加气对西北旱区膜下滴灌棉花生长与水分利用效率的影响

针对膜下滴灌棉田土壤根际低氧胁迫抑制棉花水分利用问题，探讨不同生长阶段加气灌溉对棉花生长发育及水分利用的影响。研究设置了苗期、蕾期、花铃期、蕾期+花铃期、苗期+蕾期+花铃期5个加气阶段，以生育期不加气为对照进行田间试验。结果表明：花铃期加气土壤呼吸和土壤温度峰值较其他处理延后了9 d，使加气效果得到延长，更好地改善了土壤环境，在获得最大产量的同时，水分利用效率也最高。土壤氧气含量对棉花产量的影响程度最大，且花铃期土壤氧气含量对产量和水分利用效率的正面影响均大于其他生育期。因此，在棉花花铃期进行加气灌溉是缓解覆膜造成的棉花根际低氧胁迫，提升棉花产量与水分利用效率的最佳时期。研究结果对揭示加气灌溉对棉花生长的影响机制及进一步提高水土资源利用率提供了理论依据。     

豫东平原棉田土壤水分变化规律和灌溉试验研究

为探明棉花生育期间土壤水分对产量的影响，我们在豫东平原棉田进行了土壤水分状况和灌溉的试验研究。结果表明，豫东平原棉花生育期间土壤含水率存在3个低谷，分别出现在蕾期后期、花铃期后期和吐絮期中期，即棉花移栽后的21～27 d、69～75 d和102～108 d。从棉花蕾期至花铃期土壤储水量逐步增加到较高的水平，但在花铃期进行适时、适量的灌溉，同时控制盛絮期的耗水量有利于提高产量和土壤水分的利用效率(WUE)。通过2000～2002年间棉花蕾期、花铃期、吐絮期和盛絮期的田间耗水量与产量的回归分析，得出其影响产量的系数分别为0.24、1.48、-0.12和-0.33。研究认为，棉花田间灌溉的时期对产量的效应顺序为：花铃期＞蕾期＞吐絮期＞盛絮期。     

豫东平原棉田土壤水分变化规律和灌溉试验研究

为探明棉花生育期间土壤水分对产量的影响,我们在豫东平原棉田进行了土壤水分状况和灌溉的试验研究.结果表明,豫东平原棉花生育期间土壤含水率存在3个低谷,分别出现在蕾期后期、花铃期后期和吐絮期中期,即棉花移栽后的21～27 d、69～75 d和102～108 d.从棉花蕾期至花铃期土壤储水量逐步增加到较高的水平,但在花铃期进行适时、适量的灌溉,同时控制盛絮期的耗水量有利于提高产量和土壤水分的利用效率(WUE).通过2000～2002年间棉花蕾期、花铃期、吐絮期和盛絮期的田间耗水量与产量的回归分析,得出其影响产量的系数分别为0.24、1.48、-0.12和-0.33.研究认为,棉花田间灌溉的时期对产量的效应顺序为花铃期＞蕾期＞吐絮期＞盛絮期.     

金衢山地棉花花铃期灌溉试验研究

通过对丘陵山地棉花需水及供水特征分析，提出了灌溉是解决花铃期水分不足矛盾和确保棉花丰收的主要途径。结合１９９１年对山地棉花花铃期分区进行不同水量的灌溉试验结果，经分析得出：山地棉花花铃期８０ｃｍ深的临界土壤含水量为２６２．７ｍｍ；产量和花铃期供水间呈速增、缓增和回落三个阶段：采用边际分析法确定常年棉花花铃期最佳灌溉量为２５５ｍｍ。为节水灌溉决策提供了依据。     

耕作方式和水分处理对棉花生产及水分利用的影响

为了确定麦后移栽棉适宜耕作方式和灌溉控制指标,该文设计了翻耕、免耕和少耕3种耕作方式处理,同时针对少耕耕作方式在蕾期和花铃期均设计了2种水分亏缺处理（土壤水分控制下限分别为田间持水率的60%和50%）,分析了不同耕作方式及少耕不同土壤水分处理对麦后移栽棉耗水规律、籽棉产量、水分利用效率及纤维品质的影响。研究结果表明,翻耕和少耕处理对麦后移栽棉的总耗水量、籽棉产量、水分利用效率均无显著性影响;免耕处理虽可节水19.96%,但产量降低了13.15%。不论蕾期还是花铃期,少耕水分亏缺均不利于棉铃生长,显著降低了成铃数,且籽棉产量随水分亏缺程度的增大而显著降低,其中蕾期同等程度水分亏缺的减产率大于花铃期;不同耕作方式对棉花的纤维品质无显著影响,而水分亏缺有降低品质的趋势。因此,少耕耕作方式在不减产的情况下,起到了保土保水的效果,且蕾期和花铃期土壤水分均控制在田间持水率的70%以上,可作为该耕作方式的灌溉控制指标。     

旱涝灾害对江苏棉花生产影响初探I旱涝灾害对棉花生长的影响

利用田间试验资料，根据农业气象学和植物生理学原理，从棉花生长发育、生理生态、产量形成等几个方面，分析了棉花主要生育期遭受旱涝灾害时对棉花生长的不同影响，提出花铃期遇旱涝灾害，对棉花的产量和品质影响均较大。     

旱涝灾害对江苏棉花生产影响初探：Ⅰ旱涝灾害对棉花生长的影响

利用田间试验资料，根据农业气象学和植物生理学原理，从棉花生长发育、生理生态、产量形成等几个方面，分析了棉花主要生育期遭受旱涝灾害时对棉花生长的不同影响，提出花铃期遇旱涝灾害，对棉花的产量和品质影响均较大。     

考虑生育期需水量的荆州棉花旱涝等级划分方法

通过分析近32a(1980-2011)荆州棉花生长季降水量资料,针对棉花4个生育期对水分的需求,进行作物旱涝等级划分。结果表明,荆州棉花生长季内发生的水分胁迫以渍涝为主,无干旱胁迫;苗期降水量普遍多于需求,渍涝风险高;蕾期和吐絮期发生渍涝的频率远高于干旱,且多发生大涝和重涝;花铃期干旱发生频率略高于渍涝。将研究区历年棉花产量分离为趋势产量和气象产量,气象产量与各生育期旱涝程度的相关关系表现为,气象产量与全生育期和花铃期降水距需百分率呈极显著负相关(P0.01),与吐絮期降水距需百分率呈显著负相关(P0.05)。棉花生长季内降水量超出需求越多,气象产量越低;除降水量显著偏少的年份外,降水越少,气象产量越高。通过采用距需百分率法划分棉花各生育期的旱涝等级,充分揭示了各生育期需水量与降水总量间的平衡与矛盾,对江汉平原棉花种植区不同旱涝年景及不同月份的田间水分管理与高效利用具有一定指导意义。     

棉花蕾铃脱落的原因及防治策略

豫南平原棉区地处黄淮平原南部．属暖温带向亚热带过渡地带的大陆性季风型气候，雨热同季，光照充足。该区生产的棉花品质优、产量高，是国家重要优质棉花生产基地．但是．多年来由于多种因素的影响存在着蕾铃脱落问题．棉花从蕾期到花铃期是营养生长与生殖生长并进重叠期．是生殖、生长旺盛期，需水需肥较多。     

土壤钾水平对不同熟性棉花光合作用及产量的影响

钾素是棉花生长所必需的营养元素,通过田间试验探讨不同土壤钾水平对棉花光合作用及产量的影响,为棉田钾素养分管理提供理论支撑。田间试验在河南省安阳县中国农业科学院棉花研究所试验农场进行,裂区设计,主区设置了高(速效钾135.6 mg/kg)、中(速效钾123.37 mg/kg)、低(速效钾109.73 mg/kg)3个土壤钾水平,副区为早熟(中棉所50号)、中早熟(鲁棉研28号)、中熟(新棉99B)3个棉花品种;分别在苗期、蕾期和花铃期选择10株棉花进行叶片净光合速率、叶绿素含量、叶面积和钾浓度的测定,在成熟期进行实收籽棉产量的测定。结果表明:在苗期,3个品种棉花叶面积在不同钾水平下无显著差异;但在花铃期,高钾处理的棉花叶面积显著高于低钾,与中钾无显著差异。在苗期和蕾期,土壤钾水平对3个品种棉花功能叶片的叶绿素含量(SPAD值)和净光合效率影响不显著,但在花铃期差异显著,均表现为高钾>中钾>低钾。在苗期、蕾期和花铃期,3个品种棉花不同器官钾含量在不同钾水平下差异显著,表现为高钾>中钾>低钾。土壤高钾处理下,3个棉花品种的籽棉产量显著大于中钾和低钾处理,中钾和低钾处理的棉花产量差异不显著。综上,土壤供钾不足主要影响棉株各器官钾含量、叶面积、叶绿素含量和净光合速率,导致籽棉产量下降,但生育期较短的棉花品种能够较好地协调营养生长和生殖生长以保障低钾条件下的产量形成。     

滨海盐碱地水盐时空变化特征及对棉花光合生产的影响

为研究滨海盐碱地土壤水盐空间分布及运移变化对棉花光合生产和产量的影响,并探讨棉田地形和土壤容重对滨海盐碱地水盐空间分布的影响方式,在位置相近区域选取海拔和容重差异较大的4块棉田,于4—10月份测定土壤0～200 cm深度水分、盐分和pH等空间分布特征,分析其对棉花光合生产和产量的影响。研究表明,轻度盐碱棉田海拔较高,在141～160 cm处形成"高容重隔层",土壤盐分和pH较低,雨季(7—8月份)土壤水分较低,生育后期(9—10月份)土壤水分明显高于中度盐碱棉田,棉花遭受盐碱胁迫较小,光合生产与水热资源吻合度高,长期处于物质积累活跃期;中度盐碱棉田较高的海拔和容重阻滞了土壤盐分和pH上升,在雨季盐碱胁迫得到解除,但棉花生育早期(4—6月份)和后期仍有明显盐碱胁迫,光合生产与光热资源丰富期吻合度较差;重度盐碱棉田海拔较低,容重差异未对水盐运移规律产生明显影响,长期处于高度盐碱胁迫之下,光合生产能力和产量水平低下。滨海盐碱地改良采用适当抬高地表高度并形成一定厚度的高容重"隔层",增强土壤蓄排水能力,是一种效果持续并有利于作物光合生产的改良措施。     

不同膜下滴灌模式对土壤水分及棉花产量的影响

采用负压计法和烘干法,监测不同的灌溉定额、灌溉频率下膜下滴灌棉田在水平和垂直方向的水分含量,并调查棉花生长状况。结果表明,当灌溉水质为淡水且滴孔流量为1.6L·h^-1时,过量灌溉（450mm）和适量灌溉（375mm）膜内0～60cm土层的含水量适宜,过量灌溉的含水量最高,少量灌溉（300mm）使土层在蕾期以后处于轻度干旱状态;低频（10d）和适频（7d）灌溉膜内0～60cm土层的含水量适宜,低频灌溉的含水量最高,而高频（3d）灌溉使土层在花铃期处于轻度干旱状态;灌溉定额和灌溉频率对棉花产量均有显著影响,过量和高频灌溉的棉花产量分别为区组内最高。     

时段划分对棉花作物水模型的影响与改进

为了改善时段划分对作物水模型模拟精度的影响,依据山西水利职业技术学院试验基地2006和2008年棉花田间试验资料,将棉花全生育期等间隔地划分为不同时段,用非线性优化方法求得了不同时段数条件下的作物水模型参数,分析研究了模型参数与时段数的关系,据此在作物水模型的水分敏感指数累积函数中引入了时段数,并与现有的作物水模型进行了比较。结果表明,引入时段数的作物水模型模拟产量的相对误差随时段数的增加而减小,当时段数大于11时,相对误差平均值和最大值分别减小到7%和15%以下,与现有的作物水模型比较,模拟精度有所提高,但参数个数未增加。该模型更多地反映了水分胁迫时间对作物产量影响的信息。     

膜下滴灌棉花土壤水分动态变化研究

通过系统观察不同土壤类型棉花土壤水分动态变化规律，研究膜下滴灌棉花土壤水分的变化，以有效地提高棉花产量和水分利用效率。结果表明：膜下滴灌棉花土壤含水量呈现规律性的变化：在黏土地上，土壤含水量的变化趋势近似于抛物线，0～20cm土壤含水量最低，随土层深度增加，土壤含水量逐渐增加，至60-80cm达最大，随后又降低。而在沙土地，土壤含水量的变化趋势与黏土地相反。这种变化与土壤的理化、生物学特性以及棉花根系的生长发育有关。不同土壤类型膜下滴灌棉花产量、总耗水量及水分利用效率存在明显差异。     

RZWQM2模型模拟地膜覆盖时间对南疆棉田水分利用效率及产量的影响

为准确预知地膜覆盖与作物的匹配情况,该研究针对南疆棉田,在大田试验基础上应用根区水质模型(Root Zone Water Quality Model-version 2,RZWQM2),对2016-2017年籽棉产量及水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)等数据进行模型参数率定与验证,利用验证后的模型模拟地膜覆盖时间55～105 d下以3 d为间隔的地上部生物量、籽棉产量和水分利用效率,并对2018年和2019年不同地膜覆盖时间下棉花生长状况进行预测。结果表明,各层土壤含水率模拟值和实测值之间的均方根误差和均方误差分别在0.02～0.04cm3/cm3、5.90%～28.66%之间,地上部生物量和籽棉产量的一致性指数分别为0.70～0.93和0.80～0.94。2 a间地上部生物量随地膜覆盖时间的延长而增加,籽棉产量和水分利用效率呈先上升后下降的趋势,其峰值分别出现在91～93 d和97～99 d。因此,在南疆地区选用适宜的地膜覆盖时间为91～99 d,有利于降低残膜污染风险,保持较高的籽棉产量和水分利用效率。     

塔里木灌区膜下滴灌的棉花需水量及节水效益

为了确定适宜的灌溉制度,2008年通过田间灌溉试验,采用水量平衡法研究了塔里木灌区膜下滴灌棉花需水和耗水规律。以田间试验数据为基础,拟合了棉花的水分生产函数模型,分析评价了膜下滴灌棉花的节水效益。结果表明:塔里木灌区膜下滴灌棉花需水量为543 mm,其中苗期252 mm,蕾期186 mm,花铃期316 mm,吐絮期139 mm。随滴灌量减小,耗水量减小。滴灌量影响棉花各生育阶段的耗水量及产量,并不影响耗水比例。相应于灌溉水利用效率最高点的滴灌量要低于产量最高点的,因此节水与增产产生矛盾,仅从节水角度考虑,滴灌量为3 091 m³/hm²时,可以达到最大灌溉水利用效率,要获得最大产量,滴灌量应满足3 464 m³/hm²。与漫灌相比,膜下滴灌节水增产效益明显。在同一灌溉量下,膜下滴灌增产30.2%,灌溉水利用效率提高30.2%,在同一产量水平下,节水29.3%,灌溉水利用效率提高41.5%。     

微咸水滴灌对绿洲棉田水盐运移特征及棉花产量的影响

在南疆绿洲棉田,以河水为对照(CK),利用咸水与河水混合方式,设置矿化度为3,5g/L的微咸水,研究微咸水滴灌对棉田水盐运移特征及棉花产量的影响。结果表明:矿化度为3,5g/L处理的土壤含水量、含盐量在整个生育期呈上升趋势,且随矿化度增加而增大,盛花期(7月21日)前土壤含水量差异不显著,CK的土壤含盐量最高,盛花期后土壤含盐量5g/L3g/LCK,差异显著(p0.05)。垂直方向,土壤深度增加土壤含水量增大,且随着微咸水矿化度增加土壤含水量呈增大趋势,不同处理在盛花期以后差异显著;随土壤深度的增加土壤含盐量呈下降趋势,滴灌次数越多处理间差异越大,至盛铃期(8月4日)达显著水平。水平方向,距离滴头越远土壤含水量越小,且随着矿化度增加土壤含水量逐渐增大;3,5g/L土壤含盐量在盛花期前低于CK,盛花期后距离滴头越远土壤含盐量下降越小,且与矿化度呈正相关。与CK相比,3g/L皮棉产量下降2.1%,差异不显著,5g/L则下降9.6%,差异显著,产量下降主要原因是单株结铃数和单铃重显著下降,而对衣分影响不显著。因此,棉花盛花期前可利用微咸水进行滴灌,且微咸水矿化度不宜超过3g/L。     

Effects of irrigation interval and tillage systems on irrigated cotton and succeeding wheat crop under a heavy clay soil in the Sudan

A water crisis that occurs in Sudan during winter due to the competition for water to irrigate cotton (Gossipium barbadense L.) and wheat (Triticum aestivum L.) and to produce hydroelectric power necessitates a search for efficient means and ways of conserving water. Tillage is one of the methods for soil moisture conservation. Experiments were conducted in Gezira, Sudan on a Vertisol to determine if tillage practices and the lengthening of irrigation interval beyond two weeks during the period October–February would conserve irrigation water and maintain cotton yields. The residual effects of cotton tillage systems on the following wheat were also evaluated. The cotton experiment was conducted in split plot design with three replications. Three irrigation treatments of two-, three- and four-week intervals during the period October–February were used as main plots. Six tillage treatments were used as split plots (combinations of disc ploughing, cultivator and ridging). Treatments were compared by measuring cotton plant height and yields. Significant decreases in cotton yield were found between the four-week, and the two- and three-week irrigation intervals. However, no significant differences in cotton yields between the two- and the three-week irrigation intervals were detected. The lengthening of irrigation interval from two to three weeks during the period of irrigation water crisis (October–February) would result in conservation of about 3000 m³ ha⁻¹ of irrigation water. This corresponds to about 600 000 000 m³ of water for the cotton irrigated area in the Sudan. Therefore, the three-week irrigation interval during the period October–February has the potential for water conservation for cotton production in Gezira Vertisols, with the use of economical shallow tillage. The tested deep and shallow cotton tillage treatments did not have residual effects on the following wheat crop.     

膜下滴灌磁化水对棉田土壤的脱抑盐效果研究

田间试验结果表明,新疆南疆荒漠绿州盐碱土地区,在膜下用磁化水滴灌棉花,使棉花盛蕾期、盛花期和成熟吐絮后棉田0～60cm土壤盐分含量分别降低24.8%～34.5%、17.3%～32.3%和21.5%～37.7%;提高棉花收获株数,促进棉花生长发育,减少落铃率,水经两次磁化后,可使棉花增产8.79%。     

基于动态规划理论的棉花根长生长模拟方法

作物根系生长不仅取决于生理因素,还取决于生态环境因素,而土壤水分环境与作物根系生长之间的关系则是局部灌溉技术设计的理论依据之一。为了进一步探索影响棉花根系生长的主要因素,本文在根?冠水量平衡的基础上,结合作物系数与叶面积的关系模型、根长密度分布函数以及根系吸水效率函数,应用动态规划理论,建立了棉花根系生长模型,并以桶栽棉花试验结果进行验证。结果表明,该模型纳入了土壤水分环境、大气蒸腾力和叶面积等影响根系生长的因子,具有揭示根系生长耗水机理的作用。该模型模拟出的棉花总根长变化趋势与实测结果基本一致,当以多年月平均参考蒸散量(ET0)作为输入条件时,模拟结果总体误差为15.41%,可以用于工程设计。对模型敏感性分析结果表明,所建模型能够反映棉花根?叶生长的同步性,以及进入生殖生长期以后根—叶之间的水量平衡关系。棉花根系生长对土壤水分环境变化的敏感性高于对叶面积变化的敏感性,体现了棉花根系生长的机理,建模方法可行。本文研究成果对完善局部灌溉技术中灌溉制度的设计理论具有重要意义。