不同間作模式對棗園土壤含水量及棉花生長發育的影響

江天才　馬 斌　張亞周　蒲 云　胡守林

(塔里木大學植物科學學院， 新疆 阿拉爾 843300)

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不同間作模式對棗園土壤含水量及棉花生長發育的影響

江天才馬 斌張亞周蒲 云胡守林*

(塔里木大學植物科學學院， 新疆 阿拉爾 843300)

摘要在南疆阿拉爾干旱區棗棉間作條件下，研究不同種植模式對棉田土壤含水量變化及間作作物生長發育的影響。研究表明：(1)棗棉間作條件下，在棉花生長的苗期，蕾期，花鈴期和吐絮期四個時期中，距離紅棗1 m處種植棉花相對于距離紅棗1. 5 m種植和距離紅棗0. 5 m種植有較好的保水能力。在棉花需水高峰期的花鈴期，距離紅棗1 m處種植棉花與距離紅棗1. 5 m種植、距離紅棗0. 5 m種植相比土壤含水量分別提高2. 65%，6. 54%。(2)相對于其它模式，距離紅棗1. 5 m和距離紅棗1 m棉花長勢較好，但距離紅棗1. 5 m處種植棉花有效株數少，產量低；距離紅棗1 m處種植，生長空間適宜，結鈴數多，單鈴重大，產量較高；距離紅棗0. 5 m種植長勢較差，種植密度較大，生長空間有限，與棗樹爭奪養分、水分、空間，阻礙棉花生長。(3)不同種植模式下距離紅棗1 m處種植棉花產量效益優于距離紅棗1. 5 m和距離紅棗0. 5 m。綜合考慮，距離紅棗1. 0 m種植棉花能夠提高土地利用率和棉花經濟效益。

關鍵詞棗棉間作； 種植模式； 含水量； 棉花產量

塔里木盆地氣候干燥，風沙危害嚴重，單作農田中常出現干熱風和強對流等災害性天氣，而防止其對農作物造成危害的一項重要措施就是進行農林間作。近年來，為促進新疆林果產業快速發展，新疆生產建設兵團推行了果棉套種、間作這一立體種植方式，可大幅增加生產效益[1]。紅棗作為特色林果業發展的重點對象，棗農間作已成為當地農林間作的最佳模式之一[2-4]。尤其南疆把發展紅棗產業作為農業結構調整和強區富民的首選產業大力推進。但由于棗樹進入豐果期之前，幼齡棗園生產效率低，減緩了農民增收致富的步伐。因此，迫切需要在幼齡棗園實行間作種植，以農養林，提高農業綜合生產效率。然而，棉花是新疆最主要的經濟作物之一，棉花產業已成為新疆農業產業化經濟發展的“龍頭”[5]，因此，棗棉間作是目前環塔里木盆地重要的農林間作模式。當然，隨著立體模式的成熟，如何在棗棉間作條件下合理有效地安排種植密度，盡可能減輕棗樹對棉花生產的不利影響，已成為南疆種植棉業發展中不可忽視的問題[6]。關于間、套作立體種植，前人已有大量研究[7-9]，有研究認為間作可以不同程度地改善田間光、CO2、溫度、水、肥等條件，也有研究表明林農、果農復合栽培可以改善農田小氣候，提高土地、光熱和肥水的利用率，還有研究認為間作能增加農民收入。此外，對種植密度的研究也層出不窮[10-11]，有研究認為棉花具有較強的密度適應性，在一定范圍內，其產量和品質基本不受密度的影響[12]，也有研究認為要合理密植才能創高產[13]。本文研究針對南疆紅棗產業發展中存在的問題，在幼齡棗園采用棗棉間作種植方式，以提高棗園綜合生產效率為目標，系統研究棗園間作系統土壤水分的動態變化規律，及對棉花這類間作作物生長發育的影響，分析評價幼齡棗園綜合生產效率，探索棗園高產、高效的立體種植方式，篩選適合南疆滴灌棗園的間作種植模式，促進棗園綜合效益的全面提高，為南疆地區農林間作復合系統科學管理提供理論依據和技術支撐。

1研究區概況

試驗地位于環塔里木盆地干旱區中心地帶的阿拉爾市，年均氣溫10. 8 ℃，降水量40. 1～98. 8毫米，日照2 556～2 991小時，無霜期180～224天，屬典型的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候。屬極端干旱氣候類型，多年平均降雨量小于50 mm，蒸發量2 800～3 000 mm。試驗地距塔里木河2 km，地下水埋藏較淺，常年地下水位1. 7 m，春季多風。試驗地肥力中等偏上，土壤有機質含量為7. 797 8 g/kg，堿解氮為33. 57 mg/kg，速效磷為18. 71 mg/kg，速效鉀為107. 28 mg/kg，總鹽含量為0.02%。試驗前進行了冬、春灌溉。土壤質地為沙壤土。

2材料與方法

2.1研究對象

試驗地點位于塔里木大學園藝實驗站內，棗園為2012年酸棗直播園，2014年全園嫁接，品種為灰棗，株行距配置為3 m×0. 5 m，南北走向栽植。

2.2試驗設計

試驗設4種種植方式：有3種棗園間作種植方式，即距離紅棗1. 5 m種植(M1)，距離紅棗1 m種植(M2)，距離紅棗0. 5 m種植(M3)，另設對照大田種植(CK)，每小區面積布設為6. 0 m×10. 0 m，重復3次，隨機排列。試驗間作作物為棉花，品種為中棉36號。播種前進行犁地整地作業，各處理均在春季進行灌溉，灌水量一致，棉花按照其灌溉、施肥標準施用，各處理間棉花灌溉量、施肥量分別一致。試驗地其它田間管理措施保持一致。對照棉田(CK)與間作地土壤特性、水肥管理方法及所種棉花品種基本一致。設定棉花全生育期灌水定額為300 m3/667 m2。于2014年4月13日進行播種。苗期至吐絮期約每月測定一次土壤含水量，共測4次，深度0～100 cm，分5層(分別為0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm和80～100 cm。自2014年5月23日起至2014年9月11日，每隔10天左右測定一次棉花生長發育情況。收獲時測定產量。

2.3土壤水分測定

于苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期分別取土，每次取土回實驗當即在105℃下采用烘干法烘干，測定各處理土層土壤含水量，求平均值，取土1. 0 m深，分別為0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm，80～100 cm，每個小區取三個重復。

2.4間作作物生長指標測定

每個小區隨機選取5株棉花做好標記，測量株高、莖粗、總葉片數、結鈴數，測量時間為2014年5月23日，6月4日、14日、25日，7月8日、23日，8月6日、16日、30日，9月11日。

2.5棉花產量的計算

2014年10月中旬開始收獲，根據實際收獲的棉花確定各小區籽棉產量，換算成畝產。

2.6數據處理

試驗數據采用Excel進行統計處理和繪圖。

3結果與分析

圖1各種植模式不同生育期土壤含水量

3.1不同種植模式對棗園土壤水分的影響

從圖1可看出，在苗期、蕾期、花鈴期和吐絮期，不同種植模式下土壤含水量整體呈下降趨勢。整體表現：CK>M2>M1>M3, 大田對照的保水能力較優于待選三種模式，三種不同模式中M2保水能力明顯優于M1和M3。

在棉花生長的苗期，蕾期，花鈴期和吐絮期這四個時期中，取樣分析表明M2相對于M1和M3有較好的蓄水作用，在整個生育期間M2土壤含水量均高于相應時期的M1和M3。在棉花需水高峰期的花鈴期，M2與M1、M3相比土壤含水量分別提高2. 65%，6. 54%。由于棉花后期生長水分的耗損仍以蒸騰為主，大田對照和M3種植密度相對較密，有效株數較多，故水分損耗較大，依舊呈驟降趨勢。M2表現出良好的保水能力。

圖2各種植模式全生育期不同土壤深度平均含水量

土壤水分的相對穩定對棉花的生長、產量的增加和保證棉花品質具有極為重要的作用。通過對比不同種植模式下土壤水分狀況(圖1)可知，M3的土壤水分變異差最大(12. 79%)，M2的土壤水分變異差最小(8. 95%)。因此，通過對比不同種植模式下土壤水分狀況，M2優選。

從圖2可看出，在棉花生長的全生育期里，不同種植模式的不同土壤深度土壤平均含水量整體表現為：CK>M2>M1>M3, 在0～40 cm土層，各種植模式的土壤含水量均為下降趨勢，在60 cm附近各種植模式的土壤含水量均處于最低值，在80～100 cm深層土壤中土壤含水量較穩定，無較大波動。CK的各土層保水能力均高于待選三種模式，三種不同模式中M2各土層的保水能力又都明顯優于M1和M3。M2模式表現出較優保水能力。

圖3各生長發育指標隨時間的變化

3.2不同種植模式對棉花生長發育的影響

從圖3可看出，采用不同種植模式種植，能夠減少水分蒸發，給作物生長創造不一樣的生育條件，不同種植模式對棉花生長發育的影響有一定的差異。

通過棉花生長的四個生育期的調查表明，M3種植模式的棉花長勢相對較弱，株高、莖粗、結鈴數和總葉片數測量值均在4種種植模式的各測量期表現最低；M1由于生長空間大，與其爭奪水分、養分的競爭者少，所以長勢較好，株高稍低于CK和M2，莖粗大于CK和M2，結鈴數明顯多于CK和M2；M2的長勢在株高、莖粗和總葉片數上可以明顯看出與CK極為相似，說明M2的長勢較好。

3.3種植模式對棉花產量的影響

根據收獲各小區棉花，發現不同種植模式下，間作棉花產量具有一定差異性(表1)。M1種植模式，棉花生長空間充足，棉花長勢較好，但有效株數較少，沒有充分利用土地資源，降低了單位面積上的產量；M2種植模式，棉花生長發育趨于正常大田棉花的生長，較大程度的利用了棗樹之間的空地，與棗樹的合理間作距離增加了有效株數，提高了產量；M3種植模式，棗棉間作中棉花密度過大，距離棗樹較近，表現出棉花單株結鈴數少、單鈴重小、有效株數少以及單位面積產量低[14]；CK大田種植相對于間作模式有效株數多，棉花種植密度適宜，產量較高。經過對各種植模式三次重復的先后兩次收獲，計算得M1、M2、M3、CK的相應產量分別為2 365 kg/hm2、4 178. 33 kg/hm2、3 011. 67 kg/hm2、5 708. 33 kg/hm2。綜上，不同模式下棉花產量CK>M2>M3>M1。在間作模式篩選中M2優選。

表1　不同種植模式下棉花產量

4討論與結論

不同模式的設置基于與紅棗的距離，距離越大，密度越小，裸露面積越大，地表水分蒸發越強烈。M1模式(距紅棗1. 5 m處種植棉花)中由于棉花種植密度過小，地表缺少遮擋物，造成大量土面裸露，遭受太陽直射面積大、時間長，所以地表蒸發耗水較多；M2種植模式棉花種植密度適中，減少了葉表蒸騰也避免了一部分地表蒸發；M3種植模式棉花密度過大，增加了葉表蒸騰同時也與棗樹爭奪水分，導致二者生長受阻；CK種植模式下，由于密度較大，隨著棉花的逐漸長大，光合作用的增強，土壤水分蒸散也較多。而M2種植模式下，棗棉間作距離適宜，有效地保障了0～100 cm土層的土壤含水量，保持了土壤水分。

由于0～40 cm是棉花根系主要活動區域[15]，這一區域除地表水蒸發外，其余水分主要供應棉花根系吸收。M2和M3模式中棉花密度稍高，地上部群體面積大，對地面蒸發起到了一定的阻礙作用。另外，大的群體導致大量根系的發生及發育，多數根系集中于0～40 cm土層，消耗了較多的水分。在得到灌水補給時，植株群體根系從上層土壤吸水能力最強，土壤水分變化較快。隨著土層深度增加，棉花根系量逐漸減少，但隨著灌水量的減少，土壤深層根系有增加趨勢[15]。這樣，土壤深層內的根系吸收了相應土層的水分，所以在60 cm附近會出現土壤含水量最低值。另外，由于試驗設定棉花全生育期灌水定額為300 m3/667 m2，加上葉片蒸騰和地面蒸發，導致膜下水分下滲深度有限，所以，深層土壤含水量較穩定，無較大波動。

根據在間作模式下，實際收獲產量發現M2的產量最高，M3次之，M1的產量最低。M1產量最低這可能是因為棉花有效株數較少。M2比M3高這可能是因為種植密度相對小時，地上部和地下部生長空間不受限制，棉鈴較多，單鈴較重；而高密度模式下，棉花生長空間有限，通風透光不良，葉片光合速率，碳、氮代謝等受阻等原因[16]，導致棉鈴不飽滿，甚至脫落，直接影響產量。除此之外，M3種植模式棉花與棗樹間距過小，導致作物間爭奪養分、水分及空間，嚴重阻礙棉花的生長發育。M2種植模式與棗樹中等行距，對棉花影響不大，使其既有足夠的發育空間，又有適宜的養分及陽光，所以鈴大飽滿，產量最高。從提高土地利用率和作物經濟效益的角度來考慮，塔里木墾區棗棉間作的最佳配置是距離紅棗1. 0 m種植棉花。

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Soil Moisture Content and the Influence of Cotton Growth and

Development in Jujube Orchard Intercropping

Jiang TiancaiMa BinZhang YazhouPu YunHu Shoulin*

(College of Plant Science, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

AbstractIn the southern arid region date Alar cotton intercropping cotton fields of different planting patterns on soil moisture and influence of intercropping crop growth and development. Studies show that: (1) the date intercropping cotton, cotton grown in the seedling stage, bud stage, the blooming period and boll opening stage of the four periods, dates from the cultivation of cotton at 1 m distance with respect to planting dates 1. 5 m and 0. 5 m from the jujube cultivation has better water retention capacity. Cotton water demand peak blooming period, from the dates at 1 m distance to the cultivation of cotton planting dates 1. 5 m from planting dates 0. 5 m, respectively, compared to the 2.65% increase soil moisture, 6.54%. (2) relative to other modes, from the dates 1. 5 m and 1 m from the dates cotton growing well, but at a distance of dates 1. 5 m effective number of trees planted cotton, low yield; at 1 m from the jujube cultivation, growing space appropriate, boll number more boll major, high yield; 0. 5 m from the planting dates poor growing larger planting density, limited room for growth, and jujube competition for nutrients, water, space, hinder the growth of cotton. (3) different planting pattern cotton production benefits from the dates better than 1. 5 m and 0. 5 m distance from the jujube dates at 1 m. Taken together, dates 1. 0 m from the cultivation of cotton and cotton can improve land use and economic benefits.

Key wordsjujube-cotton intercropping; planting pattern; moisture content; cotton yield

中圖分類號：S35

文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2015.04.005

文章編號：1009-0568(2015)04-0032-06

通訊作者*為E-mail：hushoulinghu@163.com

作者簡介：江天才(1990-)，男，2013級本科生，研究方向為作物高產栽培理論與技術。E-mail：506345620@qq.com

基金項目：國家自然科學基金(31260309，31560377)；新疆生產建設兵團科技援疆專項(2014AB017)；國家級大學生創新創業訓練計劃項目(201410757033)；新疆生產建設兵團第一師科技局項目(2014YY03)。

收稿日期：2015-04-30