不同水分處理對兩種機采種植模式棉花蒸散發(fā)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

李 杰,馬騰飛,何 紅,邊 洋,郭 蕾,郭金軍,古力努爾·艾哈塔爾,帕爾哈提·買買提,吐爾遜江·買買提,婁善偉,張鵬忠

(1．國家棉花工程技術(shù)研究中心,烏魯木齊 830091;2．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟作物研究所,烏魯木齊 830091;3．克拉瑪依市拉瑪依區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,新疆克拉瑪依 834000)

棉花是世界重要大宗農(nóng)產(chǎn)品,是中國重要經(jīng)濟作物、紡織工業(yè)原料,是事關(guān)國計民生的重要戰(zhàn)略物資[1-2]。新疆作為中國最重要的優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地,2021年棉花種植面積250.6萬hm2,占全國種植面積的82.76%;產(chǎn)量513萬t,占全國棉花總產(chǎn)量89.49%。然而,新疆干旱少雨,水資源嚴重緊缺,干早缺水是制約新疆棉花可持續(xù)發(fā)展的最重要因素[3],如何利用有限的水資源,最大限度地節(jié)約灌溉用水量,是本區(qū)棉花可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

膜下滴灌技術(shù)將覆膜栽培技術(shù)與滴灌技術(shù)相結(jié)合,具有保溫保墑、節(jié)水節(jié)肥、增產(chǎn)抑鹽、減少深層滲漏的優(yōu)點,可有效緩解水資源不足與農(nóng)業(yè)用水利用率不高的矛盾,被廣泛應(yīng)用于新疆棉區(qū)[4-5]。種植模式是膜下滴灌的具體實施形式,不同種植模式下棉花土壤濕潤范圍、蒸散發(fā)特征、生長規(guī)律、光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)等必然不同。農(nóng)田蒸散(Evapotranspiration,ET)作為陸地水分和能量循環(huán)過程中的重要環(huán)節(jié),是“大氣-土壤-作物”系統(tǒng)這一相當復(fù)雜體系內(nèi)的連續(xù)過程,是作物生長發(fā)育至關(guān)重要的水分供應(yīng)和能量來源,與作物生理活動和產(chǎn)量關(guān)系極為密切,對棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量具有重要影響[6-7]。土壤蒸發(fā)(Evaporation,Es)通常被視為無效的水分損失,是蒸散的非生產(chǎn)性組成部分,不直接參與產(chǎn)量形成,降低這部分耗水是農(nóng)田節(jié)水的一個重要部分[8]。國內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)對不同灌溉方式下的蒸散發(fā)進行了大量的研究,申孝軍等[9]研究表明西北干旱區(qū)滴灌棉田土壤累積蒸發(fā)量在苗期最高,其次是花鈴期,吐絮期最小;李云光[10]報道,與裸地相比,使用液膜可以使土壤蒸發(fā)降低4.27%～ 29.14%。然而,關(guān)于新疆北疆地區(qū)不同水分處理下等行距和寬窄行兩種機采種植模式棉花蒸散發(fā)特征報道較少。

節(jié)水農(nóng)業(yè)的根本問題是在用水量最少的情況下實現(xiàn)灌溉農(nóng)田的高產(chǎn),同時,應(yīng)綜合考慮產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉用水效率的最佳效益[11]。研究表明,作物對水分虧缺的響應(yīng)主要集中在作物的生長、產(chǎn)量和水分利用特性上,調(diào)虧灌溉可以在不嚴重降低作物產(chǎn)量的情況下提高作物水分生產(chǎn)率[12-13]。據(jù)報道,棉花的生長發(fā)育、水分利用特征和產(chǎn)量等均隨灌溉制度變化而變化,其中季節(jié)性蒸散發(fā)、籽棉產(chǎn)量與灌溉量呈線性相關(guān)[14]。因此,探明北疆地區(qū)兩種機采種植模式下棉花的最佳用水量,對不同種植模式下滴灌棉花的產(chǎn)量形成、品質(zhì)提升、水分利用效率提高和制定合適的灌溉制度至關(guān)重要。

綜上所述,有關(guān)不同水分處理對兩種機采種植模式棉花蒸散發(fā)特征、產(chǎn)量及品質(zhì)的同步研究較少。本研究通過大田微區(qū)控制性試驗,探索研究不同灌量處理下2種機采種植模式棉花蒸散發(fā)特征、光合特性、產(chǎn)量形成和品質(zhì)的影響,旨在探明不同滴灌機采棉田蒸散特征及其影響因素,明確不同灌溉量處理下2種機采種植模式棉花各生育階段土壤蒸發(fā)、蒸散量、蒸發(fā)與蒸散之比的變化規(guī)律;分析兩種機采種植模式棉花光合特性、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子、水分利用效率和纖維品質(zhì)與灌溉量之間的關(guān)系;以期為不同機采棉田水分管理及其氣候和種植模式相似地區(qū)需水規(guī)律的確定提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年至2021年在克拉瑪依小拐鄉(xiāng)國家棉花工程技術(shù)研究中心示范基地進行,地理位置為45°10′N,85°06′E,海拔5 219.51 m,屬典型的溫帶大陸性氣候。2試驗?zāi)昝藁ㄉL季平均氣溫23.1 ℃,總輻射4 176 MJ/m2,降雨33 mm。試驗區(qū)土壤質(zhì)地為沙壤土,0～60 cm土層有機質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀含量2個試驗?zāi)昃捣謩e為8.61 g/kg、0.76 g/kg、67.4 mg/kg、24.3 mg/kg和125.7 mg/kg。

1.2 試驗材料與設(shè)計

供試棉花品種為‘新陸早83號’,分別于2020-04-14和2021-04-19進行膜上點播,于2020-10-02和2021-10-07收獲。試驗設(shè)2種機采種植模式,即等行距種植(76+76) cm (R1)、株距9 cm和寬窄行種植(10+66+10+66+10) cm (R2)、株距11.5 cm;4個灌溉水平,即3 600 m3/hm2(D1)、4 500 m3/hm2(D2)、5 400 m3/hm2(D3)和 6 300 m3/hm2(D4),兩年度各水分處理播種后均滴灌出苗水300 m3/hm2,確保棉花出苗,出苗至現(xiàn)蕾前無灌水處理,現(xiàn)蕾時第一水開始差異化處理,D1、D2、D3和D4 4個水分處理灌水量分別為330 m3/hm2、420 m3/hm2、510 m3/hm2和600 m3/hm2,第一水后每9 d滴水1次,灌水10次,播種至收獲共計灌水11次,每次灌水量用水表控制。試驗按隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復(fù),小區(qū)面積10×10=100 m2。各處理施用氮肥(純N)330 kg/hm2,磷肥(P2O5)180 kg/hm2,鉀肥(K2O)150 kg/hm2,全部隨水滴施,其他按當?shù)剞r(nóng)田管理進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤蒸發(fā) 采用放置于兩條地膜間小型土壤蒸發(fā)器測定,每個處理設(shè)3個規(guī)格相同的小型土壤蒸發(fā)器,布置于距離滴灌帶5 cm、15 cm和30 cm各3個,取其測量的平均值作為各處理的測定值。土壤蒸發(fā)器由外桶(直徑150 mm、高250 mm、不封底)和內(nèi)桶(內(nèi)徑130 mm、高250 mm、壁厚2 mm)兩部分組成,材料為聚氯乙烯(PVC)管。外桶固定,內(nèi)桶可取出,為使桶內(nèi)土壤水分與大田一致,在棉花播種后,將外桶和內(nèi)桶分別垂直放入試驗區(qū),并使其頂面與地面齊平,減少對內(nèi)桶土壤的擾動,使其與田間的土壤盡量保持一致。為保證土壤蒸發(fā)器內(nèi)的土體水分含量和結(jié)構(gòu)同大田相似,降雨或灌溉后立即換土。用精度為0.01 g的電子天平稱量,得到單位時間內(nèi)的棵間土壤蒸發(fā)量,即:E=△W/πr2(E為棵間土壤蒸發(fā);△W為單位時間內(nèi)小型土壤蒸發(fā)器的質(zhì)量差,可以直接通過稱量獲得;r為小型棵間蒸滲桶的半徑),單位為mm。經(jīng)計算微型蒸發(fā)器中土樣每減少1 g/d,相當于蒸發(fā)0.105 mm/d。

1.3.2 田間蒸散量 依據(jù)水量平衡原理,ET=P+I+U+W1-(R+D+W2),式中,ET為農(nóng)田蒸散量;P為有效降水量;I為灌水量;U為地下水分上滲量;W1為作物播種時土層內(nèi)儲水量;R為地表徑流量;D為土壤水分滲透量;W2為作物收獲后土層的含水量。上述各個參數(shù)的單位均為mm。本試驗中棉花生育期降水較少,平均每次降水量很小,且由于試驗為滴灌處理,因此基本避免了地表徑流和土壤水分滲漏的損失。此外,由于試驗田的地下水位很低(>20.0 m),因此地下水對根層的補給可忽略不計。則公式可簡化為:ET=P+I+W1-W2。

1.3.3 葉片光合作用測定 在花鈴期,采用TARGAS-1便攜式光合測定儀于上午11:00-13:30測定。每個處理隨機選取3～5株。測定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、細胞間隙CO2濃度(Ci)氣孔限制值(Ls)等指標。

1.3.4 葉面積指數(shù) 在棉花生育期各階段于各小區(qū)選取生長狀況良好、長勢基本一致的棉花各5株,用LI-300C(LI-COR Inc,Lincoln,NE,USA)葉面積儀測定植株葉面積,取其平均值,計算葉面積指數(shù)(LAI)。

1.3.5 產(chǎn)量測定 棉花吐絮期,調(diào)查6.67 m2面積的棉花株數(shù)、鈴數(shù),并采收各部位棉鈴100個測定鈴質(zhì)量,實測每個小區(qū)棉花產(chǎn)量作為最終的產(chǎn)量數(shù)據(jù),并化為每公頃產(chǎn)量。

1.3.6 纖維品質(zhì)的測定 利用HVI1000大容量纖維測試儀測定上半部平均長度、整齊度、斷裂比強度、伸長率、短纖維指數(shù)、成熟度指數(shù)、馬克隆值、紡織一致性指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本文用Microsoft Excel 2007 對數(shù)據(jù)計算和歸一化處理,用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析,LSD法做多重比較,使用Excel進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水處理對2種機采種植模式棉花蒸散發(fā)的影響

2.1.1 土壤日蒸發(fā)量 從圖1可知,2個試驗?zāi)?種機采種植模式不同水分處理土壤日蒸發(fā)量不同,但不同水分處理間,蒸發(fā)強度在整個時間段內(nèi)變化趨勢一致,均呈脈沖式變化,在灌水后明顯升高,然后呈下降趨勢。4個水分處理下2種機采種植模式土壤日蒸發(fā)量在灌溉后1～4 d內(nèi)處于較高水平,隨后趨于穩(wěn)定,灌溉4 d后各水分處理日蒸發(fā)量維持在1.0 mm/d以下,在0.3～0.8 mm/d范圍內(nèi)波動。從播種后時間來看,出苗后30 d內(nèi),不同水分處理間日蒸發(fā)量沒有顯著差異,4個水分處理年均值R1為1.34 mm/d,R2為1.22 mm/d。出苗30 d至120 d內(nèi),日蒸發(fā)量隨灌水量的增加而增大,表現(xiàn)為D4最高、D3次之、D1最小。對照棉花不同生育期來看,土壤日蒸發(fā)量隨生育期的推進表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢,苗期最大,花鈴期最小。苗期,4個水分處理年均日蒸發(fā)量R1分別為1.29 mm/d、1.30 mm/d、1.37 mm/d、1.41 mm/d,R2分別1.21 mm/d、1.18 mm/d、1.22 mm/d、1.24 mm/d;花鈴期,年均日蒸發(fā)量R1分別為0.70 mm/d、0.98 mm/d、1.32 mm/d、1.89 mm/d,R2分別為0.60 mm/d、0.89 mm/d、1.23 mm/d、1.72 mm/d。就整個生育期而言,4個灌水處理年均日蒸發(fā)量R1分別0.92 mm/d、1.14 mm/d、1.40 mm/d、1.79 mm/d,R2分別0.86 mm/d、1.06 mm/d、1.29 mm/d、1.67 mm/d,R1較R2分別高 6.98%、7.55%、8.53%、7.19%。

圖1 不同灌水處理對兩種種植模式棉花土壤日蒸發(fā)量的影響Fig.1 Effects of different irrigation treatments on daily soil evaporation of cotton under two planting patterns

2.1.2 各生育期蒸發(fā)量、蒸散量和蒸發(fā)與蒸散量之比 從表1可知,2種機采種植模式Es、ET、Es/ET均隨灌水量的增加而增加,D4最高,D1最小。Es/ET在苗期最高,各灌水處理間無顯著差異,4個灌水處理間R1為77.30%～ 80.92%、R2為73.81%～79.69%;花鈴期最小,4個灌水處理R1年均值分別為13.39%、 15.93%、 18.24%和20.98%,R2分別為 11.41%、 14.37%、16.14%和18.46%,各灌水處理間顯著差異,R1高于R2。在整個生育期內(nèi),4個灌水處理R1年均土壤蒸發(fā)量分別為109.2、134.4、 165.5和211.6 mm,R2為101.2、125.5、152.6和195.5 mm,R1高于R2。在R1模式下,4個灌水處理年均蒸散量分別為397.6、465.2、547.2和665 mm,R2分別為412.5、482.1、 563.5和 684.5 mm,R2較R1分別高3.76%、 3.64%、 2.96%和2.94%。4個灌水處理R1年均Es/ET值分別為27.45%、28.90%、30.24%和31.82%,R2分別為24.52%、26.84%、 27.07%和 28.56%,R1較R2分別高11.95%、 7.68%、 11.71%和11.41%。

表1 不同灌水處理下兩種種植模式棉花各生育期蒸發(fā)量與蒸散量之比Table 1 Ratio of evaporation to evapotranspiration of two planting patterns in each growth period of cotton under different irrigation treatments

2.2 不同水分處理對2種機采種植模式棉花光合特性的影響

2個試驗?zāi)?種機采種植模式棉花花鈴期凈光合速率均隨灌溉量的增加而增加(表2),D4最高,R1年均值為31.16 μmol/(m2·s),R2為 25.96 μmol/(m2·s);D1最小,R1為23.12 μmol/(m2·s),R2為20.42 μmol/(m2·s),D4和D3間無顯著差異,顯著高于D1和D2處理,D1和D2間無顯著差異,R1高于R2。蒸騰速率隨灌溉量的增加而增加,D4和D3間無顯著差異,顯著高于D1和D2處理,4個灌水處理年均值R1分別為6.01、6.19、7.68和8.03 μmol/(m2·s),R2分別為5.93、6.05、6.98和7.29 μmol/(m2·s),R1高于R2。氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均隨灌水量的增加而增加,D4和D3間無顯著差異,顯著高于D1和D2處理。氣孔限制值隨灌水量的增加而降低,D1和D2無顯著差異,顯著高于D3和D4。

表2 灌溉對兩種棉花花鈴期光合特性的影響Table 2 Effects of irrigation on photosynthetic characteristics of two cotton species at flowering and boll stage

2.3 不同水分處理對2種機采種植模式棉花葉面積指數(shù)的影響

從圖2可知,2種機采種植模式棉花LAI各灌水處理苗期沒有顯著差異,在0.6左右;從蕾期至吐絮期,LAI隨灌水量的增加而顯著增加,D4最高、D3次之、D1最小。LAI隨生育進程的推進變現(xiàn)為先增加后降低,在花期迅速增加,至鈴期到達最大,2個試驗?zāi)闞1年均值4個灌水處理分別為4.13、4.43、4.74和5.01,R2分別為4.22、 4.53、4.93和5.22。進入盛鈴期后,葉片光合作用下降,養(yǎng)分被轉(zhuǎn)移至棉鈴中,故導(dǎo)致棉葉逐漸枯黃掉落,使得LAI在吐絮后迅速降低,至吐絮期4個灌水處理R1年均值分別為2.41、2.64、2.91和3.07,R2分別為2.53、2.83、3.24和3.52。在全生育期,LAI單峰曲線變化趨勢,R2大于R1。

同一時期不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

2.4 不同水分處理對2種機采種植模式棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子和水分利用效率的影響

2個試驗?zāi)晔斋@株數(shù)R2顯著高于R1,但各水分處理間無顯著差異(表3)。單株鈴數(shù)隨灌水量的增加而增加,D4最高,D1最小,D3和D4無顯著差異,顯著高于D1,4個水分處理R1年均單株鈴數(shù)為7.84～10.18個,D4較D3、D2和D1分別高5.27%、13.24%和29.85;R2為5.00～ 7.50個,D4較D3、D2和D1分別高4.75%、 21.56%和50.00%,R1高于R2。單鈴質(zhì)量隨灌水量的增加而增加,D3和D4無差異但顯著高于D1和D2,在R1模式下,D3和D4分別較D2高10.08%和21.85%,較D1高20.45%和 33.33%;在R2模式下,D3和D4分別較D2高 9.08%和10.41%,較D1高22.59%和24.08%;R1略高于R2。衣分各水分處理間無顯著差異,為40%～43%。產(chǎn)量隨灌水量的增加而增加,D4最高,與D3無顯著差異,但顯著高于D1和D2。R1模式下,4個水分處理年均產(chǎn)量分別為 4 786.73、5 761.05、6 851.2和6 994.2 kg/hm2,D4較D3、D2和D1分別高2.09%、 21.40%和 46.12%;R2分別為4 992.95、 6 051.98、 7 116.60和7 287.10 kg/hm2,D4較D3、D2和D1分別高2.39%、20.41%和 42.53%;R1低于R2。灌溉水利用效率隨灌水量的增大而降低,D4顯著低于D3、D2和D1,D3、D2和D1無顯著差異。水分利用效率隨灌水量的增加先增加后降低,D3最大,D4最小,在R1模式下D3較D1、D2和D4分別高5.01%、 1.61%和20.01%,R1模式下D3較D1、D2和 D4分別高4.96%、1.60%和16.54%。

表3 不同水分處理下2種機采種植模式的棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子和水分利用效率Table 3 Yield component factors,and water use efficiency of cotton of different water treatments under two types of machine-harving planting patterns

2.5 不同水分處理對2種機采種植模式棉花纖維品質(zhì)的影響

從表4可知,2種機采種植模式棉花上半部平均長度均隨灌水量的增大而增長,D4最長,D4和D3無顯著差異,D4和D3顯著高于D2和D1,在R1下D4較D3、D2和D1分別高0.20%、 1.88%和4.69%,R2下D4較D3、D2和D1分別高0.12%、3.09%和6.11%。斷裂比強度和整齊度均隨灌水量的增加而增加,2種種植模式下D1均顯著低于D2、D3和D4處理,D2、D3、D4 3個處理間無顯著差異,R1和R2間無顯著差異。伸長率、短纖維指數(shù)和紡織一致性指數(shù)各灌水處理間無顯著差異,成熟度指數(shù)隨灌水量的增加而降低,D1最高,D4最小。馬克隆值隨灌水量的增加而降低,D4顯著低于D1、D2和D3處理,R1下,2個試驗?zāi)闐4較D1、D2和D3分別低6.84%、 5.33%和4.51%;在R2下D4較D1、D2和D3分別低6.71%、5.66%和4.76%。

表4 不同水分處理下2種機采種植模式的棉花纖維品質(zhì)Table 4 Fiber quality of cotton of different water treatments under two types of machine-harving planting patterns

3 討 論

蒸散是棉田水分消耗的主要形式,是棉花生長過程中水分平衡不可或缺的組成部分[15]。因此,明確等行距和寬窄行種植模式棉花的蒸散量對確定新疆地區(qū)水資源配置和農(nóng)業(yè)用水量具有重要意義。本研究結(jié)果表明,2試驗?zāi)?種機采種植模式棉花蒸散量均隨灌水量增加而增加,在R1模式下,D4分別較D3、D2、D1高21.52%、 42.96%和67.25%,R2模式下,D4分別較D3、D2、D1高21.48%、41.99%和65.53%,這與前人在調(diào)虧灌溉和噴灌上的研究結(jié)果一致[16-17]。說明大灌溉量增加了蒸散量,導(dǎo)致水分的浪費,不利于節(jié)水灌溉。4個灌水處理R1年均值分別為397.6、465.2、547.2和665 mm,R2分別為 412.5、482.1、563.5、684.5 mm;2種機采種植模式年均蒸散量低于Farahani等[18]在敘利亞北部和Ko等[19]在德克薩斯州的相關(guān)報道,這可能是上述研究中使用的品種生育期較本研究品種生育期長所致。在棉花整個生育期,不同水分處理下2種機采種植模式棉花蒸散量花鈴期最大,蕾期次之,苗期最小,說明花鈴期是棉花生育期需水的關(guān)鍵時期,應(yīng)保證充足的水分供應(yīng)。在同一水分處理下,R2蒸散量高于R1,這是由于R2處理冠層密度大,葉面蒸騰量較大所致。

土壤蒸發(fā)是無效耗水的重要指標,不參與產(chǎn)量形成,減少土壤蒸發(fā)對于提高棉花水分利用效率和節(jié)約灌溉用水至關(guān)重要。前人研究表明,土壤蒸發(fā)隨灌水量的增加而增加[20-21]。本研究結(jié)果表明,2種機采種植模式土壤蒸發(fā)量隨灌水量的增加而增大,日蒸發(fā)量苗期最大,花鈴期最小。在R1模式下,年均日蒸發(fā)量D4較D3,D2和D1分別高27.84%、57.39%、93.86%%,R2年均日蒸發(fā)量D4較D3、D2、D1分別高28.09%、55.79%、93.21%,說明過量灌溉增加了土壤蒸發(fā)強度,增加了無效耗水,降低了水分利用效率,不利于水資源節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展。就2種機采種植模式而言,4個灌水處理R1較R2分別高6.98%、 7.55%、8.53%、7.19%,這是由于R1模式行間距大、透光率佳和強輻射所致。Es/ET比值主要受作物地上種群和土壤含水量的影響,王亮等報道不同殘薄膜處理下Es/ET為23.5%～ 29.6%,最大差異為6.1%。本研究R1模式下D1、D2、D3、D4 4個水分處理年均分別為 27.45%、28.90%、30.24%、31.82%,最大差值為 4.37%;R2下4個水分處理年均Es/ET分別為 24.52%、26.84%、27.07%和28.56%,最大差值為4.04%。R1的Es/ET高于相關(guān)報道的值,而R2低于相關(guān)報道[22]。

光合作用是植物最基本的生命活動,是對水分脅迫最敏感的生理過程之一,花鈴期是棉花生殖生長的關(guān)鍵時期,群體光合能力對產(chǎn)量起著關(guān)鍵性作用。易小龍等[23]研究表明隨著灌水量的增加,棉花凈光合速率、光能利用率、最大光化學(xué)效率、光化學(xué)量子效率、光化學(xué)碎滅系數(shù)呈上升趨勢,氣孔限制值和非光化學(xué)碎滅系數(shù)呈下降趨勢。本研究結(jié)果表明2種機采種植模式花鈴期凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均隨灌水量的增加而增加,D4和D3間無顯著差異,顯著高于D1和D2處理;氣孔限制值隨灌水量的增加而降低,D1和D2無顯著差異,顯著高于D3和D4。

節(jié)水灌溉管理的目標不能僅僅考慮產(chǎn)量最大化,而應(yīng)綜合產(chǎn)量、產(chǎn)量組成、水分利用效率、灌溉利用效率、蒸散發(fā)的最佳效益。研究表明,產(chǎn)量隨灌溉量的增加而增加。本研究表明,2種機采種植模式棉花產(chǎn)量隨灌水量的增大而增加,但當灌水量超過一定量時,產(chǎn)量增加不明顯,D3和D4間無顯著差異,顯著高于D1和D2。水分利用效率隨灌水量的增加先增加后降低,D3最高,D4最低。灌溉水利用效率隨著灌水量的增加而下降,D1最高,D4最低,R2略高于R1。這說明過度灌溉不但不能提高產(chǎn)量和水分利用效率,反而會造成水資源的浪費,不利于節(jié)水。這些結(jié)果與之前的研究一致[24]。纖維品質(zhì)是決定棉花經(jīng)濟價值的重要指標[25],已有學(xué)者指出,棉花上半部平均長度與斷裂比強度隨灌水定額的增加而增加,馬克隆值與之相反[26-27]。本研究表明,4個水分處理下2種機采種植模式棉花上半部平均長度、斷裂比強度和整齊度均隨灌水量的增加而增加,伸長率、短纖維指數(shù)和紡織一致性指數(shù)各灌水處理間無顯著差異,成熟度指數(shù)和馬克隆值隨灌水量的增加而降低。

4 結(jié) 論

本研究分析了不同水處理對2種機采種植模式棉花蒸散發(fā)、花鈴期光合參數(shù)、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量、水分利用效率和纖維品質(zhì)的影響,初步得到以下結(jié)論:

(1)4個灌水處理下2種機采種植模式棉花土壤蒸發(fā)(Es)、蒸散量(ET)和Es/ET均隨灌水量的增加而增加,R1年均蒸散量分別為397.6、465.2、547.2和665 mm,R2分別為412.5、 482.1、563.5、684.5 mm;不同灌水處理土壤日蒸發(fā)量苗期最大,花鈴期最小,在灌溉后1～4 d處于較高水平,R1較R2分別高6.98%、7.55%、 8.53%、7.19%;蒸發(fā)與蒸散量之比D1、D2、D3和D4 4個處理R1年均值分別為27.45%、 28.90%、30.24%和31.82%,R2年均值分別為 24.52%、26.84%、27.07%和28.56%,R1較R2分別高11.95%、7.68%、11.71%和11.41%。

(2)葉面積指數(shù)隨灌水量的增加而顯著增加,R2大于R1;產(chǎn)量隨灌水量的增大而增加,D4最高,與D3無顯著差異,但顯著高于D1和D2;灌溉水利用效率隨灌水量的增大而降低,D4顯著低于D3、D2和D1,D3、D2和D1無顯著差異;水分利用效率隨灌水量的增大先增加后降低,D3最大,D4最小。

(3)2種機采種植模式棉花上半部平均長度、斷裂比強度和整齊度均隨灌水量的增加而增加,伸長率、短纖維指數(shù)和紡織一致性指數(shù)各灌水處理間無顯著差異,成熟度指數(shù)和馬克隆值隨灌水量的增加而降低。