不同水氮处理对棉花土壤水分迁移的影响

高黎明 周保平 唐梓涯 朱航飞

摘 要：通过棉花滴灌试验，研究了不同水氮处理对棉花土壤水分迁移的影响。试验共设置9种处理和1组对照，在棉花4个生育期采集土壤含水率数据，并采用烘干法测定土壤含水率。结果表明：在高水量4700m3/hm2和高氮360kg/hm2处理下，土壤含水率高，棉花生长发育较好。

关键词：水氮;水分迁移;土壤含水率;棉花

中图分类号 S562 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）（02-03）-0118-02

塔里木盆地位于新疆南部，气候干燥，降雨稀少，棉花是当地主要的经济作物之一。由于塔里木盆地水资源匮乏，精准农业对其至关重要，研究适宜的灌溉制度对提高水分资源利用效率以及提高棉花产量具有重要的意义。土壤和水是农业生产的2种重要的基本资源，土壤水是“四水”（地表水、地下水、大气水、土壤水）转化的纽带[1]，关系到水资源的形成、转化与消耗。目前，国内外对多重尺度上土壤水分的研究已有了长足的进展[2-4]。测定田间土壤含水率是农田用水管理和区域水资源管理的一项基础工作，对于农田灌溉排水的合理实施、农作物的增产与节约用水、四水转化关系的分析以及提高水资源的利用率等均具有重要的作用[5]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地位于第一师十团位于新疆阿拉尔市，这里地处塔里木盆地北缘，塔里木河上游，土地贫瘠。属于暖温带极端大陆性干旱荒漠气候，降水量稀少，昼夜温差大，年均降雨量40～80mm，年均蒸发量1877～2249mm，相对湿度47%～59%，无霜期193.7d，年均气温11.2℃[6]。

1.2 供试材料 棉花品种为中棉所43;氮肥为尿素：昆仑尿素，总氮≥46.4%。

1.3 试验设计 棉花采用膜下滴灌，根据灌水量和施肥量2种因素，每种因素分3个水平（高、中、低），设定高水（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）。正交化处理，对照组为不灌水同样施肥处理，共10个处理。灌水和氮肥在棉花苗期、蕾期、花铃期、吐絮期4个时期分别进行。具体的灌溉施肥时间和用量详见表1。

1.4 试验方法 在棉花的4个生育期进行土壤含水率的检测。样本采集：采用土钻取样，取样深度为0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～80、80～100cm。取样本装入铝盒后测取鲜土质量，后放置温度为105℃的烘箱中，烘干再次测取质量，计算土壤含水率。

1.5 数据处理 采用Excel进行数据处理和绘图。

2 结果与分析

2.1 不同水氮处理对土壤含水率的影响 棉花对土壤水分的吸收程度，影响着其生长发育的进程，适量的灌水有利于棉花根系的吸收，既不会浪费水资源，也不会导致棉花营养过剩。因此，研究棉花水分迁移规律对棉花生长、节约用水具有重要的现实意义。由图1可知：在高水（WH）的情况下，随着施肥量的增加，土壤含水率逐渐降低。高水低肥下（WHFL）的土壤含水率明显高于高水中肥（WHFM）和高水高肥（WHFH）。说明在高灌溉水平下，低氮会使土壤含水率更高。这是因为土壤之间空隙加大，会加快水分流失。

由图2可知：在中氮的情况下，随着灌水量的增加，土壤含水率逐渐提高。高水中氮（WHFM）下的土壤含水率明显高于中水中氮（WMFM）和低水中氮（WLFM），这说明棉花的生长过程中需要大量的水来完成生命活动，在花铃期时，随着灌水量的增加，土壤含水率达到最高，因天气原因，土壤蒸发量和棉花蒸腾量逐渐增加。但少量的灌水会导致棉花生长缓慢甚至会因缺水而死亡。

2.2 不同水氮处理对土壤剖面水分的影响 选取7月10日灌水后高灌水（WH）情况下3种不同施肥量以及高氮（FH）情况下3中不同灌水土壤剖面含水率的变化规律。

2.2.1 高灌水情况下的变化规律 由图3可知：高灌水（WH）情況下，在地下60cm时土壤含水率达到最高，因为一般棉花根系的长度大约在60cm左右，但由于土壤空隙较大，过多的水分会通过渗流的方式流到地下，大大浪费了水资源的利用。随着施氮量的增加，土壤含水率逐渐增加，在高水高氮（WHFH）的情况下，含水率达到最高。

2.2.2 高氮（FH）情况下的变化规律 由图4可知：高氮（FH）情况下，随着灌水量的增加，土壤含水率逐渐降低，在高水高氮（WHFH）情况下，20～40cm含水率最大，有利于根系的吸收，但随着棉花生育期的进行，水分不足，尤其在低水高氮（WLFH）情况下，水分流失严重，中水高氮（WMFH）情况下，水分分布合理，与根系长度吻合，利于水肥的吸收。

3 结论

在精准农业中，应根据棉花水分迁移规律对灌溉施肥进行合理调整，节约用水，防止水土流失，提高棉花产量。由本次试验结果表明，不同水肥处理下对棉花水分迁移有着较大的影响。

（1）在高灌水情况下，低氮处理的土壤含水率高，但流失过快;中氮相比于高氮，含水率略低。因此，在高灌水的情况下，高氮处理更加有利于棉花的生长发育。

（2）在高氮情况下，低水处理会使棉花花铃期供水不足，影响生长，高水处理虽然比中水处理条件下水分流失稍大，但综合棉花整个生育期，高水处理比中水处理更加适合。

参考文献

[1]靳孟贵，张人权，高云福，等.土壤水资源的特性及若干指标[J].地质科技情报，1997，16（2）：73-78.

[2]冯广龙，刘昌明.人工控制土壤水分剖面调控根系分布的研究[J].地理学报，1997，52（5）：461-469.

[3]庄季屏.四十年来的中国土壤水分研究[J].土壤学报，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]杨诗秀，雷志栋.田间土壤含水率的空间结构及取样数目确定[J].地理学报，1993（05）：447-456.

[6]李潇.南疆盐渍化地区棉花水分蒸腾模拟研究[D].阿拉尔：塔里木大学，2018.

（责编：张宏民）