棉花種植高效節水灌溉方案比選分析

努爾比耶·艾散

(疏附縣農業農村局，新疆 疏附 844100)

新疆是我國“三大棉區”之一，而我國南疆地區(巴州、阿克蘇、喀什、和田等)的棉花產量占比能超過整個新疆自治區的80%，可見棉花種植業對于當地經濟有著至關重要的作用。但種植業需要大量水資源，而南疆地區降水量并不大，所以用水矛盾也日益突出，如何在保證棉花產量的同時降低水資源消耗量，對當地棉區經濟的可持續發展至關重要。

1 項目區概況

巴楚縣隸屬于喀什地區，位于新疆自治區西南部，地處天山南麓、塔里木盆地西北緣。巴楚縣轄4個鎮、8個鄉，每年棉花種植面積超過136萬畝，棉紡織業是其支柱產業之一。為了提高灌溉水利用率，推行本地棉花種植高效節水灌溉方案，本項目選取巴楚鎮的一片3畝田地作為試驗場地(每畝作為一個灌溉方案研究對象)，土壤性質為棕漠土，質地輕壤，肥力中上等，能夠代表該地區的耕地特征。

2 灌溉方案設計

2.1 所選地塊基本情況

所選地塊地下水埋深大于3.0m，經過現場檢測，不同深度的土壤容重及土層田間持水量見表1。

表1 所選地塊基本情況

2.2 不同灌溉定額方案設計

本項目選取的棉花品種為“中棉所35號”，播種時間為4月15日，使用“一膜三帶六行”機采棉播種方式，行距設計為55+30+55+30，株距13.5cm，密度為1.16萬株/畝[1]。3塊試驗田的施肥情況完全一致，而各自的灌溉定額不同，共計3個方案，見表2[2]。

表2 試驗田的灌溉定額及施肥情況

3 灌溉方案比選

3.1 灌溉土壤含水量對比分析

為測定土壤的含水量，本項目采用“烘干法”，由于棉花根系主要分布在60cm以上土壤層，因此將其作為主要分析對象，每20cm取一次樣，每個深度樣品至少取5份。測定日期和結果如圖1所示[3]。

圖1 不同灌溉方案下60cm以上土壤含水率變化

由圖1可知：①從播種到第一次灌溉(6月17日)，3種方案土壤含水量變化一致，說明試驗基礎相同；②從第一次灌溉之后，3個方案就出現了差別，從含水量走勢圖來看，方案三>方案二>方案一，可知灌溉定額越大其含水量越高；③方案一在7—8月份測定的含水量為50%以下，小于棉花所需的灌溉指標(花蕾期和花鈴期均為55%)，因此很明顯灌溉定額偏??；④方案二除了7月22日測定數值較小外，其他測定值均滿足灌溉指標，且和方案三相差不大；⑤方案三雖然土壤含水量均滿足要求，但明顯高于田間持水量，不利于棉花生長，也造成了水資源浪費[4]。所以單從土壤相對含水量方面考慮，方案二是最合適的。

3.2 灌溉棉花耗水規律分析

本地區地下水埋深較大，且試驗期間降雨量較少，受這些水源影響很小。此外，為了使數據更準確，技術人員在地塊四周設置了圍堰，以排除地表徑流的影響。因此，采用“農田水分平衡方程”來計算棉花生育期耗水量Et，見式(1)[5]，計算結果見表3。

表3 不同灌溉方案棉花耗水規律分析

Et=I-(W2-W1)

(1)

式中，I—棉花整個生育階段灌溉量，mm；W2—棉花生育階段結束時土塘貯水量，mm；W1—棉花生育階段開始時土塘貯水量，mm。

由表3數據可知：①由于出苗期和苗期田地耗水主要為蒸發，因此3種方案的耗水速率及耗水量基本一致；②進入蕾期后，從耗水速率和耗水量來看，方案一<方案二<方案三，但方案二、三差別并不大；③進入花鈴期，耗水速率和耗水量達到最高值，耗水量能占到全生育期的50%以上，在該時期應當保證充足水量。3種方案之間的差距拉大，其中方案二是方案一的1.39倍，方案三是方案二的1.59倍；④進入吐絮期后，耗水速率和耗水量減小?？傮w來看：耗水速率和耗水量與灌溉定額呈正比[6]。

3.3 灌溉棉花生長發育對比分析

3.3.1對棉花營養生長影響分析

(1)對棉花植株高度的影響

植株高度是高產的基礎之一，由圖2可知：①從6月15日—7月15日，3種方案的植株高度都在增加，但是方案一增長顯著低于方案二、三，而方案二、三的變化趨勢基本上一致；②7月15日之后，植株不再長高，方案二、三基本在75～80cm，而方案一在45cm，遠低于“中棉所35號”80cm的正常高度，因此灌溉定額不合理[7]。

圖2 不同灌溉方案下植株高度變化曲線

(2)對植株葉面積系數的影響

3種灌溉方案下植株葉面積系數變化曲線如圖3所示，由此可知：①方案一的葉面積系數沒有超過2.5，注定長勢不會好[6]；②從6月15日—8月15日，方案二和方案三的曲線趨勢基本一致，但8月15日之后，方案三急劇下降，究其原因是生育后期，植株下部葉片受上部遮擋較多而脫落。

圖3 不同灌溉方案下植株葉面積系數變化曲線

3.3.2對棉花生殖生長影響分析

(1)對植株蕾數的影響

由下圖4(左)可知：①截止到7月15日，方案一的單株花鈴數最多，但之后便不增反降，究其原因是水分供應不足導致花鈴脫落；②方案二和方案三變化曲線高度一致，在7月30日—8月15日雖然方案二少于方案三，但最終方案三花鈴脫落比較多，最終兩方案一樣，究其原因是方案三田間蔭蔽較多[8]。

圖4 不同灌溉方案下單株花鈴(左)和果結數(右)變化曲線

由下圖4(右)可知：①從始至終，方案一的單株果結數就遠小于其他方案，還是受制于供水量不足；②從6月15日～7月15日，方案二和方案三的單株果結數高度一致，但此后方案三明顯大于方案二。

(2)對棉花產量和水分利用效率的影響

從表4統計的數據中可知：①方案二和方案三的產量相差極小，且方案二最大；②方案一的產量與其他兩個方案相差巨大，達到53%左右，可見水分不足造成的減產很嚴重；③方案三的耗水量比方案二高出14.6%，水分生產效率低了14.3%，可見灌溉定額并非越大越好[9]。

表4 不同方案棉花產量和水分生產率

綜合來看：方案一的灌水定額太小，導致各個主要參數的結果均較差；而方案二的總灌溉定額比方案三低28%，但測定的各主要參數均相差極小，而且產量反而是最高的，因此是設計的3種方案中最優的，也能達到高效節水效果。

4 結語

通過一系列對比測定，發現灌溉定額的不同確實會對棉花植株生長、棉花產量有著重要影響，但適量灌溉(方案二)比充分灌溉(方案三)效果更好，欠缺灌溉(方案一)是萬萬不可，因此在缺水地區就不要強行種植棉花了。通過本次對比試驗，基本明確了巴楚縣地區棉花較適宜的灌溉定額為480m3/畝，而且文中也給出了各個關鍵時期的具體灌溉定額。但在此要特別說明：由于耕地條件不同，可能會存在差異，應當在實踐中適當調整。本項目不足之處是僅選取了3個灌溉定額對比，得到的并不是一個線性結果，因此存在一定的局限性。