水分對棗棉間作復合系統產量及水分生產率的影響

田玉剛 李燕芳 趙淑珍 汪志強 紀宇曦 胡守林

摘要? ? 為探明適宜于南疆棗棉間作復合系統合理的灌水量，設置4個水分梯度，采用隨機區組試驗設計，研究棗棉間作不同水分處理對棗棉間作復合系統產量及水分生產率的影響。結果表明，隨著灌水量的增加，棗棉間作群體產量呈現先減小后增加再減小的趨勢;灌水量5 250 m3 /hm2處理產量最高，為2 828.9 kg/hm2，與灌水量3 750、4 500、6 000 m3/hm2處理產量差異顯著;不同水分處理下的水分生產率有明顯差異，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。

關鍵詞? ? 棗棉間作;水分;產量;水分生產率

中圖分類號? ? S665.1;S562? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）11-0008-03? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（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、棉花產業近年來蓬勃發展，但是大多數都是單作種植。伴隨農業產業結構的調整，新疆從可持續發展的高度，大力推廣農林間作種植模式，而棗棉間作種植模式也成為了新疆農業增收的重點項目，目前形成了“棗棉間作”農業中心產業格局。國內外學者從多個方面就間作應用的理論體系進行了優化資源利用效率的理論和實踐探索[1-2]。柴? 強等[3]提出了在間作模式下作物需水量的計算模式。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，作物的日耗水量進行了研究。強小曼等[7]研究表明，滴灌下西瓜產量、棉籽產量、間作的水分生產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結果表明，棉花膜下滴灌較常規溝灌節水 57.6%。王治國等[10]開展了不同灌溉模式對棗棉間套作體系下生態區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影響，為優化棗棉體系灌溉模式提供理論依據。

我國現有耕地面積約1.2億hm2，全國2/3的糧食、3/5的經濟作物、4/5的蔬菜均從這里產出。而水資源正是一切產出的前提和保證，人們已經逐漸認識到對有限水資源的節約、儲存、利用和保護是極其重要的[11]。鄭? 捷等[12]運用大量數據分析表明，灌溉技術落后、節水灌溉面積小造成的灌區灌溉水利用系數低是導致中國灌溉水分生產率低的主要原因。張寄陽等[13]研究發現，不同水分處理的冬小麥耗水規律基本一致，但日耗水強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行灌溉，這樣就會造成2種作物之間水分的不平衡。本試驗研究棗棉間作條件下不同灌水量對棗棉間作復合系統產量及水分生產率的影響，為優化棗棉間作復合系統提供理論依據，從而探明適宜于南疆棗棉間作復合系統合理的灌水量。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗地概況

試驗于2017年在阿拉爾市塔里木大學園藝試驗站（北緯40°32′34″，東經81°18′07″，海拔1 015 m）展開。該地區年均降水量40.1～82.5 mm，年均蒸發量1 976.6～2 558.9 mm，地下水埋深在3 m以下。降雨量極其稀少，地表蒸發強烈，空氣極端干燥，土壤類型為黏壤土。試驗區地勢平坦，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，在距離紅棗1 m處種植棉花。

1.2? ? 試驗設計

結合棉花整個生育期對水分需求的特性，分別在棉花不同生育期進行水分控制，共設置4個水分處理，分別為3 750 m3/hm2（W1）、4 500 m3/hm2（W2）、5 250 m3/hm2（W3）、6 000 m3/hm2（W4），另設紅棗單作種植（CK1）、棉花單作種植（CK2）作為間作產量對照。其中處理W3為生長期常規管理灌水量對照，灌溉方式為滴灌，用水表控制水量。3次重復，小區面積31 m2。土樣采集分別在5月19日、6月19日、7月19日、9月19日進行，采樣點設置在紅棗與棉花行間。

1.3? ? 測定項目與方法

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，測定土壤含水量。土壤水分采用烘干法測定，每項測定重復3次。

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

1.3.3? ? 產量。棉花收獲時，每小區選擇7株棉花進行考種，測定籽棉干質量及收獲指數等。紅棗收獲時，按實收產量計算。

1.4? ? 數據計算方法

1.4.1? ? 耗水量。計算公式如下：

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）。由于試驗區的地下水埋藏較深（3.0 m以下），公式可以簡化如下：

ET=P+L-ΔW

1.4.2? ? 作物水分生產率與灌溉水分生產率[12]。計算公式如下：

作物水分生產率（WUE）=Y/（M+P+D+ΔW）;

灌溉水分生產率（WUEi）=Y/M。

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

WUE=Y/（M+P+ΔW）

1.4.3? ? 土地當量比。土地當量比用于衡量間作優勢。計算公式如下：

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量（kg/hm2）;YY分別指單作紅棗和棉花產量（kg/hm2）;當LER>1時，表示有間作優勢;當LER<1則無間作優勢。

1.5? ? 數據統計

試驗數據采用Excel進行整理匯總和繪圖，方差分析采用DPS進行分析，顯著性測驗采用LSD法。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 不同水分處理對間作棉花群體葉面積指數的影響

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

2.2? ? 不同水分處理棗棉間作的產量及土地當量比

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

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

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基金項目? ?大學生創新創業訓練計劃項目（201810757061）;自治區研究生科研創新項目資助（XJ2019G273）。

通信作者

收稿日期? ?2020-02-16