胡 蕾

（新疆溫宿縣庫木艾日克托什干河水管總站，新疆 溫宿 843100）

0 引言

溫宿縣庫托河灌區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)南部溫宿縣境內，庫托河流域上游河段。灌區(qū)距離阿克蘇市320 km。灌區(qū)內土質優(yōu)良，植被單一，擁有較為豐富的光熱資源，降水稀少，但由于庫托河流域水量充足，所以灌區(qū)水資源較為豐富，但利用效率不高。20 世紀后期，灌區(qū)不斷出現(xiàn)氣候冷干向暖濕轉變的信號，多年內年平均氣溫波動多達1.0℃，灌區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源的量值和分配受到嚴重改變，土地沙化加劇，生態(tài)平衡遭到破壞，耕地沙漠化，土地貧瘠，自然肥力下降。本文主要以庫托河灌區(qū)為試驗區(qū)域，進行氣候資源的動態(tài)變化對大田棉花膜下滴灌種植參數(shù)影響的研究。

1 試驗材料與方法

采用直徑104 mm 干管和直徑65 mm 支管，直徑15 mm 迷宮式滴灌帶毛管，滴頭間距35 cm，機井潛水電泵選用250QJ60-80 型，同時配備離心網(wǎng)組合式過濾器及施肥罐。棉花選用8557 品種，干播濕出的播種模式[1]，4 月20 日播種，每666.7 m2播種6 kg 種量，尿素和高效肥施用量分別為每666.7 m230 kg 和10 kg。

方案一為通用的毛管布設方式下單條毛管同時灌溉兩行寬窄行種植的棉花，進行對比處理，寬行間距60 cm，窄行間距30 cm；

方案二為單條毛管灌溉同時灌溉四行寬窄行種植的棉花，毛管間距150 cm；

方案三灌溉模式同方案二，棉花種植寬行間距50 cm，窄行間距25 cm，毛管間距120 cm。每個方案都包含四行作物，且構成獨立的灌水單位，通過3/4 球閥控制灌溉水量。作物灌溉前后0～75 cm 土層含水率主要采用取土烘干法進行分層測定，作物生長狀況每隔10 d 定點觀察，最終進行作物產(chǎn)量和品質的測定。

2 試驗結果分析

2.1 土壤濕潤體形態(tài)

膜下滴灌毛管布置間距的確定主要依據(jù)滴頭水分入滲后潤濕體體積、水分橫向擴散速率和垂直入滲深度。灌溉初期供水強度往往大于土壤入滲能力，滴頭附近形成地表積水區(qū)域速率很快，導致水平潤濕距離快速超過垂直入滲距離。根據(jù)4 月20 日所進行的三種試驗方案下滴頭灌水24 h 后剖面測定結果（表1）可知，相同土壤條件下，土壤表面積水面積隨灌水滴頭流量的增加而增加，潤濕體水平半徑比垂直半徑略大。假定灌水時間不變，隨灌水滴頭水量的增大，潤濕體水平半徑和垂直半徑之比逐漸減小，說明隨著地表積水的增多，潤濕體垂直擴散速度比水平擴散速度快[2]。

表1 滴頭灌水24 h 后入滲潤濕體剖面測定結果

依據(jù)剖面測定結果，針對溫宿縣庫托河灌區(qū)沙壤土的情況，方案三采用120 cm 的毛管間距布設方式完全能滿足外行棉花所需的水分要求，而方案二設置毛管間距為150 cm，垂直方向潤濕距離符合灌溉要求，但水平方向潤濕距離無法滿足外行作物所需水分要求。

2.2 毛管布置對作物生長的影響

膜下滴灌作物需水量直接灌入作物根區(qū)后，在重力和毛管力共同影響下水分在土壤中迅速擴散，與毛管距離不同的土壤具有不同含水率，對棉花生長發(fā)育影響不同。毛管不同的布置形式對棉花株高的不同影響及對應關系見圖1，含水量不同，則植株株高、生長速度、蕾鈴數(shù)量、發(fā)育程度、葉片大小、葉面積等均呈現(xiàn)不同程度的變化。根據(jù)植株株高可知，毛管間距150 cm 外行植株由于土壤水量缺失已經(jīng)受到嚴重影響。

圖1 毛管布置的不同方式與棉花株高的對應關系

作物植株的地上部分和地下部分此消彼長，通過分析毛管布置方式與棉花植株根長的對比關系（圖2）可以看出，毛管間距150 cm 外行的根長最長，這是作物為適應干旱環(huán)境的自然反映。滴灌是一種局部性灌溉方式，外行比內行所處的水分環(huán)境更優(yōu)，而外行外側則大多干燥，通氣性良好，根系普遍較深，須根系甚至伸長至毛管尖端。根據(jù)對植株的測量可知，外行內側須根更長更健壯，干物質量也比外側大（表2）。

圖2 毛管布置方式與棉花植株根長的對比關系

表2 9 月10 日棉花植株生長情況統(tǒng)計

枝葉是作物主要的光合作用器官，枝葉大小直接關系到作物光合產(chǎn)物的累積量，棉花植株生長過程中受水分供應是否充足影響葉面積的大小[3]。水分供應越充分，葉片生長越快速，葉面積越大，相反，則葉片生長緩慢，葉面積相對較小。8 月10 日的觀測結果顯示，棉花單個植株葉面積對照處理是3716.6 cm2，毛管間距120 cm 內外行分別為3778.36 cm2和3411.5 cm2；毛管間距150 cm 內外行分別為2361.8 cm2和1897.3 cm2，不難發(fā)現(xiàn)，毛管間距120 cm 內行葉面積幾乎為150cm 外行葉面積的兩倍之多，可見，毛管間距150 cm 外行由于水分供應跟不上所以影響到作物正常生長。

2.3 毛管布置對作物產(chǎn)量和品質的影響

棉花最終產(chǎn)量主要根據(jù)鈴數(shù)多少來衡量，土壤水分供給適度則所形成的鈴數(shù)較多，如果水分供給過度，則植株提前封行，降低通風透氣條件，加重落蕾落鈴，最終鈴數(shù)和產(chǎn)量均受到影響[4]。相反，若水分供給不足，植株將出現(xiàn)早衰，同樣發(fā)生落蕾落鈴，影響鈴數(shù)。根據(jù)試驗，棉花植株盛蕾期單株花蕾數(shù)平均為7個，毛管間距120 cm 內外行分別有9.2 個、10.4 個，毛管間距150 cm 內外行分別為7.3 個、4.5 個?？梢姡止渥愕拿荛g距150 cm 花蕾數(shù)和終鈴數(shù)都少于毛管間距120 cm。

根據(jù)對棉花產(chǎn)量和品質的檢測發(fā)現(xiàn)，毛管間距120 cm 的方案三外行和內行產(chǎn)量和其他品質方面都明顯較高，其產(chǎn)量比對照增加了65%，外行比內行增加了3.85%。毛管間距150 cm外行產(chǎn)量僅為對照的47.6%。對照處理中的棉花植株長期生長于高水分土壤環(huán)境，植株封行較早，花蕾嚴重脫落，產(chǎn)量并不是最高的。毛管間距150 cm 的外行植株長期水分不足，也存在嚴重的落蕾落鈴，但是其絨長和衣分卻比對照分別高出11.8%和7.9%。表明，與水分過度供給相比，水分的適量控制反而有助于提高產(chǎn)量，改善品質。

表3 毛管間距對棉花產(chǎn)量和品質影響的統(tǒng)計

3 結論

1）膜下單管滴灌制度的制定應首先考慮潤濕體半徑，在溫宿縣庫托河灌區(qū)沙壤土灌水量為35 mm，滴頭流量為2 L/h 的條件下，灌水持續(xù)時間2 d 便可使滴頭潤濕半徑達40 cm，毛管間距120 cm 就能基本滿足外行棉花植株生長所需的水分。

2）綜合考慮棉花植株的株高、葉面積、絨長、根長、單位植株干物質量等指標，毛管間距120 cm 外行的水分等生長條件最為適宜，而毛管間距150 cm 外行距離毛管水源遠，土壤水分狀況較差，所以棉花植株生長發(fā)育情況均不理想。此外，棉花作物植株與毛管間距的距離還影響其產(chǎn)量和品質，距離毛管水源最近的毛管間距120 cm 內行產(chǎn)量最高，品質最優(yōu)，離毛管最遠的間距150 cm 外行產(chǎn)量最低。

3）綜合考慮各方面情況可以發(fā)現(xiàn)，間距120 cm 的毛管布置方式由于擴大了傳統(tǒng)布置方式下的毛管間距，大大節(jié)省了毛管用量，降低了膜下滴灌系統(tǒng)的成本，同時，大田棉花產(chǎn)量和品質有效提升。為了將傳統(tǒng)毛管布置方式改為間距120 cm 的布置方式，還必須進行作物種植和覆膜機等的調整。

4）在傳統(tǒng)漫灌模式下，棉花產(chǎn)量水平不高，水資源存在極大浪費，膜下滴灌技術的推廣應用增產(chǎn)潛力巨大，基于可持續(xù)發(fā)展的角度，深入研究膜下滴灌技術所具有的生態(tài)環(huán)境效益和土壤鹽分的發(fā)展規(guī)律，進行膜下滴灌各項技術評價指標的適用性探討，并創(chuàng)建干旱區(qū)節(jié)水生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的評估機制，對于新疆以及西北干旱區(qū)域農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展意義重大。