花鈴期不同灌溉處理對(duì)棉花光合特性和產(chǎn)量的影響

摘要：【目的】揭示花鈴期不同灌水下限對(duì)棉花葉片光合特征參數(shù)及產(chǎn)量的影響，為新疆北疆植棉區(qū)灌溉制度的優(yōu)化提供參考?！痉椒ā?023年在新疆昌吉開(kāi)展大田試驗(yàn)，以中棉所125為供試品種，在花鈴期設(shè)置3種灌水下限，分別為55%（T1）、60%（T2）和70%（T3）田間持水量，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)的滴灌模式作為對(duì)照（CK），分析不同處理對(duì)花鈴期土壤含水率、棉花葉片光合特性及產(chǎn)量性狀的影響，并探究了光合指標(biāo)與葉面溫度和氣象因子之間的相關(guān)關(guān)系和回歸關(guān)系?！窘Y(jié)果】花鈴期T3處理的0～60 cm土層土壤含水率維持在相對(duì)較高且穩(wěn)定的范圍（18.5%～21.6%）?；ㄢ徢捌冢?月11日），T3處理的凈光合速率日平均值最大，呈升-降-升-降的日變化趨勢(shì)。相關(guān)分析表明，凈光合速率、蒸騰速率均與0～60 cm土層土壤含水率、葉面溫度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和環(huán)境溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。T3處理的籽棉產(chǎn)量和灌溉水利用效率最高，分別較CK顯著提高26.46%和71.43%?；谥群捅确ǖ亩嗄繕?biāo)綜合評(píng)價(jià)表明，T3處理的綜合效果最優(yōu)。【結(jié)論】在水資源短缺的北疆膜下滴灌棉田，花鈴期灌水下限、上限分別設(shè)置為70%、90%田間持水量可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水且高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：棉花；土壤含水率；花鈴期；光合特性；產(chǎn)量；灌水下限；田間持水量

Abstract： [Objective] This study aims to reveal the effects of different irrigation treatments at the flowering and boll setting stage on the photosynthetic characteristics and yield of cotton， and to provide a reference for the optimization of irrigation system in cotton planting areas of northern Xinjiang. [Methods] A field experiment was conducted in Changji， Xinjiang in 2023， with CCRI 125 as the test variety. Three lower limits of irrigation were set at the flowering and boll setting stage， which were 55% field capacity （T1）， 60% field capacity （T2）， and 70% field capacity （T3）， respectively. The local conventional drip irrigation mode was used as the control （CK）. The effects of different treatments on the soil moisture content， photosynthetic characteristics， and yield traits of cotton during the flowering and boll setting stage were analyzed. And the correlation and regression relationships between the photosynthetic index， foliar temperature， and the meteorological factors were also explored. [Results] The soil moisture content of 0-60 cm soil layer of T3 treatment was maintained in a relatively high and stable range （18.5%-21.6%） during the flowering and boll setting period. During the early flowering and boll setting period （11 July）， the daily average of net photosynthesis rate of T3 treatment was the highest， showing a daily trend of increasing-decreasing-ascending-decreasing. Correlation analyses showed that net photosynthetic rate and transpiration rate were positively correlated with 0-60 cm soil moisture content， foliar temperature， solar radiation intensity， and ambient temperature. Seed cotton yield and irrigation water use efficiency were the highest under T3 treatment， which were significantly increased by 26.46% and 71.43%， respectively， compared with that of CK. The multi-objective evaluation based on the rank-sum ratio method showed that T3 treatment had the best overall effect. [Conclusion] In the northern Xinjiang where water resources are scarce， the lower and upper limits of irrigation at the flowering and boll setting stage setting at 70% and 90% field capacity， respectively， is a reasonable water-saving and high-yield irrigation mode for cotton fields under the drip irrigation with plastic-film mulching.

Keywords： cotton; soil moisture content; flowering and boll setting stage; photosynthetic characteristics; yield; lower limit of irrigation; field capacity

棉花的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成離不開(kāi)葉片的光合作用，充足的水分供應(yīng)是光合作用正常進(jìn)行的重要因素之一[1]，植物通過(guò)根系吸水不斷供其蒸騰所需[2]?；ㄢ徠谑敲藁ㄉL(zhǎng)發(fā)育最為旺盛的階段，棉花的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行，并且會(huì)逐漸側(cè)重生殖生長(zhǎng)?；ㄢ徠诘耐寥浪止?yīng)情況直接影響棉株的光合作用，進(jìn)而影響棉花干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成。凈光合速率和蒸騰速率是光合特征主要參數(shù)，能夠反映作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)以及對(duì)水分條件的響應(yīng)，其變化規(guī)律受氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和土壤水分狀況等因素的影響[3-4]?；诓煌墓嗨舷孪拗贫ü喔戎贫龋创_定灌水量與灌水時(shí)間）可影響土壤含水量的時(shí)空變化，從而影響作物的光合作用效率和產(chǎn)量形成[5]。研究表明，合理的灌水上下限可減少植物葉片過(guò)量的蒸騰失水，提高水分利用效率[6-8]，滿(mǎn)足新疆北疆缺水地區(qū)棉田的生產(chǎn)需求，對(duì)節(jié)水灌溉的發(fā)展具有重要意義。

本研究以中棉所125為材料，于2023年在新疆昌吉回族自治州（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為昌吉）開(kāi)展大田試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)控棉花花鈴期的灌水下限，探究水分限額管理對(duì)棉花光合特征指標(biāo)和產(chǎn)量的影響，并探究光合生理指標(biāo)與其影響因子之間的相關(guān)關(guān)系和回歸關(guān)系，以期為北疆植棉區(qū)棉田水分的精準(zhǔn)管理及限額灌溉制度的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心昌吉綜合試驗(yàn)基地（44°15′N(xiāo)，87°19′E，海拔470 m）。該地區(qū)位于阿爾泰山脈的東端，屬中溫帶區(qū)，為典型的大陸性干旱氣候區(qū)，冬季長(zhǎng)而嚴(yán)寒，夏季短而炎熱，晝夜溫差大，春秋季節(jié)不明顯，氣候干燥，蒸發(fā)量大，降水稀少。年平均降水量為160～180 mm，年均蒸發(fā)量為1 787 mm，年平均氣溫為6.6 ℃，年平均日照時(shí)間為2 833 h，年平均無(wú)霜期為160～190 d。

2023年4月15日，于試驗(yàn)地中心挖1 m深的土坑，將環(huán)刀打入土層剖面分層取土，每10 cm為一層，每層土樣3次重復(fù)，將所取土樣帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)土壤粒徑、容重及田間持水量。利用激光粒度分析儀測(cè)量不同土層（0～100 cm）的顆粒組成，試驗(yàn)地0～100 cm土層土壤質(zhì)地類(lèi)型復(fù)雜，不同土層土壤的物理性狀見(jiàn)附表1，其中0～60 cm土層田間持水量的平均值為28%。試驗(yàn)地0～100 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的平均含量分別為18.59 g·kg－1、66.44 mg·kg－1、26.46 mg·kg－1和320.62 mg·kg－1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為中棉所125，采用膜下滴灌1膜3帶6行的寬窄行種植模式，行距為（66＋10）cm，株距為10 cm，種植密度為30株·m－2。采用貼片式滴灌帶，滴灌帶位于窄行中間，額定流量為2.4 L·h－1，滴頭間距為25 cm。具體種植模式見(jiàn)圖1。棉花于2023年4月26日播種，5月4日出苗，6月11日進(jìn)入蕾期，7月11日進(jìn)入花鈴期并打頂，8月26日進(jìn)入吐絮期，10月15日收獲。

根據(jù)前人的研究結(jié)果[9-14]設(shè)置灌水上下限。苗期，土壤灌水下限和上限分別控制在60%和100%田間持水量；蕾期，土壤灌水下限和上限分別控制在70%和80%田間持水量；花鈴期，土壤灌水下限設(shè)置3個(gè)處理（分別為55%、60%和70%田間持水量，記為T(mén)1、T2和T3），灌水上限控制在90%田間持水量；吐絮前期，土壤灌水下限和上限分別控制在55%和100%田間持水量。以當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的滴灌模式為對(duì)照處理（CK），苗期、蕾期和花鈴期的灌水周期分別為4 d、10 d和8 d，吐絮中后期不灌水，生育期內(nèi)共滴灌12次，灌溉定額為561 mm。共設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的面積為45 m2（4.5 m×10 m）。

棉花全生育期各處理的灌水定額用含水率差值法確定。采用ZL6土壤含水量水勢(shì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TEROS12，美國(guó)METER公司）采集土壤含水率數(shù)據(jù)，將測(cè)定土壤含水率的傳感器放置在窄行中間的棉花根部。水分監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在垂直于棉花根系的20 cm、50 cm和80 cm土層（圖1）。5月4日后，于每天20：00采集各小區(qū)的水分傳感器數(shù)據(jù)，與設(shè)定的各生育時(shí)期土壤含水率下限對(duì)比，若低于土壤含水率下限，則根據(jù)公式（1）計(jì)算各處理的灌水定額，由各小區(qū)進(jìn)口處的水表控制；若高于下限，則不灌水。

式中，Q為灌水量（mm）；θq為0～60 cm土層灌水前的土壤含水率（即20 cm和50 cm土壤含水率的平均值，%，下同）；θh為0～60 cm土層灌水后的土壤含水率（苗期、蕾期、花鈴期和吐絮期土壤含水率上限分別為100%、80%、90%和100%）；γ為土壤容重與水容重之比，取值為1.52；H為土壤濕潤(rùn)層深度（苗期和蕾期取0.4 m，花鈴期和吐絮期均為0.6 m）；Pt為濕潤(rùn)比，根據(jù)《微灌工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50485－2020）[15]，取值為0.6；η為灌溉水利用系數(shù)，取值為0.95。棉花全生育期各處理的灌水量見(jiàn)表1，其中CK處理的灌溉定額最大，T2處理的最小。

各處理的施肥水平按照當(dāng)?shù)卮筇飳?shí)際施肥習(xí)慣。將660 kg·hm－2尿素、450 kg·hm－2硫酸鉀、405 kg·hm－2磷酸一銨（8月4日前施用）和90 kg·hm－2磷酸二氫鉀（8月4日后施用）溶解后通過(guò)施肥罐施入各試驗(yàn)小區(qū)。其他田間管理措施均與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的棉花種植模式保持一致。

1.3 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.3.1 土壤含水率測(cè)定。定時(shí)采集方法同1.2。取土校準(zhǔn)：分別在棉花苗期（5月28日、6月1日）、蕾鈴期灌水前1 d、灌水當(dāng)日、灌水后（7月8日、7月9日、7月10日）及棉花吐絮后（9月29日），利用土鉆采集20、50、80 cm土層的土樣，3次重復(fù)，取樣后即稱(chēng)量，于105 ℃烘干至質(zhì)量恒定后再稱(chēng)量，計(jì)算土壤含水率，與TEROS12水分探頭自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定驗(yàn)證。

1.3.2 光合參數(shù)測(cè)定。采用北京雅欣理儀科技有限公司的Yaxin-1105便攜式光合熒光儀，選擇晴朗天氣測(cè)定棉花倒4葉（打頂后選擇倒3葉）光合參數(shù)。每個(gè)處理隨機(jī)選定3株，測(cè)定時(shí)間為7月11日、8月5日和9月7日每天的9：00、11：00、13：00、15：00、17：00和19：00。測(cè)定指標(biāo)包括凈光合速率（net photosynthetic rate， Pn）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance， Gs）、蒸騰速率（transpiration rate， Tr）和胞間CO2濃度（intercellular CO2 concentration， Ci）及葉面溫度（leaf temperature， Tl），并根據(jù)公式（2）計(jì)算葉片水分利用效率[16]（water use efficiency of leaf， WUEL）。

1.3.3 氣象數(shù)據(jù)獲取。試驗(yàn)田埋設(shè)天圻智能生態(tài)站（東方智感，中國(guó)），可獲得太陽(yáng)輻射強(qiáng)度（solar radiation intensity， S）、大氣相對(duì)濕度（relative humidity of atmosphere， RH）和環(huán)境溫度（ambient temperature， Ta）等氣象數(shù)據(jù)。

1.3.4 產(chǎn)量測(cè)定。吐絮期，在每個(gè)小區(qū)選取6.7 m2（2.92 m×2.3 m）的樣點(diǎn)，調(diào)查所有棉花株數(shù)及鈴數(shù)；并在各樣點(diǎn)收取棉鈴54個(gè)（棉株上部、中部和下部各18個(gè)），晾干后計(jì)算鈴重；根據(jù)公式（3）計(jì)算籽棉產(chǎn)量。

式中，Y為籽棉產(chǎn)量（kg·hm－2）；H為收獲密度（株·hm－2）；Nb為平均單株成鈴數(shù)；G為鈴重（g），0.9為估產(chǎn)系數(shù)。

1.3.5 灌溉水利用效率。根據(jù)公式（4）計(jì)算灌溉水利用效率（irrigation water use efficiency， IWUE）[17]。

式中，Y為籽棉產(chǎn)量（kg·hm－2），I為生育期內(nèi)棉田的總灌水量（m3·hm－2，按1 mm＝10 m3·hm－2計(jì)算）。

1.3.6 逐步回歸分析。逐步回歸分析常用于建立多元回歸模型，基本思路為將每個(gè)變量依次引入回歸方程中，引入通過(guò)F檢驗(yàn)的解釋變量，剔除不顯著的變量。已經(jīng)被選入的解釋變量有可能會(huì)由于引入新的解釋變量而失去顯著性與重要性，需要進(jìn)行t檢驗(yàn)考慮是否將其從回歸方程中剔除，以確保每次引入新的變量之前回歸方程中只包含對(duì)因變量作用顯著的變量。反復(fù)進(jìn)行這一過(guò)程，直到回歸方程中既不需要引入顯著的新變量，也不需要剔除不顯著的變量為止。多元回歸模型如下，

式中，y為因變量光合作用指標(biāo)；β0為常數(shù)項(xiàng)；i＝1，2，3，…，p；p為解釋變量的數(shù)目，本研究中p＝4；xi為自變量（S、RH、Tl、Ta）；βi為回歸系數(shù)，常使用最小二乘法進(jìn)行求解；ε為殘差，符合正態(tài)分布。

1.3.7 秩和比法（rank-sum ratio， RSR）。RSR是在1個(gè)x行（x個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象）y列（y個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)）的矩陣中，將正向指標(biāo)從小到大進(jìn)行排名，負(fù)向指標(biāo)從大到小進(jìn)行排名，通過(guò)秩轉(zhuǎn)換進(jìn)行無(wú)量綱化處理，獲得統(tǒng)計(jì)量秩和比（RSR值），按照秩和比值的大小對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣進(jìn)行直接排序或分檔排序[18]。RSR值為0～1，在本研究中RSR值越大表示該處理的綜合情況越佳。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析，用鄧肯多重范圍檢驗(yàn)法（Duncan’s 新復(fù)極差法）比較不同處理間的差異顯著性。用Microsoft Excel 2019和Origin 2022繪圖。

在分析光合參數(shù)與其影響因素的關(guān)系時(shí)，采用SPSS 22.0軟件的協(xié)方差分析確定不同處理之間的回歸直線(xiàn)斜率和截距是否存在顯著差異。若差異顯著，則采用Microsoft Excel 2019將各個(gè)處理的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析；若差異不顯著，則將所有處理統(tǒng)一進(jìn)行回歸分析，確定回歸方程和統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤含水率的變化

花鈴期和吐絮前期（7月中旬至9月上旬）不同處理各土層土壤含水率的變化見(jiàn)圖2。隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，20 cm土層的土壤含水率波動(dòng)幅度最大，50 cm土層次之，80 cm土層波動(dòng)最小。T1、T2和T3處理20 cm、50 cm和80 cm土層土壤含水率的波動(dòng)幅度均明顯小于傳統(tǒng)滴灌處理CK。T1、T2、T3和CK處理0～60 cm土層土壤含水率分別在15.8%～22.2%、18.1%～21.2%、18.5%～21.6%和12.1%～27.9%。7月11日、8月5日和9月7日不同處理的0～60 cm土層土壤含水率分別表現(xiàn)為T(mén)3＞T2＞T1＞CK、CK＞T3＞T2＞T1和T2＞T3＞T1＞CK。

2.2 葉片光合參數(shù)的變化特征及與其影響因素的關(guān)系

2.2.1 葉片光合參數(shù)日變化特征。7月11日和8月5日，4個(gè)處理的Pn呈升-降-升-降的“M”形變化趨勢(shì)。8月5日白天的同一時(shí)間點(diǎn)，CK處理的Pn高于其他3個(gè)處理。9月7日，Pn日變化不大，不同處理間無(wú)明顯差異（圖3A）。7月11日，Tr呈升-降-升-降的“M”形變化趨勢(shì)。8月5日和9月7日，Tr整體呈先升高后降低的趨勢(shì)，同一時(shí)間點(diǎn)CK處理的Tr較大（圖3B）。7月11日，Gs呈升-降-升-降的“M”形變化趨勢(shì)。8月5日，Gs整體呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。9月7日，Gs整體呈降-升-降的變化趨勢(shì)，同一時(shí)間點(diǎn)CK處理的Gs較大（圖3C）。7月11日，Ci呈升-降-升-降的“M”形變化趨勢(shì)（T2和T3處理除外）。8月5日和9月7日，Ci整體呈先降低后升高然后趨于平穩(wěn)的變化趨勢(shì)（圖3D）。7月11日，T2處理的WUEL呈降-升-降的變化趨勢(shì)，其他3個(gè)處理的WUEL呈降-升-降-升的變化趨勢(shì)，最大值均出現(xiàn)在15：00；8月5日，CK的WUEL呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，其他3個(gè)處理的WUEL呈升-降-升的變化趨勢(shì)；9月7日，4個(gè)處理的WUEL無(wú)明顯變化，且同一時(shí)間點(diǎn)不同處理的WUEL無(wú)明顯差異（圖3E）。

各處理的光合參數(shù)的日平均值見(jiàn)表2。7月11日，T1處理的Pn和Tr顯著低于T2、T3和CK處理，T1處理的Gs顯著低于T2處理，T2、T3和CK處理的Pn、Tr和Gs均無(wú)顯著差異；4個(gè)處理的Ci無(wú)顯著差異；CK處理的WUEL顯著低于T2和T3處理，T1、T2和T3處理的WUEL差異不顯著。8月5日，CK處理的Pn顯著高于T1、T2和T3處理，T1、T2和T3處理的Pn無(wú)顯著差異；CK處理的Tr顯著高于T1處理，CK、T2和T3處理的Tr差異不顯著；4個(gè)處理的Gs、Ci和WUEL均無(wú)顯著差異。9月7日，CK處理的Pn、Tr和Gs顯著高于T1、T2和T3處理，T1、T2和T3處理的Pn、Tr和Gs均無(wú)顯著差異；4個(gè)處理的Ci和WUEL無(wú)顯著差異。

2.2.2 葉片光合參數(shù)影響因素的日變化特征。棉花葉片的光合參數(shù)受到自身因素和外界因素的共同影響，外界因素包括Tl、S、RH和Ta。T1、T2、T3和CK處理的日平均Tl在34.42～34.83 ℃，Tl的日變化幅度為7.60～13.07 ℃。與CK處理相比，7月11日、8月5日和9月7日T1、T2和T3處理的日平均Tl均無(wú)顯著變化（P＞0.05）。7月11日、8月5日和9月7日的9：00－19：00，不同處理棉花Tl的變化呈單峰曲線(xiàn)，9：00左右最小，隨后逐漸升高，15：00或17：00達(dá)到峰值后緩慢降低（圖4A）。S呈先增大后減小的變化趨勢(shì)，9：00最小（7月11日除外），15：00或13：00左右達(dá)到最大值。RH在9：00左右最大，之后降低，17：00后有所回升（7月11日除外）。Ta呈先升高后略微降低的變化趨勢(shì)，在17：00達(dá)到峰值（圖4B）。

2.2.3 光合參數(shù)與其影響因素的相關(guān)分析及逐步回歸分析。各處理棉花葉片的Pn和Tr均與Gs、0～60 cm土層土壤含水率（θ）、Tl、S和Ta呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與Ci顯著負(fù)相關(guān)；Gs與WUEL、θ和RH呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與Ci和Tl呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；Ci與WUEL、Tl、S和Ta呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與RH呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5）。

光合參數(shù)與單個(gè)影響因素的一元線(xiàn)性回歸方程見(jiàn)表3。Pn、Tr、Gs和Ci與S、Tl、RH和Ta有明顯的線(xiàn)性關(guān)系，且相關(guān)性較好，R2均在0.5以上。Pn、Tr、Gs和Ci與各影響因子的線(xiàn)性關(guān)系斜率絕對(duì)值大小表現(xiàn)為T(mén)l＞Ta＞RH＞S。

將棉花葉片的光合生理指標(biāo)與4個(gè)影響因子作多元逐步回歸分析，得到的方程見(jiàn)表4。RH、Ta和S為T(mén)r和Gs的主要影響因子，Tl、RH、Ta和S為Pn的主要影響因子，Ta和S為Ci的主要影響因子。Pn與Gs擬合方程的決定系數(shù)較好，均在0.5左右。

2.3 各處理的棉花產(chǎn)量與多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

2.3.1 各處理棉花產(chǎn)量性狀差異。由表5可知，T1、T2、T3和CK處理的收獲密度及鈴重均無(wú)顯著差異。T1、T2和T3處理的單株鈴數(shù)分別較CK增加6.64%、19.93%和19.93%，其中T3處理的單株鈴數(shù)與CK差異顯著，T1和T2處理與CK處理無(wú)顯著差異。T1、T2和T3處理的籽棉產(chǎn)量分別較CK提高14.25%、9.99%和26.46%，其中T3處理的籽棉產(chǎn)量與CK差異顯著，T1、T2處理與CK處理的籽棉產(chǎn)量差異不顯著。T1、T2和T3處理的灌溉水利用效率分別較CK處理顯著提高65.31%、62.24%和71.43%。

2.3.2 基于RSR的多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)。采用RSR法對(duì)不同處理下的棉花光合指標(biāo)（Pn、Tr、Gs、Ci）、WUEL、籽棉產(chǎn)量及其構(gòu)成因素（收獲密度、單株鈴數(shù)、鈴重）、灌水次數(shù)與灌溉定額進(jìn)行多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，以頻率單位Probit為自變量，RSR為因變量，采用最小二乘法計(jì)算得到的直線(xiàn)回歸方程為RSR＝0.109×Probit＋0.072（R2＝0.84，P＜0.05），最后通過(guò)回歸方程輸出RSR矯正值進(jìn)行分檔排序[19]，Probit＜4為第1檔，4≤Probit＜6為第2檔，Probit≥6為第3檔，分別對(duì)應(yīng)差、中、優(yōu)。由表6可知，各處理的排名依次是T3、T2、T1和CK，且只有T3處理為第3檔，其余3個(gè)處理為第2檔。

3 討論

棉花的光合生理指標(biāo)受到自身生長(zhǎng)狀況、氣候、土壤等條件的共同影響。在水分充足的條件下，棉花葉片的光合作用受自身生理因子的影響更明顯；在水分虧缺的條件下，受環(huán)境因子的影響較大[20-23]。本研究發(fā)現(xiàn)，Pn、Tr與θ、Tl、S、Ta顯著正相關(guān)，Gs與θ、RH顯著正相關(guān)，Ci與Tl、S、Ta顯著負(fù)相關(guān)，與RH顯著正相關(guān)，這與施英俊[24]的研究結(jié)果相符。根據(jù)前人的研究結(jié)果[25-26]，不同環(huán)境因素對(duì)葉片光合指標(biāo)的影響不盡相同，觀察其線(xiàn)性斜率值發(fā)現(xiàn)光合指標(biāo)對(duì)Tl和Ta更敏感，Tl和Ta的升高利于提高Pn和Tr，促進(jìn)植株光合作用，從而提高棉花產(chǎn)量[12]。本研究中多元逐步回歸分析結(jié)果表明，RH、Ta和S是Tr和Gs的主要影響因子，Tl、RH、Ta和S是Pn的主要影響因子，與施英俊[24]、趙文淵等[27]的研究結(jié)果一致。由此可知，棉花的光合指標(biāo)與棉田氣象環(huán)境因子密切相關(guān)。

花鈴期是棉花耗水最多的生育階段，土壤水分含量影響棉花的光合作用[28]。本研究通過(guò)設(shè)定灌水上下限調(diào)控灌水時(shí)間和灌水量，探究不同處理對(duì)棉花葉片光合作用的影響。當(dāng)土壤含水率較高時(shí)，作物會(huì)增加蒸騰以降低水勢(shì)，形成水勢(shì)梯度促進(jìn)根系吸水；當(dāng)土壤含水率較低時(shí)，作物會(huì)降低蒸騰作用，減少水分散失[29]。本研究發(fā)現(xiàn)θ與Pn、Tr和Gs顯著正相關(guān)。Singh等[30]也發(fā)現(xiàn)土壤水分狀況影響葉片光合參數(shù)，增加土壤含水率利于提高Pn、Tr和Gs。本試驗(yàn)條件下，花鈴中期（8月5日）Tr和Gs呈先升高后降低趨勢(shì)，Pn呈升-降-升-降的“M”形變化趨勢(shì)，具有明顯的“午休”現(xiàn)象，WUEL呈升-降-升的變化趨勢(shì)（CK處理除外），這與姬亞琴等[31]的研究結(jié)果相似。光合指標(biāo)之間相互影響，土壤水分變化通過(guò)影響Ci，從而影響Pn、Tr、Gs和WUEL等指標(biāo)，Pn越大，消耗的Ci越多，本研究發(fā)現(xiàn)Pn與Ci顯著負(fù)相關(guān)。光合作用強(qiáng)度影響作物的最終產(chǎn)量。本試驗(yàn)條件下T3處理的20 cm土層土壤含水率較高，更有利于植物進(jìn)行光合作用，T3處理的籽棉產(chǎn)量明顯高于其他3個(gè)處理，與易小龍等[32]得出較高的土壤含水率可保證棉花光合作用強(qiáng)度并獲得高產(chǎn)的研究結(jié)果一致。

RSR法分析結(jié)果表明，T3處理在取得最高籽棉產(chǎn)量的同時(shí)具有較好的節(jié)水效果，是限額水分管理下較為合理的灌溉模式。本研究通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分含量對(duì)比各時(shí)期設(shè)定的土壤含水率下限確定是否灌溉，利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)控棉田土壤水分含量的變化，探究最適于當(dāng)?shù)孛藁ㄉL(zhǎng)發(fā)育的灌溉制度。潘俊杰等[13]、申孝軍等[14]通過(guò)控制棉花各生育時(shí)期的灌水下限，發(fā)現(xiàn)花鈴期70%～75%田間持水量（灌水下限）為適宜的灌溉預(yù)警線(xiàn)，與本研究得到的花鈴期棉田灌水下限控制在70%田間持水量為最優(yōu)處理的結(jié)果一致。

4 結(jié)論

不同灌溉處理影響土壤含水率的動(dòng)態(tài)變化?；ㄢ徠赥3處理（花鈴期灌水下限設(shè)定為70%田間持水量）0～60 cm土層土壤含水率處于穩(wěn)定且較高的水平（18.5%～21.6%）?；ㄢ徢捌冢?月11日），T3處理的葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均最大，且呈升-降-升-降的日變化趨勢(shì)。凈光合速率和蒸騰速率與0～60 cm土層土壤含水率、葉面溫度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和環(huán)境溫度顯著正相關(guān)。T3處理的籽棉產(chǎn)量和灌溉水利用效率最大，均顯著高于對(duì)照處理。基于秩和比法的多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)表明，T3處理的綜合效果最優(yōu)?；诿藁ü?jié)水和高產(chǎn)等目標(biāo)，推薦當(dāng)?shù)孛藁ɑㄢ徠诠嗨孪拊O(shè)定為70%田間持水量。

附表：

詳見(jiàn)本刊網(wǎng)站（https：//journal.cricaas.com.cn/）本文網(wǎng)頁(yè)版。

附表1 試驗(yàn)地土壤的物理性狀

Table S1 Physical properties of soil in experimental field

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（責(zé)任編輯：王小璐" " 責(zé)任校對(duì)：王國(guó)鑫）