缓苗期不同灌水量对地下滴灌无膜移栽棉花产量的影响

雷成霞 魏 闯 王振华

（1.山西水利职业技术学院 山西运城 044004；2.石河子大学水利建筑工程学院 新疆石河子 832000）

0 引言

习近平总书记在保障水安全问题讲话中，提炼出新时期治水方针:“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”。对于“农业节水优先”如何实现？主要采取灌区节水改造，作物种植结构调整，田间高效节水等措施，进一步提高水分生产利用率。棉花移栽地下滴灌技术，就是将地下滴灌和无膜移栽棉花技术有机结合，不仅避免了因覆膜引起的环境污染，而且还能将两者的集成效益充分发挥出来，使作物产量和水分利用效率达到最佳[1-3]。已有学者对地下滴灌无膜移栽技术进行了大量的研究，主要包括移栽时间，种植模式、灌水要素、需水量等对作物生理形状和产量的影响[4-13]，而对缓苗期灌水量研究较少，棉花能否成活以及后期产量的高低，与其有直接关系，这也是本文的研究意义所在。

1 试验概况

1.1 试验地点

分别于2009年3月至2009年10月，2010年4月至2010年10月，均在石河子大学节水灌溉兵团重点试验站，进行了为期两年的试验。试验站所处位置:石河子市西郊农试场二连，海拔412 m。试验土壤为中壤土，地下水埋深大于10 m。按照由浅到深测坑0～100 cm土层深度，每30 cm的土壤平均容重分别为1.489、1.637 和 1.490 g/cm3，田间持水率为 30.22%（体积百分比）。

1.2 试验材料与方法

文中用NFT-SDI表示地下滴灌无膜移栽棉花，测坑布置如图1所示。试验测坑共六个，大小均为:长2 m，宽2 m，深度2 m，并在试验前对其底部和四周侧壁，进行防渗处理。试验所用滴灌带澳大利亚TTape，属于NFT-SDI专用滴灌带，埋设于地表以下35 cm处。两条滴灌带之间的距离为90 cm，两个滴头之间的距离为30cm，单个滴头的流量为0.97～1.16L/h。试验种植棉花品种为惠远710，行内棉花之间的距离（株距）为10 cm，种植方式行距为30 cm×60 cm×30 cm。试验中供水系统为水泵加压，随水施肥。

观测记录缓苗期不同灌水量对棉花各个生育阶段的生理参数及产量的影响，并采用美国CPN公司生产的USA CPN503DR.127型中子仪和烘干法监测土壤水分状况。

率定中子计数与土壤体积含水率的对应关系:

式中:y——土壤体积含水率，%；

x——中子数。

图1 地下滴灌示意图

2 试验结果与分析

表1 各个测坑对应的灌水量

2.1 各个测坑对应的灌水处理（每个处理重复3次）

2.2 缓苗期不同灌水处理对棉花成活率的影响

从表2可以看出，移栽后灌水量的多少与棉花的成活有直接关系。总的趋势，灌水量越多的处理，棉花的成活率越高。经比较可得，灌水量最大为52 mm的处理3和处理4，棉花的成活率最高，比处理5和6分别增加19.4%和17.3%，比处理2增加16.3%，比处理1增加3.1%。灌水量为52 mm（处理3、4）和45 mm（处理1），棉花的成活率相差较小。

表2 各处理棉花成活率（按667 m2计）

2.3 缓苗期内各处理土壤水分变化

缓苗期土壤水分的多少，直接关系棉花度过缓苗期时间长短及后期生长。由图2可知，各处理土壤水分含水率整体变化趋势基本一致，灌水前一天较小，灌水一天后土壤含水率有所增加，灌水三天后土壤水分又逐渐减小，基本与灌水前一天相接近。NFT-SDI缓苗期不同灌水处理的土壤含水率在剖面随深度变化的幅度不同，以土壤含水率在距地表60 cm处（滴灌带的下方25 cm附近）最高。灌水后一天，土壤水分随深度的变化，处理4比处理1，2和6都明显，且幅度较大，这与其灌水量最多有关。灌水后三天，各处理土壤含水率在40～80 cm下降的幅度较大，也是根系所在的主要位置。此外，灌水后一天处理2表层20 cm处的土壤含水率大于其他处理，这与灌水前土壤的水分有关。

图2 不同处理土壤水分随深度的变化

2.4 各处理的地温变化

缓苗期（即移栽后）进行适量灌水，合理控制土壤含水量，以水调温，使土壤含水率和地温尽可能地达到最佳耦合，更利于棉苗尽早渡过缓苗期，快速生长。一般而言，土壤灌水时，地温会明显下降，含水量较多的土壤，其温度变化越稳定，不同土层深度的地温变幅较小，不同深度土层间的温差也较小。灌水量较小的土壤，本身土壤温度较高，而在棉花未渡过缓苗期时，绝大部分水分用于土壤表层蒸发，土壤蓄水量很小，不利于棉苗成活。从图3可以看出，各处理地温随深度变化，均从日出之时逐渐升高，至下午16:00时左右达到最大，此后随时间的推移逐渐降低。日变化表层最大，这与太阳直射以及地表先受热有关，白天表层地温高于底层的地温，夜间地温高于表层。此外，对于25 cm处各处理的地温在22:00时，呈现稳定或亦有上升的趋势，各处理的地温随土层深度变化逐渐减少，在一定深度时趋于稳定，这与气温和土壤水分有一定的关系。

图3 不同处理地温随时间的变化

2.5 不同灌水处理的棉花产量

棉花全生育期总灌溉定额和灌水次数一致，而缓苗期灌水量不同，由图4可得，棉花的籽棉和皮棉产量，处理1（灌水量为45 mm）最高，处理6（灌水量为28 mm）最低，处理1和处理4相差不大。以籽棉产量为例比较，处理 1 比处理 2，3，4，5，6 分别高 389、192、225、550、577 kg/hm2。同等条件下，比处理 2（灌水量为37 mm）增加6.3%，比处理3和4（灌水量为52 mm）分别增加3.1%和3.6%，比处理5和6（灌水量28 mm）分别增加8.9%和9.3%。对比缓苗期不同灌水量对棉花全生育进程生理形状的影响，尤其是产量的比较，综合考虑水分利用率的情况下，缓苗期灌水45 mm（处理1）更利于棉苗后期的生长发育。

图4 不同处理棉花籽棉和皮棉产量

3 结论及建议

对于NFT-SDI而言，移栽后棉苗能否成活，直接关系到棉花后期的生长发育和产量的高低，而缓苗期灌水量的多少是关键因素。灌水量45 mm的处理，棉苗的成活率与灌水量52 mm的处理相差较小，为3.1%，土壤温度变化相对稳定，不同土层深度的地温和温差变幅比较稳定。棉花全生育期灌溉定额为450 mm，灌水次数为16次，处理1最终籽棉和皮棉产量最高，综合考虑水分利用率的情况下，灌水量为45 mm更利于棉苗尽早渡过缓苗期和高产量的获得。为了进一步推广应用NFT-SDI，后期还应广泛进行大田试验和模型数据验证。