地下滴灌条件下水分胁迫对棉花生理性状及水分利用率的影响

为寻求地下滴灌棉花高效高产适宜的灌溉指标,通过大田田间试验,研究了蕾、铃期不同水分亏缺对棉花生理形状以及水分利用率的影响,结果表明:棉花全生育期内株高、茎粗、叶面积指数均呈"慢-快-慢"变化规律,蕾期水分过多(SDI-8)或过少(SDI-1)均不利于棉花生理指标发育,铃期随水分胁迫加剧(SDI-5)而明显降低,同样水分胁迫条件不同生育阶段,棉花生理性状指标在营养生长阶段产生的负面影响比生殖生长阶段要小(SDI-1均大于SDI-5);SDI-7的籽棉产量和水分利用率均最高,比SDI-8(全生育期充足供水)分别提高了11.6%和12.6%。蕾期(适度水分亏缺)和铃期(充足供水)灌水控制下限分别为田间持水率60%和75%,更利于地下滴灌棉花籽棉产量和水分利用率显著提高。     

水分调控对麦茬棉产量和水分利用效率的影响

为研究麦后移栽棉对水分调控的响应,于2012年6月~2012年10月通过人工控水试验研究了水分供应对麦后移栽棉生长、产量和品质的影响。小区试验结果表明,蕾期轻度水分亏缺花铃期充分灌水处理(T2)的籽棉产量、成铃数以及单铃质量均为最大,但蕾期和花铃期轻度水分胁迫处理(T4)的产量与处理T2差异不显著,但水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了23.93%和34.01%;管栽试验结果表明,对照处理(T7)的单株成铃数的收获籽棉产量均最高,与对照处理相比,全生育期轻度水分胁迫处理(T8)减产3.98%,水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了9.70%和20.02%;桶栽试验结果表明,灌水定额为1.6倍ETp处理(T11)的籽棉产量和单株成铃数均最高,与处理T11相比,灌水定额为1.3ETp处理(T12)的籽棉产量仅降低了9.7%,而灌水定额为1.0 ETp处理(T13)的籽棉产量降低了30%。说明适宜的水分胁迫(灌水下限为60%~65%FC,灌水上限为80%~85%FC)有利于麦后移栽棉的高产和水分利用效率的提高。     

不同灌水下限对棉花产量及水分利用效率的影响

基于田间试验,分析了棉花耗水量与产量、边际产量、棉花水分利用效率之间的关系.结果表明,棉花产量、水分生产率均与棉花耗水量呈二次抛物线关系.就棉花产量而言,苗期、蕾期、花铃期、吐絮期对应的0.6m土体适宜土壤水分下限分别为55％FC～60％FC、65％FC～70％FC、75％FC～80％FC、60％FC～65％FC.棉花水分利用效率而言,苗期、蕾期、花铃期、吐絮期对应的0.6m土体适宜土壤水分下限分别为60％ FC～65％ FC、65％FC～70％FC、80％FC～85％FC、55％FC～60％FC.     

利用气象资料指导膜下滴灌棉花灌溉的试验研究

利用气象资料指导膜下滴灌棉花灌溉的试验于2007年5~10月份在新疆生产建设兵团灌溉中心试验站的试验基地进行。试验共设置7个处理,分别按生育期ET0的不同比例进行灌水。试验结果表明,为了获得经济合理的产量,膜下滴灌棉花全生育期耗水量应控制在360~405 mm之间。用实时气象资料指导膜下滴灌棉花的灌溉具有很好的可行性,蕾期和花铃后期10 d灌1次水,灌水定额为60%ET0;花铃前期7 d灌1次水,灌水定额为75%ET0,是一种适宜北疆地区膜下滴灌棉花的灌水模式。     

新疆地下滴灌无膜移栽棉花水分生产函数试验分析

通过田间小区试验,设置不同灌水处理,开展地下滴灌方式下,不同灌溉定额处理无膜移栽棉花水分生产函数的试验研究。结果表明,地下滴灌条件下,灌水量和耗水量呈良好的线性关系,籽棉产量与棉花灌水量、耗水量呈二次抛物线关系,当灌水量为444.26mm,耗水量为540.73mm,此时棉花产量和灌水生产效率均较高。综合考虑籽棉产量和灌...     

南疆无膜滴灌棉花灌溉制度对土壤水分和产量品质的影响

【目的】通过小区试验,探究南疆地区无膜滴灌不同灌水定额对土壤水分、棉花生长和产量品质的影响。【方法】试验设置3个无膜滴灌灌水定额(I_1、I_2和I_3),即36、45和54 mm,并以膜下滴灌I_4(36 mm)作为对照。【结果】无膜滴灌棉花茎粗和株高随灌水定额的增加而增加,但I_4处理对提高棉花茎粗和株高更显著。无膜滴灌棉花土壤含水率在0～60 cm剖面上随灌水定额的增加整体表现为增大趋势,而膜下滴灌处理的土壤水分波动要小于无膜滴灌处理。无膜滴灌棉花随着灌水定额的增加,籽棉产量显著增加,I_3处理的籽棉产量可达7 195.48 kg/hm~2,较膜下滴灌增加了19.54%,且棉花品质最好,但膜下滴灌的灌溉水利用高效率最高。【结论】从棉花生长、产量品质及灌溉水利用效率综合分析,无膜滴灌灌水定额为54 mm时,棉花生长及产量品质较优。     

咸水灌溉对覆膜棉花生长与水分利用的影响

为了揭示棉花生长发育对咸水灌溉的响应特征,采用小区对比试验,研究了不同矿化度咸水灌溉对棉花出苗、株高、叶面积、果枝数、地上部干质量等形态指标以及产量构成、耗水量和水分利用率的影响.结果表明,棉花出苗率和成苗率随着灌溉水矿化度的增大而减小,但3 g/L灌水处理与对照间的差异不具有统计学意义,而5,7 g/L处理与对照间差异极具统计学意义.在移栽补全苗情况下,咸水灌溉对棉花形态生长指标产生了一定的抑制效应,灌溉水矿化度愈大,抑制作用愈大;对株高、叶面积和地上部干质量的影响在蕾期最明显,花铃期之后开始逐渐减弱;对果枝数和棉铃生长的影响程度随着棉花生育进程的推进而降低.处理间棉花的耗水量差异不具有统计学意义,籽棉产量和水分利用率的大小顺序,按灌水处理依次为3,1,5,7 g/L,其中7 g/L处理与对照间的差异具有统计学意义.与灌水前初始值相比,试验结束后1,3 g/L灌水处理的0~40 cm土层盐分未增加,5,7 g/L灌水处理则形成了积盐.研究结果可为咸水安全利用提供重要参考.     

麦后移栽棉适宜调亏灌溉模式研究

【目的】探讨麦后移栽棉适宜的调亏灌溉模式。【方法】在麦后移栽棉蕾期、花铃期分别设计不同亏水灌溉处理,研究了不同调亏灌溉处理对麦后移栽棉生长发育、产量、品质和灌溉水利用效率的影响。【结果】蕾期和花铃期的水分亏缺均会抑制棉花株高、茎粗等营养生长,其中蕾期水分亏缺影响程度相对较大;无论是蕾期还是花铃期,轻度亏水灌溉对棉花生长发育无明显影响;叶片相对含水率随缺水程度的增加呈下降趋势,蕾期或花铃期轻度亏缺灌溉均有利于地上干物质积累;与全生育期充分灌溉(CK2)处理相比,蕾期轻度调亏灌溉节省灌溉用水5.45%,增产9.16%,灌溉水利用效率提高15.05%;花铃期轻度调亏灌溉节省灌溉用水9.09%,增产2.34%,灌溉水利用效率提高12.90%;调亏灌溉对麦后移栽棉马克隆值和伸长效率影响不明显,但蕾期或花铃期轻度调亏灌溉都有提高棉纤维长度、整齐度和断裂比强度的趋势。【结论】在水资源供应较为充足时,蕾期轻度调亏灌溉、花铃期充分灌溉可获得最高的籽棉产量和较高的灌溉水利用效率;而在水资源不足的条件下,蕾期充分灌溉、花铃期轻度调亏灌溉是较为适宜的省水、高产、高效灌溉模式。     

滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量的影响

以膜下滴灌(MDI)、地表滴灌(DI)和地下滴灌(SDI)3种滴灌模式与4种不同灌水下限组合,在我国西北地区进行了滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量影响的试验研究.结果表明:同一灌水下限下,MDI较DI平均增产16.0%,较SDI平均增产7.5%,SDI较DI平均增产7.9%,3种滴灌模式的单产均高于当地地面灌溉的单产(40.97 t/hm2);DI耗水量最大(平均239.3 mm),SDI次之(平均217.3 mm),MDI最小(平均193.0 mm).同一滴灌模式下:伸蔓期灌水下限为60%田间持水量的处理较灌水下限为40%田间持水量的处理平均增产21.0%,耗水量平均增加9.2%;果实膨大期灌水下限为80%田间持水量的处理较灌水下限为70%田间持水量的处理平均增产9.3%,耗水量平均增加6.7%.甜瓜各生育阶段适宜土壤含水率下限(占田间持水量的百分比)分别为:苗期65%,伸蔓和开花坐果期60%,果实膨大期80%,成熟期55%.     

基于HYDRUS模型筛选滴灌模式下适宜灌水上下限的研究

通过开展不同土壤初始含水率和不同滴头流量的沙壤土室内滴灌试验,率定了土壤水动力学参数,验证了HYDRUS模型的适用性;利用HYDRUS模型模拟不同灌水上下限点源滴灌土壤水分运移过程,分析了不同灌水上下限对实际湿润体与计划湿润体间差异的影响规律。结果表明,以田间持水量为灌水上限时,实际土壤湿润体体积均大于计划湿润体体积,较小的灌水下限有利于将灌溉水控制在计划湿润体内;以50%θFC、60%θFC及70%θFC为灌水下限时控制实际湿润体体积对应的灌水上限分别为81%θFC、85%θFC及86.5%θFC。经模拟验证,适宜灌水上下限滴灌结束时,没有灌溉水分运移到计划湿润体外。     

加气对西北旱区膜下滴灌棉花光合及水分利用效率的影响

为探明西北旱区滴灌棉花适宜的加气灌溉模式,试验以不加气灌溉为对照(CK),设置5个加气灌溉处理：苗期加气(AS)、蕾期加气(AB)、花铃期加气(AF)、蕾期加气+花铃期加气(ABF)、苗期加气+蕾期加气+花铃期加气(AW);研究了不同生育期加气灌溉对西北旱区棉花光合作用及水分利用效率的影响.结果表明,与CK相比,所有加气处理的光合特性及地上部生物量都显著提高,其中处理AW较CK的净光合速率显著增加22.68%,蒸腾速率显著增加41.19%,气孔导度显著增加33.42%,胞间CO₂浓度显著降低16.22%;花铃期加气灌溉使西北旱区棉花地上部茎、叶、蕾/铃干物质累积量分别显著增加29.26%,11.15%和33.41%.不同生育期加气灌溉下,棉花光合特性、地上部生物量以及产量最优的处理为AW和AF,且差异不具有统计学意义;但是处理AF的水分利用效率最高,为1.51 kg/m³,显著高于处理AW.因此,从高效节水增产的角度考虑,在棉花花铃期进行加气(AF)可作为西北旱区膜下滴灌棉花的最佳加气灌溉模式.     

水肥耦合对棉花产量和氮累积利用的影响

研究膜下滴灌施肥条件下,不同滴灌水量和滴灌施肥用量对棉花产量、氮素动态累积和氮素利用效率的影响。通过设置5个滴灌施肥水平和3个水分水平的完全组合处理以及一个不施肥对照处理,研究了水肥耦合对棉花干物质动态累积量、籽棉产量、氮动态累积量和氮素利用效率的影响。在收获后棉花地上部分器官质量从高到低依次为棉铃,茎秆和叶,而氮素主要集中在棉铃内部,其次是叶片,茎秆最少。灌溉水量显著增加了棉花叶片,茎秆和棉铃质量,从而增加了干物质量和籽棉产量,同时灌溉水量显著增加氮累积量和氮肥利用率。水肥对氮肥偏生产力,氮肥农学效率和氮肥生理利用率影响显著。灌溉水量降低至60%ETc会抑制棉花对氮素的吸收,使干物质量和籽棉产量下降,但可以显著提高氮肥利用率,氮肥偏生产力,氮肥农学效率。在本试验条件下,灌水量在380 mm,施肥量(N-P2O5-K2O)为(250-100-50)kg/hm2时,可以获得低于最高产量6%的籽棉产量,并节省15%的灌水量和16.7%施肥量。     

灌溉方式和灌水下限对温室青茄生长、耗水特性及产量的影响

【目的】探明插入式地下滴灌和地表滴灌条件下,不同灌水下限对温室新乡糙青茄(Solanum melongena L.)的生长、耗水特性及产量的影响。【方法】试验设置2种灌溉方式:插入式地下滴灌(SDI-R)、地表滴灌(DI)。灌水下限设置4个水平:开花坐果期60%θF、成熟采摘期60%θF(F60M60);开花坐果期60%θF、成熟采摘期70%θF(F60M70);开花坐果期70%θF、成熟采摘期60%θF(F70M60);开花坐果期70%θF、成熟采摘期70%θF(F70M70),处理简称为T1(DI,F60M60)、T2(SDI-R,F60M60)、T3(DI,F60M70)、T4(SDI-R,F60M70)、T5(DI,F70M60)、T6(SDI-R,F70M60)、T7(DI,F70M70)、T8(SDI-R,F70M70)。研究了不同处理对温室青茄的株高、根干物质、产量、耗水特性及水分利用效率的影响。【结果】SDI-R处理的青茄株高和总根干质量均高于DI处理的;SDI-R处理的总耗水量和各生育阶段的耗水量均小于DI处理的,2种灌水方式中T7处理和T8处理总耗水量最大,分别为338.09 mm和331.25mm,4种灌水下限下,DI处理较SDI-R处理分别高2.06%～16.67%;SDI-R灌水方式中的T4处理的产量和水分利用效率最大,分别为56 046.30 kg/hm~2和20.43 kg/m3,DI条件下T7处理的产量和水分利用效率最高,分别为51 546.30kg/hm~2和15.24 kg/m3,T4处理显著高于T7处理(P<0.05)。【结论】插入式地下滴灌相对于地表滴灌能达到增产节水的目的,且插入式地下滴灌开花坐果期和成熟采摘期的灌水下限宜分别设为田间持水率的60%和70%。     

基于DSSAT模型的南疆膜下滴灌棉花生长与产量模拟

目前关于膜下滴灌棉花的灌水定额制定仍以田间灌溉试验为主,而考虑播期土壤含水率及采用模型的方法确定膜下滴灌棉花灌水定额的研究较少。本文通过2017、2018年两季的新疆南疆地区棉花大田试验,利用2017、2018年棉花开花期、成熟期的土壤含水率、叶面积指数、生物量和籽棉产量实测数据对DSSAT-CROPGRO-Cotton模型进行参数校正和验证。试验共设计了24、30、36mm 3个膜下滴灌棉花灌水定额水平,并采用验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对1.2θFC、1.1θFC、θFC、0.9θFC、0.8θFC、0.7θFC、0.6θFC和0.5θFC（θFC为田间持水率）8个不同初始土壤含水率条件下的膜下滴灌棉花的生长及产量进行了模拟。结果表明,模型经过参数校正和验证后对土壤含水率、棉花物候期、叶面积指数和籽棉产量的模拟值与实测值吻合度较好,能够满足大田膜下滴灌棉花的模拟精度要求,但对生物量的模拟与实测值偏差较大。同时,基于验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对不同初始土壤含水率及灌水定额条件下的棉花籽棉产量和生物量进行了模拟。结果表明,棉花籽棉产量和生物量模拟值达到最大值的初始土壤含水率为0.8θFC~θFC。同时,要保证棉花生育期灌溉定额在330～396mm之间。模拟结果在南疆地区的棉花播期及生育期灌溉管理中可供借鉴使用。     

水分下限对西瓜/棉花间作水分生产效率及土地利用率的影响

以华北地区西瓜/棉花间作群体为研究对象,于间作共生期内西瓜不同生育阶段设置不同灌水下限,分析了不同水分下限对西瓜/棉花间作水分生产效率及土地利用效率的影响。结果表明,西瓜/棉花间作具有显著的间作优势,其中,西瓜膨大期灌水下限为田间持水率的70%(PD70处理)时,保证了西瓜产量较高的同时显著提高了棉花籽棉产量,PD70处理水分生产效率虽低于单作西瓜处理,但高于其他间作处理和单作棉花处理,该处理总产出值亦较其他处理偏高。间作各处理土地当量比均大于1,其中,PD70处理显著高于其他处理。因此,该地区西瓜/棉花间作系统在共生期西瓜膨大期灌水下限为田间持水率的70%有利于间作系统的协调生长,可以达到节水高产高效的目标。     

干旱绿洲区膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化特征研究

基于Penman-Monteith公式设计一定梯度的灌水定额和灌水次数双因素组合试验,通过2012—2014年连续3a免冬、春灌膜下滴灌棉花田间定位试验研究,测定分析土壤盐分时空变化规律及其对棉花产量的影响。结果表明:膜下滴灌棉花生育期0~30 cm土壤盐分变幅大于40~100 cm,较小的灌水定额和灌水次数使0~30 cm盐分变幅增大,棉花苗期和花铃期变幅最为明显。灌水定额对土壤剖面盐分变异程度影响弱于灌水次数。增加灌水定额有利于减小棉花各生育阶段0~30 cm土壤盐分含量。土壤剖面盐分呈"C"形分布,0~40 cm土壤盐分含量灌水12次比灌水16次大1.74%,50~80 cm土层土壤盐分含量灌水16次比灌水12次大1.71%,灌水次数对90~100 cm土层土壤盐分影响不明显。同一灌水次数下,460 mm灌溉定额籽棉产量最高,适宜灌溉定额下,16次灌水次数籽棉产量高于灌水12次籽棉产量。灌溉水利用效率随灌水定额的降低和灌水次数的增加而提高,在南疆水资源短缺情况下高频次小定额灌溉可获得最大的灌溉水利用效率。当0~30 cm初始土壤含盐量(2.03 g/kg)小于3.0 g/kg时,棉花生育期460 mm灌溉定额、16次灌水次数,不会产生土壤盐分累积情况,可作为南疆干旱区免冬、春灌适宜棉花灌溉制度。     

棉瓜间作条件下水分调控对棉花生育及水分生产效益的影响

以黄淮区种植面积相对较大的棉、瓜间作模式为研究对象,开展了不同生育阶段水分亏缺对棉花的生长发育、产量及水分生产效益的影响研究,确定棉、瓜间作的适宜土壤水分控制指标。结果表明,苗期适度亏水对棉花生育和棉、瓜产量的影响较小,节水效果较明显;蕾期缺水对棉花影响较少,节水效果最明显,但对甜瓜产量影响最大;花铃前期不同程度水分亏缺的成铃数低于其他处理且脱落率较高,棉、瓜减产幅度均较大,为棉、瓜需水关键期;花铃后期缺水仍会导致蕾铃脱落率增加,不利于产量的进一步提高。综合比较各项指标,大田棉、瓜间作高产高效的土壤水分适宜控制下限指标为:苗期土壤含水率不低于田间持水率(FC)50%,蕾期为60%FC～65%FC,花铃前期为75%FC～80%FC,花铃后期为70%FC～75%FC。     

棉花成苗和幼苗生长对咸水滴灌的响应特征

【目的】解决咸水灌溉植棉成苗率低的难题。【方法】采用膜下滴灌灌水方式,研究了不同灌溉水矿化度(1、3、5、7、9 g/L)和不同灌水控制下限(田间持水率的70%和60%)相组合对棉花苗期土壤水盐变化及棉花出苗过程、成苗率和幼苗生长的影响。【结果】0~30 cm土层土壤盐分随着灌溉水矿化度的增加而增大,土壤水分变化不明显;随着灌水控制下限的提高,土壤水分和盐分分别呈增加和降低的趋势,但变化幅度不大。与1 g/L灌水处理相比,3 g/L咸水滴灌加快了棉花的出苗进程,平均成苗率提高了6.06%;5 g/L咸水滴灌对棉花出苗影响不大,成苗率增加了0.45%;7 g/L和9 g/L咸水滴灌延迟了出苗过程,平均成苗率降低了3.66%和12.97%,其中仅9 g/L与1 g/L灌水处理间的差异达到显著水平。不同处理棉花幼苗的生长指标呈现出随灌水控制下限的提高而增大的趋势;2组灌水控制下限条件下,棉花苗期的单株叶面积、茎粗和地上部干质量等指标的大小顺序均是3、1、5、7、9 g/L,其中7、9 g/L与1 g/L处理间的差异达显著水平。棉花相对成苗率与灌溉水矿化度之间呈显著的二次函数关系,相对成苗率为1和0.9时,对应的灌溉水矿化度特征值分别为6.0 g/L和8.4 g/L。【结论】采用≤7 g/L的咸水滴灌不会对棉花成苗率产生显著影响,适度提高灌水控制下限、增加咸水灌溉次数,可促进棉花幼苗生长。     

温室番茄在宽垄覆膜沟灌下水分调亏下限指标研究

【目的】探明宽垄覆膜沟灌技术对日光温室番茄果实、植株生长、耗水、产量及水分利用效率等方面的影响,寻求节水增产模式。【方法】以温室抗TY番茄"5102"为研究对象,分别在苗期、开花坐果期结果期设置田间持水率的50%、60%质量含水率作为灌水下限,其他生育期灌水下限设置为田间持水率的70%,以3个生育期灌水下限均为田间持水率的70%为对照(CK),共7个处理,每个处理重复3次。【结果】由于各处理的灌水下限不同,番茄的耗水量呈现出明显差异,随生育期的推进基本呈增加趋势,结果期耗水量最大,开花坐果期耗水强度达最大。同时可以发现结果期调亏对番茄耗水量、产量影响最为明显,开花坐果期水分调亏对番茄坐果率影响最明显,开花坐果期灌水下限为60%田间持水率水分处理与CK对比可提高番茄坐果率2.22%,开花坐果期灌水下限为田间持水率70%处理劣果率、根冠比最大,产量最低。结果期60%处理可提高水分利用效率的同时降低劣果率。【结论】综合整个生育期考虑,苗期灌水下限为田间持水率60%处理,开花坐果期灌水下限为田间持水率70%处理,结果期灌水下限为田间持水率70%处理,可显著性提高产量及水分利用效率(P0.05),为温室宽垄覆膜沟灌技术的推广及应用提供理论依据。     

内蒙古西部荒漠区膜下滴灌灌水定额对机采棉根系生长及产量的影响

通过大田试验,研究了不同灌溉定额(低水分处理W1:216mm、中水分处理W2:288mm、高水分处理W3:360mm)对机采棉根系分布、耗水及产量的影响。结果表明,根质量密度随土层深度增加而降低,而根长密度则先增加后降低。低水分(W1)处理促进各层根系生长,根长密度以30~40cm土层最大,中高水分(W2、W3)处理以20~30cm最大。棉花耗水量与灌水量呈正比,花铃期耗水量最高,各处理耗水差异主要集中在花铃期与吐絮期。高水分(W3)处理籽棉产量最高,较低水分(W1)与中水分(W2)处理分别增加29.3%与25.6%;单株成铃数以高水分(W3)处理最高,中水分(W2)处理单铃质量最大,单株成铃数较高是高水分(W3)处理籽棉产量最高的主要因素。综合分析后认为,尽管根系分布对水分利用效率有一定影响,但各处理耗水与产量差异主要由土壤水分状况决定,在本试验条件下灌溉量360mm处理可实现高产与高效的统一。