劉忠山，李春平，地里夏提·艾合買(mǎi)提，徐海江，張大偉，魏 鑫，崔建平

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所/農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，烏魯木齊 843200)

新疆屬于極端干旱地區(qū)，棉花種植完全依賴(lài)于灌溉，新疆水資源總量有限[1]，尤其是南疆地區(qū)，降雨稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，年蒸發(fā)量高達(dá)2 000～3 400 mm[2]，新疆植棉生產(chǎn)面臨水資源嚴(yán)重匱乏的問(wèn)題亟待解決，節(jié)水高效農(nóng)業(yè)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。在南疆棉區(qū)極端干旱氣候條件下，如何優(yōu)化調(diào)度，提高滴灌水有效利用率，建立節(jié)水灌溉棉花的水分管理指標(biāo)體系[3]，以實(shí)現(xiàn)滴灌時(shí)間、滴灌水量與滴灌周期同棉花生長(zhǎng)季水量需求的同步已成為目前制約南疆棉花生產(chǎn)的瓶頸。前人研究表明，灌水間隔過(guò)大或過(guò)小均不利于棉花生長(zhǎng)，在砂性土壤條件下，7 d 滴1次水的頻率可獲得較高的產(chǎn)量和水分利用效率[4]；且灌水周期為 2 d 的表層土壤含水率較高，隨灌水頻率的增大，棉花花鈴期耗水強(qiáng)度增大，產(chǎn)量提高 7.3%～17.4%[5]；Jordan[6]等和 Wang[7]等研究認(rèn)為，高灌溉頻率能為作物根系提供吸收水肥的最適條件，但會(huì)增加能量和勞動(dòng)力的消耗，并導(dǎo)致水和養(yǎng)分向根區(qū)以下轉(zhuǎn)移，而灌水頻率過(guò)低，可能導(dǎo)致作物肥不足，生長(zhǎng)受到抑制。

深松對(duì)改善土壤物理特性及作物生長(zhǎng)狀況起著重要的作用[8]。滴水頻率是膜下滴灌技術(shù)的重要參數(shù)，也是調(diào)節(jié)土壤干濕狀態(tài)的重要影響因子[9]，其影響了土壤的水、熱分布狀況，必然會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)和水分利用效率產(chǎn)生影響[10]。目前，國(guó)內(nèi)外大部分研究主要集中在不同灌水量和灌水周期等方面的研究，但在特定深松且灌溉總量相同條件下，不同滴灌周期對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育及水分利用率的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。針對(duì)上述問(wèn)題，本研究對(duì)新疆連作棉田進(jìn)行播前深松耕作，闡明40 cm深松條件下，不同滴灌周期對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)和產(chǎn)量形成的影響，對(duì)于構(gòu)建綜合性高效作物管理技術(shù)體系具有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在新疆阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行，該區(qū)熱量資源豐富，年平均日照時(shí)間2 679 h，年平均氣溫10.4 ℃，年均降水量46.7 mm，平均蒸發(fā)量1 890.7 mm，無(wú)霜期211 d。試驗(yàn)地土質(zhì)為砂質(zhì)壤土，耕層土壤養(yǎng)分狀況均值為：有機(jī)質(zhì)含量7.41 g/kg，全氮0.47 g/kg，堿解氮60.98 mg/kg，速效磷35.36 mg/kg，速效鉀155.17 mg/kg，容重1.45 g/cm3，土壤pH 7.8。前茬作物為棉花，供試棉花品種為：新陸中88號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

深松40 cm條件下，灌溉定額3 600 m3/hm2，設(shè)置3個(gè)灌溉周期(4 d，7 d，10 d一次)，試驗(yàn)小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)寬6.9 m，長(zhǎng)6.5 m，面積44.58 m2，每小區(qū)重復(fù)4次，總共12個(gè)小區(qū)，試驗(yàn)小區(qū)總長(zhǎng)度為27 m(含走道)，寬度為20.7 m(9幅膜)，總面積為558.9 m2。膜寬2.0 m，播幅2.3 m，1膜6行，行距(10+66+10+66+10)cm，株距12 cm。于6月19日灌溉頭水，其他措施同大田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 農(nóng)藝性狀

自現(xiàn)蕾開(kāi)始調(diào)查各生育時(shí)期株高、真葉數(shù)、莖粗、果枝數(shù)、現(xiàn)蕾數(shù)、成鈴數(shù)等主要農(nóng)藝性狀。在定點(diǎn)區(qū)域選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性連續(xù)10株棉花，內(nèi)外行各5株，取平均值。

1.3.2 干物質(zhì)

棉花三葉期(5月25日)、現(xiàn)蕾期(6月15日)、開(kāi)花期(7月5日)、盛花期(7月25日)、盛鈴期(8月15日)、吐絮期(9月5日)開(kāi)始每個(gè)生育時(shí)期每個(gè)處理取長(zhǎng)勢(shì)均勻植株6株，帶回實(shí)驗(yàn)室將其分解成根、莖、葉、蕾鈴，放入烘箱，105 ℃殺青，然后調(diào)至80 ℃恒溫至棉花植株樣恒重(約48 h)。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量

吐絮后對(duì)每個(gè)小區(qū)株數(shù)和鈴數(shù)記數(shù)，選取有代表性的棉株，分上(50 朵)、中(50 朵)、下(50 朵)取樣，測(cè)其鈴重和衣分，重復(fù)3次。

1.3.4 水分利用率

水分利用率WUE=籽棉產(chǎn)量/灌溉量

(1)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌周期對(duì)棉花農(nóng)藝性狀動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖1可知，棉花株高隨生育期推移呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其花期后生長(zhǎng)緩慢。不同滴灌周期間，株高隨滴灌周期的延長(zhǎng)而下降。在花期，其表現(xiàn)為4 d>7 d>10 d。4 d處理比其他增加了3.8%、8.2%。棉花主莖葉隨生育期的推移呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，其花期出現(xiàn)峰值。不同處理間7 d處理與4 d處理相比分別增加了1.09%、16.39%，且與10 d處理差異顯著(P<0.05)。此說(shuō)明，滴灌周期7 d持有較高的株高和主莖葉數(shù)，有利于棉花正常生長(zhǎng)發(fā)育。

圖1 不同處理對(duì)棉花株高和主莖葉的影響Fig.1 Effects of different treatments on plant height and main stem and leaf of cotton

2.2 不同滴灌周期對(duì)棉花蕾鈴消長(zhǎng)的影響

由圖2可知，棉花蕾數(shù)隨生育期的推移呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其蕾期、花期不同處理間呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，且表現(xiàn)為4 d>7 d>10 d。鈴數(shù)隨生育期的推移呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，在棉花鈴期達(dá)到峰值。不同處理在鈴期、吐絮期達(dá)到顯著差異(P<0.05)，其表現(xiàn)為7 d>10 d>4 d，7 d處理與4 d、10 d處理相比分別增加了18.19%、9.38%、8.54%、4.98%。此說(shuō)明，深松條件下滴灌周期7 d有利于蕾鈴的正常消長(zhǎng)，且保證較高的結(jié)鈴數(shù)，為產(chǎn)量打下基礎(chǔ)。

注：不同字母表示0.05水平上存在顯著性差異，下同。圖2 不同處理對(duì)棉花蕾鈴數(shù)動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.2 Effect of different treatments on dynamic change of boll number of cotton buds

2.3 不同滴灌周期對(duì)棉花干物質(zhì)積累與分配的影響

由圖3可知，棉花干物質(zhì)積累隨生育期的推移呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。其花期、鈴期、吐絮期不同處理間呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)且達(dá)到顯著差異水平(P<0.05)，其表現(xiàn)為7 d>4 d>10 d。棉花干物質(zhì)分配隨生育期的推移，營(yíng)養(yǎng)器官轉(zhuǎn)向生殖器官轉(zhuǎn)移，不同處理間生殖器官在吐絮期呈現(xiàn)7 d>10 d>4 d且7 d與4 d、10 d處理相比分別增加了11.22%、7.69%。此說(shuō)明，深松條件下滴灌周期7 d處理有助于營(yíng)養(yǎng)器官轉(zhuǎn)向生殖器官且持有較高的生殖器官干物質(zhì)積累，從而促進(jìn)棉花產(chǎn)量的形成。

圖3 不同處理對(duì)棉花干物質(zhì)積累與分配的影響Fig.3 Effects of different treatments on dry matter accumulation and distribution of cotton

2.4 不同滴灌周期對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表1可知，深松條件下不同滴灌周期對(duì)棉花收獲株數(shù)、衣分、籽棉產(chǎn)量及水分利用率的影響無(wú)顯著差異(P<0.05)，且7 d處理大于其余處理。其中籽棉產(chǎn)量與水分利用率與其他處理相比分別增加了15.72%、16.50%、17.48%、18.38%。滴灌周期對(duì)單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重影響差異顯著(P<0.05)，其隨滴灌周期的增長(zhǎng)呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，其表現(xiàn)為7 d>10 d>4 d，7 d與4 d、10 d處理相比分別增長(zhǎng)了8.53%、4.98%，9.31%、8.38%。說(shuō)明，深松條件下滴灌周期7 d處理有利于產(chǎn)量的形成。

表1 不同滴灌周期對(duì)棉花產(chǎn)量及WUE的影響Tab.1 Effects of different drip irrigation cycles on yield and WUE of cotton

3 討論與結(jié)論

棉花的生長(zhǎng)發(fā)育與灌水模式密切相關(guān)[11]。深松和滴灌周期通過(guò)改變土壤理化結(jié)構(gòu)和水肥環(huán)境狀況進(jìn)而對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生作用，影響產(chǎn)量形成[12]。 獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的籽棉是種植棉花的最終目的，保持營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)之間、產(chǎn)量構(gòu)成要素之間、生物學(xué)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之間的相互協(xié)調(diào)是棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵[13]。作物關(guān)鍵生育期少量多次灌水方式是一種新型的灌溉方式，它是在作物的某些需水關(guān)鍵期，控制水分供應(yīng)，有目的地使作物經(jīng)受水分脅迫，影響光合產(chǎn)物向不同組織器官重新分配[14]。本試驗(yàn)研究表明，深松條件下不同滴灌周期影響棉花株高、主莖葉、蕾數(shù)及鈴數(shù)等棉花農(nóng)藝性狀，從而影響棉花產(chǎn)量的形成，此與康紹忠不同灌水模式影響棉花生長(zhǎng)發(fā)育研究結(jié)論一致[11]。棉花干物質(zhì)積累隨生育期的推移呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),其花期、鈴期、吐絮期不同處理間呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)且達(dá)到顯著差異水平(P<0.05)，其表現(xiàn)為7 d>4 d>10 d。棉花干物質(zhì)分配隨生育期的推移，營(yíng)養(yǎng)器官轉(zhuǎn)向生殖器官轉(zhuǎn)移，不同處理間生殖器官在吐絮期呈現(xiàn)7 d>10 d>4 d且7 d比其他處理增加了11.22%、7.69%。此與前人研究的不同灌溉頻率下棉花生物量差異顯著一致[12]。適宜的滴灌處理對(duì)棉花干物質(zhì)累積量大，且向生殖器官分配的比例高，單株鈴數(shù)較多，單鈴質(zhì)量高，因而可顯著提高棉花產(chǎn)量和水分利用效率[11]。本試驗(yàn)表明，深松條件下不同滴灌周期對(duì)棉花收獲株數(shù)、衣分、籽棉產(chǎn)量及水分利用率的影響無(wú)顯著差異(P<0.05)，且7 d處理大于其余處理。其中籽棉產(chǎn)量與水分利用率與其他處理相比分別增加了15.72%、16.50%，17.48%、18.38%。王曉娟等[15]人研究表明，滴灌周期對(duì)棉花單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重有影響顯著。與本試驗(yàn)結(jié)果一致，本試表明滴灌周期對(duì)單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重影響差異顯著(P<0.05)，其隨滴灌周期的增長(zhǎng)呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，其表現(xiàn)為7 d>10 d>4 d，7 d與4 d、10 d處理相比分別增長(zhǎng)了8.53%、4.98%，9.31%、8.38%。

綜上所述，深松40 cm條件下滴灌周期7 d為最優(yōu)處理，能有效促進(jìn)棉花生長(zhǎng)，提高生殖器官干物質(zhì)積累量和水分利用效率，從而提高棉花產(chǎn)量。