不同水氮處理對棉花土壤水分遷移的影響

高黎明 周保平 唐梓涯 朱航飛

摘 要：通過棉花滴灌試驗，研究了不同水氮處理對棉花土壤水分遷移的影響。試驗共設(shè)置9種處理和1組對照，在棉花4個生育期采集土壤含水率數(shù)據(jù)，并采用烘干法測定土壤含水率。結(jié)果表明：在高水量4700m3/hm2和高氮360kg/hm2處理下，土壤含水率高，棉花生長發(fā)育較好。

關(guān)鍵詞：水氮;水分遷移;土壤含水率;棉花

中圖分類號 S562 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2020）（02-03）-0118-02

塔里木盆地位于新疆南部，氣候干燥，降雨稀少，棉花是當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)濟(jì)作物之一。由于塔里木盆地水資源匱乏，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對其至關(guān)重要，研究適宜的灌溉制度對提高水分資源利用效率以及提高棉花產(chǎn)量具有重要的意義。土壤和水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的2種重要的基本資源，土壤水是“四水”（地表水、地下水、大氣水、土壤水）轉(zhuǎn)化的紐帶[1]，關(guān)系到水資源的形成、轉(zhuǎn)化與消耗。目前，國內(nèi)外對多重尺度上土壤水分的研究已有了長足的進(jìn)展[2-4]。測定田間土壤含水率是農(nóng)田用水管理和區(qū)域水資源管理的一項基礎(chǔ)工作，對于農(nóng)田灌溉排水的合理實施、農(nóng)作物的增產(chǎn)與節(jié)約用水、四水轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析以及提高水資源的利用率等均具有重要的作用[5]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗地位于第一師十團(tuán)位于新疆阿拉爾市，這里地處塔里木盆地北緣，塔里木河上游，土地貧瘠。屬于暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，降水量稀少，晝夜溫差大，年均降雨量40～80mm，年均蒸發(fā)量1877～2249mm，相對濕度47%～59%，無霜期193.7d，年均氣溫11.2℃[6]。

1.2 供試材料 棉花品種為中棉所43;氮肥為尿素：昆侖尿素，總氮≥46.4%。

1.3 試驗設(shè)計 棉花采用膜下滴灌，根據(jù)灌水量和施肥量2種因素，每種因素分3個水平（高、中、低），設(shè)定高水（WH，4700m3/hm2）、中水（WM，4100m3/hm2）、低水（WL，3500m3/hm2）;高氮（FH，360kg/hm2）、中氮（FM，260kg/hm2）、低氮（FL，160kg/hm2）。正交化處理，對照組為不灌水同樣施肥處理，共10個處理。灌水和氮肥在棉花苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期4個時期分別進(jìn)行。具體的灌溉施肥時間和用量詳見表1。

1.4 試驗方法 在棉花的4個生育期進(jìn)行土壤含水率的檢測。樣本采集：采用土鉆取樣，取樣深度為0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～80、80～100cm。取樣本裝入鋁盒后測取鮮土質(zhì)量，后放置溫度為105℃的烘箱中，烘干再次測取質(zhì)量，計算土壤含水率。

1.5 數(shù)據(jù)處理 采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮處理對土壤含水率的影響 棉花對土壤水分的吸收程度，影響著其生長發(fā)育的進(jìn)程，適量的灌水有利于棉花根系的吸收，既不會浪費水資源，也不會導(dǎo)致棉花營養(yǎng)過剩。因此，研究棉花水分遷移規(guī)律對棉花生長、節(jié)約用水具有重要的現(xiàn)實意義。由圖1可知：在高水（WH）的情況下，隨著施肥量的增加，土壤含水率逐漸降低。高水低肥下（WHFL）的土壤含水率明顯高于高水中肥（WHFM）和高水高肥（WHFH）。說明在高灌溉水平下，低氮會使土壤含水率更高。這是因為土壤之間空隙加大，會加快水分流失。

由圖2可知：在中氮的情況下，隨著灌水量的增加，土壤含水率逐漸提高。高水中氮（WHFM）下的土壤含水率明顯高于中水中氮（WMFM）和低水中氮（WLFM），這說明棉花的生長過程中需要大量的水來完成生命活動，在花鈴期時，隨著灌水量的增加，土壤含水率達(dá)到最高，因天氣原因，土壤蒸發(fā)量和棉花蒸騰量逐漸增加。但少量的灌水會導(dǎo)致棉花生長緩慢甚至?xí)蛉彼劳觥?/p>

2.2 不同水氮處理對土壤剖面水分的影響 選取7月10日灌水后高灌水（WH）情況下3種不同施肥量以及高氮（FH）情況下3中不同灌水土壤剖面含水率的變化規(guī)律。

2.2.1 高灌水情況下的變化規(guī)律 由圖3可知：高灌水（WH）情況下，在地下60cm時土壤含水率達(dá)到最高，因為一般棉花根系的長度大約在60cm左右，但由于土壤空隙較大，過多的水分會通過滲流的方式流到地下，大大浪費了水資源的利用。隨著施氮量的增加，土壤含水率逐漸增加，在高水高氮（WHFH）的情況下，含水率達(dá)到最高。

2.2.2 高氮（FH）情況下的變化規(guī)律 由圖4可知：高氮（FH）情況下，隨著灌水量的增加，土壤含水率逐漸降低，在高水高氮（WHFH）情況下，20～40cm含水率最大，有利于根系的吸收，但隨著棉花生育期的進(jìn)行，水分不足，尤其在低水高氮（WLFH）情況下，水分流失嚴(yán)重，中水高氮（WMFH）情況下，水分分布合理，與根系長度吻合，利于水肥的吸收。

3 結(jié)論

在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，應(yīng)根據(jù)棉花水分遷移規(guī)律對灌溉施肥進(jìn)行合理調(diào)整，節(jié)約用水，防止水土流失，提高棉花產(chǎn)量。由本次試驗結(jié)果表明，不同水肥處理下對棉花水分遷移有著較大的影響。

（1）在高灌水情況下，低氮處理的土壤含水率高，但流失過快;中氮相比于高氮，含水率略低。因此，在高灌水的情況下，高氮處理更加有利于棉花的生長發(fā)育。

（2）在高氮情況下，低水處理會使棉花花鈴期供水不足，影響生長，高水處理雖然比中水處理條件下水分流失稍大，但綜合棉花整個生育期，高水處理比中水處理更加適合。

參考文獻(xiàn)

[1]靳孟貴，張人權(quán)，高云福，等.土壤水資源的特性及若干指標(biāo)[J].地質(zhì)科技情報，1997，16（2）：73-78.

[2]馮廣龍，劉昌明.人工控制土壤水分剖面調(diào)控根系分布的研究[J].地理學(xué)報，1997，52（5）：461-469.

[3]莊季屏.四十年來的中國土壤水分研究[J].土壤學(xué)報，1989（3）：241-248.

[4]J.R.Philip.Infiltration and downslope unsaturated flows in concave and convex topographies[J].Water Resources Research，1991，27（6）：1041-1048.

[5]楊詩秀，雷志棟.田間土壤含水率的空間結(jié)構(gòu)及取樣數(shù)目確定[J].地理學(xué)報，1993（05）：447-456.

[6]李瀟.南疆鹽漬化地區(qū)棉花水分蒸騰模擬研究[D].阿拉爾：塔里木大學(xué)，2018.

（責(zé)編：張宏民）