不同频率膜下滴灌对棉花农艺性状及产量的影响

王新燕+龚照龙+郑巨云+王俊铎+梁亚军

摘要：通过设置灌水周期为4 d、7 d、10 d的不同膜下滴灌频率，监测各处理棉花不同生育阶段土壤垂直梯度的水分含量，调查不同灌溉频次下棉花农艺性状和产量性状，分析其对主要农艺性状和产量的影响。结果表明，7 d的灌溉频率在不同土层的土壤含水量变化较小，始终保持在适宜棉花生长的 9.1%～21.9%，且7 d的灌溉频率下棉花产量表现最高，达到了7435.35 kg/hm2，明显高于其他2个处理。

关键词：棉花；膜下滴灌；灌溉频次；土壤水分；产量

中图分类号：S562.071 文献标识码：A 文章编号：2095-3143（2017）03-0020-05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.03.005

0 引言

新疆地处亚欧大陆腹地，属干旱与半干旱气候区，降雨稀少，蒸发强烈，是一个水分相当贫乏的区域[1]。棉花占新疆灌溉面积的三分之一，全疆棉花总的基本灌溉定额用水量95.5亿m3，而全疆棉田总灌溉需水量108.8亿m3，由此可见新疆棉花生产发展与水资源面临严峻考验[2]。20 世纪 90 年代，国内开始膜下滴灌的土壤水分动态试验研究，并且以新疆在棉花研究与应用较为广泛[3-8]。有研究表明“小灌量，短周期”的灌溉制度可确保棉花高产稳产，提高棉花水分利用效率；膜下滴灌保持土壤含水率在 50%～80%田间持水率可以得到较理想的作物耗水分布；采用“浅灌勤灌”的方法可使棉花根系主要吸水层在 60 cm 土层深度以内。王小兵，等[9]研究表明，灌水周期 2 d 的高频处理下表层土壤含水率较高；随着灌水频率的增大，棉花花铃期耗水强度增大，产量提高7.3%～17.4%。

目前，田间试验普遍存在观测手段单一、观测时段短、观测土层少等不足，尚缺乏对棉田膜下滴灌不同土层土壤含水量的系统研究，因此，作者根据新疆棉花生产实际，对 55 cm 内 3个土层的土壤含水量进行全生育期监测，以期较为全面地揭示不同灌溉频率对土壤水分含量的影响，为新疆膜下滴灌区采用科学的灌溉方式提供依据。

1 材料与方法

1.1 試验区概况

试验设在位于新疆生产建设兵团农一师十六团的新疆农业科学院经济作物研究所试验田，土壤质地为黏壤土，地下水在20 m以下[10]。供试棉花品种为新疆农业科学院培育的新疆主栽品种新陆中42号，采用覆膜滴灌，一膜两管六行机采模式，行距为10 cm和66 cm配置，株距为9 cm（见图 1）。滴灌带置于66 cm 宽行中间，滴孔间距30 cm，滴孔流量1.6 L/h。

1.2 试验处理及小区划分

根据新疆的耕作灌溉情况，设置单因素试验。试验因素为灌溉周期，设置高频4 d、适频7 d、低频 10 d的3个水平，随机排列，3次重复，共布设 9个小区，小区规格为 2.14 m×8 m。灌溉时段为蕾期和花铃期，灌溉定额均为3900 m3/hm2。

1.3 调查与测定项目

调查棉花不同时期的株高、果枝、蕾数和成铃数情况，棉花不同生育时期测定各处理不同土层深度的土壤含水量情况。

2 结果分析

2.1 土壤不同深度水分变化

2.1.1 土层深度为10～15 cm的土壤含水量

从图2的不同灌溉频次对10～15 cm土壤含水量变化可看出，灌溉频率不同，土壤水分含量各不相同。现蕾期至盛花期各灌溉频次差异较小，是由于前期棉花还没有封行，土壤的蒸发和棉花自身的蒸腾作用对表层土壤含水量的需求较小。盛花期到吐絮期4 d和7 d灌溉频次的土壤含水量是上升趋势，10 d灌溉频次是盛花期至盛铃期下降、盛铃期至吐絮期上升。综合考虑7 d的频率最为合适，满足了棉花在各生育期棉花对水分的需求，在不同生育期均适中，保持了田间的一个适量的含水量。

2.1.2 土层深度为30～35 cm的土壤含水量

从图3中不同灌溉频次对30～35 cm土壤含水量变化可看出，7 d和10 d灌溉频次从现蕾期到盛铃期逐渐下降，从盛铃期到吐絮期快速上升，7 d的土壤含水量下降较为平缓，10 d的土壤含水量下降较为明显。4 d处理的土壤含水量从现蕾到开花呈上升趋势，从开花到盛铃期呈快速下降，从盛铃期到吐絮期快速上升。

2.1.4 棉花不同生育时期的土壤平均含水量

从图5棉花不同生育时期各处理的土壤平均含水量来看，3个灌溉频次的土壤平均含水量的变化基本相似，从现蕾期到盛花期是呈下降状态，盛花期到达最低点，盛花期到吐絮期呈上升状态，吐絮期达到最高点。

在土壤的初始含水量相同情况下，从播种出苗到现蕾期，生产中不进行灌溉，此时棉田的土壤蒸腾及棉花自身需要的水分主要来自土壤水分；当进入现蕾期，棉花的需水量和土壤蒸腾量逐步增加，土壤中的水分已经不能维持棉田的正常生长，此时需要通过及时的灌溉才能保证棉花的正常生长，无论哪种灌溉频次，此期间的土壤平均含水量是持续下降状态，但灌溉周期为7 d时，土壤平均含水量明显高于其他灌溉频次；在棉花的盛花期到吐絮期，随着棉花需水量、土壤蒸发量的减少，棉田土壤平均含水量逐步上升，此时棉田土壤含水量是持续增长状态，同样是灌溉周期为7 d时，棉田的土壤平均含水量的增长速度及幅度明显高于其他灌溉频次。总的来说灌溉频次为7 d时土壤的含水量最为适宜。

2.2 灌溉频率对棉花产量的影响

各处理的棉花农艺性状与产量情况见表1，从表1可以看出，以7 d处理的棉花性状最好，单株结铃数为6.28个，单铃重为 5.54 g，籽棉产量为 7435.35 kg/hm2；10 d处理的棉花性状表现最差，单株结铃数为5.23个，单铃重为5.16 g，籽棉产量5242.20 kg/hm2。表明7 d的灌溉周期是棉花地膜覆盖膜下滴灌较好的灌溉频次，灌溉频次过大或过小都不利于棉花的生长。

3 结论与讨论

试验结果表明：灌溉周期为7 d处理效果最为理想。一是不同土层深度7 d处理的土壤含水量较为理想， 10～15 cm 土层的水分分布相对均匀，从现蕾期到盛花期土壤含水量始终保持在8%～10%，与另两个处理差异不大，从盛花期到吐絮期土壤含水量由10%增长到20%，特别是盛铃期比其他两处理要高于1倍多；且在30～35 cm和50～55 cm土层深度，其土壤含水量变化小，在棉花开花期至盛铃期的土壤含水量均略高于另两个灌溉周期。二是7 d处理的棉花性状最好，收获密度、单株成铃数、单铃重和籽棉产量均明显高于另两个灌溉周期处理。究其原因，作者认为高频灌溉对土层深度为10～15 cm的土壤含水量很快消耗在棉花蒸腾和土壤蒸发，对土壤含水量保持不利，低频灌溉的滴水周期长，对及时缓解旱情不利，因此适频（7 d周期）灌溉表现较好，且土壤水分下渗的影响深度在50 cm左右。

參考文献

[1] 余美，杨劲松，刘梅先，等. 不同膜下滴灌模式对土壤水分及棉花产量的影响[J]. 农业环境科学学报，2010，29（12）：2368-2374.

[2] 张建新，柴付军，杨宝玉. 不同灌溉量对膜下滴灌土壤水盐分布及棉花产量的影响[J]. 新疆农垦科技，2010 （3）：65-66.

[4] 邢小宁，姚宝林，孙三民，等. 不同灌溉制度对南疆绿洲区膜下滴灌棉花生长及产量的影响[J]. 西北农业学报，2016，25（2）：227-236.

[5] 杨凤梅. 不同灌溉处理对棉花生长发育及产量的影响[J]. 塔里木大学学报，2008，2（20）：29-32.

[6] 段锦波，翟勇，柴颖，等. 不同滴灌施肥模式对棉花产量及养分吸收的影响[J]. 中国土壤与肥料 2014 （6）：52-58.

[7] 吕殿青， 王全九， 王文焰， 等. 膜下滴灌土壤盐分特性及影响因素的初步研究[J]. 灌溉排水，2001， 20（1）：28-31.

[8] 李明思，刘洪光，郑旭荣.长期膜下滴灌农田土壤盐分时空变化[J]. 农业工程学报，2012，28（22）：82-87.

[9] 王小兵，李明思，何春燕. 膜下高频滴灌棉花田间耗水规律的试验研究[J]. 水资源与水工程学报，2008，19（1）：39-42.

[10] 余美，杨劲松，刘梅先，等. 膜下滴灌灌水频率对土壤水盐运移及棉花产量的影响[J]. 干旱地区农业研究，2011，29（3）：18-23.