不同灌溉频率对滴灌棉花生长及产量的影响研究

刘春燕

摘 要：设置田间小区试验，研究不同灌溉频率对膜下滴灌棉花生长发育的影响，旨在探讨新疆膜下滴灌棉花高效节水灌溉模式，确定棉花种植最佳的滴灌频率，以提高棉花水分利用效率，达到节水增产的目的。

关键词：膜下滴灌;棉花;灌溉频率

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验在菏泽学院试验站进行。该区年均降雨253.3 mm，年均蒸发量1 637.5 mm，年均气温7.9 ℃，地下水位在10 m以下。试验田土壤为灌耕灰漠土，质地为中壤土。土壤基础养分状况为：有机质19.9 g/kg，全氮1.08 g/kg ，碱解氮60.88 mg/kg，速效磷17.95 mg/kg，速效钾184 mg/kg，pH 7.9。前茬作物为棉花。

1.2 试验设计与田间管理

试验于2012—2013年进行，持续2年。供试作物为棉花（品种惠远“710”）。根据目前大田生产实际肥料用量，播前均施P2O5 135 kg/hm2（重过磷酸钙，含P2O5 46% ）和K2O 90 kg/hm2 （硫酸钾，含K2O 51% ）作基肥。播种采用宽幅1.5 m地膜种植，1膜4行，田间毛管采用北京绿源公司生产的Φ15内镶式滴灌带，滴头间距30 cm，设计滴头流量2.7 L/h。1条膜下铺2条滴灌毛管，均铺在窄行中，1根毛管控制2行棉花灌溉。播幅内宽、窄行距为30 cm - 60 cm - 30 cm，株距为10 cm，理论株数为22.2 × 104 株/hm2。

本试验设计灌溉量为4 650 m3/hm2，灌溉施肥频率设置3个水平：全生育期灌水6次、8次和10次（分别用T6、T8和T10表示）。试验采用完全随机区组设计，每个处理重复3次，共9个小区，每个小区为2膜，面积为3 m × 6 m = 18 m2，每个小区之间设1 m保护行。棉花生育期内共施N 360 kg/hm2，结合棉花需水量和需氮规律来确定各次施氮量和灌水量。其中，盛蕾期（6月12日 ～ 6月22日）施肥量占17% ～ 20%，盛花期（6月27 ～ 7月8日）占19% ～ 20%，盛铃前期（7月12日 ～ 7月27日）占37% ～ 40%，盛铃期（7月30日 ～ 8月11日）占15%，吐絮期占（8月15日 ～ 8月26日）8%，灌溉与施肥全程同步，即肥料通过施肥罐溶解在灌溉水中，边滴灌边施肥。灌溉时期、灌量及氮肥所占比例。

1.3 取样与分析

1.3.1 植株样品的采集与氮素吸收量的测定

在棉花吐絮期采用挖掘法获取根系，参照陆地生态系统生物观测规范进行，即分别在外行和中行以棉花单株所占的面积进行挖掘，外行和内行各挖取2株（以膜间中央和宽行中央为界），挖取90 cm × 24 cm的区域将棉花根系检出。获取根系时，将取样区域的地上部分全部采集后，按茎、叶、铃、根不同器官分离开，在105 ℃下杀青30 min后于70 ℃条件下烘干至恒重，称重并记录干物质重。烘干的植株样品经粉碎，过0.5 mm筛备用。植株样品用H2SO4 - H2O2消煮，在BUCHI - 350全自动定氮仪上测定植株不同部位全氮含量。

1.3.2 棉花产量

在棉花吐絮后，小区内每隔3株测1株，计算全小区株数、铃数及单株结铃数;棉花吐絮后每小区分3次采收90朵完全吐絮棉桃，测定平均单铃重和衣分，各小区内连续收獲6.67 m2籽棉换算实收产量。霜前花为10月10号收获的籽棉。

1.4 数据统计及分析

采用Microsoft Excel 2003和spss 11.0 分析处理试验数据，Duncan法检验差异显著性（p < 0.05）。

2 结果与分析

2.1 对棉花生长发育的影响

2.1.1 干物质的积累

从灌溉频率对棉花干物质积累的影响来看（表2），灌溉频率显著影响了棉花的叶、茎、铃及整株干物质质量（p < 0.05）。除铃干物质外，随着灌溉频率的增加，棉花各器官及整株干物质积累量逐渐增加，且处理间均达到显著水平。T10处理棉花叶、茎、根以及整株干物质质量均显著高于T6和T8处理，且达到显著差异。T10处理叶、茎和根干物质质量分别比T6、T8处理增加73.9%和24.0%、66.7%和35.6%、52.3%和40.7%。而铃干物质累积量T8处理最大，达10 008 kg/hm2，各处理间均达到显著水平。

2.1.2 氮素的吸收

灌溉频率显著影响了棉花的叶、茎、铃及整株氮素累积量（p < 0.05，表3）。随着灌溉频率的增加，叶片氮素积累量逐渐增加，且处理间均达到显著水平，T10处理氮素累积量达96.4 kg/hm2;随灌溉频率的增加，茎、根氮素积累量也逐渐增加，T10处理中叶、根氮素积累量与T8、T6相比分别增加了29.7%、167.0%和62.0%、91.1%;不同处理间整株氮素积累量差异均达到显著水平，其中T10处理氮素积累量最大，为441.6 kg/hm2。由此可知，增加灌溉频率会使得棉花植株叶、茎及根氮素积累增加，大量氮素残留在棉花茎秆和叶片中不利于氮素向子粒中转移，造成氮素的浪费。

3 讨论

3.1 不同灌溉频率对棉花生长的影响

获得优质高产的皮棉是种植棉花的最终目的，由于棉花是一种具有无限生长习性的作物，保持营养生长与生殖生长之间、产量构成要素之间、生物学产量和经济产量之间的相互协调是棉花优质高产的关键。膜下滴灌技术不仅提高了水肥的可控性，为作物根系生长创造了良好的水分和养分环境。作物关键生育期少量多次灌水方式是一种新型的灌溉方式，它是在作物的某些需水关键期，控制水分供应，有目的地使作物经受水分胁迫，影响光合产物向不同组织器官重新分配[11]。棉花的营养生长状况是高产栽培所要控制的重要方面，而棉株的生长对水分最为敏感，棉花的生长发育与灌水模式密切相关[12]。

3.2 不同灌溉频率对产量的影响

作物产量和水分利用效率的同步提高是当今节水农业所追求的一个主要目标。T8处理棉花叶片光合速率高，光合产物累积量大，且向生殖器官分配的比例高，单株铃数较多，单铃质量高，因而可显著提高棉花产量和水分利用效率，分别高达7 788 kg/hm2和16.8 kg/（hm2·mm）。蕾期至花铃期是棉花生长的旺盛时期，此期可通过减少灌溉量增加灌溉次数等合理灌溉方式，适当控制营养生长，促进干物质向生殖生长的转化，不仅有利于提高作物的经济产量，而且还有利于大幅度提高水分利用效率，产生明显的节水增产效益，同时也为根系调控技术的研究提供了新的思路和方法。

4 结论

（1）随着灌溉频率的增加，棉花生物量和氮素累积量显著增加，其中T10处理最大;但不同灌溉频率下同化物向营养器官分配的比例不同，T6、T10处理同化物向营养器官分配的比例较高，T8处理同化物向生殖器官分配的比例较高，灌溉频率过高无助于棉花产量提高。（2）与T6、T10处理相比，T8处理获得了较高的籽棉产量和水分利用效率，分别为7 788 kg/hm2和16.8 kg/hm2/mm，具有明显的节水增产效益。因此，在新疆北疆气候条件下，灌溉总量相同的条件下（4 650 m3/hm2），灌溉频率8次可促进棉花的生长发育，有效的增加棉花产量，提高水分利用率。

参考文献

[1]马富裕，严以绥. 棉花膜下滴灌技术理论与实践[M].乌鲁木齐： 新疆大学出版社， 2002. 174-811.

[2]李俊华，马富裕，郑 重，等.膜下滴施尿素对棉花氮素吸收、分配、利用效率的影响[J].土壤肥料，2005（4）：40-43.

[3]张炎，王讲利，李磐，等.新疆棉田土壤养分限制因子的系统研究[J].水土保持学报，2005