉娟，田 雨，石 峰，羅宏?！?，楊國(guó)正

（1. 石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，石河子 832003；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物高效用水石河子實(shí)驗(yàn)觀測(cè)站，石河子 832003；3. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院 武漢 430070）

0 引 言

新疆地處內(nèi)陸干旱區(qū)，光熱資源豐富，2019年棉花播種面積254.11萬(wàn)hm2、總產(chǎn)量500.2萬(wàn)t，占全國(guó)總播種面積的76.1%、總產(chǎn)量的84.9%、世界棉花總產(chǎn)量的19.0%[1]。然而，隨著地膜使用時(shí)間和強(qiáng)度的增加，造成了嚴(yán)重的殘膜污染[2]。新疆棉田地膜殘留量大，達(dá)158.4 kg/hm2，且以每年15.69 kg/hm2的速度累積[3]。農(nóng)田殘膜量累積會(huì)破壞農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致耕地質(zhì)量下降、農(nóng)事耕作受阻、作物品質(zhì)和產(chǎn)量下降等一系列問(wèn)題[4]。通過(guò)對(duì)新疆多年氣象資料、栽培措施、產(chǎn)投比等分析，迎接這一挑戰(zhàn)的基本思路是以“綠色高效”為宗旨，以“無(wú)膜栽培”為手段，以“減投不減產(chǎn)”為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，

高效協(xié)調(diào)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，打破制約棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)境因素限制，推動(dòng)新疆棉花產(chǎn)業(yè)向綠色高效、持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型。

無(wú)膜栽培雖然消除了殘膜污染的根源，但失去了地膜在增溫保墑方面的重要作用[5]，導(dǎo)致土壤水分損失快、春季土壤溫度上升慢，播種時(shí)間推遲，棉花產(chǎn)量得不到保障[2,6]。如何采取有效調(diào)控措施，改善土壤水熱條件，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，這是實(shí)現(xiàn)無(wú)膜棉高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。王雷山等研究表明，在不影響棉花產(chǎn)量的前提下縮短棉花大田生長(zhǎng)期（推遲播種時(shí)間），增加種植密度，可減少物質(zhì)（尤其是肥料）投入，從而提高棉花生產(chǎn)效益[7]。Chen等[8]研究表明，棉花覆膜條件下，20 cm深度灌溉施肥配合生育期適宜水氮供應(yīng)，有利于優(yōu)化根區(qū)水氮環(huán)境，促進(jìn)根系下扎，提高棉花產(chǎn)量。夜間灌溉導(dǎo)致玉米高度和產(chǎn)量高于白天灌溉[9]。因此，在目前栽培技術(shù)條件下，利用深埋滴灌帶和夜間灌水在抑制土壤蒸發(fā)及早熟棉品種和高密度栽培在縮短生育期等方面優(yōu)勢(shì)，形成無(wú)膜棉高密度深夜滴灌模式，充分挖掘棉花生物學(xué)增產(chǎn)潛力，在不顯著降低產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，避免環(huán)境污染，這是實(shí)現(xiàn)新疆棉花高效可持續(xù)生產(chǎn)的主要途徑之一。

灌水量發(fā)生變化會(huì)直接影響土壤含水量、土壤溫度[10]、土壤鹽分運(yùn)移[11]，進(jìn)而影響根區(qū)環(huán)境，通過(guò)棉花根系分布形態(tài)進(jìn)行調(diào)控從而影響其地上部分生長(zhǎng)和產(chǎn)量[12]。目前在無(wú)膜高密度深層、夜間滴灌條件下，灌水量對(duì)棉花產(chǎn)量及其根區(qū)溫濕鹽的影響效應(yīng)尚未見(jiàn)報(bào)道?；诖耍疚脑跓o(wú)膜深層、夜間滴灌條件下，選用早熟棉品種和等行距密植模式（26株/m2），通過(guò)設(shè)置5個(gè)灌水量處理，研究了棉花產(chǎn)量形成及根區(qū)水分、溫度和鹽分濃度變化規(guī)律，分析了上述參數(shù)之間的相關(guān)性，研究結(jié)果為無(wú)膜棉高效栽培技術(shù)體系的制定奠定理論基礎(chǔ)，對(duì)未來(lái)新疆棉花產(chǎn)業(yè)走上節(jié)能環(huán)保之路具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2019—2020年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物高效用水石河子實(shí)驗(yàn)觀測(cè)站（45°38′N(xiāo)，86°09′E）進(jìn)行，海拔430 m。試驗(yàn)地土壤0～20 cm 土層pH值為7.86，電導(dǎo)率為567μS/cm，速效鉀為174 mg/kg，有效磷為29 mg/kg，有機(jī)質(zhì)為23 g/kg。試驗(yàn)參試品種為‘新陸早74號(hào)’（生育期120 d），由石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院棉花所提供。

2019年棉花生育期內(nèi)降水總量為98.2 mm，大于5 mm的有效降雨7次，5月1日—8月31日，日平均最高氣溫為30.9 ℃，日平均最低氣溫為16.2 ℃；2020年整個(gè)生育期累積降水52.3 mm，大于5 mm的有效降水3次，5月1日—8月31日，日平均最高氣溫為31.4 ℃，日平均最低氣溫為16.6 ℃（圖1）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置5個(gè)灌水量處理：2 649 m3/hm2（W1）；2 925 m3/hm2（W2）；3 201 m3/hm2（W3）；3 477 m3/hm2（W4）；3 753 m3/hm2（W5）（其中W1～W3處理為地下滴灌平均灌水量，W4和W5處理為大田覆膜節(jié)水滴灌平均灌水量[13-14]。）（表1）。小區(qū)面積72.96 m2（4.56 m×16.0 m），隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)4次。

表1 2019—2020年不同處理灌水周期及灌水量Table 1 Irrigation cycles and irrigation amount under different treatments from 2019 to 2020 (m3·hm-2)

開(kāi)春解凍后，如圖2所示，開(kāi)溝15 cm埋入滴灌帶（采用以色列耐特菲姆公司生產(chǎn)的專用滴灌帶及其配件，滴頭流量：2019年1.0 L/h，2020年2.0 L/h），每?jī)尚?根；每處理安裝獨(dú)立閥門(mén)。2019年5月10日播種，保苗株數(shù)19.2萬(wàn)株/hm2，2020年5月5日播種，保苗株數(shù)23.25萬(wàn)株/hm2。在水平距離滴灌帶38 cm處，點(diǎn)播，播種深度3.0～3.5 cm，播后及時(shí)灌水，出苗水300 m3/hm2。全生育期每hm2基施尿素（N 46%）150 kg、重過(guò)磷酸鈣（P2O545%）225kg；生育期每hm2隨水滴施尿素（N 46%）525 kg、磷酸二氫鉀（P2O552%、K2O 34%）150 kg。其他管理措施與常規(guī)栽培技術(shù)相同。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1）土壤水分含率

含水率采用便攜式土壤溫濕鹽測(cè)量?jī)x（HMSCAN-2M，USA）測(cè)定，測(cè)試深度為80 cm，每10 cm為一層，測(cè)定周期每7 d一次[15]。

2）土壤pH值和電導(dǎo)率

用土鉆在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)距棉花38 cm和棉花行處取土壤剖面0～10、>10～20、>20～30 cm土層土樣，剔除土壤樣品中的雜物，風(fēng)干、磨碎、過(guò)1 mm孔徑的篩，土壤pH值采用pH計(jì)測(cè)定，土壤含鹽量采用電導(dǎo)法測(cè)定[16]。

3）棉田土壤溫度分布

土壤溫度使用紐扣式溫度記錄儀（美信DS1921G）進(jìn)行測(cè)定，溫度采集深度為5、10、20、30、40 cm 土層，采集間隔為2 h一次。

4）棉花產(chǎn)量

根據(jù)棉花成熟情況，統(tǒng)計(jì)每小區(qū)單位面積（3 m ×1.52 m）株數(shù)、單株鈴數(shù)，并分2次采收其全部吐絮鈴，每個(gè)處理重復(fù) 4 次，進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)算。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)處理Microsoft Excel 2019 軟件，統(tǒng)計(jì)分析SPSS19.0軟件，顯著性檢驗(yàn)采用Duncan法（P<0.05），繪圖用Sigmaplot 12.5軟件，圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水量對(duì)無(wú)膜棉花產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，棉花籽棉產(chǎn)量均隨灌水量的增加呈增加趨勢(shì)，在W5處理略有下降；因在2019年基礎(chǔ)上優(yōu)化2020年灌水頻率，使2020年產(chǎn)量較2019年相比增加45.6%～65.5%（P<0.05）。2019年W4處理?xiàng)l件下產(chǎn)量比W1、W2、W3、W5處理分別高19.9%、22.7%、7.6%、13.3%；2020年W4處理?xiàng)l件下產(chǎn)量比W1、W2、W3、W5處理分別高10.3%、7.9%、4.1%、6.2%；兩年W4處理均與W3、W5差異不顯著（P>0.05），與W1、W2差異顯著（P<0.05）。這表明灌水量增加會(huì)提高棉花產(chǎn)量，但是當(dāng)增加到一定閾值時(shí)，產(chǎn)量就不會(huì)繼續(xù)增加。

表2 不同灌水量棉花產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素變化Table 2 Variation of yield and yield components of cotton with different irrigation amount

進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素可以看出，總鈴數(shù)隨灌水量的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，表現(xiàn)為W4處理總鈴數(shù)較W1、W2、W5處理增加11.4%、11.8%、4.2%，較W3處理降低2.5%，且顯著高于W1、W2處理（P<0.05），與W3、W5處理差異不顯著（P>0.05）。兩年單鈴質(zhì)量均為W4處理最高，較其他處理增加2.2%～4.1%，2019年與W2、W3、W5處理差異顯著（P<0.05），2020年差異不顯著（P>0.05），可能由于2020年氣溫比2019年高，播期較2019年提前了5 d，且2020年對(duì)灌水頻率和灌水定額進(jìn)行了優(yōu)化，有利于棉鈴發(fā)育。

2.2 灌水量對(duì)無(wú)膜栽培棉花土壤含水率的影響

試驗(yàn)表明（圖3），2019—2020年不同處理土壤含水率隨土層深度的增加呈升高趨勢(shì)。出苗后0～46 d 0～80 cm土層平均土壤含水率隨灌水量增加而升高，各處理間無(wú)顯著差異（P>0.05）。0～20 cm土層中各處理土壤含水率無(wú)顯著差異（P>0.05），較>20～80 cm土層顯著降低44.6%～52.5%（P<0.05）；>20～40 cm土層中，W1土壤含水率較其他處理降低1.9%～10.7%，差異顯著（P<0.05）。

出苗后46～67 d，0～80 cm土層內(nèi)，W5處理土壤含水率最高，為33.34%；W1處理最低，為30.87%，W5處理較其他處理高4.7%～8.0%。出苗后67～88 d，>60～80 cm土層內(nèi)，W1處理土壤含水率較其他處理降低5.8%～17.1%（P<0.05）。出苗后88～109 d土壤含水率較0～88 d相比降低21.2%～35.0%（P<0.05）。綜上，灌水量主要影響了前88 d土壤含水率變化，尤其是>40～80 cm土層，且隨灌水量的增加土壤含水率顯著增加。

2.3 灌水量對(duì)無(wú)膜栽培棉花土壤溫度的影響

土壤溫度變化是隨著太陽(yáng)輻射和大氣溫度的變化而吸收或釋放能量的過(guò)程[17]。如圖4所示，不同處理土壤溫度均隨生育期推進(jìn)呈下降趨勢(shì)，各處理土壤溫度在播種后55～75 d達(dá)到峰值；0～55 d，W1處理的夜間土壤溫度最低，比其他處理分別低0.8%、1.0%、0.8%、1.0%，這可能由于土壤含水率過(guò)低，土壤熱容量小，晚上和清晨隨著氣溫的降低降溫速度也比較快[18]。在55～95 d，0～20 cm土層內(nèi)，W5處理夜間溫度比其他處理分別低0.8%、0.7%、1.8%、0.7%；>20～40 cm土層內(nèi)，W4處理夜間溫度比其他處理分別低1.2%、1.1%、1.7%、1.4%。W4處理土壤溫度在播種后0～55 d和95～135 d分別比其他處理高0.4%～1.3%、0.4%～2.4%。說(shuō)明棉花根區(qū)土壤溫度變化與含水率變化密切相關(guān)，含水率降低溫度就會(huì)上升。

2.4 灌水量對(duì)無(wú)膜栽培棉花土壤pH值的影響

土壤pH值是影響土壤肥力、反映土壤鹽堿度的重要因素之一。2019—2020年土壤pH值變化如圖5所示。隨土層深度的增加，pH值呈增加趨勢(shì)；2019年pH值隨灌水量的增加呈先增加后降低趨勢(shì)；2020年pH值隨灌水量的增加呈增加趨勢(shì)。在0～30 cm 土層，不同灌水量處理pH值存在差異，總體表現(xiàn)為下層pH值要高于表層，說(shuō)明表層含水率下降、水分向深層移動(dòng)，導(dǎo)致表層土壤溫度增加，抑制鹽分表聚。

2019—2020年pH值分別在出苗后67、89 d達(dá)到最大值，W3處理土壤pH值比其他處理低0.7%、0.5%、0.8%、1.5%，W5處理保持較高水平；在出苗后0～60 d，0～30 cm土層內(nèi)，W4處理比其他處理分別降低0.4%、0.8%、0.1%、0.7%。在90～120 d，0～10 cm 土層內(nèi)，W3處理最低，W1處理比其他處理高0.5%、1.2%、1.0%、0.2%；>10～30 cm土層內(nèi)，W4處理pH值比其他處理低1.1%、0.9%、0.7%、0.7%。說(shuō)明土壤含水率降低，土壤溫度增加，其pH值會(huì)降低。

2.5 不同灌水量對(duì)無(wú)膜栽培棉花土壤電導(dǎo)率的影響

土壤電導(dǎo)率是土壤中水溶性鹽的指標(biāo)。2019—2020年土壤電導(dǎo)率值分布見(jiàn)圖6。隨土層深度增加電導(dǎo)率呈降低趨勢(shì)；隨生育期推進(jìn)電導(dǎo)率呈逐漸增加趨勢(shì)。兩年數(shù)據(jù)顯示0～10 cm 土層含鹽度較高，電導(dǎo)率值范圍在404.3～515.4μS/cm之間，W4處理電導(dǎo)率較W1、W2、W5處理增加7.6%～12.2%（P<0.05）。0～10 cm 較>20～30 cm土層相比，電導(dǎo)率顯著增加48.8%～76.6%（P<0.05）。在出苗后0～60 d，0～30 cm 土層內(nèi)，W3處理電導(dǎo)率分別比其他處理高6.5%、8.5%、3.6%、14.3%。在出苗后60～90 d，各處理在 0～10 cm 和>20～30 cm 土層內(nèi)，W5處理分別比其他處理低13.9%～22.9%、0.6%～12.7%（P<0.05）。在出苗后90～120 d，0～10 cm 和>20～30 cm 土層內(nèi)，W1處理最低，W3處理電導(dǎo)率最高，分別比其他處理高8.7%～36.1%、1.1%～13.7%（P<0.05）。說(shuō)明夜間、深層灌溉會(huì)使水分向下運(yùn)移，白天隨著地表溫度上升，深土層中的可溶性鹽分離子隨著水分的蒸發(fā)上行并在地表積聚，導(dǎo)致表層電導(dǎo)率增加。

2.6 各指標(biāo)相關(guān)性分析

由表3可以看出，2019年，產(chǎn)量與蕾期10 cm土層電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系、與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；與30 cm土層電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；產(chǎn)量與花期10 cm土層pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與20 cm土層土壤含水率呈顯著正相關(guān)關(guān)系；產(chǎn)量與盛鈴后期0～20 cm電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表3 產(chǎn)量與不同時(shí)期棉花各指標(biāo)之間相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between yield and cotton indexes in different periods

2020年，產(chǎn)量與蕾期 20 cm 土層土壤含水率和土壤溫度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與電導(dǎo)率和pH值 呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與30 cm土層土壤溫度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；產(chǎn)量與花期10 cm土層電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與pH值呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與20 cm土層土壤溫度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與pH值呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；產(chǎn)量與盛鈴后期20 cm土層土壤溫度和pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

3 討 論

3.1 土壤含水率對(duì)無(wú)膜深層滴灌灌水量變化的響應(yīng)

棉花的生長(zhǎng)速度除了與本身生理特點(diǎn)有關(guān)，還與土壤含水率和灌水有關(guān)[19]。隨灌水量的增加，>10～40 cm土層含水率增大，而 40 cm以下土壤含水率受灌水量影響較小[20]；無(wú)膜滴灌土壤含水率隨灌水定額的增加整體表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，不同灌水定額0～20 cm土層土壤含水率波動(dòng)明顯[21]。本試驗(yàn)表明，隨灌水量的增加，>20～60 cm土層含水率增大，0～20 cm土層含水率受灌水量影響較小，20 cm以下受灌水量影響較大。在出苗后88 d以前土壤含水率隨灌水量增加而增加，差異顯著，88 d以后各處理間差異不顯著。這表明與覆膜滴灌不同，無(wú)膜深層、夜間灌溉模式下表層含水率波動(dòng)小，深層含水率變化明顯，運(yùn)移到表層的含水率降低可減少因不覆膜而造成的水分蒸發(fā)。

高頻灌溉使表層土壤含水率過(guò)高或產(chǎn)生積水，40 cm以下深層土壤濕潤(rùn)不夠，大量水分被蒸發(fā)而不能向下運(yùn)移被作物根系吸收利用，不利于產(chǎn)量形成；低頻滴灌水分補(bǔ)充不及時(shí)，表層土壤含水率較低；7 d 處理下不同土層的土壤含水率變化較小，棉花產(chǎn)量表現(xiàn)最高[14,22-23]。本試驗(yàn)中，2019年蕾期高頻滴灌（滴水周期2 d）下，表層含水率較低，>40～80 cm土層含水率升高；在盛鈴后期低頻滴灌（滴水周期10 d）下，各土層土壤含水率均減??；2020年中頻滴灌（滴水周期7 d）下，各土層含水率變化較小?？赡鼙驹囼?yàn)不覆膜改變了0～20 cm土層溫度和蒸發(fā)速度，滴灌帶埋設(shè)在15 cm土層使向下滲透的水量多于向上蒸發(fā)的水量，導(dǎo)致表層土壤含水率減少。因此，中頻灌溉（滴水周期7 d）能減少表層水分蒸發(fā)，保持中下層土壤含水率充足，增加根系附近土壤含水率。

3.2 土壤溫度、電導(dǎo)率、pH值對(duì)土壤含水率變化的響應(yīng)

土壤溫度升高將使導(dǎo)水率增大，有利于根系吸水，作物根系耗水使根區(qū)土壤含水率發(fā)生變化[24,15]。水分的熱容量較高，在土壤含水率高的區(qū)域，土壤增溫較慢；在土壤含水率低的區(qū)域，土壤增溫快[25]。覆膜栽培夜間地膜阻隔了土壤與大氣之間的熱交換，起到保溫作用[18]。本試驗(yàn)表明，因不覆膜會(huì)導(dǎo)致10 cm 土層溫度受氣溫影響明顯，變化幅度較大，保溫效果明顯低于膜下滴灌；夜間溫度受灌水制度影響較大，20和30 cm土層溫度均隨含水率的減少而升高。

土壤鹽分運(yùn)移的載體是土壤水分[26]。前人研究發(fā)現(xiàn)增加滴水頻率可使含鹽量持續(xù)處于一個(gè)較低的狀態(tài)[27]；灌水量增加不會(huì)顯著影響土壤pH值[28]，可以降低鹽分的累積并獲得高產(chǎn)[29]；而灌水量較少，表層會(huì)積聚大量的鹽分離子[30]。本試驗(yàn)表明，各處理在 0～10 cm 土層發(fā)生積鹽現(xiàn)象，在>20～30 cm土層內(nèi)含鹽量降低。可能是因?yàn)榈喂噙^(guò)程中上層土壤鹽分向下遷移集中在濕潤(rùn)體的邊緣，土壤濕潤(rùn)體內(nèi)部會(huì)形成一個(gè)鹽分濃度較低的淡化區(qū)[31]；也可能是夜間、深層灌溉會(huì)使水分向下運(yùn)移，白天隨著地表溫度上升至深土層中的可溶性鹽分離子隨著水分的蒸發(fā)上行并在地表積聚。

3.3 棉花產(chǎn)量對(duì)無(wú)膜深層滴灌灌水量變化的響應(yīng)

本試驗(yàn)最高籽棉產(chǎn)量為W4處理4 873 kg/hm2，衣分42.8%（數(shù)據(jù)未列出），皮棉產(chǎn)量2 086 kg/hm2，當(dāng)年新疆單位面積皮棉產(chǎn)量為2 063 kg/hm2。說(shuō)明在沒(méi)有增加用水量的條件下，無(wú)膜棉花的產(chǎn)量亦可以達(dá)到新疆棉花平均產(chǎn)量。通過(guò)兩年比較發(fā)現(xiàn)，2020年比2019年保苗株數(shù)增加4.05萬(wàn)株/hm2、日平均最高氣溫高0.5 ℃、播期早5 d、單鈴質(zhì)量高17.9%，棉鈴發(fā)育良好，因而產(chǎn)量最高。說(shuō)明，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化灌溉頻率可以進(jìn)一步挖掘無(wú)膜棉產(chǎn)量潛力[32]。

吳曦等[33]發(fā)現(xiàn)土壤pH值與灌水量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。萬(wàn)書(shū)勤等[34]發(fā)現(xiàn)灌溉水的電導(dǎo)率大于1.1 d S/m時(shí)，電導(dǎo)率越大黃瓜產(chǎn)量越低。本試驗(yàn)表明，籽棉產(chǎn)量與土壤0～20 cm土層電導(dǎo)率、pH 值、花期土壤含水率以及盛鈴后期土壤溫度具有顯著的相關(guān)性。說(shuō)明栽培模式由覆膜轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)膜后，深層、夜間灌溉棉花通過(guò)增加根系集中區(qū)土壤含水率使深層滴灌帶附近為主要耗水層，降低地表無(wú)效蒸發(fā)，提高灌溉水利用效率，進(jìn)而改變根區(qū)土壤含鹽量及溫度，調(diào)控棉花根區(qū)無(wú)機(jī)環(huán)境，最終影響棉花產(chǎn)量。

4 結(jié) 論

本文研究了棉花產(chǎn)量形成及根區(qū)水分、溫度和鹽分濃度變化規(guī)律，探究無(wú)膜棉花產(chǎn)量及其根區(qū)溫濕鹽對(duì)深層、夜間灌溉量的響應(yīng)機(jī)制，得到以下結(jié)論。

1）無(wú)膜高密度深層、夜間滴灌模式下，0～20 cm土層中土壤含水率較>20～60 cm 土層顯著降低44.6%～52.5%，0～10 cm較>20～30 cm土層，電導(dǎo)率顯著增加48.8%～76.6%、pH值降低2.5%～2.9%。無(wú)膜深層、夜間滴灌模式促進(jìn)水分下移，降低表層土壤含水率，增加滴灌帶附近土壤溫度，抑制鹽分表聚。

2）隨著土壤含水率減少，土壤溫度升高，pH值降低，電導(dǎo)率增加。與其他處理相比，W4處理土壤溫度在播種后0～55和95～135 d分別高0.4%～1.3%和0.4%～2.4%、電導(dǎo)率增加7.6%～12.2%。

3）總鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量和籽棉產(chǎn)量隨著灌水量的增加呈先增加后降低趨勢(shì)。籽棉產(chǎn)量與土壤>10～20 cm土層電導(dǎo)率、pH值、花期土壤含水率以及盛鈴后期土壤溫度具有顯著的相關(guān)性。當(dāng)灌水量為3 477 m3/hm2有利于營(yíng)造適宜棉花生長(zhǎng)的根區(qū)溫度、電導(dǎo)率、pH值環(huán)境，籽棉產(chǎn)量達(dá)到4 873 kg/hm2，實(shí)現(xiàn)了無(wú)膜棉高效生產(chǎn)的目標(biāo)。