水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)膜下滴灌棉花生理指標(biāo)及產(chǎn)量的影響

王風(fēng)姣，王振華，張金珠，李文昊

(1.石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000)

新疆地處我國(guó)西北地區(qū)，氣候干旱少雨，而農(nóng)業(yè)用水需求量大，占新疆用水總量的90%以上[1]，水資源利用效率較低，尤其是農(nóng)業(yè)用水不高[2]。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)在新疆發(fā)展較快，自1996年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)推廣膜下滴灌技術(shù)以來(lái)，現(xiàn)在膜下滴灌總面積已超過(guò)266 萬(wàn)hm2，是全國(guó)應(yīng)用滴灌技術(shù)最大的地區(qū)[3]。自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)是世界先進(jìn)國(guó)家發(fā)展高效農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要舉措[4]，水分傳感器位置與灌水閾值相結(jié)合，能夠長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)不同土層含水率，對(duì)高效利用水資源，提高棉花產(chǎn)量具有重要意義。

近年來(lái)，滴灌灌溉控制的研究及應(yīng)用基本僅限于溫室蔬菜或花卉等，關(guān)于不同水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)棉花生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響研究較少。申孝軍等[5]研究發(fā)現(xiàn)：土壤水分測(cè)點(diǎn)垂直方向0～10、20～30、40～50和60～80 cm 4個(gè)深度相結(jié)合后，能夠比較準(zhǔn)確地反映土壤剖面的信息，膜下滴灌棉田土壤水分傳感器可布設(shè)在此處。李芳松[6]提出監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在地表下20～40 cm深度較合理，若長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)墑情，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在地表下30～40 cm土層范圍內(nèi)較好。因此，基于前人研究結(jié)果并結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況，本試驗(yàn)水分傳感器位置布設(shè)在地表下20、40、60 cm。

自動(dòng)化控制灌溉系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)定合適的灌水閾值控制灌溉。劉建軍等[7]認(rèn)為滴灌棉花土壤含水率保持在 60%～80%田間持水率時(shí)，作物耗水分布及水分利用率達(dá)到較好效果。俞希根 等[8]通過(guò)大田試驗(yàn)，得出膜下滴灌棉花4個(gè)生育階段合適的土壤水分下限(占田間持水率的百分?jǐn)?shù))分別為55%、60%、70%、55%。綜上表明設(shè)定適宜的灌水閾值，可以使土壤水分保持在合適水平，對(duì)尋求適宜的灌溉制度起積極作用。

本文通過(guò)大田試驗(yàn)，研究滴灌條件下不同水分傳感器位置、灌水閾值因素對(duì)棉花生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，以期為新疆滴灌棉花的優(yōu)質(zhì)高效栽培及其棉田水分有效利用提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年4-10月在現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨新疆石河子大學(xué)節(jié)水灌溉試驗(yàn)站(85°59′E、44°19′N，海拔451 m)進(jìn)行。試驗(yàn)站位于石河子市西郊石河子大學(xué)農(nóng)試驗(yàn)場(chǎng)二連，平均地面坡度為0.6%，年均日照數(shù)為2 865 h，多年平均降水量207 mm，平均蒸發(fā)量1 660 mm，年均溫7.7 ℃，其中>10 ℃積溫為3 463.5 ℃，>15 ℃積溫為2 960.0 ℃，無(wú)霜期170 d，地下水埋深大于10 m，土壤質(zhì)地為中壤土，0～100 cm土壤平均容重為1.60 g/cm3，田間持水率(質(zhì)量含水率)18.65%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大田試驗(yàn)，小區(qū)規(guī)格為40 m×4.5 m=180 m2，試驗(yàn)區(qū)總面積約0.144 hm2，設(shè)置高等、中等、低等3個(gè)灌水閾值與3個(gè)水分傳感器位置(20、40、60 cm)，設(shè)計(jì)9個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，與1個(gè)常規(guī)灌溉小區(qū)作為對(duì)照，各處理3次重復(fù)，小區(qū)排序按灌溉決策系統(tǒng)記錄灌水頻率遞增編號(hào)，見(jiàn)表1。小區(qū)之間設(shè)置保護(hù)區(qū)，土壤溫濕度傳感器埋設(shè)于保護(hù)區(qū)中間滴頭正下方20、40、60 cm，防止水分滲透影響處理效果，傳感器探針緊實(shí)地插入土層中，之后將挖出的土壤按照水土重量比10∶1進(jìn)行回填，灌溉決策系統(tǒng)利用水分傳感器感知作物根區(qū)土壤含水率各階段設(shè)計(jì)的灌水下限時(shí)開(kāi)始灌溉，土壤含水率達(dá)到預(yù)期灌水上限時(shí)結(jié)束灌溉。

表1 水分傳感器位置與灌水閾值試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.1 Moisture sensor location and irrigation threshold test design

試驗(yàn)選取棉花品種“農(nóng)豐133”，播種方式采用一膜兩管四行，平均株距10 cm，種植模式見(jiàn)圖1。4月18日播種(干播濕出)，播種深度為3～4 cm， 4月25日出苗，9月4日開(kāi)始采摘。灌溉水為試驗(yàn)基地深層地下水，礦化度低于0.3 g/L，各小區(qū)施肥尿素和磷酸鉀銨按照2∶1的比例進(jìn)行施肥，試驗(yàn)小區(qū)按比例隨水施肥，用縮節(jié)胺化控4次。灌溉系統(tǒng)由自動(dòng)化灌溉軟件、土壤溫濕度傳感器以及田間灌溉控制器組成。滴灌帶選用單翼迷宮式滴灌帶，外徑16 mm，壁厚0.3 mm，滴頭間距30 cm。供水系統(tǒng)以水泵加壓，管道內(nèi)水壓由管道前部壓力表進(jìn)行監(jiān)測(cè)，支管閘閥開(kāi)閉程度調(diào)節(jié)控制管道內(nèi)壓力至0.06 MPa，此時(shí)滴頭流量為1.2 L/h。

圖1 棉花種植模式及傳感器布置(單位:cm)Fig.1 Cotton planting patterns and sensor layout

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 光合生理指標(biāo)

在棉花蕾期(6月15日)、花鈴期(8月15日)、吐絮期(9月6日)使用美制CI-340型手持式光合儀測(cè)定棉花的光合特性。測(cè)定葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)等光合生理指標(biāo)。各小區(qū)隨機(jī)選取3株棉花，每株選取棉花功能葉3片，在各生育期晴朗無(wú)云的一天，測(cè)量時(shí)間為10∶00-20∶00(北京時(shí)間)，每隔2 h測(cè)定一次并取其平均值。根據(jù)測(cè)定的數(shù)據(jù)計(jì)算葉片光合作用氣孔限制值(Ls)[9]、葉片水分利用效率(WUE)[10]。其計(jì)算公式為：

WUE=Pn/Tr

(1)

Ls=1-Ci/Ca

(2)

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)

(1)株高H。每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的3株植株并標(biāo)記，從苗期開(kāi)始自子葉節(jié)至頂部第一片展開(kāi)葉片的高度，每隔15 d左右對(duì)所選取的植株觀測(cè)一次。

(2)葉面積。每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的3 株植株并標(biāo)記，在不破壞植株生長(zhǎng)的情況下，用直尺對(duì)葉片進(jìn)行測(cè)量，葉長(zhǎng)為從葉片基部到葉尖，葉寬為葉片最寬處，累計(jì)算出每株葉面積，每隔15 d對(duì)所選植株觀測(cè)一次。

棉花單株葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.84[11]

(3)

葉面積指數(shù)LAI=單株葉面積×

單位土地面積株數(shù)/單位土地面積[3]

(4)

1.3.3 產(chǎn)量指標(biāo)

收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取中間行的5株棉花，測(cè)定單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量及籽棉產(chǎn)量。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理與分析

研究獲得的數(shù)據(jù)借助Excel 2013進(jìn)行分析，方差分析借助SPSS 17.0軟件完成，用Origin 2017完成繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)棉花光合生理指標(biāo)的影響

表2、3、4是不同水分傳感器位置及灌水閾值處理即自動(dòng)化控制灌溉處理，對(duì)滴灌棉花各生育期凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、細(xì)胞間CO2濃度(Ci)、氣孔限制值(Ls)和葉片水分利用效率(WUE)的影響。其中水分傳感器位置對(duì)棉花Pn、Tr、Gs、Ci、Ls、WUE的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)；灌水閾值對(duì)棉花Pn、Tr、Gs、Ci、Ls、WUE的影響不顯著(P>0.05)；水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)棉花Pn、Tr、Gs、Ci、Ls、WUE的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

2.1.1水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)滴灌棉花凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)的影響

由表2可知，自動(dòng)化控制灌溉處理的滴灌棉花Pn、Tr在花鈴期(6月20日)出現(xiàn)最大值均出現(xiàn)在T5處理，最大值高達(dá)31.44 μmol/(m2·s)、5.25 mmol/(m2·s)，最小值均出現(xiàn)在CK，最小值分別為21.01 μmol/(m2·s)、4.39 mmol/(m2·s)。T5相對(duì)于CK分別增加49.64%、19.59%。當(dāng)水分傳感器位置一定時(shí)，Pn、Tr隨著灌水閾值的增加呈 “Λ”趨勢(shì)變化，具體表現(xiàn)為T2蕾期>吐絮期。

2.1.2水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)滴灌棉花氣孔導(dǎo)度(Gs)、細(xì)胞間CO2濃度(Ci)及氣孔限制值(Ls)的影響

氣孔是水分和CO2交換的重要通道。由表3知，自動(dòng)化控制灌溉處理的滴灌棉花各生育期T2～T9較CK差異性顯著(P<0.05)，T1較CK差異性不顯著(P>0.05)。但整體上隨棉花生育階段呈現(xiàn)出“上升—下降”的變化趨勢(shì)，蕾期至花鈴期氣孔導(dǎo)度值增加，而后花鈴期至吐絮期氣孔導(dǎo)度值下降，與凈光合速率變化趨勢(shì)一致。Gs最大值出現(xiàn)在T5處理，較CK增加31.35%。

由表3知，自動(dòng)化控制灌溉處理的滴灌棉花的胞間CO2濃度(Ci)的變化趨勢(shì)與Pn、Tr、Gs變化相反，呈現(xiàn)出的季節(jié)變化特征，表現(xiàn)為花鈴期<蕾期<吐絮期。最大值出現(xiàn)在棉花吐絮期的T5處理，為458.19 μmol/mol；CK出現(xiàn)的最小值為361.78 μmol/mol，T5較CK增加26.64%。當(dāng)水分傳感器位置在40 cm時(shí)，棉花細(xì)胞間CO2濃度T5處理最大，T2處理最小。此時(shí)中等灌水閾值、40 cm水分傳感器位置(T5)自動(dòng)化控制灌溉處理最優(yōu)。

由表4知，自動(dòng)化控制灌溉處理的滴灌棉花氣孔限制值(Ls)呈現(xiàn)出的季節(jié)變化特征為蕾期>花鈴期>吐絮期，這可能與棉花生育后期葉肉細(xì)胞光合活性降低有關(guān)。在棉花花鈴期(6月20日)CK出現(xiàn)最大值為0.46，此時(shí)T5出現(xiàn)最小值為0.25，CK較T5增加84%。

判斷植物光合作用是否為氣孔限制因素的基礎(chǔ)是細(xì)胞間CO2濃度(Ci)和氣孔限制值(Ls)的變化規(guī)律[12]。通過(guò)以上分析可知，Pn、Tr、Gs、Ls均隨棉花生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，而Ci是隨著生育期的推進(jìn)而增加。在花鈴期(6月20日)，水分傳感器位置在40 cm時(shí)，隨著灌水閾值的增加，Pn、Tr、Gs、Ci呈“Λ”形變化，而Ls呈“V”變化，這說(shuō)明同一傳感器深度，隨著灌水閾值增大，Pn、Tr、Gs、Ci會(huì)受到水分的脅迫而降低。還可以看出，吐絮期的Pn、Gs、Ls均小于蕾期，而Ci卻大于蕾期，可能是由于長(zhǎng)時(shí)間水分脅迫抑制卡爾文循環(huán)酶(如Rubisco、PECP等)的活性，從而導(dǎo)致Pn下降。

土壤墑情對(duì)棉花光合特性有重要影響，本試驗(yàn)通過(guò)探求合適的灌水閾值與水分傳感器位置的自動(dòng)化控制灌溉處理，確保棉花主要根系分布區(qū)有充足穩(wěn)定的水分供給，棉花的光合特性得到提高，進(jìn)而增加棉花產(chǎn)量。通過(guò)光合指標(biāo)得出，T5的效果最佳。

2.1.3水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)滴灌棉花葉片水分利用效率(WUE)的影響

葉片水分利用效率是指通過(guò)蒸騰作用散失單位水量時(shí)光合作用創(chuàng)造的有機(jī)物量，稱為水分利用效率的理論值[13]。由表4可知，與CK相比，T1處理葉片水分利用效率差異不顯著(P>0.05)，T2～T9處理較CK差異顯著(P<0.05)?；ㄢ徠?6月20日)T5處理出現(xiàn)最大值較CK增加25.05%。花鈴期葉片水分利用效率顯著高于吐絮期，這可能是由于花鈴期棉花生理活動(dòng)比較活躍，水分利用效率提高?；ㄢ徠谒謧鞲衅魑恢?0 cm、中等灌水閾值即T5，自動(dòng)化灌溉對(duì)WUE有促進(jìn)作用。

表2 不同水分傳感器位置及灌水閾值處理對(duì)棉花凈光合速率和蒸騰速率的影響Tab.2 Effect of different moisture sensor position and irrigation threshold on net photosynthetic rate and transpiration rate of cotton

注：*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；同列數(shù)值后不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

表3 不同水分傳感器位置及灌水閾值處理對(duì)棉花氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度的影響Tab.3 Effect of different moisture sensor position and irrigation threshold on stomatal conductance and intercellular CO2 concentration in cotton

表4 不同水分傳感器位置及灌水閾值處理對(duì)棉花水分利用效率和氣孔限制值的影響Tab.4 Different moisture sensor location and irrigation threshold on water use efficiency and stomatal limitation

2.2 水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)滴灌棉花生長(zhǎng)的影響

棉花生長(zhǎng)的優(yōu)劣，直接反映棉花植株在不同自動(dòng)化控制灌溉處理下對(duì)水分的吸收利用情況，間接地影響棉花的產(chǎn)量。圖3顯示不同自動(dòng)化控制灌溉處理對(duì)棉花株高及葉面積指數(shù)的影響。水分傳感器位置對(duì)棉花株高、葉面積指數(shù)的影響顯著(P<0.05)；灌水閾值對(duì)棉花株高、葉面積指數(shù)影響不顯著(P>0.05)；自動(dòng)化控制灌溉對(duì)棉花株高、葉面積指數(shù)影響極顯著(P<0.01)。

2.2.1 水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)滴灌棉花株高的影響

株高是反映棉花生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，它直接影響著棉花密度及光能利用，同時(shí)也能反映各生育期內(nèi)棉株生長(zhǎng)發(fā)育情況[14]。由圖2(a)知，不同自動(dòng)化控制灌溉處理棉花株高最大值為T5處理，較CK增加24.35%。水分傳感器位置一定時(shí)，隨灌水閾值的增加，棉花株高呈“Λ”趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為T10.05)。因此，水分傳感器位置因素對(duì)滴灌棉花株高的影響明顯高于灌水閾值因素。

2.2.2水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)滴灌棉花葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)(LAI)是作物群體結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一，也是衡量作物生長(zhǎng)性狀是否適當(dāng)?shù)臉?biāo)志[15]。由圖2(b)知，不同自動(dòng)化控制灌溉處理下棉花葉面積指數(shù)為3.14～4.57，最大值T5處理比最小值CK處理高45.54%。葉面積指數(shù)與株高變化規(guī)律相似，水分傳感器位置一定時(shí)，隨灌水閾值的增加，具體表現(xiàn)為T10.05)。因此，水分傳感器位置對(duì)棉花葉面積指數(shù)的影響大于灌水閾值。

圖2 不同水分傳感器位置及灌水閾值處理對(duì)棉花株高及葉面積指數(shù)的影響Fig.2 Effect of different moisture sensor positions and irrigation thresholds on plant height and leaf area index of cotton

2.3 水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)滴灌棉花產(chǎn)量的影響

自動(dòng)化控制灌溉的不同處理對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響見(jiàn)表5。由表5知，水分傳感器位置對(duì)單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量有顯著性差異(P<0.05)；灌水閾值對(duì)單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量無(wú)顯著性差異(P>0.05)；水分傳感器位置及灌水閾值對(duì)單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量有極顯著性差異(P<0.01)。

由表5看出，相對(duì)于CK增產(chǎn)最大的是T5，最大增產(chǎn)率為32.54%。隨著灌水閾值的增加，棉花單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量均呈“Λ” 趨勢(shì)變化，具體表現(xiàn)為T2

2.4 棉花產(chǎn)量與其他指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

產(chǎn)量是衡量棉花的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，與棉花的生理生長(zhǎng)存在一定的關(guān)系。圖3顯示，產(chǎn)量與凈光合速率、葉片水分利用效率均呈三次曲線關(guān)系，決定系數(shù)分別為R2=0.84、R2=0.26，這說(shuō)明產(chǎn)量與凈光合速率密切相關(guān)，產(chǎn)量與葉片水分利用效率相關(guān)性不大。圖4顯示，產(chǎn)量與株高、葉面積之間分別呈線性關(guān)系、三次曲線關(guān)系，決定系數(shù)分別為R2=0.49、R2=0.78，這說(shuō)明棉花產(chǎn)量與株高關(guān)系不大，而葉面積顯著影響棉花產(chǎn)量。

表5 不同水分傳感器位置及灌水閾值處理下產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的變化Tab.5 Different moisture sensor location and irrigation threshold under the changes of yield and its components

圖3 棉花產(chǎn)量與Pn、WUE的相關(guān)關(guān)系Fig.3 Correlation between cotton yield and Pn, WUE

圖4 棉花產(chǎn)量與株高H和葉面積S的相關(guān)關(guān)系Fig.4 Correlation between cotton yield and plant height H and leaf area S

3 討 論

土壤水分對(duì)作物生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量有重要作用，當(dāng)水分傳感器位置與灌水閾值達(dá)到最優(yōu)時(shí)，能夠提高棉花產(chǎn)量。本文通過(guò)田間試驗(yàn)，研究了不同水分傳感器位置與灌水閾值處理對(duì)滴灌棉花生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，以期為新疆自動(dòng)化控制灌溉技術(shù)提供指導(dǎo)。

水分傳感器可以長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)土壤水分，較傳統(tǒng)的取土烘干法具有省時(shí)、省力、數(shù)據(jù)連續(xù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水分傳感器位置進(jìn)行了大量的研究。本試驗(yàn)水分傳感器布設(shè)在棉花根系水分吸收的臨界區(qū)域，將2個(gè)探頭布設(shè)在根域?qū)拥?個(gè)深度處，有助于更好地反映棉花植株生長(zhǎng)狀況，這與Hagan[16,17]研究結(jié)果相似。本試驗(yàn)條件下，得出水分傳感器位置在40 cm時(shí)，能較好地反映土壤水分信息。這與申孝軍等[5]研究結(jié)果相似。

自動(dòng)化控制灌溉系統(tǒng)大多通過(guò)設(shè)定土壤水分上下限，即灌水閾值控制灌溉。影響灌水閾值的因素很多，它因作物種類、種植環(huán)境的土壤質(zhì)地和種植模式等因素不同而不同。本研究在棉花各個(gè)生育期分別設(shè)定3種灌水閾值，結(jié)果表明在棉花苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期對(duì)應(yīng)40 cm土層灌水閾值(田間最大持水量百分?jǐn)?shù))分別為60%～65%、65%～70%、75%～80%、65%～70%時(shí)，棉花的生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量達(dá)到最大值，這和李彥[18]研究結(jié)果有差異，可能與水分傳感器位置、種植環(huán)境以及種植模式的不同有關(guān)。棉花適宜灌水閾值對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有很好的指導(dǎo)意義，通過(guò)對(duì)土壤水分定量的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)適時(shí)適量灌溉，進(jìn)而減少地表無(wú)效蒸發(fā)，最終提高水分的利用效率。

前人對(duì)土壤水分對(duì)棉花光合作用的影響進(jìn)行了較多的研究，但針對(duì)自動(dòng)化控制灌溉的水分傳感器位置、灌水閾值對(duì)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究較少。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)棉花花鈴期灌水閾值在75%～80%時(shí)棉花能夠獲得高產(chǎn)，這與羅洪海[19]研究結(jié)果有差異，可能與試驗(yàn)地不同環(huán)境因素有關(guān)。

不同水分傳感器位置與灌水閾值導(dǎo)致土壤含水率存在差異，進(jìn)而影響棉花光合作用。凈光合速率(Pn)與蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)及氣孔限制值(Ls)密切聯(lián)系，說(shuō)明棉花光合作用是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的過(guò)程，各光合因子之間相互作用，土壤水分通過(guò)控制棉花蒸騰速率、胞間CO2濃度及氣孔導(dǎo)度影響凈光合速率的大小。本試驗(yàn)得到的最佳自動(dòng)化控制灌溉處理，是在設(shè)定水分傳感器位置與灌水閾值基礎(chǔ)上得到的，未建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，部分結(jié)果還需長(zhǎng)期驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

(1)水分傳感器位置因素對(duì)棉花葉片光合特性[凈光合速率Pn、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、葉片水分利用效率(WUE)]、棉花株高、葉面積均影響顯著，Pn、Tr、Gs、Ci、WUE、Ls、棉花株高、葉面積最大值分別為31.44 μmol/(m2·s)、5.25 mmol/(m2·s)、432.61 mmol/(m2·s)、458.19 μmol/mol、5.99 μmol/mmol、0.46、73.58 cm、1 547.52 cm2。水分傳感器位置與灌水閾值對(duì)棉花光合生理指標(biāo)、生長(zhǎng)指標(biāo)以及產(chǎn)量均影響顯著。

(2)滴灌條件下，不同自動(dòng)化灌溉處理對(duì)棉花葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)最大值均在T5處理。棉花凈光合速率與蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度之間密切相關(guān)，葉片通過(guò)控制氣孔導(dǎo)度的開(kāi)放大小來(lái)影響棉花凈光合速率和蒸騰速率，其歸因于氣孔因素。棉花產(chǎn)量與葉面積S有較好的相關(guān)關(guān)系，葉面積S在一定程度上能反映棉花產(chǎn)量。

(3)本試驗(yàn)條件下，全面考慮水分傳感器位置、灌水閾值、生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量等因素，認(rèn)為自動(dòng)化控制灌溉處理為T5時(shí)比較適宜，該研究為節(jié)水灌溉管理方面提供重要依據(jù)。

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