水分对枣棉间作复合系统产量及水分生产率的影响

田玉刚 李燕芳 赵淑珍 汪志强 纪宇曦 胡守林

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/hm2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/hm2>灌水量6 000 m3/hm2。因此，枣棉间作最佳灌水量为5 250 m3/hm2。

关键词    枣棉间作;水分;产量;水分生产率

中图分类号    S665.1;S562        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）11-0008-03         开放科学（资源服务）标识码（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利用效率的理论和实践探索[1-2]。柴  强等[3]提出了在间作模式下作物需水量的计算模式。程建平等[4]、迟道材等[5]也探讨了冬小麦/春玉米种植模式下，不同作物各生育阶段的作物需水量的关系。高  阳等[6]还就小麦/玉米、小麦/油葵模式下，作物的日耗水量进行了研究。强小曼等[7]研究表明，滴灌下西瓜产量、棉籽产量、间作的水分生产率较沟灌分别提高约14.90%、9.20%、40.39%。王仰仁等[8]也指出，不同作物组合在一起种植，其水分利用效率较单作提高0.08～0.45 kg/m3。周建伟等[9]开展的棉花膜下滴灌试验结果表明，棉花膜下滴灌较常规沟灌节水 57.6%。王治国等[10]开展了不同灌溉模式对枣棉间套作体系下生态区域的温度和湿度变化的影响研究，确定了不同灌溉方式的生态影响，为优化枣棉体系灌溉模式提供理论依据。

我国现有耕地面积约1.2亿hm2，全国2/3的粮食、3/5的经济作物、4/5的蔬菜均从这里产出。而水资源正是一切产出的前提和保证，人们已经逐渐认识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40.1～82.5 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 m×1.5 m。供试棉花品种为新陆中36号，在距离红枣1 m處种植棉花。

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）、5 250 m3/hm2（W3）、6 000 m3/hm2（W4），另设红枣单作种植（CK1）、棉花单作种植（CK2）作为间作产量对照。其中处理W3为生长期常规管理灌水量对照，灌溉方式为滴灌，用水表控制水量。3次重复，小区面积31 m2。土样采集分别在5月19日、6月19日、7月19日、9月19日进行，采样点设置在红枣与棉花行间。

1.3    测定项目与方法

1.3.1    土壤水分性状。于棉花苗期、蕾期、花铃期、吐絮期，分别取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm层次土壤，测定土壤含水量。土壤水分采用烘干法测定，每项测定重复3次。

1.3.2    群体叶面积。于棉花花铃期用CI110冠层仪测定群体叶面积。

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-ΔW

式中，ET为耗水量（mm），P为降雨量（mm），L为灌溉量（mm），S为作物利用地下水量（mm），ΔW为播种期和收获期0～20 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-ΔW

1.4.2    作物水分生产率与灌溉水分生产率[12]。计算公式如下：

作物水分生产率（WUE）=Y/（M+P+D+ΔW）;

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/hm2），ΔW为播种期和收获期0～20 cm土壤贮水量之差（m3/hm2）。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：

WUE=Y/（M+P+ΔW）

1.4.3    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LER>1时，表示有间作优势;当LER<1则无间作优势。

1.5    数据统计

试验数据采用Excel进行整理汇总和绘图，方差分析采用DPS进行分析，显著性测验采用LSD法。

2    结果与分析

2.1    不同水分处理对间作棉花群体叶面积指数的影响

叶面积指数是作物群体发育状况的一个重要指标，也是影响作物产量的一个重要因子[13]。由图1可知，4个水分处理的群体叶面积指数差异不显著，其中处理W2群体叶面积指数最大，为2.32，其后依次是处理W3、W4、W1。相比叶面积指数最小的处理W1，处理W2群体叶面积指数仅增加了14.8%。

2.2    不同水分处理枣棉间作的产量及土地当量比

由表1可以看出，间作中以处理W1的红枣产量最高，但与处理W2、W3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W1、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，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W1的土地当量差异并不显著。

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基金项目   大学生创新创业训练计划项目（201810757061）;自治区研究生科研创新项目资助（XJ2019G273）。

通信作者

收稿日期   2020-02-16