不同灌溉頻率對滴灌棉花生長及產量的影響研究

劉春燕

摘 要：設置田間小區試驗，研究不同灌溉頻率對膜下滴灌棉花生長發育的影響，旨在探討新疆膜下滴灌棉花高效節水灌溉模式，確定棉花種植最佳的滴灌頻率，以提高棉花水分利用效率，達到節水增產的目的。

關鍵詞：膜下滴灌;棉花;灌溉頻率

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗在菏澤學院試驗站進行。該區年均降雨253.3 mm，年均蒸發量1 637.5 mm，年均氣溫7.9 ℃，地下水位在10 m以下。試驗田土壤為灌耕灰漠土，質地為中壤土。土壤基礎養分狀況為：有機質19.9 g/kg，全氮1.08 g/kg ，堿解氮60.88 mg/kg，速效磷17.95 mg/kg，速效鉀184 mg/kg，pH 7.9。前茬作物為棉花。

1.2 試驗設計與田間管理

試驗于2012—2013年進行，持續2年。供試作物為棉花（品種惠遠“710”）。根據目前大田生產實際肥料用量，播前均施P2O5 135 kg/hm2（重過磷酸鈣，含P2O5 46% ）和K2O 90 kg/hm2 （硫酸鉀，含K2O 51% ）作基肥。播種采用寬幅1.5 m地膜種植，1膜4行，田間毛管采用北京綠源公司生產的Φ15內鑲式滴灌帶，滴頭間距30 cm，設計滴頭流量2.7 L/h。1條膜下鋪2條滴灌毛管，均鋪在窄行中，1根毛管控制2行棉花灌溉。播幅內寬、窄行距為30 cm - 60 cm - 30 cm，株距為10 cm，理論株數為22.2 × 104 株/hm2。

本試驗設計灌溉量為4 650 m3/hm2，灌溉施肥頻率設置3個水平：全生育期灌水6次、8次和10次（分別用T6、T8和T10表示）。試驗采用完全隨機區組設計，每個處理重復3次，共9個小區，每個小區為2膜，面積為3 m × 6 m = 18 m2，每個小區之間設1 m保護行。棉花生育期內共施N 360 kg/hm2，結合棉花需水量和需氮規律來確定各次施氮量和灌水量。其中，盛蕾期（6月12日 ～ 6月22日）施肥量占17% ～ 20%，盛花期（6月27 ～ 7月8日）占19% ～ 20%，盛鈴前期（7月12日 ～ 7月27日）占37% ～ 40%，盛鈴期（7月30日 ～ 8月11日）占15%，吐絮期占（8月15日 ～ 8月26日）8%，灌溉與施肥全程同步，即肥料通過施肥罐溶解在灌溉水中，邊滴灌邊施肥。灌溉時期、灌量及氮肥所占比例。

1.3 取樣與分析

1.3.1 植株樣品的采集與氮素吸收量的測定

在棉花吐絮期采用挖掘法獲取根系，參照陸地生態系統生物觀測規范進行，即分別在外行和中行以棉花單株所占的面積進行挖掘，外行和內行各挖取2株（以膜間中央和寬行中央為界），挖取90 cm × 24 cm的區域將棉花根系檢出。獲取根系時，將取樣區域的地上部分全部采集后，按莖、葉、鈴、根不同器官分離開，在105 ℃下殺青30 min后于70 ℃條件下烘干至恒重，稱重并記錄干物質重。烘干的植株樣品經粉碎，過0.5 mm篩備用。植株樣品用H2SO4 - H2O2消煮，在BUCHI - 350全自動定氮儀上測定植株不同部位全氮含量。

1.3.2 棉花產量

在棉花吐絮后，小區內每隔3株測1株，計算全小區株數、鈴數及單株結鈴數;棉花吐絮后每小區分3次采收90朵完全吐絮棉桃，測定平均單鈴重和衣分，各小區內連續收獲6.67 m2籽棉換算實收產量。霜前花為10月10號收獲的籽棉。

1.4 數據統計及分析

采用Microsoft Excel 2003和spss 11.0 分析處理試驗數據，Duncan法檢驗差異顯著性（p < 0.05）。

2 結果與分析

2.1 對棉花生長發育的影響

2.1.1 干物質的積累

從灌溉頻率對棉花干物質積累的影響來看（表2），灌溉頻率顯著影響了棉花的葉、莖、鈴及整株干物質質量（p < 0.05）。除鈴干物質外，隨著灌溉頻率的增加，棉花各器官及整株干物質積累量逐漸增加，且處理間均達到顯著水平。T10處理棉花葉、莖、根以及整株干物質質量均顯著高于T6和T8處理，且達到顯著差異。T10處理葉、莖和根干物質質量分別比T6、T8處理增加73.9%和24.0%、66.7%和35.6%、52.3%和40.7%。而鈴干物質累積量T8處理最大，達10 008 kg/hm2，各處理間均達到顯著水平。

2.1.2 氮素的吸收

灌溉頻率顯著影響了棉花的葉、莖、鈴及整株氮素累積量（p < 0.05，表3）。隨著灌溉頻率的增加，葉片氮素積累量逐漸增加，且處理間均達到顯著水平，T10處理氮素累積量達96.4 kg/hm2;隨灌溉頻率的增加，莖、根氮素積累量也逐漸增加，T10處理中葉、根氮素積累量與T8、T6相比分別增加了29.7%、167.0%和62.0%、91.1%;不同處理間整株氮素積累量差異均達到顯著水平，其中T10處理氮素積累量最大，為441.6 kg/hm2。由此可知，增加灌溉頻率會使得棉花植株葉、莖及根氮素積累增加，大量氮素殘留在棉花莖稈和葉片中不利于氮素向子粒中轉移，造成氮素的浪費。

3 討論

3.1 不同灌溉頻率對棉花生長的影響

獲得優質高產的皮棉是種植棉花的最終目的，由于棉花是一種具有無限生長習性的作物，保持營養生長與生殖生長之間、產量構成要素之間、生物學產量和經濟產量之間的相互協調是棉花優質高產的關鍵。膜下滴灌技術不僅提高了水肥的可控性，為作物根系生長創造了良好的水分和養分環境。作物關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鍵期，控制水分供應，有目的地使作物經受水分脅迫，影響光合產物向不同組織器官重新分配[11]。棉花的營養生長狀況是高產栽培所要控制的重要方面，而棉株的生長對水分最為敏感，棉花的生長發育與灌水模式密切相關[12]。

3.2 不同灌溉頻率對產量的影響

作物產量和水分利用效率的同步提高是當今節水農業所追求的一個主要目標。T8處理棉花葉片光合速率高，光合產物累積量大，且向生殖器官分配的比例高，單株鈴數較多，單鈴質量高，因而可顯著提高棉花產量和水分利用效率，分別高達7 788 kg/hm2和16.8 kg/（hm2·mm）。蕾期至花鈴期是棉花生長的旺盛時期，此期可通過減少灌溉量增加灌溉次數等合理灌溉方式，適當控制營養生長，促進干物質向生殖生長的轉化，不僅有利于提高作物的經濟產量，而且還有利于大幅度提高水分利用效率，產生明顯的節水增產效益，同時也為根系調控技術的研究提供了新的思路和方法。

4 結論

（1）隨著灌溉頻率的增加，棉花生物量和氮素累積量顯著增加，其中T10處理最大;但不同灌溉頻率下同化物向營養器官分配的比例不同，T6、T10處理同化物向營養器官分配的比例較高，T8處理同化物向生殖器官分配的比例較高，灌溉頻率過高無助于棉花產量提高。（2）與T6、T10處理相比，T8處理獲得了較高的籽棉產量和水分利用效率，分別為7 788 kg/hm2和16.8 kg/hm2/mm，具有明顯的節水增產效益。因此，在新疆北疆氣候條件下，灌溉總量相同的條件下（4 650 m3/hm2），灌溉頻率8次可促進棉花的生長發育，有效的增加棉花產量，提高水分利用率。

參考文獻

[1]馬富裕，嚴以綏. 棉花膜下滴灌技術理論與實踐[M].烏魯木齊： 新疆大學出版社， 2002. 174-811.

[2]李俊華，馬富裕，鄭 重，等.膜下滴施尿素對棉花氮素吸收、分配、利用效率的影響[J].土壤肥料，2005（4）：40-43.

[3]張炎，王講利，李磐，等.新疆棉田土壤養分限制因子的系統研究[J].水土保持學報，2005