新疆膜下滴灌棉花早衰的根系生长发育特征

【目的】 膜下滴灌 (drip irrigation under mulch film, DI) 技术由于其高效节水的特点在新疆大面积推广使用,然而近期发现应用滴灌技术进行灌溉的作物根系出现了早衰,影响了地上部生长及产量的形成。本研究探讨了目前膜下滴灌技术体系棉花根系生长发育、空间分布的动态变化规律及地上部响应。 【方法】 采用田间试验方法,设置膜下滴灌、漫灌 (flood irrigation under mulch film, FI,对照) 两处理,采用 Monolith 法分 7 次采集根系,DT-Scan 软件测定根系长度,分析不同生育时期棉花根系在土壤空间中的变化特征,同时采集地上部样品并分器官测定干物质量。 【结果】 滴灌棉花根系表现出明显的浅层分布趋势:从播种后 96 d 开始,距地表 10 cm 范围内的根系长度明显大于漫灌处理,而 30—60 cm 土层则正好相反;在播种后 65～96 d 内,滴灌棉花根长增加速率明显低于漫灌;棉花生长发育后期 (播种后 125～160 d),滴灌处理棉花根系显著衰退,且主要集中在 0—40 cm 深度、距滴灌带 30—70 cm 土体范围内,播种后 160 d 与 125 d 相比,0—10 cm 土层下降了 13.8%,而 10—40 cm 衰退幅度更大 (22%),与此同时,漫灌处理除 0—10 cm 土层根长有所下降外 (7.7%),10 cm 以下依然保持增长状态 (10—40 cm 及 40—60 cm 层分别增加了 5.5% 与 10.2%);播种后 125 d,滴灌棉花地上部生长量明显高于漫灌,而根系正好相反,其冠根比较漫灌高,而在播种后 160 d 剧烈下降 (地上部叶片及蕾、铃的大量脱落所致 )。 【结论】 膜下滴灌棉花根系由于浅层分布,根系体积小,而地上部生物量过大,导致其在生长发育后期快速衰退。今后应研究适宜的水肥调控措施,以构建更早、更深的根系系统,控制生殖生长期内棉花的营养生长,实现膜下滴灌棉花的高产稳产。      

棉花膜下滴灌施用氮肥模型研究

在灌漠土上设置田间试验,结果表明:棉花膜下滴灌施用氮肥(尿素),按苗期1次(5%),蕾期2次(25%),花铃期4次(70%)施入,可满足棉花生长需要。本文建立了籽棉(y)与滴灌棉田N量(x)的肥料效应回归方程y=3271.82+14.46x-0.0312x2(R=0.9604*),Nm ax=231.4kg hm-2,Ym ax=4897.2 kg hm-2。     

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。     

棉花膜下滴灌施肥技术的研究

通过试验表明，棉田膜下滴灌施肥，氮肥在土壤中移动性大，可以随水移动到耕层湿润峰的各个部位，而磷肥易被土壤固定，主要集中分布在0～10cm表层，向下层移动量较小。氮肥当季利用率为47．77％～53．15％。与常规施肥相比提高显著；磷肥当季利用率为18．73％～26．33％，其中磷肥采用基施配合滴施肥料当季利用率最高，比全部基施或全部滴施提高3．87～4．66个百分点；在生产中氮肥全部采用滴施是可行的，而磷肥应坚持基施为主、滴施为辅的施肥原则，基滴肥比例应根据土壤情况具体确定。     

棉花膜下滴灌毛管布置方式的试验研究

根据2000年5～8月在新疆石河子121团土壤改良实验站进行了大田棉花膜下滴灌毛管布置形式的试验研究,毛管间距110cm基本能满足外行棉花对水分的需求。通过对3种不同毛管间距条件下棉花株高、叶面积、根长、产量和品质的比较,毛管间距110cm,一条毛管灌溉4行棉花的布置方式较好。它比常规布置方式可节省毛管用量1/3左右,可以大幅度降低膜下滴灌系统的投资     

膜下滴灌棉花氮磷肥料施用效果研究

氮肥随水施用可显著提高棉花单株铃数、单铃重和籽棉产量,促进棉花对氮、磷素的吸收,尤其在壤土棉田的效果较明显。随水施用磷肥对棉花单株铃数影响不大,籽棉产量较不施磷肥处理提高8.80～17.40%,其在壤土棉田上的增产效果优于粘土棉田。磷肥随水滴施可提高氮、磷肥料利用率,与基施相比氮肥利用率提高4.85～12.34%,磷肥利用率提高36.75～45.88%,且在壤土棉田上的施用效果优于粘土棉田。     

棉花膜下滴灌水氮耦合效应研究

在南疆气候条件下,研究了膜下滴灌棉花水氮耦合效应。结果表明,在膜下滴灌条件下,水氮存在明显的互作效应,水分胁迫极大地抑制肥效发挥,而水分适宜时,不同氮肥处理棉花产量差异显著;氮肥也促进了水分效应的发挥,但是水分是棉花产量的主效应因子。试验中最优水氮组合为每公顷灌水505.mm、氮肥225.kg。高产棉花冠层指标分别为:株高66.9.cm、叶龄15.6个、果枝13.1台、成铃数8.9个。水氮胁迫缩短了棉花生育期,这可能是不同水氮处理棉花产量差异的主要原因。     

新疆棉花膜下滴灌技术的应用与发展的思考

棉花膜下滴灌技术是将滴灌技术与覆膜植棉技术的集成，覆膜减少水分蒸发而滴灌控制灌溉可减少深层渗漏。该文重点对膜下滴灌技术的形成与发展及其在新疆棉花能够迅速推广应用的原因进行了详细探讨，最后提出了膜下滴灌在其它地区推广时应注意的问题，切不可生搬硬套新疆棉花膜下滴灌模式。为中国膜下滴灌技术的发展提供参考。     

棉花膜下滴灌盐分动态及平衡研究

在南疆气候条件下．研究了膜下滴灌盐分动态变化及平衡．结果表明：在南疆，棉花苗期时，土壤盐分开始分区，盐分在膜间0～40cm强烈聚集，膜下盐分变化不大，而且在覆膜的作用下发生侧向运移，移向膜间，加剧了膜间的盐分累积；棉花生育期结束后．土壤0～60cm盐分都有增加．在膜间0～20cm盐分强烈累积；灌水量为345mm的处理盐分增加明显，积盐率高达．94．5％，其增加的盐分主要来自下边界土壤水分上行所带来的盐分，占盐分增加量的57％．而灌水量505mm处理增加的盐分主要来自灌溉水所携带的盐分，占81％．若不考虑灌溉水的矿化度，膜下滴灌土壤盐分的积盐率只有13．8％。     

棉花膜下滴灌酸性液体肥的试验效果

棉花膜下滴灌技术是近几年在南北疆棉花产区重点推广的农业节水措施。试验和实践证明，此项技术对提高水肥利用率，具有十分明显的作用。酸性液体肥是新研发的一种用于棉花膜下滴灌的新型滴灌专用肥。其有效养分含量为25％，主要以氮、磷、钾、微量元素以及促根剂、促溶剂等成分为主，pH值2～3。经过2年多点试验测定，滴灌酸性液体肥的氮素利用率在47％～66％，平均为55％，与常规灌溉条件下的施肥相比，氮素利用率提高15～30个百分点；磷素利用率在24％～38％范围内，平均为31％，与常规灌溉条件下的施肥相比，磷素利用率提高10～17个百分点；平均增产子棉270kg／hm^2，增产率为7．8％。每公顷用肥900～930kg，可生产皮棉1725kg／hm^2，节约肥料35％。     

滴灌条件下盐分对棉花养分及盐离子吸收的影响

在温室条件下,通过盆栽试验研究了滴灌条件下不同土壤盐度对棉花养分、盐离子吸收的影响。结果表明,棉花干物质生产受土壤盐分影响显著,高盐度条件下棉花生育进程滞后,生殖生长与营养生长不协调,造成脱落率增加,经济产量下降。土壤盐度显著影响棉花对N、P和K养分的吸收和分配;N、P和K的积累总量以及在籽棉和铃壳中的吸收量随土壤盐度增加显著降低,而茎秆和叶片受影响较小。棉花植株体内的盐分离子（Ca2+、Na+与Cl-）含量随土壤盐度的增加显著增加;吸收的盐分离子主要积累在茎叶,尤其以叶片中的盐分离子含量为最高,而籽棉的盐分离子含量较少。     

棉花膜下滴灌酸性液体肥的试验效果

棉花膜下滴灌技术是近几年在南北疆棉花产区重点推广的农业节水措施。试验和实践证明,此项技术对提高水肥利用率,具有十分明显的作用。酸性液体肥是新研发的一种用于棉花膜下滴灌的新型滴灌专用肥。其有效养分含量为25%,主要以氮、磷、钾、微量元素以及促根剂、促溶剂等成分为主,pH值2～3。经过2年多点试验测定,滴灌酸性液体肥的氮素利用率在47%～66%,平均为55%,与常规灌溉条件下的施肥相比,氮素利用率提高15～30个百分点;磷素利用率在24%～38%范围内,平均为31%,与常规灌溉条件下的施肥相比,磷素利用率提高10～17个百分点;平均增产子棉270kg/hm2,增产率为7 8%。每公顷用肥900～930kg,可生产皮棉1725kg/hm2,节约肥料35%。     

膜下滴灌条件下不同土壤盐度和施氮量对棉花生长的影响

通过盆栽试验研究了膜下滴灌条件下不同土壤盐度水平和施氮量对棉花生长的影响。研究结果表明低盐度处理,随着施氮量的增加棉花株高显著增加;而在土壤盐度较高的条件下棉花株高则随着施氮量的增加显著降低。棉花籽棉和总干物质重随土壤盐度的增加显著降低,合理的施用氮肥可显著提高籽棉重和总干物质积累量。棉花的氮素吸收量受盐分、施氮量和盐氮交互作用影响显著。随着土壤盐度的增加,棉花氮素吸收量显著降低。在低盐度条件下,增加氮肥施用量可显著提高棉花的氮素吸收量;中量盐度下,适量的氮肥施用可显著提高棉花的氮素吸收量,但施用量过大并不能增加棉花的氮素吸收量;高盐度条件下,盐分是限制棉花生长和氮素吸收的主要因素,施用氮肥对棉花的氮素吸收量无显著影响。     

分根交替膜下滴灌条件下南疆棉花耗水特性与生长特征

该文以棉花为供试材料,研究了2种不同膜下滴灌（分根交替膜下滴灌和全根区均匀膜下滴灌）在3种不同灌水量（3750、4500、5250 m3/hm2）条件下南疆膜下滴灌棉花的耗水特性、生长状况（株高、根长等）以及水分利用效率。结果表明,分根交替膜下滴灌在中等灌水量（4500 m3/hm2）下干旱区棉田土壤水分的垂向最大湿润深度达50 cm多,土壤水分水平最大湿润半径为40 cm左右,其中覆膜中间点土壤含水率最大,其次是覆膜边缘,而在棵间裸地中间点土壤含水率最小。土壤平均含水率在棉花全生育期内有着上升的趋势,在2种滴灌模式下,棉花株高和根长随灌水量的增加而增高。当灌水量一定时,不同灌水模式对株高和根长的影响不明显,棉花株高和根长在分根交替膜下滴灌模式下其生长量受灌水量的影响要大于全根均匀膜下滴灌模式。相比全根均匀膜下滴灌,分根交替膜下滴灌抑制了棉花蒸腾速率,即分根交替膜下滴灌通过减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水来提高了棉花的水分利用效率,这对实现干旱区滴灌棉田节水高产高效具有重要意义。     

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%。     

棉花微咸水膜下滴灌灌溉制度的研究

为寻求微咸水膜下滴灌的最优灌溉制度,利用2008和2009年田间试验结果,从棉花生长和产量的角度出发,分析11种灌溉处理各生育期的变化情况。测定了叶面积、干物质质量、棉花产量、土壤盐分等指标。结果表明：灌溉水量越大,棉花营养生长部分生长越快,生长时间越长;灌水盐分越高,盐分胁迫使生殖生长部分所占比例越大,越易衰老;试验区内灌溉定额3 750 m3/hm2（微咸水80%,淡水20%）的轮灌处理,2008年棉花产量达到5 190 kg/hm2,接近仅灌淡水5 250 m3/hm2处理（5 205 kg/hm2）,该轮灌处理2008年总盐为负增长（-0.95 g/kg）,2009年试验结果有力验证了该灌溉制度的节水增产、保护土壤环境的优越性。     

棉花膜下滴灌施肥技术的研究

通过试验表明,棉田膜下滴灌施肥,氮肥在土壤中移动性大,可以随水移动到耕层湿润峰的各个部位,而磷肥易被土壤固定,主要集中分布在0～10cm表层,向下层移动量较小。氮肥当季利用率为47 77%～53 15%,与常规施肥相比提高显著;磷肥当季利用率为18 73%～26 33%,其中磷肥采用基施配合滴施肥料当季利用率最高,比全部基施或全部滴施提高3 87～4 66个百分点;在生产中氮肥全部采用滴施是可行的,而磷肥应坚持基施为主、滴施为辅的施肥原则,基滴肥比例应根据土壤情况具体确定。     

微咸水膜下滴灌对棉花生长发育及其产量的影响研究

微咸水膜下滴灌是缓解全球农业用水短缺的有效途径之一。通过开展不同灌溉水矿化度条件下的农田控制试验,围绕微咸水膜下滴灌对棉花叶面积、地上生物量积累及其分配、棉株叶片含水率、棉花产量及产量构成因素等的影响进行了研究,同时结合Logistic模型,对地上干物质积累规律进行了探讨。结果表明:利用矿化度低于6.0g/L的微咸水膜下滴灌比淡水灌溉更有利于棉花叶面积的生长;微咸水矿化度在2.0g/L时会促进棉花干物质的积累,而当矿化度≥4.0g/L时,干物质积累量随着矿化度的增加而减少,矿化度的增加会使干物质快速积累起始时间推迟且持续时间缩短。当矿化度≤4.0g/L时,棉花生育后期生殖器官所占比重随灌水矿化度的增加而增大,但当矿化度达到6.0g/L时生殖器官所占比重减小;灌溉水矿化度对棉花产量的影响有明显的分段性,民勤绿洲区种植棉花的灌溉水矿化度阈值为3.51g/L,即在矿化度3.51g/L时,微咸水灌溉的棉花产量与淡水灌溉产量差异不明显,高于此阈值时,则会造成减产。     

膜下滴灌棉花的土壤干旱诊断指标与灌水决策

通过利用烘干法和中子仪法对膜下滴灌棉花和常规沟灌棉花的土壤干旱情况进行诊断试验,该文对所选的两种干旱诊断指标—作物适宜土壤含水率和作物缺水指标CWSI的特点进行了研究。试验和分析表明,两种灌水方式下的棉花生长对土壤水分环境的要求是一致的。另外,两种指标所反映出的规律也基本相同。但是,因膜下滴灌棉花的耐旱性弱,受旱风险大,在生产中进行灌水决策时,其干旱诊断指标应比常规灌时灌水量稍大     

膜下滴灌棉花氮素推荐施肥模型的研究

研究应用叶绿素仪（SPAD-502）在膜下滴灌条件下的棉花氮肥推荐。试验于2006年在石河子乌兰乌苏农业气象实验站进行,以新陆早24为材料。结果表明,不同叶位的叶片含氮量、SPAD值及叶片不同部位的SPAD值存在明显差异,SPAD值与叶绿素含量、叶片含氮量、单株吸氮量等均有较好的相关性;倒四叶的叶尖部位适合作为测试部位。盛蕾期、花期、盛花期和铃期倒四叶SPAD值与施氮量之间呈极显著线性相关;各生育期SPAD值与产量也具极显著相关。滴灌条件下最高籽棉产量为4686.5 kg/hm2,对应的施肥量为293.1 kg/hm2;最大利润（经济最佳）施肥量为207.33 kg/hm2,对应的最佳产量为4565.9 kg/hm2。各生育期SPAD的临界值分别为60.5、60.0、60.8和59.1。盛蕾期、花期、盛花期和铃期SPAD值每变动一格推荐施肥量分别为10.81、8.46、13.42和6.29 kg/hm2。