洞庭湖區雜交棉非充分灌溉試驗研究

熊國平，羅 明

（湖南省灌溉試驗中心站，湖南 沅江 413100）

洞庭湖區雜交棉非充分灌溉試驗研究

熊國平，羅 明

（湖南省灌溉試驗中心站，湖南 沅江 413100）

以湘雜棉9號為材料，分別于棉花蕾期和花鈴期進行了非充分灌溉（指保持田間持水量的50%、60%、75%進行種植）試驗。結果表明：水分脅迫對雜交棉株高和葉面積的影響具有延后性和可恢復性，對產量的影響主要在于降低成鈴率，使鈴重減輕；在測筒試驗條件下，花鈴期水分脅迫減產系數為0.39，蕾期水分脅迫的減產系數為0.28；同時，測得洞庭湖區砂壤土棉花花鈴期萎蔫含水率為8.51%。上述結果對指導雜交棉生產具有一定的參考價值。

洞庭湖區；雜交棉；水分脅迫；減產系數

水分利用效率是節水農業的重要指標，也是節水農業研究的重要理論問題之一，非充分灌溉研究就是要最大限度地提高水分利用效率。棉花是高耗水農作物，也是對水比較敏感的農作物，因旱受災減產十分嚴重。據調查，進入21世紀以來，南縣棉花的年平均栽培面積為1.5萬hm2，年受旱面積0.9萬hm2，占栽培面積的近60%，因旱減產15.8%，年栽培效益僅1 192元/667m2。雖然雜交棉具有長勢旺盛、抗災性強、大鈴優質等優勢，它的大面積推廣應用給棉花生產帶來了強勁的活力，但其粗放的灌溉管理以及落后的灌溉技術仍然制約著棉花產業的發展。

1 材料與方法

1.1 試驗概述

洞庭湖區雜交棉非充分灌溉試驗研究于2013年在湖南省灌溉試驗中心站測筒中進行，單個測筒面積為0.36 m2，裝土深度為1 m。試驗地位于東經112°22'，北緯28°51'，海拔高度30.2 m。試驗土壤的容重為1.215 g/cm3，田間持水量為32.5%，土壤全氮、全磷、全鉀和有機質含量分別為1.1、0.8、6.5和16.5 g/kg；試驗地為大陸性亞熱帶季風濕潤氣候，年平均溫度在17.4℃左右，年平均降雨量1 334.4 mm，年平均蒸發量892.5 mm；2013年平均氣溫18.7℃，年降雨1 098 mm，年蒸發量1 026 mm，屬偏熱偏干年份。供試雜交棉品種為湘雜棉9號。

1.2 試驗設計

按棉花生育期劃分標準[1]將棉花本田期劃分為4個生育期：苗期（5月4日～6月10日）、蕾期（6月11日～7月2日）、花鈴期（7月3日～8月20日）、吐絮期（8月21日～11月20日）。研究表明，在干旱條件下，水分脅迫對棉花生長發育及產量的影響程度由大到小依次為蕾期＞花鈴期＞吐絮期＞苗期，蕾期和花鈴期受旱對棉花生長發育和產量的影響最大[2-3]。因此，試驗以蕾期、花鈴期水分脅迫為研究重點，設蕾期土壤含水率控制下限為田間持水量的50%（A）、60%（B）、75%（C）以及花鈴期土壤含水率控制下限為田間持水量的50%（D）、60%（E）、75%（F）6個處理，以全生育期充分供水為對照（CK），各處理水份供給情況見表1，湘雜棉9號栽培基本苗數為1 200株/667m2

表1 洞庭湖區雜交棉非充分灌溉試驗方案 （%）

1.3 測定項目和方法

試驗于4月27日播種，5月24日進入苗期，6月10日進入現蕾期，7月3日進入花鈴期，8月20日開始吐絮，蕾期約22 d，花鈴期約49 d。株高測量于6月10日開始，每10 d一次；用米尺測量，測量從子葉節至頂部第一片展開葉高度。葉面積測量于6月15日開始，每10 d一次；采用25 cm塑料尺測量葉柄紅點至葉尖的長度（即葉長），單葉葉面積=葉長×葉長×0.82，單株葉面積為各單葉葉面積之和。土壤含水率的測定采用取土烘干法，每5 d一次，取3層（0～20、20～40和40～60 cm）。灌水量測定采用稱重法（容器法）。棉花產量性狀調查測量結合葉面積調查同步進行，并將7月15日前成鈴的棉桃定為伏前桃，7月15日～8月15日成鈴的棉桃為伏桃，8月15日成鈴的棉桃為秋桃，三桃單收單曬，測定各自的鈴重和產量。

2 結果與分析

2.1 雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫對株高的影響

從圖1中可以看出，在生育前期不同處理的棉花株高變化明顯，其總趨勢表現為隨土壤有效水分的降低，株高增長變緩（蕾期為6月10日～6月30日，花鈴期為7月10日～8月20日），一旦水分供應充足，即加快生長，株高接近對照（8月31日）。這表明降低田間土壤水分含量可以抑制棉花株高增長。因此，在棉花生產中可以充分利用這一特點進行調節，促使棉株蹲苗矮化健壯，促進棉株根系生長，為棉花高產打下基礎。

圖1 各處理株高的變化趨勢

2.2 雜交棉蕾期、花鈴期水分脅近對葉面積的影響

由圖2可知，水分脅迫對單株葉面積的影響與株高相類似，均具有兩個明顯的特征。一是影響具有延后性，如蕾期進行水分脅迫，6月25日起到7月25日的單株葉面積的日增長量（△y）依次增大，即CK＞C＞B＞A。二是后期補償恢復能力強，因水分脅迫造成單株葉面積減少，在后期供水充足的情況下，基本上能得到補償；8月25日調查顯示，各處理葉面積基本接近。

圖2 各處理單株葉面積變化趨勢

2.3 雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫對產量的影響

從表2中可以看出，水分脅迫對棉花產量和產量性狀有一定的影響，現蕾期、花鈴期缺水均會降低棉花產量。水分脅迫對不同生育期的產量影響從大到小排列為：現蕾期水分脅迫＞花鈴期水分脅迫，水分脅迫程度對同一生育期的產量影響從大到小排列為：75%灌水下限＞60%灌水下限＞50%灌水下限，與相關文獻報道的結果相吻合[4-6]。

表2 各處理雜交棉產量性狀的比較

就產量性狀而言，受水分脅迫影響最大的是成鈴率，其次是鈴重。由表2可知，CK處理的總鈴數為62.3個/株，比處理A（蕾期50%灌水下限）和處理D（花鈴期50%灌水下限）分別多3.4和7.9個，其他處理的總鈴數差異不大，從多到少排列依次為：CK＞F＞C＞A＞E＞D。由加權鈴重數據可知，水分脅迫可明顯降低成鈴數，減輕鈴重，其中以鈴重降低較為顯著。另外，水分脅迫還降低了光合作用效率，從而影響干物質的形成和積累，進而使產量下降。

2.4 雜交棉蕾期、花鈴期對水分的敏感系數

不同生育階段的水分脅迫對棉花產量的影響不同，而且同一階段水分脅迫的程度不同，作物的反應也不一樣。根據Doorenbos和Kasam 1975年提出的Ky模型：1-yi/ym=kyi（1-ETi/ETmi），可以計算出2013年洞庭湖區雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫的減產系數[7]，亦稱敏感系數。從試驗結果（表3）來看，花鈴期受水分脅迫比蕾期受水分脅迫的影響大；灌水下限定在田間持水量的50%，比灌水下限定在田間持水量的75%的影響大。

表3 棉花蕾期、花鈴期受水分脅迫的減產系數

減產系數直觀地反應了某一階段植株缺水對產量的影響程度，K值愈大，對作物產量的影響愈大。生產實踐中可以應用這一點將有限水量在作物不同生育期之間進行優化配置，以獲得灌溉水的最大效益。

2.5 2013年雜交棉本田期充分灌溉條件下的騰發規律

棉花耗水量主要是騰發量，它的大小與氣候條件、土壤條件（水分）及棉花葉面積密切相關。就土壤水分而言，土壤含水率大時土壤空隙度少，土壤水分蒸發阻力減少，則蒸發量加大；反之土壤水分含量低，土壤空氣增多，土壤粒子對水分子的吸附力增大，蒸發量下降。因此，降低棉田表層土壤濕度可以有效降低棉花蒸發蒸騰量。

另外，就是棉花葉片的蒸騰作用。對棉花進行水分脅迫，葉片的含水量降低，葉片細胞氣孔開度被迫縮小，蒸騰作用的界面縮小，阻力增大，則蒸騰量下降。但在充分灌水條件下，保持棉花正常生理活動的土壤濕度條件時，棉花的葉面蒸騰、土壤蒸發均保持旺盛和正常水平，并呈現前期、后期小、中期大的規律。從圖3中可以看出，棉花全生育期日平均耗水3.57 mm，最高日耗水8.21 mm，最低日耗水0.15 mm，整個生長期耗水量出現多個“低-高-低”的小高峰。這主要是受氣候條件影響，氣溫、風速、輻射、氣壓等突然增大則出現一個高峰。當氣候因素出現拐點時，棉花日均騰發量也出現一個拐點。從棉花生長期騰發日平均變化規律可知，棉花灌溉應抓住6月下旬到8月中旬這段時間，特別是在氣候驟變到干熱階段的時期應及時灌溉。倘若進行滴灌，每次灌15 m3/667m2，3～4 d灌一次；若進行溝灌，則每次灌30～40 m3/667m2，一周灌一次，才能保證棉花穩產高產。

圖3 2013年充分灌溉條件下棉花植株的日平均騰發曲線

2.6 雜交棉花鈴期萎蔫含水率及旱情評價指標

各個時期土壤含水量的大小與作物生長有著密切關系，在不灌水情況下，隨著土壤水分降低，不利于棉花生長的因素增加。植株從正常生長到生長受阻、生長停滯，直至萎蔫枯死，必然要經歷一段過程。因此，測定不同作物在不同生育期的萎蔫含水率，是制定干旱條件下作物受旱情況的重要評價指標[8]。

2013年雜交棉試驗，測得花鈴期（7月25日）棉花萎蔫含水率為8.51%，通過計算，洞庭湖區（砂壤土）雜交棉旱情等級與土壤絕對含水率的關系如下：當田間持水量為32.5%、土壤絕對含水量持續低于8.51%時，棉花即會萎蔫枯死（絕產）；當含水率為8.51%～10.91%時，棉花處于嚴重干旱條件；當含水率為10.91%～14.51%時，棉花處于中等干旱條件；當含水率為14.51%～20.51%時，棉花處于輕度干旱條件。這一指標在雜交棉的生產實踐中具有較好的指導意義。

3 結 論

雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫對棉花葉面積、株高、蕾鈴花脫落、產量均有影響。隨脅迫加劇，影響加大，但是水分脅迫對各要素的影響效果不同。總的來說，水分脅迫對棉株營養生長（株高、葉面積）的影響是暫時性的，如果后期恢復供水，即可得到恢復；但其對生殖生長（經濟性狀）的影響是不可恢復的。試驗結果表明，水分脅迫程度越深，蕾鈴花脫落越嚴重，鈴重越輕，產量也越低。

充分灌溉條件下，2013年棉花全生育期日平均耗水量3.57 mm，日最大耗水8.21 mm，日最小耗水0.15 mm，而且呈現出前期消耗小、中期消耗大、后期消耗又變小的規律，主要耗水高峰在6月下旬～8月中旬。這說明棉花的主要需水期為6月下旬～8月中旬。以此為依據，可以對相同氣候年份的棉花灌溉進行預報，6月下旬～8月中旬在無降雨情況下，溝灌灌溉周期為6～7 d，滴灌的灌溉周期為3～4 d，每次灌水量分別為30～40 m3/667m2，15～20 m3/667m2。

雜交棉蕾期、花鈴期遭受水分脅迫的減產系數分別為0.28、0.39，因此在農業水資源分配中，必須優先滿足棉花花鈴期用水和現蕾期用水，否則將造成蕾鈴花脫落和鈴重降低，大大影響棉花產量和灌溉水的利用效率。

雜交棉花鈴期萎蔫含水率為8.51%（砂壤土），這一數據是劃分作物干旱等級的重要指標。當土壤墑情（含水率）在8.51%～10.91%時，將出現嚴重干旱；墑情在10.91%～14.51%時，將出現中等干旱；這一數據可作為洞庭湖區雜交棉旱情等級的參考數據。

[1] SL13-2004. 灌溉試驗規范[S].

[2] 韓會玲. 水分脅迫對棉花生產影響的試驗研究[J]. 農業工程學報，2001，17（3）：37-40.

[3] 彭世彰，徐俊增. 農業高效節水灌溉理論與模式[M]. 北京：科學出版社，2009.

[4] 楊長琴. 花鈴期干旱對不同部位棉鈴對位葉糖代謝及鈴重影響[J].棉花學報，2014，26（5）：452-458.

[5] 王文龍. 水分脅迫和施肥對棉花騰發量與產量影響[J]. 灌溉排水學報，2010，29（2）：112-114.

[6] 刁品春. 花鈴期土壤水分脅迫對棉花成鈴影響及生理效應[D]. 南京：南京農業大學，2004.

[7] 李會昌. 作物敏感指數與敏感系數的分析與研究[J]. 灌溉排水，1990，9（4）：7-14.

[8] 遲道才. 節水灌溉理論與技術[M]. 北京：水利水電出版社，2009.

（責任編輯：成 平）

Experiment on Insufficient Irrigation of Hybrid Cotton in Dongting Lake area

XIONG Guo-ping，LUO Ming
（Hunan Irrigation Experiment Station, Yuanjiang 413100, PRC）

With a hybrid cotton variety Xiangzamian .9 as tested material, a test of non full irrigation (referring to the f eld water holding capacity of 50%, 60% and 75% for cotton growth) was practised respectively at cotton bud stage and at f ower and boll stage in this study. The results showed that the water stress effects on hybrid cotton plant height and leaf area were of delayed effect and recoverability, and the impact on cotton yield was mainly related to the decrease in boll setting rate and boll weight. The water-stress yield-reduction coeff cient was 0.28 and 0.39 at the bud stage and at the f ower and boll stage, respectively. And the wilting water content in sandy loam soil was 8.51% at the f ower and boll stage in the Dongting Lake area.

hybrid cotton; water stress; yield coeff cient; Dongting Lake area

S274.1

：A

：1006-060X（2015）11-0020-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.11.006

2015-08-13

湖南省水利廳湘水科計資助項目[（2013）243-3]

熊國平（1964-），男，湖南南縣人，農藝師，主要從事農業技術科研及推廣工作。

羅 明