洞庭湖區(qū)雜交棉非充分灌溉試驗(yàn)研究

熊國平，羅 明

（湖南省灌溉試驗(yàn)中心站，湖南 沅江 413100）

洞庭湖區(qū)雜交棉非充分灌溉試驗(yàn)研究

熊國平，羅 明

（湖南省灌溉試驗(yàn)中心站，湖南 沅江 413100）

以湘雜棉9號為材料，分別于棉花蕾期和花鈴期進(jìn)行了非充分灌溉（指保持田間持水量的50%、60%、75%進(jìn)行種植）試驗(yàn)。結(jié)果表明：水分脅迫對雜交棉株高和葉面積的影響具有延后性和可恢復(fù)性，對產(chǎn)量的影響主要在于降低成鈴率，使鈴重減輕；在測筒試驗(yàn)條件下，花鈴期水分脅迫減產(chǎn)系數(shù)為0.39，蕾期水分脅迫的減產(chǎn)系數(shù)為0.28；同時，測得洞庭湖區(qū)砂壤土棉花花鈴期萎蔫含水率為8.51%。上述結(jié)果對指導(dǎo)雜交棉生產(chǎn)具有一定的參考價(jià)值。

洞庭湖區(qū)；雜交棉；水分脅迫；減產(chǎn)系數(shù)

水分利用效率是節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要指標(biāo)，也是節(jié)水農(nóng)業(yè)研究的重要理論問題之一，非充分灌溉研究就是要最大限度地提高水分利用效率。棉花是高耗水農(nóng)作物，也是對水比較敏感的農(nóng)作物，因旱受災(zāi)減產(chǎn)十分嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，進(jìn)入21世紀(jì)以來，南縣棉花的年平均栽培面積為1.5萬hm2，年受旱面積0.9萬hm2，占栽培面積的近60%，因旱減產(chǎn)15.8%，年栽培效益僅1 192元/667m2。雖然雜交棉具有長勢旺盛、抗災(zāi)性強(qiáng)、大鈴優(yōu)質(zhì)等優(yōu)勢，它的大面積推廣應(yīng)用給棉花生產(chǎn)帶來了強(qiáng)勁的活力，但其粗放的灌溉管理以及落后的灌溉技術(shù)仍然制約著棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概述

洞庭湖區(qū)雜交棉非充分灌溉試驗(yàn)研究于2013年在湖南省灌溉試驗(yàn)中心站測筒中進(jìn)行，單個測筒面積為0.36 m2，裝土深度為1 m。試驗(yàn)地位于東經(jīng)112°22'，北緯28°51'，海拔高度30.2 m。試驗(yàn)土壤的容重為1.215 g/cm3，田間持水量為32.5%，土壤全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)含量分別為1.1、0.8、6.5和16.5 g/kg；試驗(yàn)地為大陸性亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年平均溫度在17.4℃左右，年平均降雨量1 334.4 mm，年平均蒸發(fā)量892.5 mm；2013年平均氣溫18.7℃，年降雨1 098 mm，年蒸發(fā)量1 026 mm，屬偏熱偏干年份。供試雜交棉品種為湘雜棉9號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按棉花生育期劃分標(biāo)準(zhǔn)[1]將棉花本田期劃分為4個生育期：苗期（5月4日～6月10日）、蕾期（6月11日～7月2日）、花鈴期（7月3日～8月20日）、吐絮期（8月21日～11月20日）。研究表明，在干旱條件下，水分脅迫對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響程度由大到小依次為蕾期＞花鈴期＞吐絮期＞苗期，蕾期和花鈴期受旱對棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響最大[2-3]。因此，試驗(yàn)以蕾期、花鈴期水分脅迫為研究重點(diǎn)，設(shè)蕾期土壤含水率控制下限為田間持水量的50%（A）、60%（B）、75%（C）以及花鈴期土壤含水率控制下限為田間持水量的50%（D）、60%（E）、75%（F）6個處理，以全生育期充分供水為對照（CK），各處理水份供給情況見表1，湘雜棉9號栽培基本苗數(shù)為1 200株/667m2

表1 洞庭湖區(qū)雜交棉非充分灌溉試驗(yàn)方案 （%）

1.3 測定項(xiàng)目和方法

試驗(yàn)于4月27日播種，5月24日進(jìn)入苗期，6月10日進(jìn)入現(xiàn)蕾期，7月3日進(jìn)入花鈴期，8月20日開始吐絮，蕾期約22 d，花鈴期約49 d。株高測量于6月10日開始，每10 d一次；用米尺測量，測量從子葉節(jié)至頂部第一片展開葉高度。葉面積測量于6月15日開始，每10 d一次；采用25 cm塑料尺測量葉柄紅點(diǎn)至葉尖的長度（即葉長），單葉葉面積=葉長×葉長×0.82，單株葉面積為各單葉葉面積之和。土壤含水率的測定采用取土烘干法，每5 d一次，取3層（0～20、20～40和40～60 cm）。灌水量測定采用稱重法（容器法）。棉花產(chǎn)量性狀調(diào)查測量結(jié)合葉面積調(diào)查同步進(jìn)行，并將7月15日前成鈴的棉桃定為伏前桃，7月15日～8月15日成鈴的棉桃為伏桃，8月15日成鈴的棉桃為秋桃，三桃單收單曬，測定各自的鈴重和產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫對株高的影響

從圖1中可以看出，在生育前期不同處理的棉花株高變化明顯，其總趨勢表現(xiàn)為隨土壤有效水分的降低，株高增長變緩（蕾期為6月10日～6月30日，花鈴期為7月10日～8月20日），一旦水分供應(yīng)充足，即加快生長，株高接近對照（8月31日）。這表明降低田間土壤水分含量可以抑制棉花株高增長。因此，在棉花生產(chǎn)中可以充分利用這一特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，促使棉株蹲苗矮化健壯，促進(jìn)棉株根系生長，為棉花高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

圖1 各處理株高的變化趨勢

2.2 雜交棉蕾期、花鈴期水分脅近對葉面積的影響

由圖2可知，水分脅迫對單株葉面積的影響與株高相類似，均具有兩個明顯的特征。一是影響具有延后性，如蕾期進(jìn)行水分脅迫，6月25日起到7月25日的單株葉面積的日增長量（△y）依次增大，即CK＞C＞B＞A。二是后期補(bǔ)償恢復(fù)能力強(qiáng)，因水分脅迫造成單株葉面積減少，在后期供水充足的情況下，基本上能得到補(bǔ)償；8月25日調(diào)查顯示，各處理葉面積基本接近。

圖2 各處理單株葉面積變化趨勢

2.3 雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫對產(chǎn)量的影響

從表2中可以看出，水分脅迫對棉花產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀有一定的影響，現(xiàn)蕾期、花鈴期缺水均會降低棉花產(chǎn)量。水分脅迫對不同生育期的產(chǎn)量影響從大到小排列為：現(xiàn)蕾期水分脅迫＞花鈴期水分脅迫，水分脅迫程度對同一生育期的產(chǎn)量影響從大到小排列為：75%灌水下限＞60%灌水下限＞50%灌水下限，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果相吻合[4-6]。

表2 各處理雜交棉產(chǎn)量性狀的比較

就產(chǎn)量性狀而言，受水分脅迫影響最大的是成鈴率，其次是鈴重。由表2可知，CK處理的總鈴數(shù)為62.3個/株，比處理A（蕾期50%灌水下限）和處理D（花鈴期50%灌水下限）分別多3.4和7.9個，其他處理的總鈴數(shù)差異不大，從多到少排列依次為：CK＞F＞C＞A＞E＞D。由加權(quán)鈴重?cái)?shù)據(jù)可知，水分脅迫可明顯降低成鈴數(shù)，減輕鈴重，其中以鈴重降低較為顯著。另外，水分脅迫還降低了光合作用效率，從而影響干物質(zhì)的形成和積累，進(jìn)而使產(chǎn)量下降。

2.4 雜交棉蕾期、花鈴期對水分的敏感系數(shù)

不同生育階段的水分脅迫對棉花產(chǎn)量的影響不同，而且同一階段水分脅迫的程度不同，作物的反應(yīng)也不一樣。根據(jù)Doorenbos和Kasam 1975年提出的Ky模型：1-yi/ym=kyi（1-ETi/ETmi），可以計(jì)算出2013年洞庭湖區(qū)雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫的減產(chǎn)系數(shù)[7]，亦稱敏感系數(shù)。從試驗(yàn)結(jié)果（表3）來看，花鈴期受水分脅迫比蕾期受水分脅迫的影響大；灌水下限定在田間持水量的50%，比灌水下限定在田間持水量的75%的影響大。

表3 棉花蕾期、花鈴期受水分脅迫的減產(chǎn)系數(shù)

減產(chǎn)系數(shù)直觀地反應(yīng)了某一階段植株缺水對產(chǎn)量的影響程度，K值愈大，對作物產(chǎn)量的影響愈大。生產(chǎn)實(shí)踐中可以應(yīng)用這一點(diǎn)將有限水量在作物不同生育期之間進(jìn)行優(yōu)化配置，以獲得灌溉水的最大效益。

2.5 2013年雜交棉本田期充分灌溉條件下的騰發(fā)規(guī)律

棉花耗水量主要是騰發(fā)量，它的大小與氣候條件、土壤條件（水分）及棉花葉面積密切相關(guān)。就土壤水分而言，土壤含水率大時土壤空隙度少，土壤水分蒸發(fā)阻力減少，則蒸發(fā)量加大；反之土壤水分含量低，土壤空氣增多，土壤粒子對水分子的吸附力增大，蒸發(fā)量下降。因此，降低棉田表層土壤濕度可以有效降低棉花蒸發(fā)蒸騰量。

另外，就是棉花葉片的蒸騰作用。對棉花進(jìn)行水分脅迫，葉片的含水量降低，葉片細(xì)胞氣孔開度被迫縮小，蒸騰作用的界面縮小，阻力增大，則蒸騰量下降。但在充分灌水條件下，保持棉花正常生理活動的土壤濕度條件時，棉花的葉面蒸騰、土壤蒸發(fā)均保持旺盛和正常水平，并呈現(xiàn)前期、后期小、中期大的規(guī)律。從圖3中可以看出，棉花全生育期日平均耗水3.57 mm，最高日耗水8.21 mm，最低日耗水0.15 mm，整個生長期耗水量出現(xiàn)多個“低-高-低”的小高峰。這主要是受氣候條件影響，氣溫、風(fēng)速、輻射、氣壓等突然增大則出現(xiàn)一個高峰。當(dāng)氣候因素出現(xiàn)拐點(diǎn)時，棉花日均騰發(fā)量也出現(xiàn)一個拐點(diǎn)。從棉花生長期騰發(fā)日平均變化規(guī)律可知，棉花灌溉應(yīng)抓住6月下旬到8月中旬這段時間，特別是在氣候驟變到干熱階段的時期應(yīng)及時灌溉。倘若進(jìn)行滴灌，每次灌15 m3/667m2，3～4 d灌一次；若進(jìn)行溝灌，則每次灌30～40 m3/667m2，一周灌一次，才能保證棉花穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

圖3 2013年充分灌溉條件下棉花植株的日平均騰發(fā)曲線

2.6 雜交棉花鈴期萎蔫含水率及旱情評價(jià)指標(biāo)

各個時期土壤含水量的大小與作物生長有著密切關(guān)系，在不灌水情況下，隨著土壤水分降低，不利于棉花生長的因素增加。植株從正常生長到生長受阻、生長停滯，直至萎蔫枯死，必然要經(jīng)歷一段過程。因此，測定不同作物在不同生育期的萎蔫含水率，是制定干旱條件下作物受旱情況的重要評價(jià)指標(biāo)[8]。

2013年雜交棉試驗(yàn)，測得花鈴期（7月25日）棉花萎蔫含水率為8.51%，通過計(jì)算，洞庭湖區(qū)（砂壤土）雜交棉旱情等級與土壤絕對含水率的關(guān)系如下：當(dāng)田間持水量為32.5%、土壤絕對含水量持續(xù)低于8.51%時，棉花即會萎蔫枯死（絕產(chǎn)）；當(dāng)含水率為8.51%～10.91%時，棉花處于嚴(yán)重干旱條件；當(dāng)含水率為10.91%～14.51%時，棉花處于中等干旱條件；當(dāng)含水率為14.51%～20.51%時，棉花處于輕度干旱條件。這一指標(biāo)在雜交棉的生產(chǎn)實(shí)踐中具有較好的指導(dǎo)意義。

3 結(jié) 論

雜交棉蕾期、花鈴期水分脅迫對棉花葉面積、株高、蕾鈴花脫落、產(chǎn)量均有影響。隨脅迫加劇，影響加大，但是水分脅迫對各要素的影響效果不同?？偟膩碚f，水分脅迫對棉株?duì)I養(yǎng)生長（株高、葉面積）的影響是暫時性的，如果后期恢復(fù)供水，即可得到恢復(fù)；但其對生殖生長（經(jīng)濟(jì)性狀）的影響是不可恢復(fù)的。試驗(yàn)結(jié)果表明，水分脅迫程度越深，蕾鈴花脫落越嚴(yán)重，鈴重越輕，產(chǎn)量也越低。

充分灌溉條件下，2013年棉花全生育期日平均耗水量3.57 mm，日最大耗水8.21 mm，日最小耗水0.15 mm，而且呈現(xiàn)出前期消耗小、中期消耗大、后期消耗又變小的規(guī)律，主要耗水高峰在6月下旬～8月中旬。這說明棉花的主要需水期為6月下旬～8月中旬。以此為依據(jù)，可以對相同氣候年份的棉花灌溉進(jìn)行預(yù)報(bào)，6月下旬～8月中旬在無降雨情況下，溝灌灌溉周期為6～7 d，滴灌的灌溉周期為3～4 d，每次灌水量分別為30～40 m3/667m2，15～20 m3/667m2。

雜交棉蕾期、花鈴期遭受水分脅迫的減產(chǎn)系數(shù)分別為0.28、0.39，因此在農(nóng)業(yè)水資源分配中，必須優(yōu)先滿足棉花花鈴期用水和現(xiàn)蕾期用水，否則將造成蕾鈴花脫落和鈴重降低，大大影響棉花產(chǎn)量和灌溉水的利用效率。

雜交棉花鈴期萎蔫含水率為8.51%（砂壤土），這一數(shù)據(jù)是劃分作物干旱等級的重要指標(biāo)。當(dāng)土壤墑情（含水率）在8.51%～10.91%時，將出現(xiàn)嚴(yán)重干旱；墑情在10.91%～14.51%時，將出現(xiàn)中等干旱；這一數(shù)據(jù)可作為洞庭湖區(qū)雜交棉旱情等級的參考數(shù)據(jù)。

[1] SL13-2004. 灌溉試驗(yàn)規(guī)范[S].

[2] 韓會玲. 水分脅迫對棉花生產(chǎn)影響的試驗(yàn)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2001，17（3）：37-40.

[3] 彭世彰，徐俊增. 農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉理論與模式[M]. 北京：科學(xué)出版社，2009.

[4] 楊長琴. 花鈴期干旱對不同部位棉鈴對位葉糖代謝及鈴重影響[J].棉花學(xué)報(bào)，2014，26（5）：452-458.

[5] 王文龍. 水分脅迫和施肥對棉花騰發(fā)量與產(chǎn)量影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2010，29（2）：112-114.

[6] 刁品春. 花鈴期土壤水分脅迫對棉花成鈴影響及生理效應(yīng)[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[7] 李會昌. 作物敏感指數(shù)與敏感系數(shù)的分析與研究[J]. 灌溉排水，1990，9（4）：7-14.

[8] 遲道才. 節(jié)水灌溉理論與技術(shù)[M]. 北京：水利水電出版社，2009.

（責(zé)任編輯：成 平）

Experiment on Insufficient Irrigation of Hybrid Cotton in Dongting Lake area

XIONG Guo-ping，LUO Ming
（Hunan Irrigation Experiment Station, Yuanjiang 413100, PRC）

With a hybrid cotton variety Xiangzamian .9 as tested material, a test of non full irrigation (referring to the f eld water holding capacity of 50%, 60% and 75% for cotton growth) was practised respectively at cotton bud stage and at f ower and boll stage in this study. The results showed that the water stress effects on hybrid cotton plant height and leaf area were of delayed effect and recoverability, and the impact on cotton yield was mainly related to the decrease in boll setting rate and boll weight. The water-stress yield-reduction coeff cient was 0.28 and 0.39 at the bud stage and at the f ower and boll stage, respectively. And the wilting water content in sandy loam soil was 8.51% at the f ower and boll stage in the Dongting Lake area.

hybrid cotton; water stress; yield coeff cient; Dongting Lake area

S274.1

：A

：1006-060X（2015）11-0020-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.11.006

2015-08-13

湖南省水利廳湘水科計(jì)資助項(xiàng)目[（2013）243-3]

熊國平（1964-），男，湖南南縣人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)科研及推廣工作。

羅 明