宋有璽, 安進(jìn)強(qiáng), 何岸镕， 陳麗娟

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院, 蘭州 730070; 2.甘肅大禹節(jié)水集團(tuán)股份有限公司 工程設(shè)計(jì)公司,甘肅 酒泉 735000； 3.中國(guó)科學(xué)院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所， 蘭州 730000)

注：T表示快速累積持續(xù)期。

?

微咸水膜下滴灌對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育及其產(chǎn)量的影響研究

宋有璽1,2, 安進(jìn)強(qiáng)1, 何岸镕1， 陳麗娟3

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院, 蘭州 730070; 2.甘肅大禹節(jié)水集團(tuán)股份有限公司 工程設(shè)計(jì)公司,甘肅 酒泉 735000； 3.中國(guó)科學(xué)院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所， 蘭州 730000)

微咸水膜下滴灌是緩解全球農(nóng)業(yè)用水短缺的有效途徑之一。通過(guò)開(kāi)展不同灌溉水礦化度條件下的農(nóng)田控制試驗(yàn)，圍繞微咸水膜下滴灌對(duì)棉花葉面積、地上生物量積累及其分配、棉株葉片含水率、棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素等的影響進(jìn)行了研究，同時(shí)結(jié)合Logistic模型，對(duì)地上干物質(zhì)積累規(guī)律進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：利用礦化度低于6.0 g/L的微咸水膜下滴灌比淡水灌溉更有利于棉花葉面積的生長(zhǎng)；微咸水礦化度在2.0 g/L時(shí)會(huì)促進(jìn)棉花干物質(zhì)的積累，而當(dāng)?shù)V化度≥4.0 g/L時(shí)，干物質(zhì)積累量隨著礦化度的增加而減少，礦化度的增加會(huì)使干物質(zhì)快速積累起始時(shí)間推遲且持續(xù)時(shí)間縮短。當(dāng)?shù)V化度≤4.0 g/L時(shí)，棉花生育后期生殖器官所占比重隨灌水礦化度的增加而增大，但當(dāng)?shù)V化度達(dá)到6.0 g/L時(shí)生殖器官所占比重減??；灌溉水礦化度對(duì)棉花產(chǎn)量的影響有明顯的分段性，民勤綠洲區(qū)種植棉花的灌溉水礦化度閾值為3.51 g/L，即在礦化度<3.51 g/L時(shí)，微咸水灌溉的棉花產(chǎn)量與淡水灌溉產(chǎn)量差異不明顯，高于此閾值時(shí)，則會(huì)造成減產(chǎn)。

微咸水; 棉花; 膜下滴灌; 產(chǎn)量

淡水資源匱乏已成為世界性的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了全球糧食安全和生態(tài)系統(tǒng)健康[1]。利用微咸水灌溉能緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)淡水資源造成的壓力，是解決農(nóng)業(yè)用水短缺的有效途徑之一。國(guó)外利用微咸水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉已經(jīng)有一百多年的歷史，我國(guó)也有近半個(gè)世紀(jì)[2]。合理評(píng)價(jià)微咸水灌溉對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響一直是國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[3-6]。

使用微咸水灌溉可能會(huì)對(duì)作物不同生育期的生長(zhǎng)產(chǎn)生不同程度的影響[7-9]，大多數(shù)耐鹽作物在花期和成熟期耐鹽性達(dá)到最高，后期的微咸水灌溉對(duì)產(chǎn)量影響不顯著[10]。膜下滴灌技術(shù)能有效緩解微咸水中鹽分在作物根區(qū)的聚集，降低鹽分對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，因此，被認(rèn)為是最適合用于微咸水灌溉的方式[3]。在美國(guó)、以色列等國(guó)家，80%以上的微咸水采用滴灌技術(shù)進(jìn)行灌溉[11]。近年來(lái)，針對(duì)微咸水膜下滴灌對(duì)作物的影響成為眾多研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)[12-14]，本文就民勤地區(qū)微咸水膜下滴灌對(duì)棉花葉面積、地上部生物量及其產(chǎn)量等的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究，旨在為揭示棉花生長(zhǎng)對(duì)微咸水膜下滴灌的響應(yīng)機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)為該地區(qū)微咸水資源的有效利用提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014年4—11月在甘肅省水利科學(xué)研究院民勤節(jié)水農(nóng)業(yè)及生態(tài)建設(shè)試驗(yàn)示范基地進(jìn)行。該試驗(yàn)示范基地位于民勤縣城以北約13.5 km處的泉山區(qū)大灘鄉(xiāng)東大村，地理位置為103°12′03.4″E，38°42′40.2″N，海拔1 347 m。基地處于綠洲和騰格里沙漠交界地帶，屬典型的大陸性荒漠氣候，氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)量大，風(fēng)沙多，自然災(zāi)害頻繁。多年平均氣溫7.8℃，極端最高氣溫41.1℃，極端最低氣溫-27.3℃，平均濕度45%，多年平均降水量110 mm，多年平均蒸發(fā)量2 644 mm。年日照時(shí)數(shù)3 028 h，光熱資源豐富，≥10℃積溫3 145℃，≥0℃積溫3 550℃，無(wú)霜期150 d，最大凍土深115 cm。地下水礦化度為0.92 g/L，埋深為18～25 m。試驗(yàn)區(qū)0—40 cm土壤以壤土為主，干容重1.57 g/cm3。試驗(yàn)前0—60 cm土壤肥力及鹽分特性見(jiàn)表1—2。

表1土壤肥力

土層/cm有機(jī)質(zhì)/%全氮/%全磷/%全鉀/%堿解性氮/(mg·kg-1)速效磷/(mg·kg-1)速效鉀/(mg·kg-1)0—200.650.0580.121.7528.9019.0214020—400.730.0560.111.7526.104.0114040—600.510.0580.121.7517.501.72140

表2土壤鹽分含量

土層/cmCO2-3/(g·kg-1)HCO-3/(g·kg-1)Cl-/(g·kg-1)SO2-4/(g·kg-1)Ca2+/(g·kg-1)Mg2+/(g·kg-1)K+/(g·kg-1)Na+/(g·kg-1)全鹽量/(g·kg-1)pH值0—200.140.450.030.130.100.110.050.201.217.9220—40—0.480.060.300.030.160.030.391.457.4540—600.030.500.090.500.040.220.030.481.898.05

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以灌溉水礦化度作為試驗(yàn)因素，按2.0，4.0，6.0 g/L設(shè)計(jì)，分別用T1，T2，T3表示，以礦化度為0.92 g/L的深井淡水作為對(duì)照(CK)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，共布置12個(gè)小區(qū)。不同灌水礦化度擬用位于民勤湖區(qū)西渠鎮(zhèn)皇輝村(103°36′11.9″E，39°02′56.4″N)的淺井苦咸水(礦化度14.10 g/L)與試驗(yàn)基地深井淡水(礦化度0.92 g/L)配置而成，配制依據(jù)見(jiàn)公式(1)。每次灌水前使用電導(dǎo)率儀標(biāo)定水質(zhì)礦化度，灌水方式擬將不同礦化度的灌溉水貯存在容積為10 m3的蓄水池中，由微型泵供應(yīng)，每個(gè)小區(qū)用安裝在輸水管上的水閘與水表進(jìn)行灌水控制。

(1) 式中：M——試驗(yàn)所需灌水礦化度(g/L)；Mf——深井淡水礦化度(g/L)；Ms——淺井苦咸水礦化度(g/L)；Qf——深井淡水量(m3)；Qs——淺井苦咸水量(m3)。

棉花參試品種為“新陸早七號(hào)”，試驗(yàn)小區(qū)按試驗(yàn)地自然地形隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積15 m×3.4 m。膜下滴灌采用幅寬140 cm的地膜，膜間間距為30 cm，一膜下面鋪設(shè)兩根毛管，兩根毛管間距80 cm。每膜種植4行棉花，采用寬窄行種植，即寬行50 cm，窄行30 cm(毛管鋪在兩個(gè)窄行中間)，棉花株距20 cm。滴灌帶膜下固定，滴頭間距30 cm，額定工作壓力為0.1 MPa，額定滴頭流量為2.0 L/h。為保證棉花出苗，在4月22日采用淡水進(jìn)行第一次灌溉，之后5次采用微咸水灌溉，灌水時(shí)間分別為6月22日、7月12日、7月27日、8月11日和8月24日，每次灌水量為300 m3/hm2。施肥與農(nóng)藥噴灑措施等參照當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3觀測(cè)項(xiàng)目與方法

樣品采集：棉花各生育期，在各小區(qū)選擇生長(zhǎng)均勻一致的棉花10株，將根、莖(莖+果枝+葉柄)、葉、蕾(花鈴)分離并裝入采樣袋，盡快帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定鮮重，本試驗(yàn)均采用精度為0.001的電子天平測(cè)定重量。

葉面積指數(shù)(LAI)：用鮮樣稱(chēng)重法推求棉花葉面積。在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采摘N片棉花葉片，均裁取4 cm2的部分測(cè)定鮮重為M，由此推出重量—面積系數(shù)為M/(N×4)，然后根據(jù)小區(qū)棉株數(shù)求得小區(qū)棉花總?cè)~面積，進(jìn)而得到葉面積指數(shù)。

葉片含水率：根據(jù)各生育期采集的葉片鮮重和干重，計(jì)算棉株葉片含水率。

干物質(zhì)：各生育期采集的樣品測(cè)定鮮重后放入烘箱，105℃殺青30 min后，70℃恒溫烘6～8 h至恒重，測(cè)定干物質(zhì)重量。

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素：在盛鈴期調(diào)查各處理小區(qū)的單株鈴數(shù)；吐絮期每小區(qū)摘取吐絮順暢的100鈴，計(jì)算百鈴重；收獲小區(qū)產(chǎn)量后，折算籽棉產(chǎn)量(kg/hm2)，去籽后求得衣分。

1.4生物量動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)模型及參數(shù)計(jì)算

棉株干物質(zhì)積累規(guī)律的擬合采用Logistic模型，其基本形式為：

(2)

式中：W——棉花干物質(zhì)積累量；A——干物質(zhì)積累量的理論最大值；t——第1次取樣日起的天數(shù)；a，b——生長(zhǎng)系數(shù)。

Logistic模型蘊(yùn)含著豐富的生物生態(tài)學(xué)特性信息，利用這些信息求得的參數(shù)能較好地解析棉株生物量增長(zhǎng)特點(diǎn)，從而對(duì)其進(jìn)行定量分析。分別對(duì)公式(2)求1階、2階和3階導(dǎo)數(shù)，可得相應(yīng)生長(zhǎng)曲線的最快生長(zhǎng)時(shí)段的起始時(shí)間(t1)、終止時(shí)間(t2)、最大相對(duì)生長(zhǎng)速率(Vm)及其出現(xiàn)時(shí)間(tm)。計(jì)算公式為：

(3)

(4)

(5)

(6)

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，1stOpt進(jìn)行模型計(jì)算，應(yīng)用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1微咸水膜下滴灌對(duì)棉花葉面積指數(shù)及葉片含水率的影響

2.1.1微咸水膜下滴灌對(duì)棉花葉面積指數(shù)的影響葉面積指數(shù)(LAI)是衡量棉花冠層結(jié)構(gòu)是否合理的重要指標(biāo)之一，合理的葉面積指數(shù)有利于提高光能利用率，減少漏光，從而提高產(chǎn)量。如圖1所示，T1(2.0 g/L)，T2(4.0 g/L)，T3(6.0 g/L)處理的葉面積指數(shù)均表現(xiàn)出隨棉花生育期推進(jìn)先逐漸增加，在盛鈴期達(dá)到最大后逐漸減小的趨勢(shì)；峰值之后各處理的葉面積指數(shù)均超過(guò)對(duì)照CK(0.92 g/L)，表明利用礦化度低于6.0 g/L的微咸水膜下滴灌比淡水灌溉更有利于棉花葉面積的生長(zhǎng)。從對(duì)鹽分的敏感性分析可以看出，在盛花期之前不同礦化度處理間葉面積指數(shù)的差距較大，說(shuō)明在此之前礦化度對(duì)葉片生長(zhǎng)的敏感性較強(qiáng)；盛花期之后取樣調(diào)查的葉面積指數(shù)在不同礦化度處理間的差距減小，對(duì)鹽分敏感性逐漸減弱。

圖1不同處理棉花葉面積指數(shù)變化

2.1.2微咸水膜下滴灌對(duì)棉株葉片含水率的影響由表3可以看出，棉株葉片含水率在棉花不同生長(zhǎng)階段CK，T1，T2，T3處理間存在差異，此差異在盛花期和吐絮初期表現(xiàn)尤為明顯。全生育期棉株葉片含水率T1均低于CK，微咸水處理棉株葉片含水率在現(xiàn)鈴前隨著灌溉水礦化度的增加而增大，該階段T3葉片含水率高于CK葉片含水率；現(xiàn)鈴后棉株葉片含水率隨著灌溉水礦化度的增加而減小。說(shuō)明在棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段適宜礦化度的微咸水有利于棉花葉片的代謝生長(zhǎng)，而在其生殖生長(zhǎng)階段使用微咸水灌溉會(huì)對(duì)棉花葉片的代謝生長(zhǎng)產(chǎn)生一定程度的抑制作用，且灌溉水礦化度越高抑制程度越強(qiáng)。

表3不同礦化度微咸水灌溉棉株葉片含水率方差分析%

處理蕾期盛花期初鈴期盛鈴期吐絮初期CK76.728ab67.566c77.314ab77.267a71.571aT175.206c66.155d76.278b76.830a70.356bT275.854bc70.315b77.943a75.600b68.915cT377.350a72.433a76.170b76.830a67.137d

注：不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)顯著水平(p<0.05)，下表同。

2.2微咸水膜下滴灌對(duì)棉花地上部生物量積累及其分配的影響

2.2.1微咸水膜下滴灌對(duì)棉花地上部干物質(zhì)的影響由圖2可知，自蕾期開(kāi)始，棉株干物質(zhì)積累量隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，在吐絮初期積累量達(dá)到最大；除盛花期T1和CK的干物質(zhì)積累量相差不大外，其他各時(shí)期均表現(xiàn)為T(mén)1>CK，說(shuō)明當(dāng)灌水礦化度在T1水平時(shí)有利于棉花干物質(zhì)的積累。T2和T3的干物質(zhì)積累量在棉花整個(gè)生育期均表現(xiàn)為：CK>T2>T3，說(shuō)明當(dāng)灌水礦化度≥4.0 g/L時(shí)會(huì)抑制干物質(zhì)的積累，且抑制程度隨灌水礦化度的增加而增強(qiáng)。蕾期取樣的平均單株干物質(zhì)積累量T2和T3分別是CK的72.98%和44.02%，盛花期為66.88%和43.29%，盛鈴期為96.00%和73.94%，收獲期為96.50%和82.61%。

圖2不同處理棉株地上部干物質(zhì)變化

對(duì)不同處理棉株地上部相對(duì)干物質(zhì)積累量(不同處理干物質(zhì)積累量與對(duì)照干物質(zhì)積累量之比)進(jìn)行方差分析(表4)，可以看出：各處理間棉株地上部相對(duì)干物質(zhì)積累量的差異隨棉花生育期推進(jìn)逐漸減小，這

與葉面積生長(zhǎng)對(duì)鹽分的敏感性變化趨勢(shì)一致，可能是由于鹽分脅迫逐漸減弱及棉花耐鹽能力增強(qiáng)的原因，說(shuō)明高礦化度微咸水處理的棉花地上部干物質(zhì)在中后期獲得了較多的補(bǔ)償生長(zhǎng)。

表4不同礦化度微咸水灌溉對(duì)棉株地上部相對(duì)干物質(zhì)積累的影響g

處理蕾期盛花期初鈴期盛鈴期吐絮初期收獲期CK1.00b1.00a1.00ab1.00b1.00a1.00abT11.08a1.00a1.12a1.10a1.01a1.06aT20.73c0.67b0.88b0.96b0.93a0.97bT30.44d0.43c0.69c0.74c0.78b0.83b

由表5可知，棉株地上部干物質(zhì)積累的Logistic動(dòng)態(tài)模型反映出以下兩個(gè)規(guī)律：一是隨著灌水礦化度的增加干物質(zhì)快速積累起始時(shí)間推遲且持續(xù)期縮短；二是隨著灌水礦化度的增加棉株最大相對(duì)生長(zhǎng)速率增大且其出現(xiàn)時(shí)間滯后。CK的干物質(zhì)快速積累開(kāi)始時(shí)間為8月初，快速積累持續(xù)期為49 d，T1的變化與CK相差不大。T2和T3的干物質(zhì)快速積累開(kāi)始時(shí)間較CK滯后12 d和18 d，快速積累持續(xù)期縮短10 d和15 d；T2和T3的最大相對(duì)生長(zhǎng)速率分別是CK的122.2%和118.1%，出現(xiàn)最大相對(duì)速率的時(shí)間較CK滯后了7 d和11 d。

表5不同處理下棉株地上部干物質(zhì)積累量的動(dòng)態(tài)模型

處理模擬方程決定系數(shù)R2理論最大值/gt1/dt2/dVm/(g·d-1)tm/dT/dCKW0=54.68/(1+10.61e-0.053t)0.952254.6843920.726749T1W1=56.68/(1+11.62e-0.056t)0.946456.6843900.796747T2W2=51.69/(1+32.50e-0.068t)0.958151.6955940.887439T3W3=43.41/(1+74.78e-0.078t)0.978243.4161950.857834

注：T表示快速累積持續(xù)期。

2.2.2各器官在棉株地上部干物質(zhì)中的分配由表6可知，隨著棉花生育期的推進(jìn)，莖和葉占棉株地上部干物質(zhì)的比重逐漸減小，生殖器官所占的比重逐漸增大。不同處理間棉株各器官占地上部干物質(zhì)的比重存在差異，且差異性隨棉花生育期推進(jìn)而逐漸減小，這種差異變化規(guī)律與葉面積生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累的變化規(guī)律一致。與對(duì)照相比，當(dāng)灌水礦化度≤4.0 g/L時(shí)，棉花生育后期生殖器官所占比重隨灌水礦化度的增加而增大，但當(dāng)灌水礦化度達(dá)到6.0 g/L時(shí)，生殖器官所占比重大幅減小。此規(guī)律表明使用較低礦化度的微咸水灌溉對(duì)棉花生殖生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，促進(jìn)養(yǎng)分從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)移，使用較高礦化度的微咸水灌溉會(huì)阻礙養(yǎng)分向生殖器官的轉(zhuǎn)移。灌水礦化度對(duì)營(yíng)養(yǎng)器官占地上部干物質(zhì)比重的影響與其對(duì)生殖器官所占比重的影響相反，對(duì)葉的影響比對(duì)莖的影響大。

2.3微咸水膜下滴灌對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

由表7可以看出，當(dāng)灌水礦化度≥4.0 g/L時(shí)，籽棉產(chǎn)量開(kāi)始下降，灌水礦化度對(duì)棉花株數(shù)、單株鈴數(shù)、百鈴重及衣分等的影響不大。灌水礦化度對(duì)籽棉產(chǎn)量的影響有明顯的分段性，T1處理籽棉產(chǎn)量高于CK(增產(chǎn)1.31%)，T2和T3處理籽棉產(chǎn)量均低于CK，具體表現(xiàn)為：T2處理籽棉產(chǎn)量較CK減產(chǎn)1.03%，T3處理籽棉產(chǎn)量較CK減產(chǎn)1.76%。因此推斷在2.0～4.0 g/L有一個(gè)對(duì)產(chǎn)量影響是否明顯的礦化度臨界值，其具體數(shù)值可計(jì)算求得。

用分段方程y=100-a(x-x0)對(duì)籽棉相對(duì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，并對(duì)籽棉的相對(duì)產(chǎn)量(CK處理的產(chǎn)量為100，其他處理產(chǎn)量與之對(duì)應(yīng)的比值數(shù))進(jìn)行擬合，可得相對(duì)籽棉產(chǎn)量與灌水礦化度之間的數(shù)量關(guān)系方程：

y=100-0.77(x-3.51)(R2=0.914)

(7)

此方程表明民勤綠洲區(qū)種植棉花的微咸水礦化度閾值為3.51 g/L，即在礦化度小于3.51 g/L時(shí)，微咸水灌溉的棉花產(chǎn)量與深井淡水灌溉的產(chǎn)量相近，差異不明顯，高于此礦化度閾值時(shí)，灌水礦化度超過(guò)的數(shù)值越大，則減產(chǎn)程度越大。方程斜率表示當(dāng)灌水礦化度高于閾值1 g/L時(shí)，則相對(duì)籽棉產(chǎn)量較淡水灌溉減產(chǎn)0.77%。

表6不同處理棉花各器官對(duì)地上部干物質(zhì)的貢獻(xiàn)率%

項(xiàng)目處理蕾期盛花期初鈴期盛鈴期吐絮初期CK48.22a31.69b29.08a26.00b15.17b葉占T148.18a31.87b28.82a26.74ab13.56c比重T247.92a36.36a27.66b23.49c15.84abT347.96a36.64a28.85a27.50a16.63aCK42.88a41.88a31.98b29.83a22.28a莖占T145.23a35.96c27.96d27.25b21.39a比重T244.04a40.98a30.69c24.08c21.47aT343.56a37.69b35.51a29.42a23.22a生殖CK8.89a26.41b38.94c44.16b62.54a器官T16.59d32.18a43.23a46.00b62.57a占比T28.08c22.63c41.66b52.42a62.69a重T38.46b25.68b35.66d43.08b60.15b

表7　不同微咸水灌溉籽棉產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素

3　結(jié) 論

恰當(dāng)?shù)乜刂乒喔任⑾趟牡V化度，對(duì)耐鹽作物生長(zhǎng)及其產(chǎn)量不會(huì)產(chǎn)生很大的影響，說(shuō)明微咸水可替代部分淡水資源進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。本研究表明：利用礦化度低于6.0 g/L的微咸水膜下滴灌比淡水灌溉更有利于棉花葉面積的生長(zhǎng)，葉面積生長(zhǎng)對(duì)鹽分的敏感性表現(xiàn)為先強(qiáng)后弱。微咸水礦化度在2.0 g/L水平時(shí)會(huì)促進(jìn)棉花干物質(zhì)的積累，當(dāng)?shù)V化度≥4.0 g/L水平時(shí)，干物質(zhì)的積累隨灌水礦化度的增加明顯受抑。各處理間葉面積生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累和各器官所占比重的差異程度隨生育期推進(jìn)逐漸縮小，這是因?yàn)辂}分脅迫逐漸減弱和棉花耐鹽能力增強(qiáng)的緣故。Logistic動(dòng)態(tài)模型反映出：隨著灌水礦化度的增加干物質(zhì)快速積累開(kāi)始時(shí)間推遲滯后，快速累積持續(xù)期縮短及棉花最大相對(duì)生長(zhǎng)速率增大。使用較低礦化度的微咸水灌溉對(duì)棉花生殖生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，促進(jìn)養(yǎng)分由營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)移，使用較高礦化度的微咸水灌溉會(huì)阻礙養(yǎng)分向生殖器官的轉(zhuǎn)移。灌水礦化度對(duì)棉花產(chǎn)量的影響有明顯的分段性，民勤綠洲區(qū)種植棉花的微咸水礦化度計(jì)算閾值為3.51 g/L，即在礦化度小于3.51 g/L時(shí)，微咸水灌溉條件下的棉花產(chǎn)量與淡水灌溉的產(chǎn)量差異不明顯，高于此閾值時(shí)，灌水礦化度越大則產(chǎn)量降低越多?？傊眠m宜礦化度的微咸水膜下滴灌，可以確保缺水地區(qū)棉花產(chǎn)量不受影響，從而為利用微咸水資源發(fā)展持續(xù)農(nóng)業(yè)提供一條途徑。

[1]Aldaya M M, Chapagain A K, Hoekstra A Y, et al. The water footprint assessment manual: Setting the global standard[M]. London: Routledge,2012.

[2]王全九,徐益敏.咸水與微咸水在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用[J].灌溉排水,2002,21(4):73-77.

[3]Kang Y, Chen M, Wan S. Effects of drip irrigation with saline water on waxy maize (ZeamaysL. var.ceratinaKulesh) in North China Plain[J]. Agricultural Water Management,2010,97(9):1303-1309.

[4]孫林,羅毅.長(zhǎng)期滴灌棉田土壤鹽分演變趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究[J].水土保持研究,2013,20(1):186-192.

[5]王艷娜,侯振安,龔江,等.咸水滴灌對(duì)土壤鹽分分布、棉花生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,25(2):158-162.

[6]姚寶林,葉含春,孫三民,等.紅棗滴灌條件下灌水水質(zhì)對(duì)土壤鹽分分布的影響研究[J].水土保持研究,2011,18(2):218-221.

[7]張俊鵬,馮棣,曹彩云,等.咸水灌溉對(duì)覆膜棉花生長(zhǎng)與水分利用的影響[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào),2014,32(5):448-455.

[8]馮棣,張俊鵬,孫景生,等.咸水畦灌棉花耐鹽性鑒定指標(biāo)與耐鹽特征值研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(8):52-57.

[9]李科江,馬俊永,曹彩云,等.不同礦化度咸水造墑灌溉對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011,19(2):312-317.

[10]魏紅國(guó),楊鵬年,張巨松,等.咸淡水滴灌對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,47(12):2344-2349.

[11]Hillel D. Salinity Management for Sustainable Irrigation: Integrating Science, Environment, and Economics[M]. NW Washington: World Bank Publications,2000.

[13]何雨江.微咸水膜下滴灌土壤水鹽運(yùn)移研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,28(32):243-248.

[14]李莎.咸水膜下滴灌對(duì)土壤水鹽運(yùn)移及棉花生長(zhǎng)產(chǎn)量影響的試驗(yàn)研究[D].新疆石河子:石河子大學(xué),2011.

Effect of Mulched Drip Irrigation with Saline Water on Cotton Growth and Yield

SONG Youxi1，2, AN Jinqiang1, HE Anrong1， CHEN Lijuan3

(1.EngineeringCollege,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.EngineeringDesignCompany,GansuDayuWaterGroupCo.,Ltd.,Jiuquan,Gansu735000,China; 3.ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitue,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China)

Mulched drip irrigation with saline water is an effective method to relieve global agricultural water scarcity. A field experiment under different irrigation water salinity was conducted to study the effect of mulched drip irrigation with saline water on cotton leaf area index, aboveground biomass and its allocation, cotton leaf water content, yield and its component. The Logistic model was also used to analyze the regularity of dry matter accumulation. The results demonstrated that the use of brackish water film salinity below 6.0 g/L under drip irrigation was more conducive to the growth of cotton leaf area than fresh water irrigation; the dry matter accumulation of cotton increased while the total dissolved solid (TDS) of irrigation water was 2.0 g/L. However, the value was reduced with TDS increase when the TDS was greater than 4.0 g/L. In addition, the start time of quick accumulation was delayed and its duration was shortened. The proportion of reproductive organ during late growth stage increased when the TDS was less than 4.0 g/L, and reduced when TDS was 6.0 g/L. The effect of mulched drip irrigation with saline water on cotton yield had obvious stages. The threshold of irrigation water TDS in Minqin Oasis was 3.51 g/L: when the TDS was less than this value, there was no significant difference in cotton yield between saline and fresh water irrigation, while TDS is bigger than this threshold, the yield will decrease.

saline water; cotton; mulched drip irrigation; yield

2015-01-05

2015-02-06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“干旱區(qū)春小麥壟作溝灌技術(shù)參數(shù)研究”(51169002)；中科院寒旱所青年基金資助項(xiàng)目“荒漠綠州農(nóng)田土壤—植物系統(tǒng)對(duì)地下灌溉的響應(yīng)研究”(Y451051001)

宋有璽(1987—),男,甘肅靖遠(yuǎn)人,碩士研究生,研究方向?yàn)楣?jié)水灌溉。E-mail:553121502@qq.com

安進(jìn)強(qiáng)(1971—),男,甘肅通渭人,副教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究。E-mail:anjq@gsau.edu.cn

S275.6; S562

A

1005-3409(2016)01-0128-05