不同灌水技術(shù)對土壤水分及棉花葉面積指數(shù)的影響分析

摘要：為了探討不同灌水方式對土壤水分變化及棉花葉面積指數(shù)變化的影響。通過測坑試驗，設(shè)定3種灌溉方式（膜下滴灌、地下滴灌、痕量灌），利用PR2測定土壤水分，LAI-2200測定棉花葉面積指數(shù)。結(jié)果表明：每日連續(xù)灌水處理能保證土壤含水率波動較小，其中痕量灌處理能保證0～30cm和0～60cm土層含水率較均勻;地下滴灌處理后期棉花葉片生長旺盛，痕量灌處理下棉花葉片生長趨于緩慢，二者后期葉片衰老脫落的速率均比膜下滴灌處理快。

關(guān)鍵詞：棉花;灌溉方式;葉面積指數(shù);痕量灌溉

中圖分類號：S-3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20200815010

收稿日期：2020-07-03

作者簡介：肖兵（1990-），男，本科。研究方向：節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用。引言

植物冠層具有截獲光能的功能[1]，其中葉片是植物進(jìn)行光合作用的重要器官，是植物能量合成的場所[2]。棉花作為新疆種植面積最大的經(jīng)濟(jì)作物，研究棉花的冠層變化規(guī)律對于指導(dǎo)棉花生產(chǎn)具有重要意義。在當(dāng)前水資源緊缺的狀況下，探索更加高效的節(jié)水灌溉技術(shù)對于新疆棉花種植意義重大。本文通過測坑試驗，設(shè)定傳統(tǒng)節(jié)水灌溉方式（膜下滴灌、地下滴灌）和新型微流量灌溉技術(shù)[3]（痕量灌）共3種灌水技術(shù)，以期探討不同灌水技術(shù)條件下土壤水分環(huán)境對棉花葉面積指數(shù)的影響特性，從而對棉花節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展提供理論支持。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2018年4―9月在新疆維吾爾自治區(qū)塔里木河流域巴音郭楞管理局水利科研所（灌溉試驗站）進(jìn)行（E86°09′，N41°35′，海拔895～903m），試驗區(qū)位于庫爾勒市西尼爾鎮(zhèn)境內(nèi)，處于天山南麓塔里木盆地邊緣孔雀河沖積平原帶，屬于暖溫帶大陸性荒漠氣候，干旱少雨且蒸發(fā)強(qiáng)烈。多年平均降雨量58.6mm，主要集中在6—8月，多以陣雨形式出現(xiàn);多年平均蒸發(fā)量2788.2mm，蒸降比達(dá)47.58，日照時數(shù)3036.2h;年平均風(fēng)速2.4m·s-1，最大風(fēng)速22m·s-1，年平均氣溫11.5℃，最低氣溫-30.9℃，最高氣溫42.2℃，≥10℃積溫4121.2℃，無霜期191d。試驗?zāi)甑叵滤?.6±0.5m。

1.2試驗設(shè)計

供試棉花品種“新陸中55號”，采用測坑試驗（2m×3.3m，未襯底），試驗前測坑0～20cm土壤撿出殘留地膜和雜草根系等雜質(zhì)。供試土壤為砂壤土，土壤體積質(zhì)量1.45g·cm-3，田間持水率（體積含水率）26.98%，孔隙度41.66%。20～30cm土層施入底肥二胺50kg·667m-2、復(fù)合肥40kg·667m-2、硫酸鉀5kg·667m-2、尿素5kg·667m-2。其它管理與大田相同。種植模式均為一膜雙管，覆膜寬度1.2m，滴灌帶（或痕灌帶）鋪設(shè)于窄行間，行距設(shè)置為20cm+45cm+20cm，如圖1所示;膜間距40cm，株距10cm。

采用膜下滴灌、地下滴灌、痕量灌3種灌溉方式。膜下滴灌采用內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，設(shè)計滴頭流量2.2L·h-1，滴頭間距30cm，全生育期灌水10次，灌水周期7～10d，全生育期總灌水量465mm（為當(dāng)?shù)赝扑]灌溉定額）。地下滴灌采用內(nèi)鑲式滴灌帶，設(shè)計滴頭流量2.2L·h-1，滴頭間距30cm，埋深20cm，每日灌水，灌水定額根據(jù)生育階段的不同設(shè)定，每次灌水時間持續(xù)約2～3h，全生育期總灌水量465mm。痕量灌采用北京普泉科技有限公司生產(chǎn)的痕灌帶（直徑16mm），設(shè)計控水頭流量0.6L·h-1，埋深20cm，采用1.5m高平臺供水，每日持續(xù)供水，每次灌水時間持續(xù)約10～12h，全生育期灌溉定額465mm。灌溉用水為地下水，平均礦化度約為2.21g·L-1。地下滴灌和痕量灌分別設(shè)3個重復(fù)，膜下滴灌設(shè)2個重復(fù)，共8個測坑。生育期內(nèi)追肥量為尿素45kg·667m-2，磷酸二氫鉀10kg·667m-2。

注：地下滴灌和痕量灌埋設(shè)深度為20cm。

1.3測試項目與方法

采用PR2土壤剖面水分速測儀（Delta-T，英國）測定10cm、20cm、30cm、40cm、60cm、100cm土層體積含水率，水分測定管分別埋設(shè)在寬行至膜間，每隔20cm埋設(shè)有根，每一測定剖面共計5根，如圖1所示。土壤水分的測定時間以膜下滴灌為準(zhǔn)，于其灌水日期前后測定所有處理。灌水周期內(nèi)土壤水分變化監(jiān)測，從本輪灌水前1d至下一輪灌水前1d每日傍晚19∶00進(jìn)行測定。

葉面積指數(shù)采用LAI-2200（LI-COR，美國）進(jìn)行冠層分析。LAI-2200具有320～490nm的感應(yīng)波段，用于感應(yīng)天空被遮蔽的情況，進(jìn)而得到天空開度，得到在冠層覆蓋條件下的透光率，最終計算出冠層的葉面積指數(shù)。

所獲得數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行整理。

2結(jié)果與分析

2.1土壤水分變化情況

監(jiān)測期灌水為生育期第4次灌水（7月12日），由于7月9日有30mm的降雨，所有處理均停止灌水，故將第4次灌水時間推后至7月14日。通過計算0～30cm和0～60cm土層平均含水率（圖2、3）可知，灌水前，0～30cm土層的土壤平均含水率以地下滴灌最大16.27%，大于灌水下限16%（田間持水率26.98%的60%[4]），膜下滴灌和痕量灌均小于灌水下限;0～60cm土層的土壤平均含水率以膜下滴灌最大19.84%，地下滴灌和痕量灌均大于16%。灌水后，膜下滴灌和地下滴灌0～30cm土層的平均含水率上升較快，因為滴頭流量較大，灌入水量主要受重力影響像在豎直方向擴(kuò)散較快，而痕量灌控水頭由于流量小，水分?jǐn)U散受土壤毛細(xì)力作用大于重力作用，且土壤含水率未達(dá)到飽和狀態(tài)，所以含水率上升較慢。0～60cm土層的平均含水率以膜下滴灌上升最快，地下滴灌和痕量灌變化較小。灌后隨著時間的推移，膜下滴灌土壤含水率降低很快，而地下滴灌和痕量灌變化微小。這是因為膜下滴灌屬儲水灌溉，需要將供作物幾天消耗的水量一次灌入土中，其濕潤范圍比較大;地下滴灌和痕量灌屬高頻灌溉，一次灌入水量小，而由于滴頭（控水頭）流量不同，水分進(jìn)入土壤中受到的擴(kuò)散力量不同，其濕潤形式也不同。

2.2葉面積指數(shù)變化情況

葉面積指數(shù)隨棉花出苗天數(shù)的變化情況，如圖4所示。由圖4可看出，各處理在棉花出苗后60d左右葉面積指數(shù)變化較快，且各處理差別不大。隨著處理時間的延長，膜下滴灌處理下葉面積指數(shù)增長變化率先減緩，地下滴灌處理棉花葉面積指數(shù)一直大于各處理的值;在出苗后92d（7月27日）膜下滴灌和痕量灌葉面積指數(shù)相當(dāng)。出苗92d以后膜下滴灌棉花葉面積指數(shù)大于痕量灌處理，但仍然小于地下滴灌處理。隨著生育期灌水的停止，地下滴灌處理棉花葉面積指數(shù)下降的最大，痕量灌處理棉花葉面積指數(shù)也呈現(xiàn)一定的減小，而膜下滴灌處理棉花葉面積指數(shù)變化較小。葉面積指數(shù)表現(xiàn)為膜下滴灌>地下滴灌>痕量灌。這與土壤水分環(huán)境有關(guān)，痕量灌和地下滴灌每次灌入水量較小，一旦停止灌水，土壤對棉花的供水狀況較膜下滴灌處理先進(jìn)入水分脅迫狀態(tài)，從而葉片先衰老脫落，葉面積指數(shù)就較低。

3結(jié)論

每日灌溉能夠?qū)⑼寥浪挚刂圃谶m宜作物生長的范圍內(nèi)，土壤含水率波動較小，還能夠根據(jù)天氣變化調(diào)控灌溉水量，避免灌溉水的浪費。其中痕量灌能保持0～30cm和0～60cm土層土壤含水率較均勻。

不同灌水技術(shù)對土壤水分的影響，進(jìn)一步表現(xiàn)在棉花葉面積指數(shù)的變化方面。地下滴灌處理后期棉花葉片生長旺盛，痕量灌處理下棉花葉片生長趨于緩慢，二者后期葉片衰老脫落的速率均比膜下滴灌處理快。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯李媛媛）