春灌定額對棉田水溫鹽分布及棉花苗期生長發(fā)育的影響

摘 要：【目的】研究新疆南疆小海子灌區(qū)不同春灌定額對棉田水溫鹽和棉花苗期生長的影響，為小海子灌區(qū)棉花苗期的春灌定額提供科學依據(jù)。

【方法】設置3個春灌水分處理（W1：1 350 m3/hm2、W2：1 800 m3/hm2、W3：2 250 m3/hm2），分析不同春灌定額對棉田水溫鹽與棉花苗期生長發(fā)育的影響。

【結(jié)果】0～60 cm土層平均土壤含水率W3處理高于W1和W2處理，在其上部耕作層保水能力更好。W3處理較W1、W2處理不同土壤深度地溫低，膜下地溫均高于2膜間裸行地溫。W1處理表層含鹽量低于W2和W3處理，0～50 cm的鹽分淋洗率分別為6.77%、22.22%和30.03%，春灌水量越大淋洗鹽分的效果越好，50～100 cm土壤平均積鹽率分別為-39.89%、-58.95%和-68.91%，隨著灌水量的增加，鹽分被水分帶入深層增多。W1處理棉花幼苗的株高、莖粗與葉面積最大，一定的水分虧缺有利于棉花幼苗的生長。

【結(jié)論】不同春灌定額均有一定程度的洗鹽增墑作用，表現(xiàn)為W3＞W(wǎng)2＞W(wǎng)1處理。

關(guān)鍵詞：春灌；土壤水分；土壤鹽分；土壤溫度；鹽分淋洗；棉田

中圖分類號：S562"" 文獻標志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）06-1336-09

0 引 言

【研究意義】新疆南疆日照時間長、光熱資源豐富，適宜優(yōu)質(zhì)棉生長，2022年新疆棉花播種面積為2 496.9×103 hm2，占全國棉花播種面積的83.22%，總產(chǎn)量539.1×104 t，占全國棉花總產(chǎn)量的90.2%［1］。水資源短缺和土壤鹽漬化是限制農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素［2-4］。目前新疆南疆棉田洗鹽灌溉和生育期灌溉是分開的，灌溉方式差異較大［5，6］。一般在非生育期早冬或早春采用大量的地表水或地下水進行地面灌溉洗鹽，而在棉花種植后的生育期灌溉采用膜下滴灌技術(shù)灌溉［7，8］。春灌是解決農(nóng)田土壤鹽漬化問題的有效方法［9，10］。【前人研究進展】春灌水量對土壤鹽分淋洗效果影響顯著［11］，李寧等［12］研究表明，新疆南疆棉田含鹽量高，春灌定額為1 500 m3/hm2對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量有較好的促進作用。李文娟等［13］研究發(fā)現(xiàn)，對不同鹽堿程度的棉田需要采取不同的春灌定額以達到最佳脫鹽效果。在低鹽度棉田中，選擇較小的春灌定額可以滿足洗鹽和作物出苗的需求，并有效降低土壤鹽分含量。對于中鹽度棉田，適宜選擇中等的春灌灌水定額。而在高鹽度棉田中，選擇較大的春灌灌水定額。高鹽度土壤中鹽分含量較高，較大的春灌定額可以沖洗土壤中的鹽分，減少土壤鹽漬化的程度。孫珍珍等［14］研究了新疆南疆巴音郭楞蒙古自治州春灌條件下灌水量對滴灌棉田土壤鹽分變化的影響，選擇春灌水量1 800 m3/hm2對鹽分淋洗效果較好。過低或過高的灌水量均無法達到洗鹽效果。王衛(wèi)華等［15］研究發(fā)現(xiàn)，適宜的土壤溫度對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的形成具有相關(guān)性?！颈狙芯壳腥朦c】目前，新疆生產(chǎn)建設兵團第三師44團土壤鹽漬化較嚴重，棉田休作期淋洗成為解決鹽漬化危害的有效方法。需要研究春灌定額對棉田土壤水溫鹽及棉花苗期生長的影響，篩選適宜的春灌水量?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究不同春灌定額對棉田土壤質(zhì)量含水率、土壤溫度、土壤鹽分及棉花幼苗生長的影響，為棉花苗期合理春灌定額提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地位于新疆生產(chǎn)建設兵團第三師44團原種連（79°17′18\"E，39°92′25\"N），該地屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年均氣溫11.6℃，7月平均氣溫25～26.7℃，1月平均氣溫-6.6～-7.3℃，年均無霜期225 d，年均降水量38.3 mm，年均蒸發(fā)量2 000 mm，年均日照數(shù)2 884 h。選擇新陸中67號為供試品種。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用1膜3管6行的種植模式，行距采用66 cm+10 cm寬窄行種植，株距為10 cm。滴灌帶采用φ16貼片式滴灌帶，滴頭流量為2.8 L/h，滴頭間距30 cm，每窄行中間鋪設1條滴灌帶。試驗設置3個春灌處理（W1：春灌1 350 m3/hm2、W2：春灌1 800 m3/hm2和W3：春灌2 250 m3/hm2），每個處理3個重復。播種后測量地溫，出苗后30、40和50 d分別調(diào)查棉花的生長情況。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 土壤質(zhì)量含水率與電導率

在春灌前（3月14日）、春灌后（3月18日）與播種前（3月29日）采樣，各處理采用土鉆取土，取土深度為100 cm，每10 cm土層取1個樣品。采用烘干法測算土壤質(zhì)量含水率，將采集的土壤樣品帶回實驗室烘干后，利用水∶土=5∶1浸提水溶鹽，使用DDB-2型電導儀測土壤溶液的電導率值。

1.2.2.2 地 溫

土壤地溫的測量使用金屬直角管地溫計，棉花播種后分別在行間、膜間埋入。10 d觀測1次，測定地表下5、10、15、20和25 cm的地溫。測定時間為8：00～20：00（每隔2 h測定1次地溫）。

1.2.2.3 生長指標

每個處理選取3株棉花植株標記并測量，分別于出苗后30、40和50 d用精度1 mm的鋼尺和游標卡尺分別測量其株高、莖粗、葉長與葉寬，葉面積采用經(jīng)驗系數(shù)法（葉長×葉寬×0.75）獲得。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Origin 2018作圖，SPSS 23.0軟件數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 春灌對棉田土壤質(zhì)量含水率的影響

研究表明，不同處理灌前曲線均在60 cm處達到峰值，而表層的含水率較低是由于表層水分蒸發(fā)導致。在土壤深度0～100 cm，灌前W1、W2和W3的土壤質(zhì)量含水率平均值分別為15.50%、15.98%和15.74%。灌后各層土壤質(zhì)量含水率均有一定程度的增加，其中表層含水率的增加最為明顯。灌后W1、W2和W3的土壤質(zhì)量含水率平均值分別為22.89%、24.14%和25.95%，灌后土壤平均質(zhì)量含水率分別增加了7.39%、8.16%和10.21%。土層在60 cm以上W1、W2和W3的土壤質(zhì)量含水率增加幅度較大，隨著土層深度的不斷增加，土壤質(zhì)量含水率的增加幅度在不斷減小。播種前0～60 cm深度W1、W2和W3的土壤質(zhì)量含水率分別為21.52%、22.81%和24.36%，比灌后分別下降了1.37%、2.59%和2.66%。播種前60～100 cm深度W1和W2的土壤質(zhì)量含水率分別為21.53%和22.98%，比灌后分別下降了0.61%和1.1%，從春灌后到播種前，氣溫逐漸回升，上層土壤蒸發(fā)較快。春灌距春耕春播較近，灌水效果比較明顯，土壤表層含水率較高有利于棉花出苗。圖1

2.2 春灌對棉田土壤鹽分的影響

研究表明，春灌前土壤含鹽量表層0～20 cm最大，20～60 cm處含鹽量次之，60～100 cm處含鹽量最小。由于春季氣溫的回暖與地溫開始逐步的上升，蒸發(fā)開始變強，各處理春灌前表層鹽分較高。經(jīng)過春灌后土壤土層的含鹽量發(fā)生了顯著變化，呈表層下降、中部增加呈凸起狀、下部增加較低的狀態(tài)。春灌水量越多表層鹽分淋洗的深度越深，分別被淋洗到10～50 cm、20～60 cm、40～80 cm深處。在0～50 cm土層深度總體上W1處理下的鹽分含量平均值要高于W2和W3的處理。隨著春灌水量的增加，鹽分淋洗的效果越好，土壤鹽分被水分淋洗到土層深處。

棉田在不同春灌定額處理下土壤鹽分減少程度有所不同，主要體現(xiàn)在表層，表層電導率下降較快說明春灌具有洗鹽效果。W1、W2和W3處理在40 cm以下區(qū)域具有積鹽的趨勢。不同灌水量的的土壤脫鹽率大致趨勢相同，隨著春灌定額的增加，0～50 cm的平均淋洗率分別為6.77%、22.22%和30.03%，隨著灌水量的不斷增加淋洗鹽分的效果亦越好。50～100 cm的平均淋洗率分別為-39.89%、-58.95%和-68.91%，隨著灌水量的增加，鹽分被水分帶入深層越多，不同鹽漬化土壤可以采用不同的灌水量。圖2，表1

2.3 春灌對棉花苗期土壤溫度的影響

研究表明，在棉花苗期的土壤溫度均呈覆膜溫度高于氣溫，各處理土壤溫度隨時間的推移呈先上升后下降的趨勢，地下土壤5 cm處的溫度均在16：00～18：00時達到最高，其次在地表下10、15和20 cm處地溫達到峰值的時間均滯后于地表5 cm處，土壤下層最高溫度隨深度增加時間延遲，當土壤溫度達到最高后，總是隨著時間的推移和深度的増加由高溫向低溫處進行熱傳導，深層土壤溫度有一定的滯后性。地下5 cm處地溫16：00分別比8：00時升高了22.1、21.4和20.2℃。16：00至20：00時土壤降溫為4.2、4和3.3℃。地下土壤10 cm處出現(xiàn)了相似的規(guī)律，在18：00時達到了最高，分別比8：00時升高了15.7、15和14.2℃，地下10 cm處溫度的波動幅度明顯小于地下5 cm處。地下土壤15 cm處18：00比8：00分別升高了11.3、9.9和8.7℃，地下土壤25 cm處18：00比8：00分別升高了4.9、4.3和4.2℃。灌水量也對溫度產(chǎn)生了影響，隨著灌水量的增加各土層的溫度也在不斷的減少。各處理土壤溫度受氣溫的影響最大，不同深度土壤溫度與氣溫的變化大致相同，氣溫對表層土壤溫度有一定的影響。土壤下層最高溫度值隨深度增加時間延遲，當土壤溫度達到最高后，總是隨著時間的推移和深度的増加由高溫向低溫處進行熱傳導。圖3

各處理不同深度的地溫基本高于膜間，各處理5 cm深度與膜間地溫平均差分別為2.6、2.5、2.3℃，最大地溫差分別為3.9、3.4和3.3℃。隨著土層深度的增加，溫度波動幅度也逐漸變小。膜下較高的地溫能有效的促進棉花的出苗與生長，保證了幼苗的成活率。圖4

2.4 春灌對棉花苗期生長指標的影響

研究表明，出苗30 d后W1處理棉花幼苗株高最高，W3處理棉花幼苗最低，各處理棉花株高依次為7.4、6.8和6.3 cm。各處理棉花幼苗株高差異顯著（P＜0.05）。出苗40 d和50 d后，各處理的棉花幼苗株高與出苗30 d后的趨勢基本一致，W1處理仍是3個處理中最高，分別為11.8和23.3 cm。W3是3個處理中最低，分別為10.6和20.5 cm。出苗后30 d，W1和W3處理棉花幼苗莖粗差異顯著（P＜0.05）。W1處理莖粗最大2.45 mm，W3處理最小為2.16 mm。在出苗40、50 d后和出苗30 d后各處理趨勢基本相同，最大為W1處理，分別為3.14和4.13 mm，最小為W3處理，分別為2.76和3.65 mm。在出苗30 d后，不同處理的棉花幼苗葉面積差異不明顯，春灌W1處理的葉面積最大為7.3 cm2，W3處理的葉面積最小為5.99 cm2。在出苗40 d后各處理的棉花葉面積分別為14.78、12.65和11.4 cm2，在出苗50 d后各處理的棉花葉面積分別為25.42、23.17和21.06 cm2。W1處理在出苗后50 d分別比出苗后40、30 d株高增加97.5%和214.8%，莖粗增加31.5%和68.6%，葉面積增加72%和248.2%。W2處理在出苗后50 d分別比出苗后40、30 d株高增加91.8%、216.7%，莖粗增加28.3%和68.8%，葉面積增加83.16%和248.3%。W3處理在出苗后50 d分別比出苗后40、30 d株高增加93.4%和223.9%，莖粗增加32.2%和69%，葉面積增加84.7%和251.6%。出苗后30、40和50 d的棉花幼苗生長，春灌水量越高棉花幼苗的株高、莖粗、葉面積就相對較小，而春灌水量越低棉花幼苗的株高、莖粗、葉面積就越大，一定水分虧缺會促進棉花生長發(fā)育加快，影響棉花苗期的生育進程。圖5

3 討 論

3.1

試驗研究顯示，春灌具有洗鹽增墑的效應，春灌后各處理土壤含水率均出現(xiàn)不同程度的增加，其中表層土壤含水率均高于深層，0～40 cm土層含水率整體較高。表層的高土壤含水率有利于表層土壤鹽分的淋洗。隨著春灌定額升高，深層土壤含水率也達到較高水平，W3處理下的0～100 cm土層深度土壤含水率均在22%以上。輕度鹽漬化土壤可采用W1的灌水定額，中度與重度鹽漬化可采用W2和W3的灌水定額是合適的與李文娟等［13］的結(jié)論一致。楊鵬年等［16］認為1 350 m3/hm2的春灌定額，可將表層鹽淋洗至10～50 cm深處。朱延凱等［17］認為小定額春灌水量對棉田淋洗鹽分效果與土壤保墑效果不足，而春灌1 800 m3/hm2，可使棉田土壤達到適宜的環(huán)境，使棉花達到較高的產(chǎn)量。適宜的春灌灌溉定額能夠充分淋洗土壤鹽分，為棉花出苗提供一定的水鹽保證［18，19］。

3.2

棉田土壤溫度的日變化及苗期的動態(tài)變化說明，土壤的溫度主要受大氣溫度與太陽輻射影響較大。土壤表層溫度變化較大而深層土壤變化較小且滯后大氣溫度的變化，滯后時間隨著土壤深度的增加而延長，棉田行間的地溫明顯高于膜間的地溫，與前人的研究結(jié)果［20-22］相符。土壤水分與溫度具有耦合關(guān)系，土壤含水率大則溫度變化幅度小，膜下滴灌能起到增溫保墑的作用，為作物提供良好的生長環(huán)境［23］。棉花苗期容易受到土壤含水率的影響，棉花幼苗的生長隨著灌水量增加呈減小的趨勢，一定的水分虧缺會促進棉花幼苗的生長發(fā)育［24］。

4 結(jié) 論

4.1 春灌具有洗鹽增墑的效果，灌后W3處理較W1和W2處理土壤深度0～100 cm平均含水率分別增加了3.06%和1.81%。

4.2 不同春灌水量使得不同深度土壤溫度有所差異，春灌W3處理較春灌W1和W2處理不同深度地溫低。各處理行間溫度都比膜間溫度高，覆膜體現(xiàn)出了較好的保溫提溫作用， 有利于棉花生長發(fā)育。

4.3 W3處理較春灌W1和W2處理表層淋洗鹽分效果更好，W1、W2和W3表層鹽分淋洗率分別為44.09%、55.62%和63.71%。在棉花根系形成淡化脫鹽區(qū)，為其生長發(fā)育提供適宜的土壤鹽分環(huán)境。

4.4 不同春灌水量對棉花幼苗生長也有所不同，在出苗50 d后株高W1較W2和W3分別增加1.63和2.8 cm，莖粗分別增加0.28和0.48 mm，葉面積分別增加2.25和4.36 cm2。

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Effect of spring irrigation quota on water temperature and salt distribution in cotton fields and seedling growth of cotton

Abstract：【Objective】 To study the effects of different spring irrigation quotas on water temperature and salinity in cotton fields and seedling growth of cotton in Xiaohaizi Irrigation District.Provide a certain scientific basis for the reasonable spring irrigation quotas in the southern Xinjiang.

【Methods】 Three water treatments （W1：1，350 m3/hm2， W2：1，800 m3/hm2， W3：2，250m3/hm2） were set up for spring irrigation to analyze the effects of different spring irrigation quotas on water temperature and salinity of cotton fields and cotton seedling growth.

【Results】 "The average soil water content in the 0-60 cm soil layer of the W3 treatment was higher than those of the W1 and W2 treatments， and the water retention capacity of the upper tillage layer was better.The W3 treatment had a lower ground temperature at different depths than those of the W1 and W2 treatments， and the ground temperatures between the rows were higher than those between the membranes.The salt content in the surface layer of W1 treatment was lower than those of W2 and W3 treatments， and the salt washing rate of 0-50 cm was 6.77%， 22.22% and 30.03%， respectively， and the larger the amount of spring irrigation water， the better the effect of salt washing， and the average salt accumulation rate of 50-100 cm was -39.89%， -58.95% and -68.91%， respectively， which indicated that with the increase of irrigation water， the salts were carried by the water into the deeper layer and increased.The height， stem thickness and leaf area of cotton seedlings in the W1 treatment were the largest， and a certain degree of water deficit was favorable to the growth of cotton seedlings.

【Conclusion】 Different spring irrigation quotas have a certain degree of salt washing and moisture increase effect， manifested as W3 gt; W2 gt; W1 treatment.

Key words：spring irrigation; soil moisture; soil salinity; soil temperature; salt leaching; cotton fields