【摘 要】
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针对北疆地区水资源短缺及棉田土壤盐渍化等问题,于2020年4月至2020年9月,在新疆石河子市146团进行大田试验,以棉花“新陆早42号”为材料,在棉花的苗期(A)、苗期+蕾期(B)、苗期+蕾期+花铃期(C)分别设置W1(-10 k Pa)、W2(-20 k Pa)和W3(-30 k Pa)3个土壤基质势调控灌溉水平,以整个生育期土壤基质势下限-40 k Pa为对照(CK),共10个处理,对不同土
【基金项目】
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国家重点研发计划 “农田节水减排控盐关键技术与应用”(编号:2017YFC0403303); 国家自然科学基金(编号:51979231);
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针对北疆地区水资源短缺及棉田土壤盐渍化等问题,于2020年4月至2020年9月,在新疆石河子市146团进行大田试验,以棉花“新陆早42号”为材料,在棉花的苗期(A)、苗期+蕾期(B)、苗期+蕾期+花铃期(C)分别设置W1(-10 k Pa)、W2(-20 k Pa)和W3(-30 k Pa)3个土壤基质势调控灌溉水平,以整个生育期土壤基质势下限-40 k Pa为对照(CK),共10个处理,对不同土壤基质势调控处理下棉花生长、产量、土壤含水率等指标进行测定,最后采用TOPSIS法对不同处理效果进行综合评价,为北疆棉田节水控盐高效灌溉制度筛选提供理论支撑。研究得出的主要结果如下:(1)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉对棉花的株高、茎粗、叶面积指数和SPAD值呈WC>WB>WA>CK规律;随着土壤基质势水平的提高,棉花的各生长指标增大。苗期较高的基质势调控灌溉对棉花生长的促进作用并不明显,在花铃期各指标达到峰值,W1C较W3C、CK处理株高分别增加了28.7%、50.7%,叶面积指数较W2C、W3C分别提高了14.2%、13.4%,SPAD值分别增加了8.4%、9.1%;吐絮期WC的平均茎粗较WB和CK处理分别增加了30.1%、40.2%。不同生育期内将土壤基质势水平控制在-20~-10 k Pa左右时,可保证棉花生长。(2)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉棉花地上干物质量和籽棉产量呈WC>WB>WA>CK趋势;随着土壤基质势的提高,棉花铃、根、茎、叶片的干物质量和产量逐渐增大,其中W1C处理产量最高,较W2C、W1B提高了5.6%、11.3%,棉花的耗水量增大的同时水分利用效率略有降低。较高的基质势调控棉花的上半部平均长度较大,马克隆值较小,断裂伸长率较小,纤维整齐度为高档水平。在保证一定水分利用效率的情况下,若要棉花获得较高产量和品质,土壤基质势水平控制在-20k Pa左右较好。(3)在同一基质势调控水平下,0~100 cm土层的土壤含水率基本表现为WC>WB>WA>CK;随着土壤基质势水平的提高,土壤含水率明显增大,其中花铃期W1C和W2C处理土壤含水率分别为21.2%、17.6%,明显高于其他处理。土壤温度随生育期推进呈降低趋势,深层土壤温度低于浅层土壤,且峰值出现时间滞后,波动幅度减小,膜内生育期日平均温度为28.7℃,较膜外温度提高了1.5℃。随着土壤基质势水平的提高,苗期膜内地温逐渐增加,10~20 cm土层的增温效果较为明显,花铃期和吐絮期土壤温度随着基质势水平的提高略有降低。生育期末土壤盐分在滴灌带下含量最少,且膜外含盐量高于膜内,盐分主要在50~70 cm土层累积。同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉收获期0~100 cm土层相对脱盐率的平均值基本呈现WC>WB>WA;相同生育期调控下随着土壤基质势水平增加,土壤脱盐效果越好,相对脱盐率均值越大,且膜内脱盐量高于膜外。其中W1C和W1B处理脱盐效果优于其他处理,相对脱盐率的平均值分别为175.16%和152.44%。将土壤基质势控制在-20~-10 k Pa可保证在满足棉花生长需求下提供较为适宜的土壤水热环境,控制土壤盐分。(4)通过TOPSIS综合评析结果表明,W2C处理更有利于棉花的生长发育、产量形成和较高的水分利用效率及较好的脱盐效果。在保证北疆棉田节水控盐高效生产的情况下,推荐在苗期、蕾期和花铃期实施-20 k Pa土壤基质势调控灌溉为最佳的灌溉模式。
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