魏光輝，馬 亮

(1.新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052)

棉花生育期內(nèi)灌溉定額和灌水次數(shù)影響著棉花植株性狀和最終產(chǎn)量的形成。棉花膜下滴管屬于“淺灌勤灌”，但是在新疆南疆鹽堿地情況下，其灌溉定額與灌水頻率為多大才是合適的并沒有定量研究。較大的灌水周期不利于形成作物生長有利的土壤墑情，且鹽堿地條件也不利于達到生育期內(nèi)壓鹽的目的；較小的灌水周期則使得土壤通氣性減弱，不利于根系生理活動，影響植株性狀。所以探究適合塔里木盆地土壤、氣候、作物條件的節(jié)水控鹽灌溉制度便成為解決的目標(biāo)問題。鑒于此，本文以新疆南疆的孔雀河流域為例，采用兩種灌溉定額研究了棉花在不同鹽漬化程度土壤中的生長特性，得到了一些有價值的研究成果。

1 研究區(qū)概況

試驗在新疆庫爾勒市塔里木河流域巴音郭楞管理局水利科研所(41°36′N，86°12′)進行。試驗區(qū)位于庫爾勒市西尼爾鎮(zhèn)，處于天山南麓塔里木盆地邊緣孔雀河沖積平原帶，屬于暖溫帶大陸性荒漠氣候。該區(qū)干旱少雨且蒸發(fā)強烈，晝夜溫差大。多年平均降雨量53.3～62.7 mm，多年平均蒸發(fā)量2 273～2 788 mm，降比達43.6，日照時數(shù)3 036.2 h，年平均氣溫11.9 ℃，≥10 ℃積溫4 121.2 ℃，無霜期191 d。試驗區(qū)土壤類型主要為粉砂壤土，地下水埋深1.8～2.2 m。

試驗地塊為中度鹽漬化農(nóng)田，將電導(dǎo)率大于2.1 μS/cm劃分為高鹽漬化土壤，小于1.2 μS/cm劃分為低鹽漬化土壤。栽培方式均采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植模式：一膜雙管布置，滴頭流量為1.8 L/h，滴頭間距30 cm，一膜4行棉花，行距配置20 cm+40 cm+20 cm，株距10 cm。試驗區(qū)未進行冬、春灌，棉花出苗方式采用干播濕出，出苗水450 m3/hm2。

2 試驗設(shè)計

2.1 處理設(shè)計

試驗處理采用裂區(qū)試驗設(shè)計方法，主區(qū)因素土壤鹽漬化程度，裂區(qū)因素灌溉定額，再裂區(qū)因素為灌水次數(shù)，各處理情況見表1。

表1 試驗處理與分區(qū)

本試驗按照不同生育期給定不同的水量和灌溉次數(shù)，如表2所示。

表2 灌水時間及水量分配表 m3/hm2

2.2 指標(biāo)方法

土壤水鹽監(jiān)測：每個處理測定2個剖面，每個剖面3孔，按照寬行、窄行、膜間取土，測定土壤含水量和含鹽量，取土深度為0～10、10～30、30～60、60～100 cm。測定時間：6月20日前、7月9日前、7月28日前、8月8日前，每次取土重復(fù)一次。

定株調(diào)查：每個處理選12株棉花進行定株觀測，內(nèi)外行各6株，測定株高、果枝臺數(shù)、鈴數(shù)等。測定時間與次數(shù)：苗期1次、蕾期1次、花鈴期2次、吐絮期1次。

產(chǎn)量測定：每一處理任意劃定一小區(qū)(6.67 m2)，統(tǒng)計收獲株數(shù)、鈴數(shù)、單鈴重，大田測產(chǎn)同時進行。

3 結(jié)果分析

3.1 不同灌溉制度下土壤水分變化

圖1～圖8給出了不同處理的土壤水分變化。可見，灌水次數(shù)少的處理，膜內(nèi)淺層(0～30 cm)土壤含水率監(jiān)測值曲線變化更強烈(如圖1、圖3、圖5和圖7所示)，而灌水次數(shù)多的處理，膜內(nèi)淺層土壤含水率曲線更趨平緩(如圖2、圖4、圖6和圖8所示)。膜間表層土壤含水率總體表現(xiàn)出前期變化較大，后期變化較小現(xiàn)象，是因為前期棉株幼小，葉片較少，膜間土壤受到陽光直射表土蒸發(fā)較強烈；而后期隨著棉株生長情況更加良好，葉面積增加，膜間土壤能夠被葉片遮蔽，所以蒸發(fā)減弱。

圖1 高250/8土壤質(zhì)量含水率變化

圖2 高250/12土壤質(zhì)量含水率變化

圖3 高350/8土壤質(zhì)量含水率變化

圖4 高350/12土壤質(zhì)量含水率變化

圖5 低250/8土壤質(zhì)量含水率變化

圖6 低250/12土壤質(zhì)量含水率變化

圖7 低350/8土壤質(zhì)量含水率變化

圖8 低350/12土壤質(zhì)量含水率變化

由于滴灌棉花根系主要分布在0～40 cm土層范圍內(nèi)(≥80%)，所以該土層的水分狀況將直接影響到棉花根系吸水，從而影響棉花植株性狀與產(chǎn)量。當(dāng)灌溉定額相同的情況下，較小的灌水次數(shù)(灌水定額大)，能夠增加土壤濕潤體水平距離和垂直距離，從而增大濕潤體的范圍，增大土壤含水量。但試驗區(qū)土壤為粉沙壤土，土壤持水能力較低，大灌水定額進入土壤后會滲漏到棉花根系層以外，并未被棉花所利用，甚至造成了灌溉水的浪費。較大的灌水次數(shù)(灌水定額小)，可以使淺層土壤保持相對較高的含水率，利于棉花根系的生長，從而提高根系向冠層輸送水分和養(yǎng)分的效率。

根據(jù)不同灌水次數(shù)土壤含水率情況來看，12次灌水較8次灌水所多出來的4次主要分配在了棉花營養(yǎng)生長旺盛時期(蕾期)和生殖生生長旺盛時期(花鈴中后期)，這樣設(shè)置符合棉花生長的耗水規(guī)律。這兩個時期是棉花生長的關(guān)鍵時期，尤其是棉花進入花鈴后，適宜的土壤含水率是保證棉花產(chǎn)量的基本。采用較大灌水次數(shù)，不僅能夠保證生長時期水肥供給，利于棉花果枝的生長，為棉花高產(chǎn)打下基礎(chǔ)；還能保證生殖生長時期水肥供給，直接利于棉花增產(chǎn)。所以，在相同灌溉定額條件下，選用12次灌水更有利于土壤造墑，利于棉花生長。

3.2 不同灌溉制度下土壤鹽分變化情況

鹽漬化土壤中鹽分的運移主要包括2個過程：①灌水過程中，在水的攜帶下，鹽分的三維運移，即淺層土壤的淋洗脫鹽；②灌溉后，在土壤水勢梯度、植物蒸騰、土面蒸發(fā)的作用下，隨土壤水分的再分布而發(fā)生的鹽分運移。

圖9～圖16給出了不同灌溉定額及不同灌溉次數(shù)下土壤中鹽分變化情況。對比圖9和圖10可以看出，在相同的灌溉定額3 750 m3/hm2條件下，8次灌水處理對鹽分有一定的淋洗作用，將鹽分帶入下層土壤；但是12次灌水處理不僅對鹽分進行淋洗，而且壓鹽作用明顯，因為灌水間隔較8次灌水處理小，所以灌后的鹽分運移有所限制。當(dāng)采用5 250 m3/hm2的灌溉定額時，同樣具有這樣的變化特點。主要是因為土壤水分是土壤鹽分運移的載體，在滴灌條件下，伴隨著水分的入滲，水可將鹽分帶入遠離滴灌帶區(qū)域，滴灌持續(xù)滴水，鹽分被脈沖式逐漸推進，從而出現(xiàn)離滴灌帶越遠，含鹽量越高，并集中到濕潤峰邊緣的變化規(guī)律。

縱觀圖9～圖16，同一剖面寬行、窄行和膜間土壤鹽分含量差異較大，這與大田鹽分含量的空間變異性有關(guān)。同時灌水滴頭流量較大，土壤為粉砂壤土，較容易形成的寬淺型濕潤區(qū)，致使鹽分的橫向運移大于垂向運移。所以采用大定額灌水，且增加灌水次數(shù)可以使土壤中鹽分進入深層土壤，同時膜內(nèi)土壤中鹽分會一定程度的向膜間裸地運移，降低膜內(nèi)棉花生長土層中的鹽分含量。同時灌水次數(shù)的不同主要體現(xiàn)在棉花營養(yǎng)生長和生殖生長旺盛時期，有利于形成一個適宜棉花生長的鹽分環(huán)境。

圖9 高250/8土壤鹽分變化

圖10 高250/12土壤鹽分變化

圖11 高350/8土壤鹽分變化

圖12 高350/12土壤鹽分變化

圖13 低250/8土壤鹽分變化

圖14 低250/12土壤鹽分變化

圖15 低350/8土壤鹽分變化

圖16 低350/12土壤鹽分變化

3.3 棉花植株生長及產(chǎn)量

棉花株高是株型的一個重要指標(biāo)，植株高矮直接影響棉花枝葉的密度配置及光能利用。棉花在盛蕾期至盛花期的干物質(zhì)積累量與株高成正相關(guān)，株高主要取決于盛花期以前的干物質(zhì)積累量。為了有效控制棉株適度生長以控制株高，在花鈴初期以前，棉花的干物質(zhì)累積量不能太高，也不能太低，必須適當(dāng)。

棉花定株調(diào)查結(jié)果表明，在相同灌溉定額條件下，灌水次數(shù)對株高增長速度影響較大(見圖17)，總體表現(xiàn)為12次灌水處理較8次灌水處理株高增長速度更明顯；當(dāng)灌水次數(shù)相同時，灌溉定額對株高的影響較明顯，總體表現(xiàn)為大灌溉定額形成較大的株高。由圖17可知，高350/8處理株高最矮，這可能與苗期定株的隨機性相關(guān)，所定植株沒有體現(xiàn)出該處理的生長特性。由于7月18日以后進行了棉花化控和打頂處理，破壞了棉株的頂端優(yōu)勢，導(dǎo)致后期株高增長較緩慢或停滯增高。

通過對試驗小區(qū)樣方進行測產(chǎn)，結(jié)果如表3所示。高鹽漬化土壤棉花單鈴重與灌水次數(shù)和灌溉定額均呈正相關(guān)關(guān)系，而單株鈴數(shù)與灌水次數(shù)和灌溉定額沒有明顯的關(guān)系，但是最終單產(chǎn)與收獲株數(shù)關(guān)系很大。因為鹽漬化土壤含鹽量的空間變異性，使得棉花在生長過程中成苗并不均，所以不同處理的收獲株數(shù)不同，最終產(chǎn)量也有差異。低鹽漬化土壤單鈴重和單株鈴數(shù)與灌水量和灌水次數(shù)無線性關(guān)系，但是最終產(chǎn)量與灌溉定額和灌水次數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。小灌溉定額，壓鹽效果不明顯，不能提供良好的水鹽環(huán)境，抑制了棉花地正常生長，故產(chǎn)量較低。大灌溉定額，壓鹽效果明顯，但是需要注意地上部分生長情況，避免植株瘋長，從而降低產(chǎn)量。

圖17 不同處理方式下棉花株高變化

對水分利用效率而言，低250/12處理最高，達到1.601kg/m3，這一方面是因為灌水次數(shù)較多，營造了良好的土壤水分環(huán)境相關(guān)，另一方面，有可能與測產(chǎn)區(qū)域土壤本身鹽漬化程度相關(guān)。

表3 不同處理方式下棉花生長狀況及產(chǎn)量

4 結(jié) 語

根據(jù)膜下滴灌棉花的需水特性、灌水定額、灌水周期及氣象、土壤等情況，同時考慮土壤含鹽情況及棉花生長對水分的需求。在高、低兩種鹽漬化程度的土壤中，采用3 750和5 250 m3/hm2兩種灌溉定額，設(shè)定兩種灌水次數(shù)(8次、12次)，共8個組合，通過對各處理作物性狀和產(chǎn)量分析，得出如下結(jié)論。

(1)灌溉定額、灌水頻次與株高存在相關(guān)性：灌水頻次相同時，灌溉定額和株高成正相關(guān)性；灌溉定額相同時，灌水頻次和株高成正相關(guān)性。

(2)灌溉定額、灌水次數(shù)和成鈴數(shù)與單鈴重存在相關(guān)性：高鹽漬化土壤，小灌溉定額時大灌水次數(shù)棉株成鈴數(shù)多，且單鈴重大；大灌水定額時小灌水次數(shù)棉株成鈴數(shù)多，但單鈴重小。低鹽漬化土壤，小灌溉定額時小灌水次數(shù)棉株成鈴數(shù)多，但單鈴重??；大灌水定額時大灌水次數(shù)棉株成鈴數(shù)多，但單鈴重小。

(3)從產(chǎn)量角度考慮，在鹽漬化土壤種植棉花，采用大灌溉定額，結(jié)合大灌水次數(shù)，能夠獲得更高的產(chǎn)量。

(4)從水分生產(chǎn)效率角度考慮，在鹽漬化土壤種植棉花，不管大灌溉定額還是小灌溉定額，采用多次灌水則水分生產(chǎn)率更高。

[1] 孫 楊,劉淑慧,趙 輝.滴灌條件下不同種植方式水鹽運移研究[J].節(jié)水灌溉,2015,(12):52-54.

[2] 趙 波,王振華,李文昊.滴灌方式及定額對北疆冬灌棉田土壤水鹽分布及次年棉花生長的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2016,32(6):139-148.

[3] 莊亮亮,張勝江,邢旭光.播種方式對膜下滴灌棉田土壤水鹽分布及出苗的影響[J].灌溉排水學(xué)報,2015,34(2):89-91.

[4] 龔 江,趙竹青,謝海霞.膜下滴灌棉田土壤水鹽運移規(guī)律研究[J].灌溉排水學(xué)報,2014,33(2):73-76.

[5] 寧松瑞,左 強,石建初.新疆膜下滴灌棉田水鹽運移特征研究進展[J].灌溉排水學(xué)報,2014,33(2):121-125.

[6] 馬軍勇,周建偉.膜下滴灌灌水周期對鹽漬化土壤水鹽運移影響研究[J].灌溉排水學(xué)報,2013,32(4):44-47.

[7] 陳小芹,王振華.鹽堿地滴灌春小麥土壤水鹽運動特點[J].灌溉排水學(xué)報,2013,32(4):48-51.