劉忠山，李春平，地里夏提·艾合買提，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。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，灌水間隔過大或過小均不利于棉花生長，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，而灌水頻率過低，可能導(dǎo)致作物肥不足，生長受到抑制。

深松對改善土壤物理特性及作物生長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)對作物生長和水分利用效率產(chǎn)生影響[10]。目前，國內(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，不同滴灌周期對棉花生長發(fā)育及水分利用率的影響鮮見報(bào)道。針對上述問題，本研究對新疆連作棉田進(jìn)行播前深松耕作，闡明40 cm深松條件下，不同滴灌周期對生長發(fā)育指標(biāo)和產(chǎn)量形成的影響，對于構(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 測定項(xiàng)目

1.3.1 農(nóng)藝性狀

自現(xiàn)蕾開始調(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)域選擇長勢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)開始每個(gè)生育時(shí)期每個(gè)處理取長勢均勻植株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，其花期后生長緩慢。不同滴灌周期間，株高隨滴灌周期的延長而下降。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，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發(fā)育。

圖1 不同處理對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 不同滴灌周期對棉花蕾鈴消長的影響

由圖2可知，棉花蕾數(shù)隨生育期的推移呈現(xiàn)下降趨勢，其蕾期、花期不同處理間呈現(xiàn)先增后降的趨勢，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，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%。此說明，深松條件下滴灌周期7 d有利于蕾鈴的正常消長，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)增長趨勢。其花期、鈴期、吐絮期不同處理間呈現(xiàn)先增后降的趨勢且達(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%。此說明，深松條件下滴灌周期7 d處理有助于營養(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棉花收獲株數(shù)、衣分、籽棉產(chǎn)量及水分利用率的影響無顯著差異(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呈現(xiàn)先增后降的趨勢，其表現(xiàn)為7 d>10 d>4 d，7 d與4 d、10 d處理相比分別增長了8.53%、4.98%，9.31%、8.38%。說明，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

棉花的生長發(fā)育與灌水模式密切相關(guān)[11]。深松和滴灌周期通過改變土壤理化結(jié)構(gòu)和水肥環(huán)境狀況進(jìn)而對作物生長發(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，保持營養(yǎng)生長與生殖生長之間、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)增長趨勢,其花期、鈴期、吐絮期不同處理間呈現(xiàn)先增后降的趨勢且達(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棉花收獲株數(shù)、衣分、籽棉產(chǎn)量及水分利用率的影響無顯著差異(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呈現(xiàn)先增后降的趨勢，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，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。