地下滴灌對新疆棉花生理性狀及產(chǎn)量的影響

地下滴灌對新疆棉花生理性狀及產(chǎn)量的影響

地下灌溉（sdi）可能是目前最復(fù)雜、效率最高的灌溉方法。sdi技術(shù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量和水利用率的最佳模式。它是在低壓條件下,通過埋于作物根系活動層的灌水器,根據(jù)作物的生長需水規(guī)律向土壤中滲水供給作物,由于灌水過程中對土壤結(jié)構(gòu)擾動較小,有利于保持作物根系層疏松通透的土壤環(huán)境,并且能最大程度地減少土壤水分的地面蒸發(fā)損失,使病、蟲、草害明顯減少,因此地下滴灌更具節(jié)水、增產(chǎn)、降耗特點(diǎn)。同時(shí),田間輸水系統(tǒng)地埋后便于田間作業(yè),地埋管材抗老化增強(qiáng),成本降低,使用壽命延長,建成后不需每年投入,年直接運(yùn)行成本大為降低,綜合運(yùn)行成本也低于現(xiàn)有的地面滴灌。它不僅在機(jī)理上、技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上,而且在維護(hù)生態(tài)環(huán)境和保護(hù)水資源方面都被認(rèn)為是最具發(fā)展前途的節(jié)水灌溉技術(shù)。90團(tuán)從2002年開始在棉花上應(yīng)用地下滴灌技術(shù),效益良好。1土壤肥力等級試驗(yàn)地90團(tuán)九連1號井3條田地處歐亞大陸腹地,屬典型的大陸性干旱荒漠氣候,冬寒夏熱,日照充沛,秋季降溫快,開春秋末有大風(fēng)天氣,降水量少,年平均降水量137.1mm,年蒸發(fā)量為1915.9mm,蒸降比為13.9∶1。大于10℃積溫多年平均3596℃,無霜期平均為183d。土壤屬耕灌灰漠土,質(zhì)地為輕壤土,容重1.43～1.47g/cm3,田間持水量22%～26%。土壤肥力中等,棉花品種系新陸早12號。地下滴灌采用以色列耐特菲姆補(bǔ)償式滴灌帶,滴頭設(shè)計(jì)流量Q=1.32L/h,滴頭間距30cm,毛管間距100cm,埋深35cm,覆膜種植模式為一膜六行,膜寬220cm。采用膜下滴灌作對照,土壤質(zhì)地、肥力與地下滴灌相當(dāng)。2結(jié)果與分析2.1u3000地表下灌溉帶的生長特性經(jīng)過對地下滴灌與膜下滴灌下棉花的生育期的觀測,其各生育時(shí)期見表1。由表1可以看出,地下滴灌和膜下滴灌的棉花播種和出苗日期均一樣,在現(xiàn)蕾～開花期之間,地下滴灌比膜下滴灌生育進(jìn)程晚2d,開花～吐絮期之間,地下滴灌生育進(jìn)程比膜下滴灌早4d,地下滴灌棉花生育期129d,膜下滴灌131d,地下滴灌比膜下滴灌生育期提前2d。因?yàn)榈叵碌喂嗝尢锢锏牡喂鄮裨O(shè)在地表以下35cm處,滴水入滲主要集中在20～60cm深的范圍內(nèi),正好在作物根系附近,有利于作物根系吸收水肥,因此可以提高水肥利用率,又由于在近地表的土壤含水率比較低,地表一般處于干燥狀態(tài),因此棵間蒸發(fā)較少,則有利于棉花下層葉片的光合作用,同時(shí)田間通透性好,濕度小,基本無爛鈴,也有利于土壤的“呼吸”,而“土壤呼吸”釋放的二氧化碳還能補(bǔ)償棉田內(nèi)一部分二氧化碳的消耗;地下滴灌棉花在苗期由于供水不足,生長緩慢,致使地下滴灌棉花在苗期產(chǎn)生一定程度的缺水,造成一定的水分脅迫,相當(dāng)于蹲苗,有效的調(diào)節(jié)了植株的營養(yǎng)生長,由于棉株的葉和根中的蛋白氮和全氮比不蹲苗的棉株略低,在主根皮中特別顯著,而主根皮中可溶性糖的含量會大大提高,糖含量高則利于棉花的生殖生長,在中后期滿足其對水肥的需求后生殖生長加快,因此棉花結(jié)鈴早、吐絮早;由于膜下滴灌水分從地表開始向下入滲,因此在膜下滴灌的棉田里,土壤表層的含水率很高,則在棉花下層易形成一個(gè)蔭蔽、高濕環(huán)境,從而易遭病菌侵染而引起下層棉葉、蕾、鈴的腐爛,同時(shí)二氧化碳濃度非常大,則碳酸酐酶的活力降低,希爾反應(yīng)和光合磷酸化速率也下降,最終影響到棉株的正常的生長發(fā)育,使吐絮時(shí)間延長,生育期延長。2.2地下灌注棉花根系生長情況地下滴灌與膜下滴灌下棉花的生理性狀包括葉面積、根系、株高、果枝等的調(diào)查觀測數(shù)據(jù)對比見表2。由表2可以看出,地下滴灌和膜下滴灌的棉花密度基本相同,地下滴灌下的棉花葉片數(shù)較多,株高較低,果枝數(shù)接近,但鈴數(shù)較多。地下滴灌棉花的根系主根比膜下滴灌的較短,側(cè)根數(shù)略少,但側(cè)根較長,地下滴灌下棉花無論是單株葉面積還是葉面積系數(shù)均比膜下滴灌的大。這是地下滴灌棉花根系在苗期不發(fā)達(dá),生長緩慢,中后期由于滿足其對水肥的需求,根系生長加快,由于水分從地表下35cm處向周圍入滲,在水平方向距管25cm和50cm處30～80cm土層的含水率均較高,則利于根系的橫向生長,因此地下滴灌棉花根系側(cè)根發(fā)達(dá),并且較長。在花鈴期供水充足時(shí),棉花根系發(fā)育好,粗而壯,地上部健壯(見表3),與未經(jīng)蹲苗的膜下滴灌的棉株比較,植株較矮,節(jié)間短,株型緊湊,果枝和果節(jié)數(shù)并不減少,而鈴數(shù)較多。2.3地下采集過程中根系明顯的特征特性其一地下滴灌與膜下滴灌下棉花的生物學(xué)產(chǎn)量(干物質(zhì))和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(子棉產(chǎn)量)的數(shù)據(jù)對比見表3、表4、表5。從表3和表4可以看出,地下滴灌的棉花與膜下滴灌棉花相比,地上部分干物質(zhì)平均每株增加23.57g,地下部分干物質(zhì)平均每株增加1.96g,總的干物質(zhì)平均每株增加25.53g,地下滴灌棉花的根冠比(地下部分干物質(zhì)質(zhì)量∶地上部分干物質(zhì)質(zhì)量)為1∶23.7,膜下滴灌棉花的根冠比為1∶25.5,說明地下滴灌棉花的地下部分相對較大,則棉花生長比膜下滴灌的要穩(wěn)健,枝葉郁閉較少,利于棉花高產(chǎn)和高密度栽培。從表4可看出,地下滴灌與膜下滴灌的棉花相比,地下滴灌棉花無論是主根還是側(cè)根的干物質(zhì)均比膜下滴灌的多,棉株地下部分干物質(zhì)平均增加1.94g/株,根系發(fā)達(dá)、粗壯,通過觀測地下滴灌根系分布在10～80cm范圍,主要集中在15～50cm,并且有2個(gè)明顯的根系層,在15cm左右和30cm左右,并以第2層根系更為發(fā)達(dá),根系白嫩多而粗壯,吸收水肥能力強(qiáng),提高了抗旱能力,不易早衰。第1層根系主要是在苗期和初蕾期形成的,由于地下滴灌棉花在苗期供水略顯不足,而苗期的主根入土深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過主莖高度的增長,此時(shí)根系吸收活動層的分布不深不廣,主要集中于地表下15cm左右的耕作層上部,因此苗期在15cm左右的根系比較發(fā)達(dá);第2層根系,則主要是在地下滴灌供水頻繁的棉花花鈴期形成的,這與根系吸水的機(jī)理和向水的特性相吻合。從表5可以看出,地下滴灌棉花的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量,2002年比膜下滴灌增加1.5%,2003年增加6.8%,2004年增加4.8%,即連續(xù)3年均比膜下滴灌高。種植棉花的最終目的是獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的皮棉,而皮棉的產(chǎn)量是由單位土地面積上的總鈴數(shù)、單鈴重及衣分3個(gè)因素構(gòu)成。從根本上說,生物學(xué)產(chǎn)量的高低,取決于棉株光合產(chǎn)物的多少,但這還只是棉花高產(chǎn)的基礎(chǔ),能否取得高產(chǎn)還取決于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量系數(shù)的大小,當(dāng)葉面積系數(shù)為3.5～4時(shí),生物學(xué)產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量系數(shù)比例協(xié)調(diào),子棉單產(chǎn)最高。觀測地地下滴灌的棉花的葉面積系數(shù)為3.99,而對照膜下滴灌的葉面積系數(shù)為3.25(見表2),顯然地下滴灌比膜下滴灌棉花的葉面積系數(shù)要大,相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量系數(shù)也比膜下滴灌的大,因此地下滴灌棉花的產(chǎn)量無論是生物學(xué)產(chǎn)量還是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均比較高。棉花產(chǎn)量的高低,從根本上說取決于棉株群體光能利用情況,而葉片是進(jìn)行光合作用的主要器官,葉的大小、數(shù)量和空間分布,對光合生產(chǎn)率和總干物質(zhì)的積累均有重大影響,葉面積的合理動態(tài)變化,保持棉花各生育階段適宜的葉面積動態(tài),是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ),地下滴灌的棉花,葉面積系數(shù)在苗期、蕾期由于水分供應(yīng)因稍微欠缺而增長較緩,初花期水分和養(yǎng)分供應(yīng)充足之后迅速上升,特別是進(jìn)入盛花期后,由于水分供應(yīng)及時(shí),葉面積系數(shù)能夠較長時(shí)間的保持在較高的水平,結(jié)果干物質(zhì)積累和皮棉產(chǎn)量都較高。地下滴灌棉花在達(dá)到最適葉面積系數(shù)之后,繼續(xù)保持這一系數(shù)是通過下部、中部的葉面積的削減和上部葉面積的增大來實(shí)現(xiàn)的,而膜下滴灌的棉花由于在盛花期灌水使得地表濕度較大,加之棉株較高,密度較大,蔭蔽較大,影響棉株中、下層棉葉的光照條件,所以下部棉葉光合強(qiáng)度降低,致使下部葉面積削減過多,保持最適葉面積系數(shù)的時(shí)間相對較短,同時(shí)增加棉株中、下部蕾、鈴的脫落與霉?fàn)€,所以產(chǎn)量相對較低。從表2可以看出滴灌的葉面積比地面滴灌增加324.44cm2/株,葉面積系數(shù)增加0.74及葉片數(shù)增加6片/株,光合作用增強(qiáng),則有利于生物學(xué)產(chǎn)量的形成,由于地下滴灌棉田地表干燥,田間通風(fēng)通光,小氣候好,蕾、鈴脫落少,成鈴多,因此產(chǎn)量必然較高