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        緩苗期不同灌水量對(duì)地下滴灌無(wú)膜移栽棉花產(chǎn)量的影響

        2019-12-23 06:15:32雷成霞王振華
        山西水利科技 2019年4期
        關(guān)鍵詞:土壤水分苗期灌水

        雷成霞 魏 闖 王振華

        (1.山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西運(yùn)城 044004;2.石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院 新疆石河子 832000)

        0 引言

        習(xí)近平總書記在保障水安全問(wèn)題講話中,提煉出新時(shí)期治水方針:“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”。對(duì)于“農(nóng)業(yè)節(jié)水優(yōu)先”如何實(shí)現(xiàn)?主要采取灌區(qū)節(jié)水改造,作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,田間高效節(jié)水等措施,進(jìn)一步提高水分生產(chǎn)利用率。棉花移栽地下滴灌技術(shù),就是將地下滴灌和無(wú)膜移栽棉花技術(shù)有機(jī)結(jié)合,不僅避免了因覆膜引起的環(huán)境污染,而且還能將兩者的集成效益充分發(fā)揮出來(lái),使作物產(chǎn)量和水分利用效率達(dá)到最佳[1-3]。已有學(xué)者對(duì)地下滴灌無(wú)膜移栽技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,主要包括移栽時(shí)間,種植模式、灌水要素、需水量等對(duì)作物生理形狀和產(chǎn)量的影響[4-13],而對(duì)緩苗期灌水量研究較少,棉花能否成活以及后期產(chǎn)量的高低,與其有直接關(guān)系,這也是本文的研究意義所在。

        1 試驗(yàn)概況

        1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

        分別于2009年3月至2009年10月,2010年4月至2010年10月,均在石河子大學(xué)節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)試驗(yàn)站,進(jìn)行了為期兩年的試驗(yàn)。試驗(yàn)站所處位置:石河子市西郊農(nóng)試場(chǎng)二連,海拔412 m。試驗(yàn)土壤為中壤土,地下水埋深大于10 m。按照由淺到深測(cè)坑0~100 cm土層深度,每30 cm的土壤平均容重分別為1.489、1.637 和 1.490 g/cm3,田間持水率為 30.22%(體積百分比)。

        1.2 試驗(yàn)材料與方法

        文中用NFT-SDI表示地下滴灌無(wú)膜移栽棉花,測(cè)坑布置如圖1所示。試驗(yàn)測(cè)坑共六個(gè),大小均為:長(zhǎng)2 m,寬2 m,深度2 m,并在試驗(yàn)前對(duì)其底部和四周側(cè)壁,進(jìn)行防滲處理。試驗(yàn)所用滴灌帶澳大利亞TTape,屬于NFT-SDI專用滴灌帶,埋設(shè)于地表以下35 cm處。兩條滴灌帶之間的距離為90 cm,兩個(gè)滴頭之間的距離為30cm,單個(gè)滴頭的流量為0.97~1.16L/h。試驗(yàn)種植棉花品種為惠遠(yuǎn)710,行內(nèi)棉花之間的距離(株距)為10 cm,種植方式行距為30 cm×60 cm×30 cm。試驗(yàn)中供水系統(tǒng)為水泵加壓,隨水施肥。

        觀測(cè)記錄緩苗期不同灌水量對(duì)棉花各個(gè)生育階段的生理參數(shù)及產(chǎn)量的影響,并采用美國(guó)CPN公司生產(chǎn)的USA CPN503DR.127型中子儀和烘干法監(jiān)測(cè)土壤水分狀況。

        率定中子計(jì)數(shù)與土壤體積含水率的對(duì)應(yīng)關(guān)系:

        式中:y——土壤體積含水率,%;

        x——中子數(shù)。

        圖1 地下滴灌示意圖

        2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        表1 各個(gè)測(cè)坑對(duì)應(yīng)的灌水量

        2.1 各個(gè)測(cè)坑對(duì)應(yīng)的灌水處理(每個(gè)處理重復(fù)3次)

        2.2 緩苗期不同灌水處理對(duì)棉花成活率的影響

        從表2可以看出,移栽后灌水量的多少與棉花的成活有直接關(guān)系。總的趨勢(shì),灌水量越多的處理,棉花的成活率越高。經(jīng)比較可得,灌水量最大為52 mm的處理3和處理4,棉花的成活率最高,比處理5和6分別增加19.4%和17.3%,比處理2增加16.3%,比處理1增加3.1%。灌水量為52 mm(處理3、4)和45 mm(處理1),棉花的成活率相差較小。

        表2 各處理棉花成活率(按667 m2計(jì))

        2.3 緩苗期內(nèi)各處理土壤水分變化

        緩苗期土壤水分的多少,直接關(guān)系棉花度過(guò)緩苗期時(shí)間長(zhǎng)短及后期生長(zhǎng)。由圖2可知,各處理土壤水分含水率整體變化趨勢(shì)基本一致,灌水前一天較小,灌水一天后土壤含水率有所增加,灌水三天后土壤水分又逐漸減小,基本與灌水前一天相接近。NFT-SDI緩苗期不同灌水處理的土壤含水率在剖面隨深度變化的幅度不同,以土壤含水率在距地表60 cm處(滴灌帶的下方25 cm附近)最高。灌水后一天,土壤水分隨深度的變化,處理4比處理1,2和6都明顯,且幅度較大,這與其灌水量最多有關(guān)。灌水后三天,各處理土壤含水率在40~80 cm下降的幅度較大,也是根系所在的主要位置。此外,灌水后一天處理2表層20 cm處的土壤含水率大于其他處理,這與灌水前土壤的水分有關(guān)。

        圖2 不同處理土壤水分隨深度的變化

        2.4 各處理的地溫變化

        緩苗期(即移栽后)進(jìn)行適量灌水,合理控制土壤含水量,以水調(diào)溫,使土壤含水率和地溫盡可能地達(dá)到最佳耦合,更利于棉苗盡早渡過(guò)緩苗期,快速生長(zhǎng)。一般而言,土壤灌水時(shí),地溫會(huì)明顯下降,含水量較多的土壤,其溫度變化越穩(wěn)定,不同土層深度的地溫變幅較小,不同深度土層間的溫差也較小。灌水量較小的土壤,本身土壤溫度較高,而在棉花未渡過(guò)緩苗期時(shí),絕大部分水分用于土壤表層蒸發(fā),土壤蓄水量很小,不利于棉苗成活。從圖3可以看出,各處理地溫隨深度變化,均從日出之時(shí)逐漸升高,至下午16:00時(shí)左右達(dá)到最大,此后隨時(shí)間的推移逐漸降低。日變化表層最大,這與太陽(yáng)直射以及地表先受熱有關(guān),白天表層地溫高于底層的地溫,夜間地溫高于表層。此外,對(duì)于25 cm處各處理的地溫在22:00時(shí),呈現(xiàn)穩(wěn)定或亦有上升的趨勢(shì),各處理的地溫隨土層深度變化逐漸減少,在一定深度時(shí)趨于穩(wěn)定,這與氣溫和土壤水分有一定的關(guān)系。

        圖3 不同處理地溫隨時(shí)間的變化

        2.5 不同灌水處理的棉花產(chǎn)量

        棉花全生育期總灌溉定額和灌水次數(shù)一致,而緩苗期灌水量不同,由圖4可得,棉花的籽棉和皮棉產(chǎn)量,處理1(灌水量為45 mm)最高,處理6(灌水量為28 mm)最低,處理1和處理4相差不大。以籽棉產(chǎn)量為例比較,處理 1 比處理 2,3,4,5,6 分別高 389、192、225、550、577 kg/hm2。同等條件下,比處理 2(灌水量為37 mm)增加6.3%,比處理3和4(灌水量為52 mm)分別增加3.1%和3.6%,比處理5和6(灌水量28 mm)分別增加8.9%和9.3%。對(duì)比緩苗期不同灌水量對(duì)棉花全生育進(jìn)程生理形狀的影響,尤其是產(chǎn)量的比較,綜合考慮水分利用率的情況下,緩苗期灌水45 mm(處理1)更利于棉苗后期的生長(zhǎng)發(fā)育。

        圖4 不同處理棉花籽棉和皮棉產(chǎn)量

        3 結(jié)論及建議

        對(duì)于NFT-SDI而言,移栽后棉苗能否成活,直接關(guān)系到棉花后期的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的高低,而緩苗期灌水量的多少是關(guān)鍵因素。灌水量45 mm的處理,棉苗的成活率與灌水量52 mm的處理相差較小,為3.1%,土壤溫度變化相對(duì)穩(wěn)定,不同土層深度的地溫和溫差變幅比較穩(wěn)定。棉花全生育期灌溉定額為450 mm,灌水次數(shù)為16次,處理1最終籽棉和皮棉產(chǎn)量最高,綜合考慮水分利用率的情況下,灌水量為45 mm更利于棉苗盡早渡過(guò)緩苗期和高產(chǎn)量的獲得。為了進(jìn)一步推廣應(yīng)用NFT-SDI,后期還應(yīng)廣泛進(jìn)行大田試驗(yàn)和模型數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

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