棉花种植高效节水灌溉方案比选分析

努尔比耶·艾散

(疏附县农业农村局，新疆 疏附 844100)

新疆是我国“三大棉区”之一，而我国南疆地区(巴州、阿克苏、喀什、和田等)的棉花产量占比能超过整个新疆自治区的80%，可见棉花种植业对于当地经济有着至关重要的作用。但种植业需要大量水资源，而南疆地区降水量并不大，所以用水矛盾也日益突出，如何在保证棉花产量的同时降低水资源消耗量，对当地棉区经济的可持续发展至关重要。

1 项目区概况

巴楚县隶属于喀什地区，位于新疆自治区西南部，地处天山南麓、塔里木盆地西北缘。巴楚县辖4个镇、8个乡，每年棉花种植面积超过136万亩，棉纺织业是其支柱产业之一。为了提高灌溉水利用率，推行本地棉花种植高效节水灌溉方案，本项目选取巴楚镇的一片3亩田地作为试验场地(每亩作为一个灌溉方案研究对象)，土壤性质为棕漠土，质地轻壤，肥力中上等，能够代表该地区的耕地特征。

2 灌溉方案设计

2.1 所选地块基本情况

所选地块地下水埋深大于3.0m，经过现场检测，不同深度的土壤容重及土层田间持水量见表1。

表1 所选地块基本情况

2.2 不同灌溉定额方案设计

本项目选取的棉花品种为“中棉所35号”，播种时间为4月15日，使用“一膜三带六行”机采棉播种方式，行距设计为55+30+55+30，株距13.5cm，密度为1.16万株/亩[1]。3块试验田的施肥情况完全一致，而各自的灌溉定额不同，共计3个方案，见表2[2]。

表2 试验田的灌溉定额及施肥情况

3 灌溉方案比选

3.1 灌溉土壤含水量对比分析

为测定土壤的含水量，本项目采用“烘干法”，由于棉花根系主要分布在60cm以上土壤层，因此将其作为主要分析对象，每20cm取一次样，每个深度样品至少取5份。测定日期和结果如图1所示[3]。

图1 不同灌溉方案下60cm以上土壤含水率变化

由图1可知：①从播种到第一次灌溉(6月17日)，3种方案土壤含水量变化一致，说明试验基础相同；②从第一次灌溉之后，3个方案就出现了差别，从含水量走势图来看，方案三>方案二>方案一，可知灌溉定额越大其含水量越高；③方案一在7—8月份测定的含水量为50%以下，小于棉花所需的灌溉指标(花蕾期和花铃期均为55%)，因此很明显灌溉定额偏小；④方案二除了7月22日测定数值较小外，其他测定值均满足灌溉指标，且和方案三相差不大；⑤方案三虽然土壤含水量均满足要求，但明显高于田间持水量，不利于棉花生长，也造成了水资源浪费[4]。所以单从土壤相对含水量方面考虑，方案二是最合适的。

3.2 灌溉棉花耗水规律分析

本地区地下水埋深较大，且试验期间降雨量较少，受这些水源影响很小。此外，为了使数据更准确，技术人员在地块四周设置了围堰，以排除地表径流的影响。因此，采用“农田水分平衡方程”来计算棉花生育期耗水量Et，见式(1)[5]，计算结果见表3。

表3 不同灌溉方案棉花耗水规律分析

Et=I-(W2-W1)

(1)

式中，I—棉花整个生育阶段灌溉量，mm；W2—棉花生育阶段结束时土塘贮水量，mm；W1—棉花生育阶段开始时土塘贮水量，mm。

由表3数据可知：①由于出苗期和苗期田地耗水主要为蒸发，因此3种方案的耗水速率及耗水量基本一致；②进入蕾期后，从耗水速率和耗水量来看，方案一<方案二<方案三，但方案二、三差别并不大；③进入花铃期，耗水速率和耗水量达到最高值，耗水量能占到全生育期的50%以上，在该时期应当保证充足水量。3种方案之间的差距拉大，其中方案二是方案一的1.39倍，方案三是方案二的1.59倍；④进入吐絮期后，耗水速率和耗水量减小。总体来看：耗水速率和耗水量与灌溉定额呈正比[6]。

3.3 灌溉棉花生长发育对比分析

3.3.1对棉花营养生长影响分析

(1)对棉花植株高度的影响

植株高度是高产的基础之一，由图2可知：①从6月15日—7月15日，3种方案的植株高度都在增加，但是方案一增长显著低于方案二、三，而方案二、三的变化趋势基本上一致；②7月15日之后，植株不再长高，方案二、三基本在75～80cm，而方案一在45cm，远低于“中棉所35号”80cm的正常高度，因此灌溉定额不合理[7]。

图2 不同灌溉方案下植株高度变化曲线

(2)对植株叶面积系数的影响

3种灌溉方案下植株叶面积系数变化曲线如图3所示，由此可知：①方案一的叶面积系数没有超过2.5，注定长势不会好[6]；②从6月15日—8月15日，方案二和方案三的曲线趋势基本一致，但8月15日之后，方案三急剧下降，究其原因是生育后期，植株下部叶片受上部遮挡较多而脱落。

图3 不同灌溉方案下植株叶面积系数变化曲线

3.3.2对棉花生殖生长影响分析

(1)对植株蕾数的影响

由下图4(左)可知：①截止到7月15日，方案一的单株花铃数最多，但之后便不增反降，究其原因是水分供应不足导致花铃脱落；②方案二和方案三变化曲线高度一致，在7月30日—8月15日虽然方案二少于方案三，但最终方案三花铃脱落比较多，最终两方案一样，究其原因是方案三田间荫蔽较多[8]。

图4 不同灌溉方案下单株花铃(左)和果结数(右)变化曲线

由下图4(右)可知：①从始至终，方案一的单株果结数就远小于其他方案，还是受制于供水量不足；②从6月15日～7月15日，方案二和方案三的单株果结数高度一致，但此后方案三明显大于方案二。

(2)对棉花产量和水分利用效率的影响

从表4统计的数据中可知：①方案二和方案三的产量相差极小，且方案二最大；②方案一的产量与其他两个方案相差巨大，达到53%左右，可见水分不足造成的减产很严重；③方案三的耗水量比方案二高出14.6%，水分生产效率低了14.3%，可见灌溉定额并非越大越好[9]。

表4 不同方案棉花产量和水分生产率

综合来看：方案一的灌水定额太小，导致各个主要参数的结果均较差；而方案二的总灌溉定额比方案三低28%，但测定的各主要参数均相差极小，而且产量反而是最高的，因此是设计的3种方案中最优的，也能达到高效节水效果。

4 结语

通过一系列对比测定，发现灌溉定额的不同确实会对棉花植株生长、棉花产量有着重要影响，但适量灌溉(方案二)比充分灌溉(方案三)效果更好，欠缺灌溉(方案一)是万万不可，因此在缺水地区就不要强行种植棉花了。通过本次对比试验，基本明确了巴楚县地区棉花较适宜的灌溉定额为480m3/亩，而且文中也给出了各个关键时期的具体灌溉定额。但在此要特别说明：由于耕地条件不同，可能会存在差异，应当在实践中适当调整。本项目不足之处是仅选取了3个灌溉定额对比，得到的并不是一个线性结果，因此存在一定的局限性。