不同灌水技术对土壤水分及棉花叶面积指数的影响分析

摘要：為了探讨不同灌水方式对土壤水分变化及棉花叶面积指数变化的影响。通过测坑试验，设定3种灌溉方式（膜下滴灌、地下滴灌、痕量灌），利用PR2测定土壤水分，LAI-2200测定棉花叶面积指数。结果表明：每日连续灌水处理能保证土壤含水率波动较小，其中痕量灌处理能保证0～30cm和0～60cm土层含水率较均匀;地下滴灌处理后期棉花叶片生长旺盛，痕量灌处理下棉花叶片生长趋于缓慢，二者后期叶片衰老脱落的速率均比膜下滴灌处理快。

关键词：棉花;灌溉方式;叶面积指数;痕量灌溉

中图分类号：S-3文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20200815010

收稿日期：2020-07-03

作者简介：肖兵（1990-），男，本科。研究方向：节水灌溉技术应用。引言

植物冠层具有截获光能的功能[1]，其中叶片是植物进行光合作用的重要器官，是植物能量合成的场所[2]。棉花作为新疆种植面积最大的经济作物，研究棉花的冠层变化规律对于指导棉花生产具有重要意义。在当前水资源紧缺的状况下，探索更加高效的节水灌溉技术对于新疆棉花种植意义重大。本文通过测坑试验，设定传统节水灌溉方式（膜下滴灌、地下滴灌）和新型微流量灌溉技术[3]（痕量灌）共3种灌水技术，以期探讨不同灌水技术条件下土壤水分环境对棉花叶面积指数的影响特性，从而对棉花节水灌溉技术发展提供理论支持。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2018年4―9月在新疆维吾尔自治区塔里木河流域巴音郭楞管理局水利科研所（灌溉试验站）进行（E86°09′，N41°35′，海拔895～903m），试验区位于库尔勒市西尼尔镇境内，处于天山南麓塔里木盆地边缘孔雀河冲积平原带，属于暖温带大陆性荒漠气候，干旱少雨且蒸发强烈。多年平均降雨量58.6mm，主要集中在6—8月，多以阵雨形式出现;多年平均蒸发量2788.2mm，蒸降比达47.58，日照时数3036.2h;年平均风速2.4m·s-1，最大风速22m·s-1，年平均气温11.5℃，最低气温-30.9℃，最高气温42.2℃，≥10℃积温4121.2℃，无霜期191d。试验年地下水水位7.6±0.5m。

1.2试验设计

供试棉花品种“新陆中55号”，采用测坑试验（2m×3.3m，未衬底），试验前测坑0～20cm土壤捡出残留地膜和杂草根系等杂质。供试土壤为砂壤土，土壤体积质量1.45g·cm-3，田间持水率（体积含水率）26.98%，孔隙度41.66%。20～30cm土层施入底肥二胺50kg·667m-2、复合肥40kg·667m-2、硫酸钾5kg·667m-2、尿素5kg·667m-2。其它管理与大田相同。种植模式均为一膜双管，覆膜宽度1.2m，滴灌带（或痕灌带）铺设于窄行间，行距设置为20cm+45cm+20cm，如图1所示;膜间距40cm，株距10cm。

采用膜下滴灌、地下滴灌、痕量灌3种灌溉方式。膜下滴灌采用内镶贴片式滴灌带，设计滴头流量2.2L·h-1，滴头间距30cm，全生育期灌水10次，灌水周期7～10d，全生育期总灌水量465mm（为当地推荐灌溉定额）。地下滴灌采用内镶式滴灌带，设计滴头流量2.2L·h-1，滴头间距30cm，埋深20cm，每日灌水，灌水定额根据生育阶段的不同设定，每次灌水时间持续约2～3h，全生育期总灌水量465mm。痕量灌采用北京普泉科技有限公司生产的痕灌带（直径16mm），设计控水头流量0.6L·h-1，埋深20cm，采用1.5m高平台供水，每日持续供水，每次灌水时间持续约10～12h，全生育期灌溉定额465mm。灌溉用水为地下水，平均矿化度约为2.21g·L-1。地下滴灌和痕量灌分别设3个重复，膜下滴灌设2个重复，共8个测坑。生育期内追肥量为尿素45kg·667m-2，磷酸二氢钾10kg·667m-2。

注：地下滴灌和痕量灌埋设深度为20cm。

1.3测试项目与方法

采用PR2土壤剖面水分速测仪（Delta-T，英国）测定10cm、20cm、30cm、40cm、60cm、100cm土层体积含水率，水分测定管分别埋设在宽行至膜间，每隔20cm埋设有根，每一测定剖面共计5根，如图1所示。土壤水分的测定时间以膜下滴灌为准，于其灌水日期前后测定所有处理。灌水周期内土壤水分变化监测，从本轮灌水前1d至下一轮灌水前1d每日傍晚19∶00进行测定。

叶面积指数采用LAI-2200（LI-COR，美国）进行冠层分析。LAI-2200具有320～490nm的感应波段，用于感应天空被遮蔽的情况，进而得到天空开度，得到在冠层覆盖条件下的透光率，最终计算出冠层的叶面积指数。

所获得数据采用Excel 2007进行整理。

2结果与分析

2.1土壤水分变化情况

监测期灌水为生育期第4次灌水（7月12日），由于7月9日有30mm的降雨，所有处理均停止灌水，故将第4次灌水时间推后至7月14日。通过计算0～30cm和0～60cm土层平均含水率（图2、3）可知，灌水前，0～30cm土层的土壤平均含水率以地下滴灌最大16.27%，大于灌水下限16%（田间持水率26.98%的60%[4]），膜下滴灌和痕量灌均小于灌水下限;0～60cm土层的土壤平均含水率以膜下滴灌最大19.84%，地下滴灌和痕量灌均大于16%。灌水后，膜下滴灌和地下滴灌0～30cm土层的平均含水率上升较快，因为滴头流量较大，灌入水量主要受重力影响像在竖直方向扩散较快，而痕量灌控水头由于流量小，水分扩散受土壤毛细力作用大于重力作用，且土壤含水率未达到饱和状态，所以含水率上升较慢。0～60cm土层的平均含水率以膜下滴灌上升最快，地下滴灌和痕量灌变化较小。灌后随着时间的推移，膜下滴灌土壤含水率降低很快，而地下滴灌和痕量灌变化微小。这是因为膜下滴灌属储水灌溉，需要将供作物几天消耗的水量一次灌入土中，其湿润范围比较大;地下滴灌和痕量灌属高频灌溉，一次灌入水量小，而由于滴头（控水头）流量不同，水分进入土壤中受到的扩散力量不同，其湿润形式也不同。

2.2叶面积指数变化情况

叶面积指数随棉花出苗天数的变化情况，如图4所示。由图4可看出，各处理在棉花出苗后60d左右叶面积指数变化较快，且各处理差别不大。随着处理时间的延长，膜下滴灌处理下叶面积指数增长变化率先减缓，地下滴灌处理棉花叶面积指数一直大于各处理的值;在出苗后92d（7月27日）膜下滴灌和痕量灌叶面积指数相当。出苗92d以后膜下滴灌棉花叶面积指数大于痕量灌处理，但仍然小于地下滴灌处理。随着生育期灌水的停止，地下滴灌处理棉花叶面积指数下降的最大，痕量灌处理棉花叶面积指数也呈现一定的减小，而膜下滴灌处理棉花叶面积指数变化较小。叶面积指数表现为膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌。这与土壤水分环境有关，痕量灌和地下滴灌每次灌入水量较小，一旦停止灌水，土壤对棉花的供水状况较膜下滴灌处理先进入水分胁迫状态，从而叶片先衰老脱落，叶面积指数就较低。

3结论

每日灌溉能够将土壤水分控制在适宜作物生长的范围内，土壤含水率波动较小，还能够根据天气变化调控灌溉水量，避免灌溉水的浪费。其中痕量灌能保持0～30cm和0～60cm土层土壤含水率较均匀。

不同灌水技术对土壤水分的影响，进一步表现在棉花叶面积指数的变化方面。地下滴灌处理后期棉花叶片生长旺盛，痕量灌处理下棉花叶片生长趋于缓慢，二者后期叶片衰老脱落的速率均比膜下滴灌处理快。

参考文献

[1] 李轩然，刘琪璟，蔡哲，等.千烟洲针叶林的比叶面积及叶面积指数[J].植物生态学报，2007，31（01）：93-101.

[2]李福生，官景得，吕巡均.宁夏灌区春小麦叶面积变化的气象条件分析[J].现代农业科技，2009（21）：238，240.

[3]周继华，王志平，刘宝文.痕量灌溉对温室生菜生长和产量及水分利用效率的影响[J].北方园艺，2013（13）：51-53.

[4]潘洪彬.棉花非充分灌溉试验研究[J].现代农业科技，2012（03）：93-94.

（责任编辑李媛媛）