王新燕+龔照龍+鄭巨云+王俊鐸+梁亞軍
摘要:通過設置灌水周期為4 d、7 d、10 d的不同膜下滴灌頻率,監(jiān)測各處理棉花不同生育階段土壤垂直梯度的水分含量,調查不同灌溉頻次下棉花農藝性狀和產(chǎn)量性狀,分析其對主要農藝性狀和產(chǎn)量的影響。結果表明,7 d的灌溉頻率在不同土層的土壤含水量變化較小,始終保持在適宜棉花生長的 9.1%~21.9%,且7 d的灌溉頻率下棉花產(chǎn)量表現(xiàn)最高,達到了7435.35 kg/hm2,明顯高于其他2個處理。
關鍵詞:棉花;膜下滴灌;灌溉頻次;土壤水分;產(chǎn)量
中圖分類號:S562.071 文獻標識碼:A 文章編號:2095-3143(2017)03-0020-05
DOI:10.3969/j.issn.2095-3143.2017.03.005
0 引言
新疆地處亞歐大陸腹地,屬干旱與半干旱氣候區(qū),降雨稀少,蒸發(fā)強烈,是一個水分相當貧乏的區(qū)域[1]。棉花占新疆灌溉面積的三分之一,全疆棉花總的基本灌溉定額用水量95.5億m3,而全疆棉田總灌溉需水量108.8億m3,由此可見新疆棉花生產(chǎn)發(fā)展與水資源面臨嚴峻考驗[2]。20 世紀 90 年代,國內開始膜下滴灌的土壤水分動態(tài)試驗研究,并且以新疆在棉花研究與應用較為廣泛[3-8]。有研究表明“小灌量,短周期”的灌溉制度可確保棉花高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),提高棉花水分利用效率;膜下滴灌保持土壤含水率在 50%~80%田間持水率可以得到較理想的作物耗水分布;采用“淺灌勤灌”的方法可使棉花根系主要吸水層在 60 cm 土層深度以內。王小兵,等[9]研究表明,灌水周期 2 d 的高頻處理下表層土壤含水率較高;隨著灌水頻率的增大,棉花花鈴期耗水強度增大,產(chǎn)量提高7.3%~17.4%。
目前,田間試驗普遍存在觀測手段單一、觀測時段短、觀測土層少等不足,尚缺乏對棉田膜下滴灌不同土層土壤含水量的系統(tǒng)研究,因此,作者根據(jù)新疆棉花生產(chǎn)實際,對 55 cm 內 3個土層的土壤含水量進行全生育期監(jiān)測,以期較為全面地揭示不同灌溉頻率對土壤水分含量的影響,為新疆膜下滴灌區(qū)采用科學的灌溉方式提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗區(qū)概況
試驗設在位于新疆生產(chǎn)建設兵團農一師十六團的新疆農業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所試驗田,土壤質地為黏壤土,地下水在20 m以下[10]。供試棉花品種為新疆農業(yè)科學院培育的新疆主栽品種新陸中42號,采用覆膜滴灌,一膜兩管六行機采模式,行距為10 cm和66 cm配置,株距為9 cm(見圖 1)。滴灌帶置于66 cm 寬行中間,滴孔間距30 cm,滴孔流量1.6 L/h。
1.2 試驗處理及小區(qū)劃分
根據(jù)新疆的耕作灌溉情況,設置單因素試驗。試驗因素為灌溉周期,設置高頻4 d、適頻7 d、低頻 10 d的3個水平,隨機排列,3次重復,共布設 9個小區(qū),小區(qū)規(guī)格為 2.14 m×8 m。灌溉時段為蕾期和花鈴期,灌溉定額均為3900 m3/hm2。
1.3 調查與測定項目
調查棉花不同時期的株高、果枝、蕾數(shù)和成鈴數(shù)情況,棉花不同生育時期測定各處理不同土層深度的土壤含水量情況。
2 結果分析
2.1 土壤不同深度水分變化
2.1.1 土層深度為10~15 cm的土壤含水量
從圖2的不同灌溉頻次對10~15 cm土壤含水量變化可看出,灌溉頻率不同,土壤水分含量各不相同?,F(xiàn)蕾期至盛花期各灌溉頻次差異較小,是由于前期棉花還沒有封行,土壤的蒸發(fā)和棉花自身的蒸騰作用對表層土壤含水量的需求較小。盛花期到吐絮期4 d和7 d灌溉頻次的土壤含水量是上升趨勢,10 d灌溉頻次是盛花期至盛鈴期下降、盛鈴期至吐絮期上升。綜合考慮7 d的頻率最為合適,滿足了棉花在各生育期棉花對水分的需求,在不同生育期均適中,保持了田間的一個適量的含水量。
2.1.2 土層深度為30~35 cm的土壤含水量
從圖3中不同灌溉頻次對30~35 cm土壤含水量變化可看出,7 d和10 d灌溉頻次從現(xiàn)蕾期到盛鈴期逐漸下降,從盛鈴期到吐絮期快速上升,7 d的土壤含水量下降較為平緩,10 d的土壤含水量下降較為明顯。4 d處理的土壤含水量從現(xiàn)蕾到開花呈上升趨勢,從開花到盛鈴期呈快速下降,從盛鈴期到吐絮期快速上升。
2.1.4 棉花不同生育時期的土壤平均含水量
從圖5棉花不同生育時期各處理的土壤平均含水量來看,3個灌溉頻次的土壤平均含水量的變化基本相似,從現(xiàn)蕾期到盛花期是呈下降狀態(tài),盛花期到達最低點,盛花期到吐絮期呈上升狀態(tài),吐絮期達到最高點。
在土壤的初始含水量相同情況下,從播種出苗到現(xiàn)蕾期,生產(chǎn)中不進行灌溉,此時棉田的土壤蒸騰及棉花自身需要的水分主要來自土壤水分;當進入現(xiàn)蕾期,棉花的需水量和土壤蒸騰量逐步增加,土壤中的水分已經(jīng)不能維持棉田的正常生長,此時需要通過及時的灌溉才能保證棉花的正常生長,無論哪種灌溉頻次,此期間的土壤平均含水量是持續(xù)下降狀態(tài),但灌溉周期為7 d時,土壤平均含水量明顯高于其他灌溉頻次;在棉花的盛花期到吐絮期,隨著棉花需水量、土壤蒸發(fā)量的減少,棉田土壤平均含水量逐步上升,此時棉田土壤含水量是持續(xù)增長狀態(tài),同樣是灌溉周期為7 d時,棉田的土壤平均含水量的增長速度及幅度明顯高于其他灌溉頻次??偟膩碚f灌溉頻次為7 d時土壤的含水量最為適宜。
2.2 灌溉頻率對棉花產(chǎn)量的影響
各處理的棉花農藝性狀與產(chǎn)量情況見表1,從表1可以看出,以7 d處理的棉花性狀最好,單株結鈴數(shù)為6.28個,單鈴重為 5.54 g,籽棉產(chǎn)量為 7435.35 kg/hm2;10 d處理的棉花性狀表現(xiàn)最差,單株結鈴數(shù)為5.23個,單鈴重為5.16 g,籽棉產(chǎn)量5242.20 kg/hm2。表明7 d的灌溉周期是棉花地膜覆蓋膜下滴灌較好的灌溉頻次,灌溉頻次過大或過小都不利于棉花的生長。
3 結論與討論
試驗結果表明:灌溉周期為7 d處理效果最為理想。一是不同土層深度7 d處理的土壤含水量較為理想, 10~15 cm 土層的水分分布相對均勻,從現(xiàn)蕾期到盛花期土壤含水量始終保持在8%~10%,與另兩個處理差異不大,從盛花期到吐絮期土壤含水量由10%增長到20%,特別是盛鈴期比其他兩處理要高于1倍多;且在30~35 cm和50~55 cm土層深度,其土壤含水量變化小,在棉花開花期至盛鈴期的土壤含水量均略高于另兩個灌溉周期。二是7 d處理的棉花性狀最好,收獲密度、單株成鈴數(shù)、單鈴重和籽棉產(chǎn)量均明顯高于另兩個灌溉周期處理。究其原因,作者認為高頻灌溉對土層深度為10~15 cm的土壤含水量很快消耗在棉花蒸騰和土壤蒸發(fā),對土壤含水量保持不利,低頻灌溉的滴水周期長,對及時緩解旱情不利,因此適頻(7 d周期)灌溉表現(xiàn)較好,且土壤水分下滲的影響深度在50 cm左右。
參考文獻
[1] 余美,楊勁松,劉梅先,等. 不同膜下滴灌模式對土壤水分及棉花產(chǎn)量的影響[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報,2010,29(12):2368-2374.
[2] 張建新,柴付軍,楊寶玉. 不同灌溉量對膜下滴灌土壤水鹽分布及棉花產(chǎn)量的影響[J]. 新疆農墾科技,2010 (3):65-66.
[4] 邢小寧,姚寶林,孫三民,等. 不同灌溉制度對南疆綠洲區(qū)膜下滴灌棉花生長及產(chǎn)量的影響[J]. 西北農業(yè)學報,2016,25(2):227-236.
[5] 楊鳳梅. 不同灌溉處理對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J]. 塔里木大學學報,2008,2(20):29-32.
[6] 段錦波,翟勇,柴穎,等. 不同滴灌施肥模式對棉花產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響[J]. 中國土壤與肥料 2014 (6):52-58.
[7] 呂殿青, 王全九, 王文焰, 等. 膜下滴灌土壤鹽分特性及影響因素的初步研究[J]. 灌溉排水,2001, 20(1):28-31.
[8] 李明思,劉洪光,鄭旭榮.長期膜下滴灌農田土壤鹽分時空變化[J]. 農業(yè)工程學報,2012,28(22):82-87.
[9] 王小兵,李明思,何春燕. 膜下高頻滴灌棉花田間耗水規(guī)律的試驗研究[J]. 水資源與水工程學報,2008,19(1):39-42.
[10] 余美,楊勁松,劉梅先,等. 膜下滴灌灌水頻率對土壤水鹽運移及棉花產(chǎn)量的影響[J]. 干旱地區(qū)農業(yè)研究,2011,29(3):18-23.