綜合評價不同灌溉處理對長絨棉生長及產(chǎn)量的影響

摘 要：【目的】探究新疆南疆機(jī)采長絨棉不同土壤水分上下限對其生長及產(chǎn)量的影響，為長絨棉田間用水管理提供理論依據(jù)。

【方法】以長絨棉為研究對象，設(shè)置2年大田試驗(yàn)，2021年3個灌水下限分別為50%、60%和70%田間持水量（FC），3個灌水上限80%、90%和100% FC及其不同組合的8個處理（Wa-1～Wa-8）；2022年設(shè)置灌水上限為90% FC，在蕾期設(shè)置3個灌水下限分別為55%、65%和75% FC，花鈴期設(shè)置3個灌水下限為60%、70%和80% FC完全組合的9個處理（Wb-1～Wb-9）。基于不同灌溉方案下生長指標(biāo)、產(chǎn)量構(gòu)成及水分利用效率等的差異，采用AHP-EWM-RSR綜合評價法選取較優(yōu)的試驗(yàn)處理。

【結(jié)果】增大蕾期灌水下限長絨棉株高和莖粗顯著提升；花鈴期70% FC的灌水下限有利于提高長絨棉產(chǎn)量和水分利用效率，而收獲密度差異不顯著，其中Wb-5處理（蕾期灌水上下限65%FC～90%FC，花鈴期灌水上下限70%FC～90%FC）籽棉產(chǎn)量為6.33 t/hm2，較CK-2提高10.86%，其水分利用效率提高73.17%。

【結(jié)論】蕾期灌水上下限為65%～90% FC，花鈴期灌水上下限為70%～90% FC，可促進(jìn)生長并提高長絨棉籽棉產(chǎn)量和水分利用效率。

關(guān)鍵詞：長絨棉；灌水上下限；產(chǎn)量；AHP-EWM-RSR綜合評價法；水分利用效率

中圖分類號：S562 ""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-4330（2025）01-0161-13

收稿日期（Received）：

2024-07-28

基金項(xiàng)目：

新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2022B02009-3）；新疆維吾爾自治區(qū)“三農(nóng)”骨干人才培養(yǎng)項(xiàng)目（2022SNGGGCC016）；新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項(xiàng)（2020A01002-2）

作者簡介：

杜亞隆（1999-），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)楣?jié)水灌溉，（E-mail）duyalong017@163.com

通信作者：

馬英杰（1969-），男，新疆烏魯木齊人，教授，博士，碩士生/博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楣喔扰潘‥-mail）xj-myj@163.com

0 引 言

【研究意義】水資源是影響棉花生長的因素之一［1］。新疆南疆光熱資源豐富，是長絨棉的唯一產(chǎn)區(qū)，長絨棉是高端紡織品的重要原料［2］。長絨棉具有很高的商品價值［3］。目前，新疆棉區(qū)廣泛采用膜下滴灌技術(shù)［4］，陸地棉膜下滴灌技術(shù)已日益成熟。長絨棉基因型與陸地棉不同［5］，形成葉片、冠層結(jié)構(gòu)的差異影響植株各階段對水分的需求與陸地棉不同［6］。保證作物高產(chǎn)的前提下減少長絨棉用水量，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)與節(jié)水協(xié)同發(fā)展，是緩解水資源緊張和長絨棉穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵。【前人研究進(jìn)展】灌溉是確保作物高產(chǎn)的主要田間管理措施之一［7］。對于提高作物水分利用效率尤其是優(yōu)化作物灌溉控制指標(biāo)具有重要作用［8］，如基于固定灌水周期和灌水定額［9， 10］、ETc［11， 12］、ET0［13］以及基于土壤水分上下限［14］進(jìn)行灌溉。生育期等額灌溉易于人員管理且能夠獲得高產(chǎn)［15］，但未考慮不同氣候年的影響及水分利用效率較低等缺點(diǎn)；ETc和ET0作為灌溉控制指標(biāo)主要受氣象因素控制［12］，忽略了植株根系吸水特性的影響；而灌水上下限作為灌溉控制指標(biāo)則可同時兼顧氣象因素，還有利于植株根系對水分的吸收。雷媛等［16］發(fā)現(xiàn)，計(jì)劃濕潤層深度60 cm和土壤水分下限設(shè)置為60% FC有助于小麥的節(jié)水高產(chǎn)。焦炳忠等［17］發(fā)現(xiàn)棗樹各生育期灌水下限為萌芽展葉期55% FC、開花坐果期75% FC、果實(shí)膨大期65% FC、果實(shí)成熟期65% FC，上限均為90% FC，對微孔滲灌下棗生長和產(chǎn)量更優(yōu)。He等［18］發(fā)現(xiàn)南疆陸地棉膜下滴灌適宜土壤水分上下限為75% FC～100% FC，籽棉產(chǎn)量達(dá)到7 146 kg/hm2。汪昌樹等［19］研究發(fā)現(xiàn)，1膜2管4行的陸地棉膜下滴灌，在蕾期70% FC，花鈴期80% FC，可以平衡水分利用率和產(chǎn)量的同時，籽棉產(chǎn)量達(dá)到6 195 kg/hm2。灌水上下限已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種作物灌溉。【本研究切入點(diǎn)】新疆南疆地區(qū)長絨棉關(guān)鍵生育期灌水上下限對生長發(fā)育和產(chǎn)量形成研究尚為空白。需探究新疆南疆機(jī)采長絨棉不同土壤水分上下限對其生長及產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】根據(jù)長絨棉生育期不同需水要求，在蕾期和花鈴期分析適宜的灌水上下限，調(diào)控營養(yǎng)生長和生殖生長的進(jìn)程，分析不同灌水上下限對機(jī)采長絨棉植株生長的響應(yīng)，探究機(jī)采長絨棉蕾期和花鈴期灌水上下限對產(chǎn)量構(gòu)成的影響，結(jié)合AHP-EWM-RSR綜合評價方法得出適宜灌水上下限，為機(jī)采長絨棉節(jié)水、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)區(qū)位于新疆喀什地區(qū)岳普湖縣庫熱四村（76°56′51″E，39°12′28″N），海拔1 191.57 m，為暖溫帶大陸性干旱氣候，年均氣溫12.2 ℃，極端低溫為-23.4 ℃，極端高溫41.5 ℃，全年日照平均值為2 825.1 h，平均無霜期232 d，年降水量66.4 mm。試驗(yàn)地0～40 cm耕作層為砂壤土，土壤有機(jī)質(zhì)3.88 g/kg，全氮0.30 g/kg，堿解氮62.90 g/kg，速效磷11.50 mg/kg，速效鉀86 mg/kg。0～60 cm土層土壤平均容重為1.47 g/cm3，試驗(yàn)地灌溉水源為淺層地下水，礦化度0.954 g/L左右。2021年和2022年研究區(qū)長絨棉生長季平均氣溫、降雨量及參考作物蒸發(fā)蒸騰量（ET0）。表1，圖1

供試長絨棉品種為新海45號，4月中旬播種，10月上旬收獲。種植模式為1膜3管6行，行距64 cm+12 cm，株距9.5 cm。滴灌帶滴頭流量3.2 L/h，滴頭間距0.2 m。圖2

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021年設(shè)置3個土壤含水率控制下限（50% FC，60% FC，70% FC，F(xiàn)C為田間持水量），3個土壤含水率控制上限（80% FC，90% FC，100% FC）共8個處理，對照組CK-1；2022年在上年基礎(chǔ)上設(shè)置土壤水分控制上限均為90% FC，蕾期設(shè)置3個土壤水分控制下限（55% FC，65% FC，75% FC），花鈴期設(shè)置3個土壤水分下限（60% FC，70% FC，80% FC）共9個處理，對照組CK-2，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，隨機(jī)排列。此外各小區(qū)之間均設(shè)有隔離帶以防止水分交互作用。蕾期和花鈴期按3∶7比例隨水滴入N 510 kg/hm2，P2O5 454 kg/hm2，K2O 163 kg/hm2。表2，圖3

根據(jù)申孝軍等［20］公式，當(dāng)土壤含水量達(dá)到對應(yīng)上下限時灌溉，灌水定額通過式（1）計(jì)算得到：

1000M=hp（θ上限- θ下限）.

（1）

式中，M為灌水定額（mm）；p為濕潤比，取0.74［21］；h為計(jì)劃濕潤層深度，蕾期取0.4 m，花鈴期取0.6 m； θ為體積含水率（%）；蕾期和花鈴期分別按0～40 cm和0～60 cm的土壤平均含水率作為灌水上下限判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 耗水量計(jì)算

計(jì)算棉花生育期內(nèi)各階段的土壤含水量與有效降雨量及作物耗水量。

ET=ΔW+I+P+Sg-Rf-D.（2）

式中，ET為生育期耗水量（mm）；ΔW為播種前和收獲時土壤含水率的差值（mm），I為灌水量（mm），P為降雨量（mm），Sg為地下水補(bǔ)給量（mm），D為深層滲漏（mm），Rf為地表徑流（mm）。忽略Sg；試驗(yàn)采用滴灌，忽略D和Rf。

1.2.2.2 株高和莖粗

每個小區(qū)隨機(jī)選取9株長勢均勻的棉花并標(biāo)記。采用卷尺（0.1 cm）和游標(biāo)卡尺從苗期至花期打頂后，每7 d測定1次株高、莖粗，記錄棉花株高、莖粗苗期到花鈴期的變化。

1.2.2.3 灌溉水利用效率

WUE=100Y/ET.（3）

式中，WUE為水分利用效率（kg/m3）；Y為棉花籽棉產(chǎn)量（t/hm2）；ET為全生育期作物耗水量（mm）。

1.2.2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

于棉花吐絮后期，在每個小區(qū)隨機(jī)選擇6.67 m2長勢整齊的棉田進(jìn)行測產(chǎn)，每個處理重復(fù)3次。測定棉花株數(shù)、鈴數(shù)、單鈴重，換算長絨棉籽棉產(chǎn)量，脫籽后計(jì)算衣分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理，Microsoft PowerPoint 2021制作種植模式圖，采用Origin 2021圖表制作，用DPS 7.5統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，Ducan法進(jìn)行處理間的多重比較（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分調(diào)控下長絨棉株高動態(tài)變化

研究表明，不同土壤水分上下限調(diào)控對棉花株高影響顯著（Plt;0.05）。土壤水分下限相同時，株高隨水分上限增大呈上升趨勢，展現(xiàn)為80%水分上限lt;90%水分上限≈100%水分上限。提高水分上限有助于棉花生長，但上限達(dá)到90%～100%時，對棉花株高影響較小（Pgt;0.05）。當(dāng)土壤水分上限相同時，土壤水分下限每提高10%，株高增加2.40%～13.39%，較高的土壤水分下限使棉花根系一直處于濕潤狀態(tài)，使植株生長發(fā)育程度高于其他處理。

蕾期對土壤水分敏感程度高于花鈴期。蕾期水分下限每降低10%，株高會減少11.53%～24.32%，而花鈴期僅造成0.59%～12.50%的減少。在蕾期通過水分上下限對棉花株高進(jìn)行調(diào)控。而花鈴期受人工干預(yù)打頂和棉花自身由營養(yǎng)生長過渡到生殖生長的影響，株高總體變化幅度較少。圖4

2.2 土壤水分調(diào)控下長絨棉莖粗動態(tài)變化

研究表明，各處理莖粗隨生育期推進(jìn)呈S型曲線持續(xù)增加。蕾期莖粗變化量約占全生育期的40.78%，而花鈴期占比約15.97%。因此，蕾期和花鈴期是調(diào)控棉花莖粗的關(guān)鍵生育期。對棉花蕾期和花鈴期總體調(diào)控水分上下限時，各處理間展現(xiàn)的規(guī)律與株高受水分上下限影響變化規(guī)律相似。即當(dāng)土壤水分上限提高10%時，莖粗增加0.13%～2.18%；當(dāng)土壤水分下限提高10%時，莖粗增加2.33%～13.85%。同時，較低的土壤水分下限對長絨棉對株高和莖粗起到一定抑制作用，當(dāng)土壤水分下限每降低10%，莖粗增長量降低3.51%～12.95%。

當(dāng)花期提高土壤水分下限時，莖粗仍然緩慢增大，這與株高的變化大致相似。因此，雖然棉花株高受生長調(diào)節(jié)劑的影響，但在土壤水分下限提升時，株高和莖粗仍緩慢增長。其中土壤水分下限70%的增長幅度最大達(dá)6.61%～9.73%，較高的莖粗也為棉花產(chǎn)量提升打下了良好的基礎(chǔ)。圖5

2.3 土壤水分調(diào)控對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

研究表明，不同灌水上下限對長絨棉單株有效鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量、衣分及水分利用效率影響顯著（P＜0.05），對收獲密度影響不顯著（P＞0.05）。當(dāng)灌水下限相同時，籽棉產(chǎn)量隨著灌水下限的提升，呈先增加后下降趨勢。當(dāng)上限相同時，籽棉產(chǎn)量隨著灌水下限呈先增加后下降趨勢。2021年Wa-5籽棉產(chǎn)量最高，為6.31 t/hm2；Wa-1最小，為5.78 t/hm2，差幅9.17%。單株有效鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量與籽棉產(chǎn)量規(guī)律相似，均以Wa-5最佳。

2022年當(dāng)蕾期灌水下限相同時，提高花鈴期灌水下限籽棉產(chǎn)量提升0.26%～6.79%，水分利用效率降低1.73%～12.91%。當(dāng)蕾期灌水下限相同時，提高花鈴期灌水下限籽棉產(chǎn)量先增加后下降，具體表現(xiàn)為Wb-5gt;Wb-8gt;Wb-2，Wb-5較其他處理高1.12%和1.93%。2022年Wb-5籽棉產(chǎn)量最高，為6.33 t/hm2；CK-2最小，為5.71 t/hm2，差幅10.86%。在花鈴期設(shè)定適宜土壤水分下限有助于籽棉產(chǎn)量和水分利用效率提升。表3

2.4 長絨棉籽棉產(chǎn)量、WUE與生育期總灌水量的回歸

研究表明，當(dāng)籽棉產(chǎn)量和WUE達(dá)到理論最大值的95%，棉花生長季總用水量為371.08和337.16 mm；而籽棉產(chǎn)量和WUE達(dá)到理論最大值的90%，棉花生長季總用水量分別為339.34和474.49 mm。長絨棉籽棉產(chǎn)量和WUE不能同時達(dá)到最大，長絨棉生長和其他指標(biāo)均要作為評價因子。圖6

2.5 基于長絨棉生長和產(chǎn)量對不同灌水上下限處理進(jìn)行綜合評價

研究表明，不同的灌水處理對棉花生長影響明顯，從而影響長絨棉的籽棉產(chǎn)量。小區(qū)試驗(yàn)共計(jì)17個處理為可行方案，結(jié)合株高X1、莖粗X2、籽棉產(chǎn)量X3、單鈴重X4、衣分X5、單株成鈴數(shù)X6、收獲密度X7，水分

利用效率X8共計(jì)8個指標(biāo)構(gòu)建原始矩陣，綜合專家意見和客觀評價為最終評價指標(biāo)。通過專家依據(jù)經(jīng)驗(yàn)給各指標(biāo)賦予相對重要性，然后求出各層次的層次單排序和層次總排序，在對各層次的判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算可得一致性指標(biāo)CI=0.045和平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=1.404的比值CR=0.032lt;0.1時，判斷矩陣具有滿意的一致性，進(jìn)而確定不同指標(biāo)的主觀權(quán)重waj［27］。

采用熵權(quán)法（EWM）確定客觀權(quán)重時，首先將評價指標(biāo)記作A=（Xij），Xij表示第i個樣本第j個指標(biāo)的屬性值，然后對樣本數(shù)據(jù)根據(jù)指標(biāo)的分布規(guī)律確定指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)和分級臨界值，采用5等級100分制分別對正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)并歸一化，進(jìn)而由式Wbj=dj/∑nj=1dj計(jì)算客觀權(quán)重wbj。

式中，dj表示第j個指標(biāo)的差異度，且dj=1-ej，ej為第j個指標(biāo)的熵值且ej=－k∑mi=1（pij×lnpij），pij為第j個指標(biāo)第i個樣本所占比重，由指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化確定。其次根據(jù)式（4）計(jì)算各指標(biāo)綜合權(quán)重Wj。表4，圖7

Wj=wajwbj∑mj=1wajwbj.（4）

各綜合權(quán)重，使用非整秩對各指標(biāo)秩和比由高到低排序。計(jì)算各處理RSRw值，根據(jù)RSR擬合值排名越靠前，該處理的綜合性越好原則。2021年得出Wa-5處理為當(dāng)年最優(yōu)處理；2022年在2021年基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)灌水下限得Wb-5處理為最優(yōu)，Wb-5處理（蕾期65% FC～90% FC，花鈴期70% FC～90% FC）為較好處理。表5

3 討 論3.1

株高是反映作物生長和發(fā)育形態(tài)的重要特征指標(biāo)［22］，莖粗是棉花產(chǎn)量的基礎(chǔ)［23-26］。棉花不同品種及生育時期對灌水上下限的響應(yīng)各不相同［18］，其主要原因是受其品種和生物學(xué)特性的影響［27-30］。新疆南疆長絨棉因品種、長勢均不同于陸地棉，將陸地棉灌溉制度套用于長絨棉種植管理，致使長絨棉水分利用率低下［6， 31］。陸地棉不同水分調(diào)控下適時適量灌溉技術(shù)日漸成熟，而長絨棉鮮有研究。株型是由株高、葉片、莖枝等器官在空間上的植株結(jié)構(gòu)形態(tài)及時間上的變化動態(tài)組成［32］。合理株型是棉花高產(chǎn)的基礎(chǔ)，因棉花營養(yǎng)生長和生殖生長重合期較長，高產(chǎn)株型和棉花產(chǎn)量具有正相關(guān)關(guān)系［33］。何平如等［34］發(fā)現(xiàn)陸地棉不同處理株高和莖粗增長表現(xiàn)為前期增長緩慢、中期快速增長、后期趨于平緩，與試驗(yàn)長絨棉這與陸地棉株高和莖粗生長規(guī)律相似［21］。陸地棉株高隨土壤水分下限的增加而增加，但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，長絨棉株高隨土壤水分下限增加出現(xiàn)先增高后減小，其原因可能是長絨棉由于自身冠層變化特性與陸地棉不同［3， 35］，加之南疆氣溫高土壤水分蒸發(fā)較大，覆膜滴灌會使根系上浮，灌水下限過高單次灌水量小，根系下扎較淺［36］，無法獲取充足水分，導(dǎo)致長絨棉高灌水下限花鈴期株高和莖粗增長緩慢。3.2

此外，棉花產(chǎn)量與株高具有顯著相關(guān)性，株高生長可間接反映生物量累積［37］，進(jìn)而影響棉花產(chǎn)量。劉素華等［38］發(fā)現(xiàn)虧缺灌溉會對棉花株高和產(chǎn)量造成不利影響；申孝軍等［39］發(fā)現(xiàn)蕾期未形成豐產(chǎn)構(gòu)型將對后期產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響，與試驗(yàn)相一致；土壤水分過高或過低將會降低同化物對籽棉分配比例，水分過多促使植株?duì)I養(yǎng)生長延緩造成貪青晚熟，水分過少促使植株過早轉(zhuǎn)向生殖生長甚至早衰，與何平如［40］的結(jié)果不同，其原因可能是長絨棉對水分脅迫響應(yīng)與陸地棉不同。王心等［31］發(fā)現(xiàn)長絨棉采用1膜3行的種植模式，在75%的灌水下限時，籽棉產(chǎn)量雖然較高達(dá)5 099 kg/hm2，但WUE僅為1.26 kg/m3。可能是因蕾期和花鈴期采用相同灌水下限，未對長絨棉實(shí)行精準(zhǔn)灌溉，使得水分利用效率偏高。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蕾期灌水下限為60% FC，花鈴期70% FC時，可使蕾期保證高產(chǎn)株型的同時亦滿足花鈴期水分需求，促進(jìn)了干物質(zhì)同化作用，從而獲得較高的籽棉產(chǎn)量和WUE。

3.3

考慮作物生長、產(chǎn)量、WUE等多指標(biāo)耦合關(guān)系［41］，寧松瑞和何平如等采用主成分分析對棉花產(chǎn)量等影響因素均得出較為適宜的水分下限［34， 42］，但只考慮客觀因素計(jì)算的權(quán)重，易忽視主觀因素對結(jié)果的影響。侯翔皓等［43］采用隸屬函數(shù)法、TOPSIS法和灰色關(guān)聯(lián)度法評價籽棉產(chǎn)量、水氮利用效率及經(jīng)濟(jì)效益的水氮耦合效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)100%ETc、N350綜合評價最高。然而以上方法或以主觀賦權(quán)或以客觀賦權(quán)，權(quán)重計(jì)算有失偏頗。故試驗(yàn)選用主客觀綜合賦權(quán)法來確定各指標(biāo)權(quán)重［44］。評價方法使用非整秩法［45］，用以改進(jìn)RSR法編秩方法在秩次化時易損失原指標(biāo)值定量信息的缺點(diǎn)。基于綜合權(quán)重法的秩和比法具有更高的準(zhǔn)確性。

采用AHP-EWM-RSR綜合評價法結(jié)合株高、莖粗、籽棉產(chǎn)量、單鈴重、單株成鈴數(shù)、收獲密度、WUE等綜合評價后，發(fā)現(xiàn)2021年不同灌水上下限得Wa-5（蕾期和花鈴期60% FC～90% FC）處理為當(dāng)年較優(yōu)處理，且不同灌水上限90% FC和100% FC的產(chǎn)量無顯著性差異，但水分利用效率卻差異顯著。因此，綜合各指標(biāo)及綜合評價得出的結(jié)果，確定出灌水上限90% FC既可以滿足產(chǎn)量又可以獲得較高的WUE。2022年改進(jìn)試驗(yàn)方案，經(jīng)綜合評價得Wb-5（蕾期65% FC～90% FC，花鈴期70% FC～90% FC）處理最優(yōu)。

4 結(jié) 論4.1

蕾期65% FC的灌水下限，株高和莖粗生長適中；花鈴期70% FC的灌水下限，株高和莖粗增長緩慢，促進(jìn)植株從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化。株高控制在93～105 cm，莖粗控制在9.93～10.71 mm。4.2

隨灌水上限提高，籽棉產(chǎn)量呈先增加后下降的趨勢，灌水上限為90% FC的Wa-5處理，較其CK-1處理的籽棉產(chǎn)量和WUE分別提高8.05%和59.04%；隨灌水下限的增加，籽棉產(chǎn)量先增加后降低，花鈴期70% FC灌水下限的Wb-5處理，較CK-2處理的籽棉產(chǎn)量、單株成鈴數(shù)、單鈴重和WUE分別提高10.86%、15.95%、9.09%、84.62%。2022年試驗(yàn)完善關(guān)鍵生育期的灌水下限，在保證籽棉產(chǎn)量的同時提升了WUE。4.3

Wb-5處理（蕾期65% FC～90% FC，花鈴期70% FC～90% FC）綜合各指標(biāo)最優(yōu)，兼顧增產(chǎn)、節(jié)水、增效的效果最佳。

參考文獻(xiàn)（References）

［1］楊廣， 李萬精， 任富天， 等. 不同礦化度咸水膜下滴灌棉花土壤鹽分累積規(guī)律及其數(shù)值模擬［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2021， 37（19）： 73-83.

YANG Guang， LI Wanjing， REN Futian， et al. Soil salinity accumulation and model simulation of cotton under mulch drip irrigation with different salinity level water［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2021， 37（19）： 73-83.

［2］ 閆曼曼， 鄭劍超， 張巨松， 等. 調(diào)虧灌溉對海島棉光合物質(zhì)生產(chǎn)與分配的影響［J］. 干旱區(qū)研究， 2016， 33（6）： 1351-1357.

YAN Manman， ZHENG Jianchao， ZHANG Jusong， et al. Effects of regulated deficit irrigation on production and distribution of photosynthetic matter in Gossypium barbadense L.［J］. Arid Zone Research， 2016， 33（6）： 1351-1357.

［3］ 王心. 種植模式與灌溉定額對機(jī)采長絨棉產(chǎn)量形成與采摘品質(zhì)的影響［D］. 烏魯木齊： 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2022.

WANG Xin. Effects of planting patterns and irrigation quotas on yield formation and picking quality of machine-picked long-staple cotton ［D］. Urumqi： Xinjiang Agricultural University， 2022.

［4］ 胡啟瑞， 吉春容， 李迎春， 等. 膜下滴灌棉花蕾期干旱脅迫對光合特性及產(chǎn)量的影響［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報， 2023， 32（6）： 1045-1052.

HU Qirui， JI Chunrong， LI Yingchun， et al. Effects of drought stress on photosynthetic characteristics and yield of cotton at bud stage under mulched drip irrigation［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2023， 32（6）： 1045-1052.

［5］ 王天友， 馮春暉， 王有武， 等. 海島棉不同果枝類型雜交F2代產(chǎn)量品質(zhì)性狀分布規(guī)律［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2020， 57（2）： 209-218.

WANG Tianyou， FENG Chunhui， WANG Youwu， et al. Study on the distribution of yield and quality traits and their correlations in F2 generation island cottons with different fruit branches［J］. Xinjiang Agricultural Sciences， 2020， 57（2）： 209-218.

［6］ 姚賀盛， 張亞黎， 易小平， 等. 海島棉和陸地棉葉片光合特性、冠層結(jié)構(gòu)及物質(zhì)生產(chǎn)的差異［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015， 48（2）： 251-261.

YAO Hesheng， ZHANG Yali， YI Xiaoping， et al. Study on differences in comparative canopy structure characteristics and photosynthetic carbon assimilation of field-grown Pima Cotton（Gossypium barbadense） and upland Cotton（G. hirsutum）［J］. Scientia Agricultura Sinica， 2015， 48（2）： 251-261.

［7］ 張妮， 左強(qiáng)， 石建初， 等. ANSWER模型評估新疆咸水灌溉棉花產(chǎn)量與效益［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2023， 39（2）： 78-89.

ZHANG Ni， ZUO Qiang， SHI Jianchu， et al. Estimating the yields and profits of saline water irrigated cotton in Xinjiang based on ANSWER model［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2023， 39（2）： 78-89.

［8］ 宋喜山， 曹紅霞， 何子建， 等. Aquacrop模型在北疆棉花生育期灌溉洗鹽制度優(yōu)化中的適用性［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2023， 39（20）： 111-122.

SONG Xishan， CAO Hongxia， HE Zijian， et al. Applicability of the Aquacrop model in optimization of irrigation and salt leaching schedule during the reproductive period of cotton in Northern Xinjiang of China［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2023， 39（20）： 111-122.

［9］ 高福奎， 王璐， 李小剛， 等. 不同灌溉制度對南疆棉田水鹽分布及作物生長的影響［J］. 灌溉排水學(xué)報， 2023， 42（1）： 54-63.

GAO Fukui， WANG Lu， LI Xiaogang， et al. Effects of spring irrigation on water and salt distribution in soil and cotton growth in southern Xinjiang［J］. Journal of Irrigation and Drainage， 2023， 42（1）： 54-63.

［10］ 黃真真， 劉廣明， 李金彪， 等. 滴灌帶布置方式與灌水定額對土壤性狀及棉花產(chǎn)量影響［J］. 土壤通報， 2020， 51（2）： 325-331.

HUANG Zhenzhen， LIU Guangming， LI Jinbiao， et al. Effect of layout of drip irrigation belt and irrigation quota on soil properties and cotton yield［J］. Chinese Journal of Soil Science， 2020， 51（2）： 325-331.

［11］ 廖歡， 甘浩天， 劉凱， 等. 機(jī)采棉氮素吸收及產(chǎn)量的最佳水氮組合［J］. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2021， 27（12）： 2229-2242.

LIAO Huan， GAN Haotian， LIU Kai， et al. Optimal water scheme and N rate for high N uptake and yield of machine-harvested cotton［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers， 2021， 27（12）： 2229-2242.

［12］ Wang H D， Wu L F， Wang X K， et al. Optimization of water and fertilizer management improves yield， water， nitrogen， phosphorus and potassium uptake and use efficiency of cotton under drip fertigation［J］. Agricultural Water Management， 2021， 245： 106662.

［13］ Li M， Xiao J， Bai Y G， et al. Response mechanism of cotton growth to water and nutrients under drip irrigation with plastic mulch in southern Xinjiang［J］. Journal of Sensors， 2020： 1-16.

［14］ Hong M， Zhang Z Y， Fu Q P， et al. Water requirement of solar greenhouse tomatoes with drip irrigation under mulch in the southwest of the Taklimakan Desert［J］. Water， 2022， 14（19）： 3050.

［15］ 趙波， 王振華， 李文昊. 滴灌方式及定額對北疆冬灌棉田土壤水鹽分布及次年棉花生長的影響［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2016， 32（6）： 139-148.

ZHAO Bo， WANG Zhenhua， LI Wenhao. Effects of winter drip irrigation mode and quota on water and salt distribution in cotton field soil and cotton growth next year in northern Xinjiang［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2016， 32（6）： 139-148.

［16］ 雷媛， 劉戰(zhàn)東， 張偉強(qiáng)， 等. 不同灌溉控制指標(biāo)對冬小麥生長及耗水特性的影響［J］. 灌溉排水學(xué)報， 2021， 40（4）： 8-15.

LEI Yuan， LIU Zhandong， ZHANG Weiqiang， et al. The effects of criteria used in irrigation control on growth and water consumption of winter wheat［J］. Journal of Irrigation and Drainage， 2021， 40（4）： 8-15.

［17］ 焦炳忠， 孫兆軍， El-SAWY S M， 等. 基于土壤水分下限的靈武長棗微孔滲灌灌溉制度研究［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報， 2020， 51（5）： 305-314.

JIAO Bingzhong， SUN Zhaojun， ELSAWY S M， et al. Irrigation schedule of microporous infiltration irrigation for Lingwu jujube based on lower limit of soil moisture［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2020， 51（5）： 305-314.

［18］ He P R， Yu S E， Zhang F C， et al. Effects of soil water regulation on the cotton yield， fiber quality and soil salt accumulation under mulched drip irrigation in southern Xinjiang， China［J］. Agronomy， 2022， 12（5）： 1246.

［19］ 汪昌樹， 楊鵬年， 姬亞琴， 等. 不同灌水下限對膜下滴灌棉花土壤水鹽運(yùn)移和產(chǎn)量的影響［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2016， 34（2）： 232-238.

WANG Changshu， YANG Pengnian， JI Yaqin， et al. Effects of different irrigation lower limits on soil water-salt transport and yield of cotton under mulched drip-irrigation［J］. Agricultural Research in the Arid Areas， 2016， 34（2）： 232-238.

［20］ 申孝軍， 孫景生， 張寄陽， 等. 滴灌條件下土壤平均含水率計(jì)算方法研究［J］. 水土保持學(xué)報， 2011， 25（3）： 241-244， 253.

SHEN Xiaojun， SUN Jingsheng， ZHANG Jiyang， et al. Study on calculation method of soil moisture content under drip irrigation［J］. Journal of Soil and Water Conservation， 2011， 25（3）： 241-244， 253.

［21］ 潘俊杰， 付秋萍， 阿布都卡依木·阿布力米提， 等. 蕾期和花鈴期不同灌水下限對滴灌棉花產(chǎn)量的影響［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2019， 37（5）： 27-32.

PAN Junjie， FU Qiuping， Abudukayimu Abulimiti， et al. Effects of irrigation limits at bud stage and flowering stage on yield of drip irrigation cotton［J］. Agricultural Research in the Arid Areas， 2019， 37（5）： 27-32.

［22］ 王東旺， 王振華， 張金珠， 等. 滴灌帶布置模式對北疆機(jī)采棉生長及土壤水熱鹽分布特征的影響［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2022， 38（S1）： 76-86.

WANG Dongwang， WANG Zhenhua， ZHANG Jinzhu， et al. Effects of drip tape modes on machine-harvest cotton growth and soil water， heat and salt distribution in Northern Xinjiang of China［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2022， 38（S1）： 76-86.

［23］ 張迎春， 張富倉， 范軍亮， 等. 滴灌技術(shù)參數(shù)對南疆棉花生長和土壤水鹽的影響［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2020， 36（24）： 107-117.

ZHANG Yingchun， ZHANG Fucang， FAN Junliang， et al. Effects of drip irrigation technical parameters on cotton growth， soil moisture and salinity in Southern Xinjiang［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2020， 36（24）： 107-117.

［24］ 劉海光. 虧缺灌溉下施氮量對棉花GhNRT基因表達(dá)和氮素利用效率的影響［D］. 濟(jì)南： 山東師范大學(xué)， 2021.

LIU Haiguang. Effects of nitrogen rate on GhNRT genes expression and nitrogen use efficiency of cotton under deficit irrigation ［D］. Jinan： Shandong Normal University， 2021.

［25］ 張慧， 張凱， 陳冰， 等. 不同灌溉量對新疆棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響［J］. 干旱區(qū)研究， 2022， 39（6）： 1976-1985.

ZHANG Hui， ZHANG Kai， CHEN Bing， et al. Effects of different irrigation rates on cotton growth and yield formation in Xinjiang［J］. Arid Zone Research， 2022， 39（6）： 1976-1985.

［26］ 楊北方， 楊國正， 馮璐， 等. 虧缺灌溉對棉花生長和水分利用效率的影響研究進(jìn)展［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報， 2021， 32（3）： 1112-1118.

YANG Beifang， YANG Guozheng， FENG Lu， et al. Effects of deficit irrigation on cotton growth and water use efficiency： a review［J］. Chinese Journal of Applied Ecology， 2021， 32（3）： 1112-1118.

［27］ 張澤宇， 曹紅霞， 何子建， 等. 基于AHP-EWM-TOPSIS的溫室辣椒最佳調(diào)虧灌溉方案優(yōu)化研究［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2023， 41（1）： 111-120.

ZHANG Zeyu， CAO Hongxia， HE Zijian， et al. Study on greenhouse pepper optimal regulated deficitirrigation scheme based on AHP-EWM-TOPSIS［J］. Agricultural Research in the Arid Areas， 2023， 41（1）： 111-120.

［28］ 倪肖衛(wèi)， 郭建斌， 殷慶霏， 等. 園林廢棄物堆肥用作綠化基質(zhì)對佛甲草生長的影響［J］. 干旱區(qū)資源與環(huán)境， 2019， 33（4）： 103-108.

NI Xiaowei， GUO Jianbin， YIN Qingfei， et al. Effects of green waste compost used as roof greening substrate on the growth of Sedum lineare［J］. Journal of Arid Land Resources and Environment， 2019， 33（4）： 103-108.

［29］ 田鳳調(diào). 秩和比法及其應(yīng)用［J］. 中國醫(yī)師雜志， 2002， 4（2）： 115-119.

TIAN Fengdiao. Rank sum radio and its application［J］. Journal of Chinese Physician， 2002， 4（2）： 115-119.

［30］ Wellens J， Raes D， Fereres E， et al. Calibration and validation of the FAO AquaCrop water productivity model for cassava （Manihot esculenta Crantz）［J］. Agricultural Water Management， 2022， 263： 107491.

［31］ 王心， 林濤， 崔建平， 等. 種植模式與灌溉定額對機(jī)采長絨棉產(chǎn)量及纖維品質(zhì)形成的影響［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2023， 60（8）： 1821-1829.

WANG Xin， LIN Tao， CUI Jianping， et al. Effects of planting mode and irrigation quota on yield and fiber quality of machine-picked long-staple cotton［J］. Xinjiang Agricultural Sciences， 2023， 60（8）： 1821-1829.

［32］ 白志剛. 不同棉花品種基于冠層PAR空間分布的株型特征與生長發(fā)育的研究［D］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 2016.

BAI Zhigang. Study on the plant architecture and development of different cotton cultivars based on PAR spatial distribution in canopies ［D］. Beijing： Chinese Academy of Agricultural Sciences， 2016.

［33］ 張祥， 胡大鵬， 李亞兵， 等. 長江流域大麥后直播棉集中成鈴與高產(chǎn)協(xié)同表達(dá)群體株型特征［J］. 棉花學(xué)報， 2017， 29（6）： 513-524.

ZHANG Xiang， HU Dapeng， LI Yabing， et al. The plant architecture of direct-sowing cotton planted after barley harvested with high yield and centralized boll-setting［J］. Cotton Science， 2017， 29（6）： 513-524.

［34］ 何平如. 土壤水分調(diào)控對南疆滴灌棉花生長及土壤水鹽肥運(yùn)移的影響［D］. 楊凌： 西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2020.

HE Pingru. Effects of soil water regulation on cotton growth and soil water salt fertilizer transportation under drip irrigation in Southern Xinjian ［D］. Yangling： Northwest A amp; F University， 2020.

［35］ 李志鵬. 灌溉制度對南疆無膜滴灌棉花生長及土壤水熱時空變化的影響［D］. 阿拉爾： 塔里木大學(xué)， 2022.

LI Zhipeng. Effects of irrigation regimes on the growth of filmless drip irrigation cotton and spatio-temporal variations of soil water and heat in Southern Xinjiang ［D］. Aral： Tarim University， 2022.

［36］ Wang J T， Du G F， Tian J S， et al. Mulched drip irrigation increases cotton yield and water use efficiency via improving fine root plasticity［J］. Agricultural Water Management， 2021， 255： 106992.

［37］ 王珂， 楊娜， 席吉龍， 等. 三種數(shù)學(xué)模型模擬不同播期小麥籽粒灌漿過程的比較分析［J］. 麥類作物學(xué)報， 2022， 42（11）： 1398-1407.

WANG Ke， YANG Na， XI Jilong， et al. Comparison of three mathematical equation for simulating the wheat grain filling process with different sowing dates［J］. Journal of Triticeae Crops， 2022， 42（11）： 1398-1407.

［38］ 劉素華， 彭延， 彭小峰， 等. 調(diào)虧灌溉與合理密植對旱區(qū)棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量與品質(zhì)的影響［J］. 棉花學(xué)報， 2016， 28（2）： 184-188.

LIU Suhua， PENG Yan， PENG Xiaofeng， et al. Effects of regulated deficit irrigation and plant density on plant growth and yield and fiber quality of cotton in dry land area［J］. Cotton Science， 2016， 28（2）： 184-188.

［39］ 申孝軍， 張寄陽， 孫景生， 等. 灌水模式及下限對滴灌棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］. 排灌機(jī)械工程學(xué)報， 2014， 32（8）： 711-718.

SHEN Xiaojun， ZHANG Jiyang， SUN Jingsheng， et al. Effect of drip irrigation pattern and irrigation lower limit on yield and quality of cotton［J］. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering， 2014， 32（8）： 711-718.

［40］ 何平如， 張富倉， 侯翔皓， 等. 土壤水分調(diào)控對南疆滴灌棉花產(chǎn)量及土壤水鹽分布的影響［J］. 水土保持研究， 2020， 27（2）： 84-92.

HE Pingru， ZHANG Fucang， HOU Xianghao， et al. Effects of soil water regulation on cotton yield and soil water-salt distribution under drip irrigation in southern Xinjiang［J］. Research of Soil and Water Conservation， 2020， 27（2）： 84-92.

［41］ 陸紅娜， 康紹忠， 杜太生， 等. 農(nóng)業(yè)綠色高效節(jié)水研究現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢［J］. 農(nóng)學(xué)學(xué)報， 2018， 8（1）： 155-162.

LU Hongna， KANG Shaozhong， DU Taisheng， et al. Current status and future research trend on water-saving high-efficiency and eco-friendly agriculture［J］. Journal of Agriculture， 2018， 8（1）： 155-162.

［42］ 寧松瑞， 顏安， 柳維揚(yáng). 鹽脅迫膜下滴灌棉花生長及產(chǎn)量對氮磷鉀追施配比的響應(yīng)分析［J］. 水資源與水工程學(xué)報， 2022， 33（5）： 208-215.

NING Songrui， YAN An， LIU Weiyang. Response of salt-stressed cotton growth and yield under film mulched drip irrigation to topdressing ratio of nitrogen， phosphorus and potassium［J］. Journal of Water Resources and Water Engineering， 2022， 33（5）： 208-215.

［43］ 侯翔皓. 南疆鹽堿化農(nóng)田膜下滴灌棉花水氮耦合效應(yīng)與高效利用模式研究［D］. 楊凌： 西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2022.

HOU Xianghao. Study on coupling effect of water and nitrogen and efficient utilization mode of cotton under mulched drip irrigation in salinized fields in South of Xinjiang ［D］. Yangling： Northwest A amp; F University， 2022.

［44］ 姚輝， 尹尚先， 徐維， 等. 基于組合賦權(quán)的加權(quán)秩和比法的底板突水危險性評價［J］. 煤田地質(zhì)與勘探， 2022， 50（6）： 132-137.

YAO Hui， YIN Shangxian， XU Wei， et al. Risk assessment of floor water inrush by weighted rank sum ratio based on combination weighting［J］. Coal Geology amp; Exploration， 2022， 50（6）： 132-137.

［45］ 潘偉亮， 吳齊葉， 龔文靜， 等. 改進(jìn)秩和比法在城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選中的應(yīng)用［J］. 應(yīng)用化工， 2021， 50（4）： 1155-1158.

PAN Weiliang， WU Qiye， GONG Wenjing， et al. Application of improved rank sum ratio method in the process select of municipal sewage treatment［J］. Applied Chemical Industry， 2021， 50（4）： 1155-1158.

Comprehensive evaluation of irrigation treatment based on

the growth and yield of drip-irrigated Gossypium barbadense

DU Yalong1，2，F(xiàn)U Qiuping1，2，AI Pengrui1，2，

MA Yingjie1，2，QI Tong3，PAN Yang1，2

（1." College of Water Conservancy and Civil Engineering，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052 China；2.Xinjiang Key Laboratory of Hydraulic Engineering Security and Water Disasters Prevention，Urumqi 830052， China；3.Research Institute of Soil，F(xiàn)ertilizer and Agricultural Water Conservation，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China）

Abstract：【Objective】 To explore the effects of different upper and lower limits of soil moisture on the growth and yield of machine-harvested Gossypium barbadense in Southern Xinjiang in the hope of providing theoretical basis for field water management of the crop.

【Methods】" A two-year field experiment was carried out with Gossypium barbadense as the research object. In 2021， three irrigation lower limits were set as 50%， 60% and 70% field water holding capacity （ FC ）， three irrigation upper limits were set as 80 %， 90% and 100% FC and eight treatments of different combinations （ Wa-1-Wa-8 ）. In 2022， the irrigation upper limit was set at 90% FC， three irrigation lower limits were set at 55 %， 65 % and 75 % FC in bud stage， and three irrigation lower limits were set at 60%， 70% and 80% FC in flower and boll stage. Nine treatments （ Wb-1-Wb-9 ） were completely combined. Based on the difference of growth indexes， yield composition and water use efficiency under different irrigation schemes， the better experimental treatment was selected by AHP-EWM-RSR comprehensive evaluation method.

【Results】" The results showed that the increase of irrigation lower limit at bud stage significantly increased plant height and stem diameter. The irrigation lower limit of 70 % FC at flowering and boll stage was beneficial to increase yield and water use efficiency， and there was no significant difference in harvest density. The seed cotton yield of Wb-5 treatment （65 % FC-90 % FC at bud stage and 70% FC-90% FC at flowering and boll stage ） was 6.33 t / hm2， which was 10.86 % higher than that of CK-2， and its water use efficiency was 73.17% higher than that of CK-2.

【Conclusion】 Bud stage are 65% -90% FC， and the upper and lower limits of irrigation at flower and boll stage are 70 % -90 % FC， which can promote growth and increase yield and water use efficiency.

Key words：Gossypium barbadense ; upper and lower limits of irrigation ; yield ; AHP-EWM-RSR comprehensive evaluation method ; water use efficiency

Fund projects： The key R amp; D of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2022B02009-3）;" \"Three Rural Issues\" Backbone Training Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2022SNGGGCC016）; Major Scientific and Technological Special Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2020A01002-2）

Correspondence author： MA Yingjie（1969-）， male， from Urumqi， Xinjiang，professor， Ph.D.， doctoral supervisor， research direction：the theory and technology of irrigation and drainage，（E-mail）xj-myj@163.com