水分对枣棉间作复合系统产量及水分生产率的影响.docx

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1、水分对枣棉间作复合系统产量及水分生产率的影响摘要：为探明适宜于南疆枣棉间作复合系统合理的灌水量，设置4个水分梯度,采用随机区组试验设计，研究枣棉间作不同水分处理对枣棉间作复合系统产量及水分生产率的影响。结果表明，随着灌水量的增加，枣棉间作群体产量呈现先减小后增加再减小的趋势；灌水量5 250 m3 /hm2处理产量最高，为2 828. 9 kg/hm2,与灌水量3 750、4 500、6 000 m3/hni2处理产量差异显著；不同水分处理下的水分生产率有明显差异，依次为灌水量3 750 m3/hm2灌水量5 250 m3/hm2灌水量4 500 m3/hni2灌水量6 000 m3/hm2o

2、因此，枣棉间作最佳灌水量为5 250m3/hm2o关键词：枣棉间作;水分;产量;水分生产率新疆缸枣、棉花产业近年来蓬勃发展，但是大多数都是单作种植。伴随农业产业结构的调整，新疆从可持续发展的高度，大力推广农林间作种植模式，而枣棉间作种植模式也成为了新疆农业增收的重点项目，目前形成了 “枣棉间作”农业中心产业格局。国内外学者从多个方面就间作应用的理论体系进行了优化资源到对有限水资源的节约、储存、利用和保护是极其重要的11。郑捷等12运用大量数据分析表明，灌溉技术落后、节水灌溉面积小造成的灌区灌溉水利用系数低是导致中国灌溉水分生产率低的主要原因。张寄阳等13研究发现，不同水分处理的冬小麦耗水规律基

3、本一致，但日耗水强度和总耗水量各处理间差别明显。而在间作种植中，人们往往只是按照其中一种作物的需水量进行灌溉，这样就会造成2种作物之间水分的不平衡。本试验研究枣棉间作条件下不同灌水量对枣棉间作复合系统产量及水分生产率的影响，为优化枣棉间作复合系统提供理论依据，从而探明适宜于南疆枣棉间作复合系统合理的灌水量。1材料与方法1. 1试验地概况试验于2017年在阿拉尔市塔里木大学园艺试验站(北纬40 32 34，东经81 18, 07,海拔1 015 m)展开。该地区年均降水量40. 182. 5 mm,年均蒸发量1 976. 6-2 558.9 mm,地下水埋深在3 m以下。降雨量极其稀少，地表蒸发

4、强烈，空气极端干燥，土壤类型为黏壤土。试验区地势平坦，排灌方便，土壤水分、肥力等条件相近。供试幼龄枣园红枣株行距配置为3.0 mX1.5 mo供试棉花品种为新陆中36号，在距离红枣1 m虑种植棉花。1.2试验设计结合棉花整个生育期对水分需求的特性，分别在棉花不同生育期进行水分控制，共设置4个水分处理，分别为3 750 m3/hm2 (W1)、4 500 m3/hm2 (W2)、1.3.3产量。棉花收获时，每小区选择7株棉花进行考种，测定籽棉干质量及收获指数等。红枣收获时，按实收产量计算。1.4数据计算方法1.4. 1耗水量。计算公式如下：耗水量(ET)=P+L+S-AW式中，ET为耗水量(mm

5、) , P为降雨量(mm) , L为灌溉量(mm) , S为作物利用地下水量(mm) , 为播种期和收获期020 cm 土壤贮水量之差(mm)。由于试验区的地下水埋藏较深(3.0 m以下)，公式可以简化如下：ET=P+L- W1. 4. 2作物水分生产率与灌溉水分生产率12 o计算公式如下：作物水分生产率(WUE)=Y/ (M+P+D+AW);灌溉水分生产率(WUEi)=Y/M。式中，Y为作物产量(kg/hm2), M为灌溉量(m3/hm2) , P为降雨量(m3/hm2),D为地下水补给量(m3/hni2) , W为播种期和收获期020 cm 土壤贮水量之差(m3/hm2)o由于试验区的地下

6、水埋藏较深(3. 0 m以下)，公式可以简化如下：WUE=Y/ (M+P+AW)L4.3 土地当量比。土地当量比用于衡量间作优势。计算公式如下：LER=Yih/Y+Yim/Y式中：Yih和Yim分别指在间作总面积上红枣和棉花产量(kg/hm2) ;YY分别指单作红枣和棉花产量(kg/hm2);当11时,表示有间作优势；当LERW3的红枣产量差异不显著,显著高于处理W4。间作棉花产量以处理W3最高，与处理的、W2、W4存在显著差异。不同水分处理下红枣、棉花间作模式系统总产量以处理W3最高，4个水分处理的系统总产量均高于棉花单作产量和红枣单作产量。4个水分处理土地当量比只有处理W1和处理W3大于1

7、,处理W2和处理W4均小于1。其中，处理W3土地当量比最大，但与处理阳的土地当量差异并不显著。2. 3不同水分虞理枣棉间作群体耗水总量4个水分处理的耗水量呈递增趋势，各处理之间都存在极显著差异。其中，处理阳的耗水量最低，较耗水量最高的处理W4减少了 34. 04%o1 .4不同水分处理枣棉间作群体灌溉水分生产率4个水分处理的灌溉水分生产率表现为处理的处理W3处理W2处理W4o处理W1灌溉水分生产率最高，为0. 59 kg/m3,与处理W3灌溉水分生产率(0. 54kg/n)3)差异不显著，但与处理W2、W4灌溉水分生产率有极显著差异。与处理W2 (0. 33 kg/m3)和处理W4 (0.31

8、 kg/m3)灌溉水分生产率相比,处理W1灌溉水分生产率分别提高78. 8%、90. 3%o2 . 5不同水分处理枣棉间作群体水分生产率4个水分处理下枣棉间作群体水分生产率表现为处理晅处理W3处理W2处理W4。处理W1的水分生产率最高，为0.59 kg/m3,与处理W3水分生产率差异不显著，但与处理W2水分生产率差异显著，与处理W4水分生产率差异极显著。3结论与讨论试验结果表明，枣棉间作群体产量以灌水量5 250 m3/hm2处理产量最高，与灌水量3 750 m3/hm2处理相比，灌水量4 500、5 250、6 000 m3/hm2处理分别减产32. 64%、增产28. 76%、减产14.9

9、4%。不同水分处理下枣棉间作群体水分生产率有明显差异。不同灌水量灌溉水分生产率表现为3 750 m3/hm25 250m3/hm24 500 m3/hm26 000 m3/hm2,灌水量 3 750 m3/hm2 处理与灌水量 5 250m3/hm2处理差异不显著，但与灌水量4 500、6 000 m3/hm2处理差异极显著。不同灌水量群体水分生产率表现为3 750 m3/hm25 250 m3/hm24 500 m3/hm26000 m3/hm2o灌水量3 750 m3/hm2处理与灌水量5 250 m3/hm2处理差异不显著,与灌水量4 500 m3/hm2处理差异显著，与灌水量6 000

10、 m3/hm2处理差异极显著。综合考虑灌溉量、水分生产率及枣棉间作群体产量，灌水量5 250 m3/hm2处理条件下，枣棉间作复合系统的灌溉投入与产出的整体效益最佳。因此，间作条件下，枣棉间作最适灌水量为5 250 m3/hm2o水分是影响作物产量的重要因素。钟良平等14研究表明，相对生物产量、相对经济产量随无量纲土壤湿度和耗水量增加而增加，说明作物产量会因耗水量的不同而有显著差异。程宪国等15研究也表明，冬小麦产量高低与耗水量多少有着显著的二次回归关系，在作物产量水平不高时，随着耗水量的增加，作物产量会持续上升，当达到作物最高产量后，随着耗水量的增加，产量则开始逐渐下降。本研究结果表明，灌水

11、量5 250、6 000 ni3/hm2处理耗水量极显著高于灌水量3 750、4 500 m3/hm2处理，而对应的灌水量5 250、6 000 m3/hni2处理棉花产量显著高于灌水量3 750、4 500 m3/hni2处理棉花产量。这与赵盼盼等16研究结果一致，即不同水分处理之间棉花产量存在极显著差异。万素梅等17研究表明，红枣对低水环境有较强的忍耐力与保水能力，随着耗水量的增加，红枣的产量逐渐降低，与本研究结果一致。在干旱条件下，人们为提高作物产量，以牺牲灌水量为代价，而干旱地区水资源宝贵，而较高的水分生产率与适度产量水平的结合，才对干旱缺水条件下的作物高效用水具有重要意义o本研究表明

12、，通过不同的水分处理枣棉间作的群体水分生产率大小并未随着灌水量的增加而增加，而是呈现复杂的关系。其中灌水量3 750 n)3/hni2处理水分生产率最高，与灌水量5 250 n)3/hm2处理水分生产率差异不显著，但与灌水量4 500 m3/hm2处理水分生产率差异显著，与灌水量6 000 m3/hm2处理水分生产率差异极显著。而枣棉间作的群体产量以灌水量5 250 n)3/hni2处理最高，与灌水量3 750、4 500、6 000 n)3/hm2处理差异显著。通常作物产量与用水量呈反抛物线关系，灌溉量过高时，过度的植被生长可能导致根系活力变弱、冠层结构不合理，这意味着产量与水分生产率并不一

13、定成正比。因此，灌水量5 250 ni3/hni2处理产量最高，耗水量较高，但是与灌水量3 750n)3/hni2处理水分生产率差异不显著。说明灌水量5 250 nl3/hm2处理协调了 “源”的积累和“库”的形成，使产量构成更加合理。同时，灌水量5 250 m3/hm2处理土地当量比与灌水量3 750 m3/hm2处理差异不显著，说明其对枣棉间作更有增产优势。4参考文献1张凤云，吴普特，赵西宁，等.间套作提高农田水分利用效率的节水机理J,应用生态学报，2012, 23 (5) ： 1400-1406.2高阳，段爱旺，刘祖贵，等.玉米/大豆不同间作模式下土面蒸发规律试验研究J.农业工程学报，2

14、008 (7) ： 44-48.3柴强，杨彩红，黄高宝.交替灌溉对西北绿洲区小麦间作玉米水分利用的影响J.作物学报，2011, 37 (9) ： 1623-1630.4程建平，曹凑贵，蔡明历，等.不同灌溉方式对水稻产量和水分生产率的影响J,农业工程学报，2006 (12) ： 28-33.5迟道才，佟延旭，陈涛涛，等.多生育期不同水分胁迫耦合对水稻产量及水分生产率的影响J.沈阳农业大学学报，2016, 47 (1)： 71-77.6高阳，段爱旺.冬小麦间作种植方式下棵间蒸发规律试验研究J .灌溉排水学报，2005, 24 (2) ： 13-17.7强小嫂，孙景生，刘浩，等.膜下滴灌对西瓜/棉花间作产量及水分生产率的影响J.灌溉排水学报,2015, 34 (6) ： 10-14.8王仰仁，杨丽霞.作物组合种植的需水量研究J.灌溉排水,2000 (4)：64-67.9周建伟，程鸿，郑国玉，等.棉花膜下滴灌试验初报J.新疆农垦科技,2000 (5) ： 32-33.10王治阈，饶晓娟，唐