不同種植模式對(duì)間作棉花產(chǎn)量及水分利用效率的影響

蒲 云　江天才　翟云龍　萬(wàn)素梅

(塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)

?

不同種植模式對(duì)間作棉花產(chǎn)量及水分利用效率的影響

蒲 云江天才翟云龍萬(wàn)素梅*

(塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)

摘要為研究棗棉間作不同種植模式對(duì)棉花產(chǎn)量和水分利用效率的影響，以南疆棗棉間作棉花為研究對(duì)象，來(lái)探索最佳的間作模式和灌水量。結(jié)果表明： 對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育(株高、莖粗、果枝數(shù)、蕾數(shù)、開花數(shù)、鈴數(shù))而言，在常規(guī)水量300 m3/667m2下間作模式1行、2行棉花的生長(zhǎng)發(fā)育狀況差別不大，但基本上都優(yōu)于間作模式3行的棉花。對(duì)棉花產(chǎn)量而言，不同間作模式之間存在極顯著差異，不同灌水量之間存在顯著差異。間作模式3行、灌水量350 m3/667m2的產(chǎn)量最高為3 760 kg/hm2與間作模式3行、灌水量400 m3/667m2產(chǎn)量3 612 kg/hm2，間作模式2行、灌水量400 m3/667m2產(chǎn)量3 306 kg/hm2之間無(wú)差異。故在南疆棗棉間作棉花產(chǎn)量較高的適宜間作模式為2～3行，灌水量為350～400 m3/667m2。對(duì)棉花水分利用效率而言，不同間作模式之間存在顯著差異，不同灌水量之間不存在差異。間作3行的棉花水分利用效率最高為5.6 kg/(hm2*mm)與間作2行的棉花水分利用效率5.5 kg/(hm2*mm)無(wú)差異，與間作1行的棉花水分利用效率4.3 kg/(hm2*mm)有顯著差異。故在南疆棗棉間作棉花水分利用效較高的適宜間作模式為2～3行。棉花產(chǎn)量和水分利用效率綜合考慮(種植成本、棗樹的生長(zhǎng)發(fā)育)，應(yīng)該選擇2行、灌水量350 m3/667m2的種植模式。

關(guān)鍵詞種植模式；棗棉間作；棉花；產(chǎn)量；水分利用效率

間作可提高土地利用率，由間作形成的作物復(fù)合群體可增加對(duì)陽(yáng)光的截取與吸收，減少光能的浪費(fèi)。南疆光熱資源十分豐富，為農(nóng)林間作提供了其他地方所不能比擬的條件。南疆是棉花的傳統(tǒng)種植區(qū)，正發(fā)展成為全國(guó)重要的商品棉基地[1-2]。現(xiàn)在南疆越來(lái)越多的地區(qū)開始發(fā)展紅棗產(chǎn)業(yè)，但在紅棗前期投入大、產(chǎn)量不高的情況下，如何利用棗樹之間的空隙種植棉花,提高農(nóng)民的綜合效益就顯得尤為重要。農(nóng)林間作系統(tǒng)中,光是農(nóng)作物與林木最激烈的爭(zhēng)奪因子[3-4]。農(nóng)林間作不合理會(huì)有引起作物接收光合有效輻射相對(duì)減弱,從而導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量降低[5]。大量研究表明果棉間作能改變棉花的光合特性、冠層結(jié)構(gòu)和干物質(zhì)積累分配規(guī)律，影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)[6-10]。試驗(yàn)在棉花間作模式不同、灌水量不同的條件下測(cè)定棉花產(chǎn)量、降雨量、灌溉量、地下水利用量、土壤貯水量等指標(biāo)來(lái)研究棉花生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、水分利用效率，以提高棗園綜合生產(chǎn)效率為目標(biāo)，篩選適合南疆滴灌棗園的種植模式，為南疆地區(qū)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)科學(xué)管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，為其它農(nóng)林種植模式的可持續(xù)發(fā)展做出有益的探索。

1研究地區(qū)與研究方法

1.1試驗(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)于2014年在新疆阿拉爾市塔里木大學(xué)園藝試驗(yàn)站進(jìn)行。研究區(qū)位于塔里木盆地南緣，屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候類型，年降水量50mm左右，年均蒸發(fā)量在2 110.5 mm左右，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣十分干燥，是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)；年均氣溫10.7 ℃，≥10 ℃積溫4 113 ℃，無(wú)霜期220 d，年日照時(shí)數(shù)2 900 h，年均總輻射為9 733 MJ/m2；試驗(yàn)區(qū)土壤為沙壤土。

1.2試驗(yàn)材料與設(shè)置

酸棗直播建園，種植模式為當(dāng)前塔里木盆地紅棗主要的種植模式，即3.0×0.5 m。棉花播種日期為2014年4月13號(hào)。設(shè)置三種不同的間作模式，在距離兩邊紅棗等距情況下分別種植一行、兩行、三行棉花，標(biāo)記為M1、M2和M3。棉花的株行距配置為(10+55+10+55+10)×12.5 cm。設(shè)置四種不同的灌溉水量，分別為250 m3/667m2、300 m3/667m2、350 m3/667m2、400 m3/667m2標(biāo)記為W1、W2、W3、W4。灌水采用水表控制，方式為膜下滴灌。每個(gè)小區(qū)設(shè)置兩個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積為60 m2。

1.3棉花水分利用效率

水分利用率(WUE)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(Y)/耗水量(ET)

耗水量(mm)=降雨量+灌溉量+地下水利用量-土壤貯水量差

土壤貯水量=土層厚度*容積含水量*10

容積含水量=重量含水量*容重

土壤含水量：在棉花的苗期、吐絮期，于不同試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)棗樹種植行兩側(cè)取土樣，重復(fù)3次，測(cè)定0～40 cm土層的土壤含水量，采用烘干法。

土壤容重：在棉花的苗期、吐絮期，于不同試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)棗樹種植行兩側(cè)取土樣，重復(fù)3次，測(cè)定0～40 cm土層容重，采用環(huán)刀法。

1.4測(cè)定棉花產(chǎn)量

棉花產(chǎn)量：根據(jù)小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量，換算成公頃產(chǎn)量，確定不同處理小區(qū)棉花產(chǎn)量。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖，DPS7．05 軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植模式對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響

選取常規(guī)水量W2下不同間作模式的棉花進(jìn)行分析。

圖1　不同種植模式對(duì)棉花株高的影響

從圖1可以看出M1W2、M2W2、M3W2株高的生長(zhǎng)速率到7月23號(hào)左右逐漸放緩，此后到9月11號(hào)株高增加不多。在7月23號(hào)的株高由大到小依次為M2W2(58.9cm)、M1W2(50.4cm)、M3W2(32.9cm)。在9月11號(hào)的株高由大到小依次為M2W2(60.1cm)、M1W2(56.4cm)、M3W2(32cm)。在整個(gè)生育期M1W2、M2W2的株高差別不大，但都明顯高于M3W2。

圖2　不同種植模式對(duì)棉花莖粗的影響

從圖2可以看出M1W2、M2W2、M3W2莖粗的增長(zhǎng)速率在整個(gè)生育期變化不大。在整個(gè)生育期M1W2、M2W2的莖粗都高于M3W2。在9月11號(hào)莖粗由大到小依次為M1W2(13.0mm)、M2W2(10.1mm)、M3W2(8.6mm)。

圖3　不同種植模式對(duì)棉花果枝數(shù)的影響

從圖3可以看出M1W2、M2W2、M3W2均在6月14號(hào)到6月25號(hào)出現(xiàn)了果枝，此后果枝數(shù)逐漸增加從7月23號(hào)開始到9月11號(hào)果枝數(shù)基本不再變化。在整個(gè)生育期M1W2、M2W2的果枝數(shù)差別不大但都明顯的高于M3W2。9月11號(hào)的果枝數(shù)由大到小依次為M1W2(7.0臺(tái))、M2W2(6.9臺(tái))、M3W2(5.4臺(tái))。

圖4　不同種植模式對(duì)棉花蕾數(shù)的影響

從圖4可以看出M1W2和M2W2在6月4號(hào)到6月14號(hào)開始現(xiàn)蕾。M3W2在6月14號(hào)到6月25號(hào)開始現(xiàn)蕾。M1W2在8月6號(hào)左右達(dá)到最高為13.9個(gè)。M2W2和M3W2在7月23號(hào)左右達(dá)到最高分別為11.9個(gè)、6.6個(gè)。但是M3W2蕾數(shù)從7月23號(hào)到8月16號(hào)變化不大此后蕾數(shù)急劇下降。M1W2和M2W2蕾數(shù)在到達(dá)最高點(diǎn)后急劇下降。

圖5　不同種植模式對(duì)棉花開花數(shù)的影響

從圖5可以看出M1W2在6月25號(hào)到7月8號(hào)開始開花。M2W2和M3W2在7月8號(hào)到7月23號(hào)開始開花。M1W2、M2W2、M3W2均在8月6號(hào)達(dá)到最大開花數(shù)，由大到小依次為M2W2(1.7朵)、M1W2(1.3朵)、M3W2(0.7朵)。此后開花數(shù)急劇減小，到8月30號(hào)左右花數(shù)為零。

圖6　不同種植模式對(duì)棉花鈴數(shù)的影響

從圖6可以看出M1W2、M2W2、M3W2均在7月8號(hào)到7月23號(hào)結(jié)鈴。M1W2、M2W2在8月16號(hào)達(dá)到最高，分別為9.9個(gè)、6.4個(gè)。M3W2在8月30號(hào)達(dá)到最高為5.4個(gè)。

由圖1至圖6可以看出，同時(shí)期綜合比較M1W2、M2W2、M3W2的株高，莖粗，果枝數(shù)，蕾數(shù)，開花數(shù)，鈴數(shù)。M1W2和M2W差別不大，但基本上都優(yōu)于M3W2。

2.2不同種植模式對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

表1　不同間作模式、水分處理棉花產(chǎn)量方差分析

從表1可以看出間作模式對(duì)棉花產(chǎn)量存在極顯著的影響，灌水量對(duì)棉花產(chǎn)量存在顯著影響。間作模式和灌水量之間無(wú)互作效應(yīng)。

表2　不同間作模式、水分處理棉花產(chǎn)量差異顯著水平

D 從表2可以看出M3W3的產(chǎn)量最高為3 760kg/hm2，與M3W4、M2W4之間無(wú)差異，與M3W1、M2W2、M2W3之間存在顯著差異，與M2W1、M3W2、M1W3、M1W4、M1W1、M1W2之間存在極顯著差異。M1W2產(chǎn)量最小為2 123kg/hm2。

2.3不同種植模式水分利用效率比較

表3　不同間作模式、水分處理棉花水分利用效率

從表3可以看出水分利用效率由大到小依次為M3W1、M3W3、M2W2、M2W1、M3W4、M2W4、M2W3、M1W1、M3W2、M1W2、M1W3、M1W4

表4　不同間作模式、水分處理棉花水分利用效率方差分析

從表4可以看出間作模式對(duì)棉花水分利用效率存在顯著的影響，灌水量對(duì)水分利用效率無(wú)影響。

表5　不同間作模式棉花產(chǎn)量差異顯著水平

從表5可以看出A3(三行)的水分利用效率最高為5.6 kg/(hm2*mm)，與A2(兩行)5.532 5 kg/(hm2*mm)無(wú)差異，與A1(一行)4.255 kg/(hm2*mm)有顯著差異。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

3.1.1棗棉間作不同種植模式中，對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育(株高、莖粗、果枝數(shù)、蕾數(shù)、開花數(shù)、鈴數(shù))而言，在常規(guī)水量W2下M1與M2差別不大，但基本上都大于M3。說(shuō)明在常規(guī)水量下間作的棉花行數(shù)為1行和2行利于棉花個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.1.2棗棉間作不同種植模式中，間作模式、灌水量均對(duì)棉花的產(chǎn)量有影響。M3W3的產(chǎn)量最高為3 760 kg/hm2，與M3W4產(chǎn)量3 612 kg/hm2、M2W4產(chǎn)量3 306 kg/hm2之間無(wú)差異。故間作模式為2～3行，灌水量為350～400 m3/667m2可以使棉花有較高的產(chǎn)量。棗棉間作不同種植模式中間作模式對(duì)棉花水分利用效率有顯著的影響。灌水量對(duì)水分利用效率無(wú)影響。M3的水分利用效率最高為5.6 kg/(hm2*mm)與M2水分利用效率5.5 kg/(hm2*mm)無(wú)差異，與M1水分利用效率4.3 kg/(hm2*mm)有顯著差異。故間作模式為2～3行，棉花水分利用效率較高。棉花產(chǎn)量和水分利用效率綜合考慮(種植成本、棗樹的生長(zhǎng)發(fā)育)，應(yīng)該選擇2行、灌水量350 m3/667m2，即M2W3的種植模式。

3.2討論

不同種植模式中間作的棉花較少的情況下利于棉花個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育。這是因?yàn)殚g作的棉花少，單株棉花可以更多地接收光照，光合作用更強(qiáng)，生長(zhǎng)發(fā)育也就更好。但是如果種植行數(shù)為1行時(shí)雖說(shuō)棉花個(gè)體發(fā)育好，單株棉花產(chǎn)量高，但是棉花種植株數(shù)少，沒有充分利用光照和發(fā)揮群體優(yōu)勢(shì)，使得總體產(chǎn)量較低。

參考文獻(xiàn)

[1]劉雁翼,楊貴森,張寄陽(yáng),等.利用氣象資料指導(dǎo)膜下滴灌棉花灌溉的試驗(yàn)研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2008,27(3):37 -40.

[2]耿濤,戴路,許占偉,等.棉花高密度種植群體結(jié)構(gòu)的研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,40(5):269-272.

[3]董宛麟,張立禎,于洋,等.農(nóng)林間作生態(tài)系統(tǒng)的資源利用研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,27(28):1-8.

[4] Pinto L S, Perfecto I, Hernandez J C, et al. Shade effect on coffee production at the northern tzeltal zone of the state of chiapas, mexico [J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2000,80:61-69.

[5]趙盼盼,趙金祥,孫勇,等.不同水分處理對(duì)棗園間作棉花光合特征及水分利用效率的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,22(11):54-58.

[6]趙光磊,萬(wàn)群芳,劉春驚,等.杏棉間作復(fù)合系統(tǒng)中棉花生長(zhǎng)及生產(chǎn)特性的研究[J].中國(guó)棉花,2010,37(7):9-21.

[7]龔鵬,楊波,車玉紅,等.扁桃棉花間作對(duì)棉花光合特性及產(chǎn)量影響的初步研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,46(5):975-979.

[8]張建雄,劉春驚,張寶軍,等.南疆杏棉復(fù)合系統(tǒng)條件下棉花冠層的光特性[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010,38(4):173-178.

[9]張東升,韓碩,王旗,等.棗棉間作條件下棉花密度對(duì)棉花光合特性及產(chǎn)量影響[J].棉花學(xué)報(bào),2014,26(4):290-294.

[10]夏嬋娟,史彥江.棗棉間作的生態(tài)效應(yīng)對(duì)棉花產(chǎn)量的影響[J].西安工程大學(xué)學(xué)報(bào),2012,26(2):162-167.

Effects of Different Planting Patterns of Intercropping Cotton Yield

and Water Use Efficiency

Pu YunJiang TiancaiZhai YunlongWan Sumei*

(College of Plant Sciences, Tarim University, Alar,Xinjiang 843300)

AbstractIn order to study of jujube cotton intercropping different planting patterns influence on cotton yield and water use efficiency, in southern xinjiang jujube cotton intercropping cotton as the research objection, to explore the best cotton interplanting mode and irrigation water.The results show that: On cotton growth and development, (plant height, stem diameter, branch number, number of buds, flower number, bell number), under the conventional water 300 m3/667m2intercropping pattern lines 1, 2, cotton growth and development status of the difference is not big, but all basically is better than that of intercropping pattern 3 rows of cotton. For cotton production, there is an extremely significant difference between different interplanting mode, significant differences between different irrigation water. Intercropping mode 3 lines, irrigation water is 350 m3/667 m2production up to 3 760 kg/hm2and interplanting mode 3 lines, irrigation water is 400 m3/667 m2production 3 612 kg/hm2, interplanting mode 2 rows, irrigation water is 400 m3/667 m2production has no difference between 3 306 kg/hm2.Therefore, in the southern xinjing jujube cotton intercropping cotton yield higher intercropping patterns suitable for 2～3 lines, irrigation amount of 350～400 m3/ 667m2. For cotton, water use efficiency between different intercropping patterns significantly different and there is no difference between the different irrigation. Intercropping 3 rows of cotton has the highest water use efficiency (wue) of 5.6 kg/(hm2* mm) and intercropping 2 lines of cotton water use efficiency (wue) of 5.5 kg/ (hm2*mm) no difference, and 1 row intercropping cotton water use efficiency (wue) of 4.3 kg/(hm2*mm) had significant difference.Therefore, in the southern xinjiang cotton intercropping jujube higher water use efficiency of cotton intercropping pattern suitable for 2～3 rows. Cotton yield and water use efficiency into account(planting costs,growth and development of jujube),they should choose two rows of irrigation 350 m3/ 667m2of cropping patterns.

Key wordsplanting pattern；jujube-cotton intercropping；cotton；yield；water use efficiency

中圖分類號(hào)：S562

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2015.04.011

文章編號(hào)：1009-0568(2015)04-0070-08

通訊作者*為E-mail：wansumei510@163.com

作者簡(jiǎn)介：蒲云(1991-)，男，2015級(jí)本科生，研究方向?yàn)樽魑锔弋a(chǎn)栽培理論與技術(shù)。E-mail：969146267@qq.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(31260309)；新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技援疆專項(xiàng)(2014AB017)；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201410757033)；新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師科技局項(xiàng)目(2014YY03)；新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)青年科技創(chuàng)新資金(2011CB001)。

收稿日期：2015-03-31