棉花種植高效節(jié)水灌溉方案比選分析

努爾比耶·艾散

(疏附縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，新疆 疏附 844100)

新疆是我國“三大棉區(qū)”之一，而我國南疆地區(qū)(巴州、阿克蘇、喀什、和田等)的棉花產(chǎn)量占比能超過整個(gè)新疆自治區(qū)的80%，可見棉花種植業(yè)對于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)有著至關(guān)重要的作用。但種植業(yè)需要大量水資源，而南疆地區(qū)降水量并不大，所以用水矛盾也日益突出，如何在保證棉花產(chǎn)量的同時(shí)降低水資源消耗量，對當(dāng)?shù)孛迏^(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

巴楚縣隸屬于喀什地區(qū)，位于新疆自治區(qū)西南部，地處天山南麓、塔里木盆地西北緣。巴楚縣轄4個(gè)鎮(zhèn)、8個(gè)鄉(xiāng)，每年棉花種植面積超過136萬畝，棉紡織業(yè)是其支柱產(chǎn)業(yè)之一。為了提高灌溉水利用率，推行本地棉花種植高效節(jié)水灌溉方案，本項(xiàng)目選取巴楚鎮(zhèn)的一片3畝田地作為試驗(yàn)場地(每畝作為一個(gè)灌溉方案研究對象)，土壤性質(zhì)為棕漠土，質(zhì)地輕壤，肥力中上等，能夠代表該地區(qū)的耕地特征。

2 灌溉方案設(shè)計(jì)

2.1 所選地塊基本情況

所選地塊地下水埋深大于3.0m，經(jīng)過現(xiàn)場檢測，不同深度的土壤容重及土層田間持水量見表1。

表1 所選地塊基本情況

2.2 不同灌溉定額方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目選取的棉花品種為“中棉所35號”，播種時(shí)間為4月15日，使用“一膜三帶六行”機(jī)采棉播種方式，行距設(shè)計(jì)為55+30+55+30，株距13.5cm，密度為1.16萬株/畝[1]。3塊試驗(yàn)田的施肥情況完全一致，而各自的灌溉定額不同，共計(jì)3個(gè)方案，見表2[2]。

表2 試驗(yàn)田的灌溉定額及施肥情況

3 灌溉方案比選

3.1 灌溉土壤含水量對比分析

為測定土壤的含水量，本項(xiàng)目采用“烘干法”，由于棉花根系主要分布在60cm以上土壤層，因此將其作為主要分析對象，每20cm取一次樣，每個(gè)深度樣品至少取5份。測定日期和結(jié)果如圖1所示[3]。

圖1 不同灌溉方案下60cm以上土壤含水率變化

由圖1可知：①從播種到第一次灌溉(6月17日)，3種方案土壤含水量變化一致，說明試驗(yàn)基礎(chǔ)相同；②從第一次灌溉之后，3個(gè)方案就出現(xiàn)了差別，從含水量走勢圖來看，方案三>方案二>方案一，可知灌溉定額越大其含水量越高；③方案一在7—8月份測定的含水量為50%以下，小于棉花所需的灌溉指標(biāo)(花蕾期和花鈴期均為55%)，因此很明顯灌溉定額偏??；④方案二除了7月22日測定數(shù)值較小外，其他測定值均滿足灌溉指標(biāo)，且和方案三相差不大；⑤方案三雖然土壤含水量均滿足要求，但明顯高于田間持水量，不利于棉花生長，也造成了水資源浪費(fèi)[4]。所以單從土壤相對含水量方面考慮，方案二是最合適的。

3.2 灌溉棉花耗水規(guī)律分析

本地區(qū)地下水埋深較大，且試驗(yàn)期間降雨量較少，受這些水源影響很小。此外，為了使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，技術(shù)人員在地塊四周設(shè)置了圍堰，以排除地表徑流的影響。因此，采用“農(nóng)田水分平衡方程”來計(jì)算棉花生育期耗水量Et，見式(1)[5]，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 不同灌溉方案棉花耗水規(guī)律分析

Et=I-(W2-W1)

(1)

式中，I—棉花整個(gè)生育階段灌溉量，mm；W2—棉花生育階段結(jié)束時(shí)土塘貯水量，mm；W1—棉花生育階段開始時(shí)土塘貯水量，mm。

由表3數(shù)據(jù)可知：①由于出苗期和苗期田地耗水主要為蒸發(fā)，因此3種方案的耗水速率及耗水量基本一致；②進(jìn)入蕾期后，從耗水速率和耗水量來看，方案一<方案二<方案三，但方案二、三差別并不大；③進(jìn)入花鈴期，耗水速率和耗水量達(dá)到最高值，耗水量能占到全生育期的50%以上，在該時(shí)期應(yīng)當(dāng)保證充足水量。3種方案之間的差距拉大，其中方案二是方案一的1.39倍，方案三是方案二的1.59倍；④進(jìn)入吐絮期后，耗水速率和耗水量減小?？傮w來看：耗水速率和耗水量與灌溉定額呈正比[6]。

3.3 灌溉棉花生長發(fā)育對比分析

3.3.1對棉花營養(yǎng)生長影響分析

(1)對棉花植株高度的影響

植株高度是高產(chǎn)的基礎(chǔ)之一，由圖2可知：①從6月15日—7月15日，3種方案的植株高度都在增加，但是方案一增長顯著低于方案二、三，而方案二、三的變化趨勢基本上一致；②7月15日之后，植株不再長高，方案二、三基本在75～80cm，而方案一在45cm，遠(yuǎn)低于“中棉所35號”80cm的正常高度，因此灌溉定額不合理[7]。

圖2 不同灌溉方案下植株高度變化曲線

(2)對植株葉面積系數(shù)的影響

3種灌溉方案下植株葉面積系數(shù)變化曲線如圖3所示，由此可知：①方案一的葉面積系數(shù)沒有超過2.5，注定長勢不會(huì)好[6]；②從6月15日—8月15日，方案二和方案三的曲線趨勢基本一致，但8月15日之后，方案三急劇下降，究其原因是生育后期，植株下部葉片受上部遮擋較多而脫落。

圖3 不同灌溉方案下植株葉面積系數(shù)變化曲線

3.3.2對棉花生殖生長影響分析

(1)對植株蕾數(shù)的影響

由下圖4(左)可知：①截止到7月15日，方案一的單株花鈴數(shù)最多，但之后便不增反降，究其原因是水分供應(yīng)不足導(dǎo)致花鈴脫落；②方案二和方案三變化曲線高度一致，在7月30日—8月15日雖然方案二少于方案三，但最終方案三花鈴脫落比較多，最終兩方案一樣，究其原因是方案三田間蔭蔽較多[8]。

圖4 不同灌溉方案下單株花鈴(左)和果結(jié)數(shù)(右)變化曲線

由下圖4(右)可知：①從始至終，方案一的單株果結(jié)數(shù)就遠(yuǎn)小于其他方案，還是受制于供水量不足；②從6月15日～7月15日，方案二和方案三的單株果結(jié)數(shù)高度一致，但此后方案三明顯大于方案二。

(2)對棉花產(chǎn)量和水分利用效率的影響

從表4統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)中可知：①方案二和方案三的產(chǎn)量相差極小，且方案二最大；②方案一的產(chǎn)量與其他兩個(gè)方案相差巨大，達(dá)到53%左右，可見水分不足造成的減產(chǎn)很嚴(yán)重；③方案三的耗水量比方案二高出14.6%，水分生產(chǎn)效率低了14.3%，可見灌溉定額并非越大越好[9]。

表4 不同方案棉花產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率

綜合來看：方案一的灌水定額太小，導(dǎo)致各個(gè)主要參數(shù)的結(jié)果均較差；而方案二的總灌溉定額比方案三低28%，但測定的各主要參數(shù)均相差極小，而且產(chǎn)量反而是最高的，因此是設(shè)計(jì)的3種方案中最優(yōu)的，也能達(dá)到高效節(jié)水效果。

4 結(jié)語

通過一系列對比測定，發(fā)現(xiàn)灌溉定額的不同確實(shí)會(huì)對棉花植株生長、棉花產(chǎn)量有著重要影響，但適量灌溉(方案二)比充分灌溉(方案三)效果更好，欠缺灌溉(方案一)是萬萬不可，因此在缺水地區(qū)就不要強(qiáng)行種植棉花了。通過本次對比試驗(yàn)，基本明確了巴楚縣地區(qū)棉花較適宜的灌溉定額為480m3/畝，而且文中也給出了各個(gè)關(guān)鍵時(shí)期的具體灌溉定額。但在此要特別說明：由于耕地條件不同，可能會(huì)存在差異，應(yīng)當(dāng)在實(shí)踐中適當(dāng)調(diào)整。本項(xiàng)目不足之處是僅選取了3個(gè)灌溉定額對比，得到的并不是一個(gè)線性結(jié)果，因此存在一定的局限性。