李玲 張佳 李江明 劉錦濤 瑪伊萊·艾力 魏永海 翟云龍

摘 要：以南疆地區(qū)棗棉間作種植模式為研究對象，設置2個間距100cm（M1）、145cm（M2）和3個供水水平3750m3（I1）、4500m3（I2）、5250m3（I3）、6000m3（I4），共8個處理，研究間距與供水對間作棉田土壤水熱特征及水分利用效率的影響。結果表明，M2模式能夠顯著減低土壤地溫，M2模式下0～25cm土層平均地溫較M1低6.6%，棉花單鈴重高9.0%，籽棉產量高61.8%，耗水量高5.8%，水分利用效率高53.2%;I3供水條件下，棉花單株結鈴數(shù)、單鈴重和產量均顯著高于其它處理，較I4、I2、I1分別高18.1%、9.5%、24.6%。在南疆灌溉農區(qū)，適宜棗棉間作的供水量為5250m3，間距為1.0m，產量可達3834kg·hm-2，水分利用效率可達5.63kg·mm-1。

關鍵詞：棗棉間作;間距;供水水平;土壤溫度;水分利用效率

中圖分類號：S344

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200915002

收稿日期：2020-08-21

基金項目：國家自然科學基金項目（項目編號：31601272）;塔里木大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（項目編號：2018066）

作者簡介：李玲（1984-），女，在讀碩士。研究方向：多熟種植理論與技術;通訊作者翟云龍。

棗棉間作是解決幼齡棗園生產效率低下而發(fā)展起來的一種有效的種植模式，具有增加農民收入、改善果園小氣候、保持水土的作用，是一項符合農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的農業(yè)生產模式[1，2]。

節(jié)水農業(yè)研究的核心問題是如何用好有限的水資源，提高農業(yè)用水的有效性和水分利用效率[3]。資源性缺水和傳統(tǒng)農業(yè)生產的高耗水，一定程度上滯后了農林間作的發(fā)展。因此，亟需研發(fā)果農間作節(jié)水理論和技術體系[4]。當前，無膜不棉已成為植棉共識，地膜覆蓋勢必改變棉田土壤水熱狀況，影響棉花的耗水量和水分利用效率[5]。以往的研究大多著眼于農田水分這個單一因素，往往忽視了水熱耦合對棉花生長及水分利用的影響，事實上進行土壤水熱狀況的研究是合理調節(jié)土壤狀況、實現(xiàn)土壤水分和養(yǎng)分高效利用的基礎。

本試驗在以往研究的基礎上，探討了棗棉間作間距與供水對間作棉田土壤水熱特征及WUE的影響，以期充實干旱灌區(qū)農林間作的水熱效應理論。

1?材料與方法

1.1?試區(qū)概況

于2018年在阿拉爾市塔里木大學園藝試驗站進行試驗。試驗區(qū)屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，四季干旱，多年平均降水量50mm，年均蒸發(fā)量超過2500mm。光照資源豐富，年均太陽輻射610kJ·cm-2，晝夜溫差大，適于發(fā)展林果和棉花產業(yè)。

1.2?試驗設計

試驗設2種間作模式，分別為距離紅棗行1.45m、1.0m處種植棉花，記為M1、M2;每種模式下設4個灌水水平，分別為中度水分脅迫（3750m3·hm-2）、輕度水分脅迫（4500m3·hm-2）、正常供水（5250m3·hm-2）和充分供水（6000m3·hm-2），記為I1、I2、I3和I4。共計8個處理，3次重復，采用完全隨機區(qū)組設計。小區(qū)長10m，寬3m，小區(qū)間均設置50cm通道。灌溉方式為膜下滴灌，全生育期共分8次灌水，灌水時采用帶有水表的管灌控制系統(tǒng)精量灌溉。

供試棉花品種為“瑞雜一號”。4月中上旬播種，10月中旬采收。棉花株行距配置為12.5cm×40cm，棗樹為成齡（第5年）灰棗，株行距配置為1m×3m。

1.3?測定項目與方法

1.3.1?土壤溫度

采用插入式地溫計定點觀測不同位置處0～20cm的土壤溫度，測定深度分別為5cm、10cm、15cm、20cm、25cm，同時采用地面溫度計測定0cm及最低和最高地溫。每組地溫計均沿著種植方向直線布置，每隔9～10d觀測1次，觀測時間為6∶00—24∶00，每隔2h觀測1次。

1.3.2?土壤含水量

5—9月約每月測定1次。使用土鉆采集土樣，深度0～100cm，分5層（分別為0～20cm，20～40cm，40～60cm，60～80cm和80～100cm）。含水量采用烘干法測定，土壤容重、土壤飽和含水量、田間持水量采用環(huán)刀法測定。

1.3.3?土壤貯水量

用0～100cm土壤含水量計算土壤貯水量（SWS），SWS為5個不同土壤層次貯水量的總和，計算公式為：

SWS=∑5i=1h×ρ×θ×10（1）

式中，SWS為土壤貯水量，mm;h為土層厚度，cm;ρ為土壤容重，g·cm-3;θ為土壤質量含水量。

1.3.4耗水量公式

ET=P+I+SWS0-SWSh（2）

式中，P為生育期內降雨量，mm;I為生育期內灌溉量，mm;SWS0為播前土壤貯水量，mm;SWSh為收獲后土壤貯水量，mm。

1.3.5?水分利用率公式

WUE=Y/ET（3）

式中，Y為間作棉花產量，ET為耗水量。

1.3.6?棉花產量

棉花成熟后按小區(qū)收獲計產。

1.4?數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2013進行數(shù)據(jù)整理和繪圖，利用SPSS 17.0進行方差分析，顯著性測驗采用LSD法。

2?結果與分析

2.1?不同處理全生育期0～25cm土層平均地溫動態(tài)變化

間作棉花生育期內0～25cm土層平均地溫動態(tài)變化如圖1，不同處理下地溫呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。棉花苗期至蕾期，作物對地表覆蓋較小，地溫隨著氣溫的變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，5月6日為此時期土壤平均地溫的最大值，為24.7℃。蕾期至開花期，土壤平均地溫隨溫度的升高而迅速升高，7月8日左右達到最高值，0～25cm土層各處理平均地溫達最大值為27.3℃。其后隨著棉花的生長，田間覆蓋度不斷加大，由于作物地上部分的遮蔭，使得土壤地溫逐漸降低，至收獲前10月7日左右，各處理0～25cm土層平均地溫為14.8℃。

間距對生育期內0～25cm土層平均地溫有較明顯的影響，距離紅棗1.00m種植棉花能夠顯著減低土壤地溫，M2處理0～25cm土層平均地溫較M1處理低6.6%，這是因為距離紅棗1.00m可種植4行棉花，增加了地表的覆蓋度，能夠有效降低地溫。除充分供水具有降低土壤地溫的效果外，供水處理對地溫的影響不顯著。

2.2?不同間距下供水水平對0～25cm土層平均地溫的影響

間距對間作棉田0～25cm土層平均地溫具有較明顯影響（圖2），4種供水水平下，M2處理0～25cm土層平均地溫均低于M1處理，分別低0.87℃、0.78℃、0.59℃和0.77℃。其中，I1、I4供水條件下，不同間距對0～25cm土層平均地溫具有顯著差異。原因可能是I1供水條件下，作物受到水分脅迫的影響，地上部生長量較小，對M1處理影響較大，使得其對地面的覆蓋度顯著小于其它處理;而在I4供水條件下，作物水分較充足，地上部生長量大，對M1處理影響較大，使得其對地面的覆蓋度顯著大于其它處理。

間作棉田0～25cm土層平均地溫隨供水條件的改變趨勢依次為I2>I1>I3>I4，其中I4供水條件下，0～25cm土層平均地溫較其它處理平均低4.4%，說明充分供水有利于土壤地溫的降低。

2.3?間距和供水水平對間作棉花產量及其構成因素的影響

間距主要通過影響間作棉花的單鈴重而顯著影響棉花產量（表1）。以不同間距為研究對象，間距對間作棉花單株結鈴數(shù)、衣分的影響不顯著，對單鈴重和產量具有顯著影響;M2條件下，棉花單鈴重較M1高9.0%，籽棉產量較M1高61.8%。間距影響間作棉花產量，是由于單鈴重的增加，但單鈴重對棉花產量的貢獻是有限的。事實上，棉花產量的增加主要是在2行棗樹中間M2較M1增加了2行棉花，使得棉花收獲面積增加1倍，這是M2籽棉產量顯著高于M1的主要原因。

供水水平顯著影響間作棉花產量及其構成因素，I3供水條件下棉花單株結鈴數(shù)、單鈴重和產量均顯著高于其它處理。其中，單株結鈴數(shù)較I4、I2、I1分別高7.9%、10.8%、17.6%;單鈴較I2、I1分別高6.4%、23.9%;籽棉產量較I4、I2、I1分別高7.4%、15.1%、42.7%，供水水平對棉花衣分影響不顯著。從以上結果可以看出，間作棉花產量隨著供水量的增加呈先增大后減小的趨勢，說明適宜的供水水平有利于間作棉花的產量形成，但供水過多并不利于棉花高產。

2.4?間距和供水水平對耗水量及水分利用效率的影響

間距對間作棉花耗水量及水分利用效率具有顯著影響（表1）。M2條件下，耗水量較M1高5.8%;水分利用效率高53.2%，達5.27kg·mm-1。在耗水量增加幅度不大的情況下，水分利用效率的大幅度提高主要歸因于M2籽棉產量顯著高于M1。

不同供水水平下間作棉花耗水量及水分利用效率也存在差異。I4供水條件下，耗水量最大，較其它處理平均高17.0%;I3供水條件下，間作水分利用效率最大，平均為4.89kg·mm-1，較I4、I2、I1分別高18.1%、9.5%、24.6%。

3?結論

本試驗結果表明，棗棉間作條件下通過合理的間距設置能夠顯著提高間作棉花的產量和水分利用效率。距離棗樹1.0m種植4行棉花較距離棗樹1.45m種植2行能夠獲得較好的產量，單鈴重的增大對產量增加有影響，但產量大幅增加的主要原因是棉花種植行數(shù)的增大。合理的供水水平有利于棉花產量和水分利用效率的提高，在南疆灌溉農區(qū)，適宜棗棉間作的供水量為5250m3，在間距配置為1.0m時，產量可達3834kg·hm-2，水分利用效率可達5.63kg·mm-1。

由2種作物構成的復合系統(tǒng)，由于組分作物種類、品種及其生物學特性的不同，在對光、熱、水、肥等資源的利用方面異于其單作，因此需要從群體效益方面進行研究和探索。本研究僅對間作棉花的產量和水分利用效率進行了研究，尚有一定的局限性。

參考文獻

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（責任編輯?周康）