不同間作模式對(duì)棗園土壤含水量及棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響

江天才　馬 斌　張亞周　蒲 云　胡守林

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

?

不同間作模式對(duì)棗園土壤含水量及棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響

江天才馬 斌張亞周蒲 云胡守林*

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

摘要在南疆阿拉爾干旱區(qū)棗棉間作條件下，研究不同種植模式對(duì)棉田土壤含水量變化及間作作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。研究表明：(1)棗棉間作條件下，在棉花生長(zhǎng)的苗期，蕾期，花鈴期和吐絮期四個(gè)時(shí)期中，距離紅棗1 m處種植棉花相對(duì)于距離紅棗1. 5 m種植和距離紅棗0. 5 m種植有較好的保水能力。在棉花需水高峰期的花鈴期，距離紅棗1 m處種植棉花與距離紅棗1. 5 m種植、距離紅棗0. 5 m種植相比土壤含水量分別提高2. 65%，6. 54%。(2)相對(duì)于其它模式，距離紅棗1. 5 m和距離紅棗1 m棉花長(zhǎng)勢(shì)較好，但距離紅棗1. 5 m處種植棉花有效株數(shù)少，產(chǎn)量低；距離紅棗1 m處種植，生長(zhǎng)空間適宜，結(jié)鈴數(shù)多，單鈴重大，產(chǎn)量較高；距離紅棗0. 5 m種植長(zhǎng)勢(shì)較差，種植密度較大，生長(zhǎng)空間有限，與棗樹爭(zhēng)奪養(yǎng)分、水分、空間，阻礙棉花生長(zhǎng)。(3)不同種植模式下距離紅棗1 m處種植棉花產(chǎn)量效益優(yōu)于距離紅棗1. 5 m和距離紅棗0. 5 m。綜合考慮，距離紅棗1. 0 m種植棉花能夠提高土地利用率和棉花經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞棗棉間作； 種植模式； 含水量； 棉花產(chǎn)量

塔里木盆地氣候干燥，風(fēng)沙危害嚴(yán)重，單作農(nóng)田中常出現(xiàn)干熱風(fēng)和強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害性天氣，而防止其對(duì)農(nóng)作物造成危害的一項(xiàng)重要措施就是進(jìn)行農(nóng)林間作。近年來，為促進(jìn)新疆林果產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)推行了果棉套種、間作這一立體種植方式，可大幅增加生產(chǎn)效益[1]。紅棗作為特色林果業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)對(duì)象，棗農(nóng)間作已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)林間作的最佳模式之一[2-4]。尤其南疆把發(fā)展紅棗產(chǎn)業(yè)作為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和強(qiáng)區(qū)富民的首選產(chǎn)業(yè)大力推進(jìn)。但由于棗樹進(jìn)入豐果期之前，幼齡棗園生產(chǎn)效率低，減緩了農(nóng)民增收致富的步伐。因此，迫切需要在幼齡棗園實(shí)行間作種植，以農(nóng)養(yǎng)林，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)效率。然而，棉花是新疆最主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，棉花產(chǎn)業(yè)已成為新疆農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“龍頭”[5]，因此，棗棉間作是目前環(huán)塔里木盆地重要的農(nóng)林間作模式。當(dāng)然，隨著立體模式的成熟，如何在棗棉間作條件下合理有效地安排種植密度，盡可能減輕棗樹對(duì)棉花生產(chǎn)的不利影響，已成為南疆種植棉業(yè)發(fā)展中不可忽視的問題[6]。關(guān)于間、套作立體種植，前人已有大量研究[7-9]，有研究認(rèn)為間作可以不同程度地改善田間光、CO2、溫度、水、肥等條件，也有研究表明林農(nóng)、果農(nóng)復(fù)合栽培可以改善農(nóng)田小氣候，提高土地、光熱和肥水的利用率，還有研究認(rèn)為間作能增加農(nóng)民收入。此外，對(duì)種植密度的研究也層出不窮[10-11]，有研究認(rèn)為棉花具有較強(qiáng)的密度適應(yīng)性，在一定范圍內(nèi)，其產(chǎn)量和品質(zhì)基本不受密度的影響[12]，也有研究認(rèn)為要合理密植才能創(chuàng)高產(chǎn)[13]。本文研究針對(duì)南疆紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題，在幼齡棗園采用棗棉間作種植方式，以提高棗園綜合生產(chǎn)效率為目標(biāo)，系統(tǒng)研究棗園間作系統(tǒng)土壤水分的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，及對(duì)棉花這類間作作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，分析評(píng)價(jià)幼齡棗園綜合生產(chǎn)效率，探索棗園高產(chǎn)、高效的立體種植方式，篩選適合南疆滴灌棗園的間作種植模式，促進(jìn)棗園綜合效益的全面提高，為南疆地區(qū)農(nóng)林間作復(fù)合系統(tǒng)科學(xué)管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于環(huán)塔里木盆地干旱區(qū)中心地帶的阿拉爾市，年均氣溫10. 8 ℃，降水量40. 1～98. 8毫米，日照2 556～2 991小時(shí)，無霜期180～224天，屬典型的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候。屬極端干旱氣候類型，多年平均降雨量小于50 mm，蒸發(fā)量2 800～3 000 mm。試驗(yàn)地距塔里木河2 km，地下水埋藏較淺，常年地下水位1. 7 m，春季多風(fēng)。試驗(yàn)地肥力中等偏上，土壤有機(jī)質(zhì)含量為7. 797 8 g/kg，堿解氮為33. 57 mg/kg，速效磷為18. 71 mg/kg，速效鉀為107. 28 mg/kg，總鹽含量為0.02%。試驗(yàn)前進(jìn)行了冬、春灌溉。土壤質(zhì)地為沙壤土。

2材料與方法

2.1研究對(duì)象

試驗(yàn)地點(diǎn)位于塔里木大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站內(nèi)，棗園為2012年酸棗直播園，2014年全園嫁接，品種為灰棗，株行距配置為3 m×0. 5 m，南北走向栽植。

2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4種種植方式：有3種棗園間作種植方式，即距離紅棗1. 5 m種植(M1)，距離紅棗1 m種植(M2)，距離紅棗0. 5 m種植(M3)，另設(shè)對(duì)照大田種植(CK)，每小區(qū)面積布設(shè)為6. 0 m×10. 0 m，重復(fù)3次，隨機(jī)排列。試驗(yàn)間作作物為棉花，品種為中棉36號(hào)。播種前進(jìn)行犁地整地作業(yè)，各處理均在春季進(jìn)行灌溉，灌水量一致，棉花按照其灌溉、施肥標(biāo)準(zhǔn)施用，各處理間棉花灌溉量、施肥量分別一致。試驗(yàn)地其它田間管理措施保持一致。對(duì)照棉田(CK)與間作地土壤特性、水肥管理方法及所種棉花品種基本一致。設(shè)定棉花全生育期灌水定額為300 m3/667 m2。于2014年4月13日進(jìn)行播種。苗期至吐絮期約每月測(cè)定一次土壤含水量，共測(cè)4次，深度0～100 cm，分5層(分別為0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm和80～100 cm。自2014年5月23日起至2014年9月11日，每隔10天左右測(cè)定一次棉花生長(zhǎng)發(fā)育情況。收獲時(shí)測(cè)定產(chǎn)量。

2.3土壤水分測(cè)定

于苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期分別取土，每次取土回實(shí)驗(yàn)當(dāng)即在105℃下采用烘干法烘干，測(cè)定各處理土層土壤含水量，求平均值，取土1. 0 m深，分別為0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm，80～100 cm，每個(gè)小區(qū)取三個(gè)重復(fù)。

2.4間作作物生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株棉花做好標(biāo)記，測(cè)量株高、莖粗、總?cè)~片數(shù)、結(jié)鈴數(shù)，測(cè)量時(shí)間為2014年5月23日，6月4日、14日、25日，7月8日、23日，8月6日、16日、30日，9月11日。

2.5棉花產(chǎn)量的計(jì)算

2014年10月中旬開始收獲，根據(jù)實(shí)際收獲的棉花確定各小區(qū)籽棉產(chǎn)量，換算成畝產(chǎn)。

2.6數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和繪圖。

3結(jié)果與分析

圖1各種植模式不同生育期土壤含水量

3.1不同種植模式對(duì)棗園土壤水分的影響

從圖1可看出，在苗期、蕾期、花鈴期和吐絮期，不同種植模式下土壤含水量整體呈下降趨勢(shì)。整體表現(xiàn)：CK>M2>M1>M3, 大田對(duì)照的保水能力較優(yōu)于待選三種模式，三種不同模式中M2保水能力明顯優(yōu)于M1和M3。

在棉花生長(zhǎng)的苗期，蕾期，花鈴期和吐絮期這四個(gè)時(shí)期中，取樣分析表明M2相對(duì)于M1和M3有較好的蓄水作用，在整個(gè)生育期間M2土壤含水量均高于相應(yīng)時(shí)期的M1和M3。在棉花需水高峰期的花鈴期，M2與M1、M3相比土壤含水量分別提高2. 65%，6. 54%。由于棉花后期生長(zhǎng)水分的耗損仍以蒸騰為主，大田對(duì)照和M3種植密度相對(duì)較密，有效株數(shù)較多，故水分損耗較大，依舊呈驟降趨勢(shì)。M2表現(xiàn)出良好的保水能力。

圖2各種植模式全生育期不同土壤深度平均含水量

土壤水分的相對(duì)穩(wěn)定對(duì)棉花的生長(zhǎng)、產(chǎn)量的增加和保證棉花品質(zhì)具有極為重要的作用。通過對(duì)比不同種植模式下土壤水分狀況(圖1)可知，M3的土壤水分變異差最大(12. 79%)，M2的土壤水分變異差最小(8. 95%)。因此，通過對(duì)比不同種植模式下土壤水分狀況，M2優(yōu)選。

從圖2可看出，在棉花生長(zhǎng)的全生育期里，不同種植模式的不同土壤深度土壤平均含水量整體表現(xiàn)為：CK>M2>M1>M3, 在0～40 cm土層，各種植模式的土壤含水量均為下降趨勢(shì)，在60 cm附近各種植模式的土壤含水量均處于最低值，在80～100 cm深層土壤中土壤含水量較穩(wěn)定，無較大波動(dòng)。CK的各土層保水能力均高于待選三種模式，三種不同模式中M2各土層的保水能力又都明顯優(yōu)于M1和M3。M2模式表現(xiàn)出較優(yōu)保水能力。

圖3各生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)隨時(shí)間的變化

3.2不同種植模式對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響

從圖3可看出，采用不同種植模式種植，能夠減少水分蒸發(fā)，給作物生長(zhǎng)創(chuàng)造不一樣的生育條件，不同種植模式對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響有一定的差異。

通過棉花生長(zhǎng)的四個(gè)生育期的調(diào)查表明，M3種植模式的棉花長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較弱，株高、莖粗、結(jié)鈴數(shù)和總?cè)~片數(shù)測(cè)量值均在4種種植模式的各測(cè)量期表現(xiàn)最低；M1由于生長(zhǎng)空間大，與其爭(zhēng)奪水分、養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)者少，所以長(zhǎng)勢(shì)較好，株高稍低于CK和M2，莖粗大于CK和M2，結(jié)鈴數(shù)明顯多于CK和M2；M2的長(zhǎng)勢(shì)在株高、莖粗和總?cè)~片數(shù)上可以明顯看出與CK極為相似，說明M2的長(zhǎng)勢(shì)較好。

3.3種植模式對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

根據(jù)收獲各小區(qū)棉花，發(fā)現(xiàn)不同種植模式下，間作棉花產(chǎn)量具有一定差異性(表1)。M1種植模式，棉花生長(zhǎng)空間充足，棉花長(zhǎng)勢(shì)較好，但有效株數(shù)較少，沒有充分利用土地資源，降低了單位面積上的產(chǎn)量；M2種植模式，棉花生長(zhǎng)發(fā)育趨于正常大田棉花的生長(zhǎng)，較大程度的利用了棗樹之間的空地，與棗樹的合理間作距離增加了有效株數(shù)，提高了產(chǎn)量；M3種植模式，棗棉間作中棉花密度過大，距離棗樹較近，表現(xiàn)出棉花單株結(jié)鈴數(shù)少、單鈴重小、有效株數(shù)少以及單位面積產(chǎn)量低[14]；CK大田種植相對(duì)于間作模式有效株數(shù)多，棉花種植密度適宜，產(chǎn)量較高。經(jīng)過對(duì)各種植模式三次重復(fù)的先后兩次收獲，計(jì)算得M1、M2、M3、CK的相應(yīng)產(chǎn)量分別為2 365 kg/hm2、4 178. 33 kg/hm2、3 011. 67 kg/hm2、5 708. 33 kg/hm2。綜上，不同模式下棉花產(chǎn)量CK>M2>M3>M1。在間作模式篩選中M2優(yōu)選。

表1　不同種植模式下棉花產(chǎn)量

4討論與結(jié)論

不同模式的設(shè)置基于與紅棗的距離，距離越大，密度越小，裸露面積越大，地表水分蒸發(fā)越強(qiáng)烈。M1模式(距紅棗1. 5 m處種植棉花)中由于棉花種植密度過小，地表缺少遮擋物，造成大量土面裸露，遭受太陽直射面積大、時(shí)間長(zhǎng)，所以地表蒸發(fā)耗水較多；M2種植模式棉花種植密度適中，減少了葉表蒸騰也避免了一部分地表蒸發(fā)；M3種植模式棉花密度過大，增加了葉表蒸騰同時(shí)也與棗樹爭(zhēng)奪水分，導(dǎo)致二者生長(zhǎng)受阻；CK種植模式下，由于密度較大，隨著棉花的逐漸長(zhǎng)大，光合作用的增強(qiáng)，土壤水分蒸散也較多。而M2種植模式下，棗棉間作距離適宜，有效地保障了0～100 cm土層的土壤含水量，保持了土壤水分。

由于0～40 cm是棉花根系主要活動(dòng)區(qū)域[15]，這一區(qū)域除地表水蒸發(fā)外，其余水分主要供應(yīng)棉花根系吸收。M2和M3模式中棉花密度稍高，地上部群體面積大，對(duì)地面蒸發(fā)起到了一定的阻礙作用。另外，大的群體導(dǎo)致大量根系的發(fā)生及發(fā)育，多數(shù)根系集中于0～40 cm土層，消耗了較多的水分。在得到灌水補(bǔ)給時(shí)，植株群體根系從上層土壤吸水能力最強(qiáng)，土壤水分變化較快。隨著土層深度增加，棉花根系量逐漸減少，但隨著灌水量的減少，土壤深層根系有增加趨勢(shì)[15]。這樣，土壤深層內(nèi)的根系吸收了相應(yīng)土層的水分，所以在60 cm附近會(huì)出現(xiàn)土壤含水量最低值。另外，由于試驗(yàn)設(shè)定棉花全生育期灌水定額為300 m3/667 m2，加上葉片蒸騰和地面蒸發(fā)，導(dǎo)致膜下水分下滲深度有限，所以，深層土壤含水量較穩(wěn)定，無較大波動(dòng)。

根據(jù)在間作模式下，實(shí)際收獲產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)M2的產(chǎn)量最高，M3次之，M1的產(chǎn)量最低。M1產(chǎn)量最低這可能是因?yàn)槊藁ㄓ行е陻?shù)較少。M2比M3高這可能是因?yàn)榉N植密度相對(duì)小時(shí)，地上部和地下部生長(zhǎng)空間不受限制，棉鈴較多，單鈴較重；而高密度模式下，棉花生長(zhǎng)空間有限，通風(fēng)透光不良，葉片光合速率，碳、氮代謝等受阻等原因[16]，導(dǎo)致棉鈴不飽滿，甚至脫落，直接影響產(chǎn)量。除此之外，M3種植模式棉花與棗樹間距過小，導(dǎo)致作物間爭(zhēng)奪養(yǎng)分、水分及空間，嚴(yán)重阻礙棉花的生長(zhǎng)發(fā)育。M2種植模式與棗樹中等行距，對(duì)棉花影響不大，使其既有足夠的發(fā)育空間，又有適宜的養(yǎng)分及陽光，所以鈴大飽滿，產(chǎn)量最高。從提高土地利用率和作物經(jīng)濟(jì)效益的角度來考慮，塔里木墾區(qū)棗棉間作的最佳配置是距離紅棗1. 0 m種植棉花。

參考文獻(xiàn)

[1]戴路,何翔.棗棉間作棉花產(chǎn)量情況調(diào)查分析[J].中國棉花,2007,(12):30-31.

[2]曲澤洲,王永蕙.中國果樹志:棗卷[M].北京:中國林業(yè)出版社,1993:.

[3]丁松爽,蘇培璽,嚴(yán)巧娣,等.不同間作條件下棗樹的光合特性研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2009,27(1):184-189.

[4]同金霞,李新崗,竇春蕊,等.棗糧間作的生態(tài)影響及效益分析[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2003,18(1):89-91.

[5]姚源松.新疆棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效理論與實(shí)踐[M].北京:新疆科技出版社,2004:8-11.

[6]蔣從軍,徐利民,沙紅,等.棗棉間作下棉花種植密度對(duì)其產(chǎn)量性狀的影響[J].棉花科學(xué),2012,34(1):24-27.

[7]張建雄,劉春驚,張保軍,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,2010,28(4):173-178.

[8]趙光磊,萬群芳,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].中國棉花,2010,37(7):9-21.

[9]蔣文偉,牛生明,侯正年.平原農(nóng)區(qū)果農(nóng)間作種植模式研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2000(6):243-247.

[10]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.

[11]呂新,張偉,曹連莆.不同密度對(duì)新疆高產(chǎn)棉花冠層結(jié)構(gòu)光合特性和產(chǎn)量形成的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2005,14(1):142-148.

[12]張冬梅,李維江,唐薇,等.種植密度與留葉枝對(duì)棉花產(chǎn)量和早熟性的互作效應(yīng)[J].棉花學(xué)報(bào)，2010,22(3):224-230.

[13]陳超,潘學(xué)標(biāo),張立禎.種植密度對(duì)棉花產(chǎn)量構(gòu)成、成鈴和棉鈴性狀分布的影響[J].中國棉花,2012，39(1):16-21.

[14]夏嬋娟.棗棉間作系統(tǒng)生態(tài)因子變化對(duì)棉花產(chǎn)量影響的研究[D].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.2012,20-21.

[15]方怡向,趙成義,串志強(qiáng),等.膜下滴灌條件下水分對(duì)棉花根系分布特征的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2007,21(5):96-100.

[16]陳傳永,侯海鵬,李強(qiáng),等.種植密度對(duì)不同玉米品種葉片光合特性與碳、氮變化的影響[J].作物學(xué)報(bào),2010,36(5):871-878.

Soil Moisture Content and the Influence of Cotton Growth and

Development in Jujube Orchard Intercropping

Jiang TiancaiMa BinZhang YazhouPu YunHu Shoulin*

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

AbstractIn the southern arid region date Alar cotton intercropping cotton fields of different planting patterns on soil moisture and influence of intercropping crop growth and development. Studies show that: (1) the date intercropping cotton, cotton grown in the seedling stage, bud stage, the blooming period and boll opening stage of the four periods, dates from the cultivation of cotton at 1 m distance with respect to planting dates 1. 5 m and 0. 5 m from the jujube cultivation has better water retention capacity. Cotton water demand peak blooming period, from the dates at 1 m distance to the cultivation of cotton planting dates 1. 5 m from planting dates 0. 5 m, respectively, compared to the 2.65% increase soil moisture, 6.54%. (2) relative to other modes, from the dates 1. 5 m and 1 m from the dates cotton growing well, but at a distance of dates 1. 5 m effective number of trees planted cotton, low yield; at 1 m from the jujube cultivation, growing space appropriate, boll number more boll major, high yield; 0. 5 m from the planting dates poor growing larger planting density, limited room for growth, and jujube competition for nutrients, water, space, hinder the growth of cotton. (3) different planting pattern cotton production benefits from the dates better than 1. 5 m and 0. 5 m distance from the jujube dates at 1 m. Taken together, dates 1. 0 m from the cultivation of cotton and cotton can improve land use and economic benefits.

Key wordsjujube-cotton intercropping; planting pattern; moisture content; cotton yield

中圖分類號(hào)：S35

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2015.04.005

文章編號(hào)：1009-0568(2015)04-0032-06

通訊作者*為E-mail：hushoulinghu@163.com

作者簡(jiǎn)介：江天才(1990-)，男，2013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：506345620@qq.com

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(31260309，31560377)；新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技援疆專項(xiàng)(2014AB017)；國家級(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)。

收稿日期：2015-04-30