水分對(duì)棗棉間作復(fù)合系統(tǒng)產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率的影響

田玉剛 李燕芳 趙淑珍 汪志強(qiáng) 紀(jì)宇曦 胡守林

摘要? ? 為探明適宜于南疆棗棉間作復(fù)合系統(tǒng)合理的灌水量，設(shè)置4個(gè)水分梯度，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究棗棉間作不同水分處理對(duì)棗棉間作復(fù)合系統(tǒng)產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，隨著灌水量的增加，棗棉間作群體產(chǎn)量呈現(xiàn)先減小后增加再減小的趨勢(shì);灌水量5 250 m3 /hm2處理產(chǎn)量最高，為2 828.9 kg/hm2，與灌水量3 750、4 500、6 000 m3/hm2處理產(chǎn)量差異顯著;不同水分處理下的水分生產(chǎn)率有明顯差異，依次為灌水量3 750 m3/hm2>灌水量5 250 m3/hm2>灌水量4 500 m3/hm2>灌水量6 000 m3/hm2。因此，棗棉間作最佳灌水量為5 250 m3/hm2。

關(guān)鍵詞? ? 棗棉間作;水分;產(chǎn)量;水分生產(chǎn)率

中圖分類號(hào)? ? S665.1;S562? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）11-0008-03? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Effects? of? Water? on? Yield? and? Water? Use? Efficiency? in? Jujube-cotton? Intercropping? System

TIAN Yu-gang? ? LI Yan-fang? ? ZHAO Shu-zhen? ? WANG Zhi-qiang? ? JI Yu-xi? ? HU Shou-lin *

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

Abstract? ? In order to explore the reasonable irrigation amount suitable for jujube- cotton intercropping system in South Xinjiang，four water gradients were set up，and the effect of different water treatment on the yield and water productivity of jujube- cotton intercropping system was studied by randomized block experiment design.The results showed that the yield of jujube- cotton intercropping decreased first，then increased and then decreased with the increase of irrigation amount.The yield of 5 250 m3/hm2 treatment was the highest（2 828.9 kg/hm2），which was significantly different from that of 3 750 m3/hm2，4 500 m3/hm2 and 6 000 m3/hm2 treatment.There were significant differences in water productivity under different water treatment，in order of irrigation amount 3 750 m3/hm2>irrigation amount 5 250 m3/hm2>irrigation amount 4 500 m3/hm2>irrigation amount 6 000 m3/hm2.Therefore，5 250 m3/hm2 is the best irrigation amount for jujube-cotton intercropping.

Key words? ? jujube-cotton intercropping;water;yield;water use efficiencies

新疆紅棗、棉花產(chǎn)業(yè)近年來蓬勃發(fā)展，但是大多數(shù)都是單作種植。伴隨農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，新疆從可持續(xù)發(fā)展的高度，大力推廣農(nóng)林間作種植模式，而棗棉間作種植模式也成為了新疆農(nóng)業(yè)增收的重點(diǎn)項(xiàng)目，目前形成了“棗棉間作”農(nóng)業(yè)中心產(chǎn)業(yè)格局。國內(nèi)外學(xué)者從多個(gè)方面就間作應(yīng)用的理論體系進(jìn)行了優(yōu)化資源利用效率的理論和實(shí)踐探索[1-2]。柴? 強(qiáng)等[3]提出了在間作模式下作物需水量的計(jì)算模式。程建平等[4]、遲道材等[5]也探討了冬小麥/春玉米種植模式下，不同作物各生育階段的作物需水量的關(guān)系。高? 陽等[6]還就小麥/玉米、小麥/油葵模式下，作物的日耗水量進(jìn)行了研究。強(qiáng)小曼等[7]研究表明，滴灌下西瓜產(chǎn)量、棉籽產(chǎn)量、間作的水分生產(chǎn)率較溝灌分別提高約14.90%、9.20%、40.39%。王仰仁等[8]也指出，不同作物組合在一起種植，其水分利用效率較單作提高0.08～0.45 kg/m3。周建偉等[9]開展的棉花膜下滴灌試驗(yàn)結(jié)果表明，棉花膜下滴灌較常規(guī)溝灌節(jié)水 57.6%。王治國等[10]開展了不同灌溉模式對(duì)棗棉間套作體系下生態(tài)區(qū)域的溫度和濕度變化的影響研究，確定了不同灌溉方式的生態(tài)影響，為優(yōu)化棗棉體系灌溉模式提供理論依據(jù)。

我國現(xiàn)有耕地面積約1.2億hm2，全國2/3的糧食、3/5的經(jīng)濟(jì)作物、4/5的蔬菜均從這里產(chǎn)出。而水資源正是一切產(chǎn)出的前提和保證，人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到對(duì)有限水資源的節(jié)約、儲(chǔ)存、利用和保護(hù)是極其重要的[11]。鄭? 捷等[12]運(yùn)用大量數(shù)據(jù)分析表明，灌溉技術(shù)落后、節(jié)水灌溉面積小造成的灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)低是導(dǎo)致中國灌溉水分生產(chǎn)率低的主要原因。張寄陽等[13]研究發(fā)現(xiàn)，不同水分處理的冬小麥耗水規(guī)律基本一致，但日耗水強(qiáng)度和總耗水量各處理間差別明顯。而在間作種植中，人們往往只是按照其中一種作物的需水量進(jìn)行灌溉，這樣就會(huì)造成2種作物之間水分的不平衡。本試驗(yàn)研究棗棉間作條件下不同灌水量對(duì)棗棉間作復(fù)合系統(tǒng)產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率的影響，為優(yōu)化棗棉間作復(fù)合系統(tǒng)提供理論依據(jù)，從而探明適宜于南疆棗棉間作復(fù)合系統(tǒng)合理的灌水量。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在阿拉爾市塔里木大學(xué)園藝試驗(yàn)站（北緯40°32′34″，東經(jīng)81°18′07″，海拔1 015 m）展開。該地區(qū)年均降水量40.1～82.5 mm，年均蒸發(fā)量1 976.6～2 558.9 mm，地下水埋深在3 m以下。降雨量極其稀少，地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣極端干燥，土壤類型為黏壤土。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦，排灌方便，土壤水分、肥力等條件相近。供試幼齡棗園紅棗株行距配置為3.0 m×1.5 m。供試棉花品種為新陸中36號(hào)，在距離紅棗1 m處種植棉花。

1.2? ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合棉花整個(gè)生育期對(duì)水分需求的特性，分別在棉花不同生育期進(jìn)行水分控制，共設(shè)置4個(gè)水分處理，分別為3 750 m3/hm2（W1）、4 500 m3/hm2（W2）、5 250 m3/hm2（W3）、6 000 m3/hm2（W4），另設(shè)紅棗單作種植（CK1）、棉花單作種植（CK2）作為間作產(chǎn)量對(duì)照。其中處理W3為生長期常規(guī)管理灌水量對(duì)照，灌溉方式為滴灌，用水表控制水量。3次重復(fù)，小區(qū)面積31 m2。土樣采集分別在5月19日、6月19日、7月19日、9月19日進(jìn)行，采樣點(diǎn)設(shè)置在紅棗與棉花行間。

1.3? ? 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1? ? 土壤水分性狀。于棉花苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期，分別取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm層次土壤，測(cè)定土壤含水量。土壤水分采用烘干法測(cè)定，每項(xiàng)測(cè)定重復(fù)3次。

1.3.2? ? 群體葉面積。于棉花花鈴期用CI110冠層儀測(cè)定群體葉面積。

1.3.3? ? 產(chǎn)量。棉花收獲時(shí)，每小區(qū)選擇7株棉花進(jìn)行考種，測(cè)定籽棉干質(zhì)量及收獲指數(shù)等。紅棗收獲時(shí)，按實(shí)收產(chǎn)量計(jì)算。

1.4? ? 數(shù)據(jù)計(jì)算方法

1.4.1? ? 耗水量。計(jì)算公式如下：

耗水量（ET）=P+L+S-ΔW

式中，ET為耗水量（mm），P為降雨量（mm），L為灌溉量（mm），S為作物利用地下水量（mm），ΔW為播種期和收獲期0～20 cm土壤貯水量之差（mm）。由于試驗(yàn)區(qū)的地下水埋藏較深（3.0 m以下），公式可以簡化如下：

ET=P+L-ΔW

1.4.2? ? 作物水分生產(chǎn)率與灌溉水分生產(chǎn)率[12]。計(jì)算公式如下：

作物水分生產(chǎn)率（WUE）=Y/（M+P+D+ΔW）;

灌溉水分生產(chǎn)率（WUEi）=Y/M。

式中，Y為作物產(chǎn)量（kg/hm2），M為灌溉量（m3/hm2），P為降雨量（m3/hm2），D為地下水補(bǔ)給量（m3/hm2），ΔW為播種期和收獲期0～20 cm土壤貯水量之差（m3/hm2）。由于試驗(yàn)區(qū)的地下水埋藏較深（3.0 m以下），公式可以簡化如下：

WUE=Y/（M+P+ΔW）

1.4.3? ? 土地當(dāng)量比。土地當(dāng)量比用于衡量間作優(yōu)勢(shì)。計(jì)算公式如下：

LER=Yih/Y+Yim/Y

式中：Yih和Yim分別指在間作總面積上紅棗和棉花產(chǎn)量（kg/hm2）;YY分別指單作紅棗和棉花產(chǎn)量（kg/hm2）;當(dāng)LER>1時(shí)，表示有間作優(yōu)勢(shì);當(dāng)LER<1則無間作優(yōu)勢(shì)。

1.5? ? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理匯總和繪圖，方差分析采用DPS進(jìn)行分析，顯著性測(cè)驗(yàn)采用LSD法。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 不同水分處理對(duì)間作棉花群體葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)是作物群體發(fā)育狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，也是影響作物產(chǎn)量的一個(gè)重要因子[13]。由圖1可知，4個(gè)水分處理的群體葉面積指數(shù)差異不顯著，其中處理W2群體葉面積指數(shù)最大，為2.32，其后依次是處理W3、W4、W1。相比葉面積指數(shù)最小的處理W1，處理W2群體葉面積指數(shù)僅增加了14.8%。

2.2? ? 不同水分處理?xiàng)椕揲g作的產(chǎn)量及土地當(dāng)量比

由表1可以看出，間作中以處理W1的紅棗產(chǎn)量最高，但與處理W2、W3的紅棗產(chǎn)量差異不顯著，顯著高于處理W4。間作棉花產(chǎn)量以處理W3最高，與處理W1、W2、W4存在顯著差異。

不同水分處理下紅棗、棉花間作模式系統(tǒng)總產(chǎn)量以處理W3最高，4個(gè)水分處理的系統(tǒng)總產(chǎn)量均高于棉花單作產(chǎn)量和紅棗單作產(chǎn)量。4個(gè)水分處理土地當(dāng)量比只有處理W1和處理W3大于1，處理W2和處理W4均小于1。其中，處理W3土地當(dāng)量比最大，但與處理W1的土地當(dāng)量差異并不顯著。

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基金項(xiàng)目? ?大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201810757061）;自治區(qū)研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目資助（XJ2019G273）。

通信作者

收稿日期? ?2020-02-16