洞庭湖区杂交棉非充分灌溉试验研究

熊国平，罗 明

（湖南省灌溉试验中心站，湖南 沅江 413100）

洞庭湖区杂交棉非充分灌溉试验研究

熊国平，罗 明

（湖南省灌溉试验中心站，湖南 沅江 413100）

以湘杂棉9号为材料，分别于棉花蕾期和花铃期进行了非充分灌溉（指保持田间持水量的50%、60%、75%进行种植）试验。结果表明：水分胁迫对杂交棉株高和叶面积的影响具有延后性和可恢复性，对产量的影响主要在于降低成铃率，使铃重减轻；在测筒试验条件下，花铃期水分胁迫减产系数为0.39，蕾期水分胁迫的减产系数为0.28；同时，测得洞庭湖区砂壤土棉花花铃期萎蔫含水率为8.51%。上述结果对指导杂交棉生产具有一定的参考价值。

洞庭湖区；杂交棉；水分胁迫；减产系数

水分利用效率是节水农业的重要指标，也是节水农业研究的重要理论问题之一，非充分灌溉研究就是要最大限度地提高水分利用效率。棉花是高耗水农作物，也是对水比较敏感的农作物，因旱受灾减产十分严重。据调查，进入21世纪以来，南县棉花的年平均栽培面积为1.5万hm2，年受旱面积0.9万hm2，占栽培面积的近60%，因旱减产15.8%，年栽培效益仅1 192元/667m2。虽然杂交棉具有长势旺盛、抗灾性强、大铃优质等优势，它的大面积推广应用给棉花生产带来了强劲的活力，但其粗放的灌溉管理以及落后的灌溉技术仍然制约着棉花产业的发展。

1 材料与方法

1.1 试验概述

洞庭湖区杂交棉非充分灌溉试验研究于2013年在湖南省灌溉试验中心站测筒中进行，单个测筒面积为0.36 m2，装土深度为1 m。试验地位于东经112°22'，北纬28°51'，海拔高度30.2 m。试验土壤的容重为1.215 g/cm3，田间持水量为32.5%，土壤全氮、全磷、全钾和有机质含量分别为1.1、0.8、6.5和16.5 g/kg；试验地为大陆性亚热带季风湿润气候，年平均温度在17.4℃左右，年平均降雨量1 334.4 mm，年平均蒸发量892.5 mm；2013年平均气温18.7℃，年降雨1 098 mm，年蒸发量1 026 mm，属偏热偏干年份。供试杂交棉品种为湘杂棉9号。

1.2 试验设计

按棉花生育期划分标准[1]将棉花本田期划分为4个生育期：苗期（5月4日～6月10日）、蕾期（6月11日～7月2日）、花铃期（7月3日～8月20日）、吐絮期（8月21日～11月20日）。研究表明，在干旱条件下，水分胁迫对棉花生长发育及产量的影响程度由大到小依次为蕾期＞花铃期＞吐絮期＞苗期，蕾期和花铃期受旱对棉花生长发育和产量的影响最大[2-3]。因此，试验以蕾期、花铃期水分胁迫为研究重点，设蕾期土壤含水率控制下限为田间持水量的50%（A）、60%（B）、75%（C）以及花铃期土壤含水率控制下限为田间持水量的50%（D）、60%（E）、75%（F）6个处理，以全生育期充分供水为对照（CK），各处理水份供给情况见表1，湘杂棉9号栽培基本苗数为1 200株/667m2

表1 洞庭湖区杂交棉非充分灌溉试验方案 （%）

1.3 测定项目和方法

试验于4月27日播种，5月24日进入苗期，6月10日进入现蕾期，7月3日进入花铃期，8月20日开始吐絮，蕾期约22 d，花铃期约49 d。株高测量于6月10日开始，每10 d一次；用米尺测量，测量从子叶节至顶部第一片展开叶高度。叶面积测量于6月15日开始，每10 d一次；采用25 cm塑料尺测量叶柄红点至叶尖的长度（即叶长），单叶叶面积=叶长×叶长×0.82，单株叶面积为各单叶叶面积之和。土壤含水率的测定采用取土烘干法，每5 d一次，取3层（0～20、20～40和40～60 cm）。灌水量测定采用称重法（容器法）。棉花产量性状调查测量结合叶面积调查同步进行，并将7月15日前成铃的棉桃定为伏前桃，7月15日～8月15日成铃的棉桃为伏桃，8月15日成铃的棉桃为秋桃，三桃单收单晒，测定各自的铃重和产量。

2 结果与分析

2.1 杂交棉蕾期、花铃期水分胁迫对株高的影响

从图1中可以看出，在生育前期不同处理的棉花株高变化明显，其总趋势表现为随土壤有效水分的降低，株高增长变缓（蕾期为6月10日～6月30日，花铃期为7月10日～8月20日），一旦水分供应充足，即加快生长，株高接近对照（8月31日）。这表明降低田间土壤水分含量可以抑制棉花株高增长。因此，在棉花生产中可以充分利用这一特点进行调节，促使棉株蹲苗矮化健壮，促进棉株根系生长，为棉花高产打下基础。

图1 各处理株高的变化趋势

2.2 杂交棉蕾期、花铃期水分胁近对叶面积的影响

由图2可知，水分胁迫对单株叶面积的影响与株高相类似，均具有两个明显的特征。一是影响具有延后性，如蕾期进行水分胁迫，6月25日起到7月25日的单株叶面积的日增长量（△y）依次增大，即CK＞C＞B＞A。二是后期补偿恢复能力强，因水分胁迫造成单株叶面积减少，在后期供水充足的情况下，基本上能得到补偿；8月25日调查显示，各处理叶面积基本接近。

图2 各处理单株叶面积变化趋势

2.3 杂交棉蕾期、花铃期水分胁迫对产量的影响

从表2中可以看出，水分胁迫对棉花产量和产量性状有一定的影响，现蕾期、花铃期缺水均会降低棉花产量。水分胁迫对不同生育期的产量影响从大到小排列为：现蕾期水分胁迫＞花铃期水分胁迫，水分胁迫程度对同一生育期的产量影响从大到小排列为：75%灌水下限＞60%灌水下限＞50%灌水下限，与相关文献报道的结果相吻合[4-6]。

表2 各处理杂交棉产量性状的比较

就产量性状而言，受水分胁迫影响最大的是成铃率，其次是铃重。由表2可知，CK处理的总铃数为62.3个/株，比处理A（蕾期50%灌水下限）和处理D（花铃期50%灌水下限）分别多3.4和7.9个，其他处理的总铃数差异不大，从多到少排列依次为：CK＞F＞C＞A＞E＞D。由加权铃重数据可知，水分胁迫可明显降低成铃数，减轻铃重，其中以铃重降低较为显著。另外，水分胁迫还降低了光合作用效率，从而影响干物质的形成和积累，进而使产量下降。

2.4 杂交棉蕾期、花铃期对水分的敏感系数

不同生育阶段的水分胁迫对棉花产量的影响不同，而且同一阶段水分胁迫的程度不同，作物的反应也不一样。根据Doorenbos和Kasam 1975年提出的Ky模型：1-yi/ym=kyi（1-ETi/ETmi），可以计算出2013年洞庭湖区杂交棉蕾期、花铃期水分胁迫的减产系数[7]，亦称敏感系数。从试验结果（表3）来看，花铃期受水分胁迫比蕾期受水分胁迫的影响大；灌水下限定在田间持水量的50%，比灌水下限定在田间持水量的75%的影响大。

表3 棉花蕾期、花铃期受水分胁迫的减产系数

减产系数直观地反应了某一阶段植株缺水对产量的影响程度，K值愈大，对作物产量的影响愈大。生产实践中可以应用这一点将有限水量在作物不同生育期之间进行优化配置，以获得灌溉水的最大效益。

2.5 2013年杂交棉本田期充分灌溉条件下的腾发规律

棉花耗水量主要是腾发量，它的大小与气候条件、土壤条件（水分）及棉花叶面积密切相关。就土壤水分而言，土壤含水率大时土壤空隙度少，土壤水分蒸发阻力减少，则蒸发量加大；反之土壤水分含量低，土壤空气增多，土壤粒子对水分子的吸附力增大，蒸发量下降。因此，降低棉田表层土壤湿度可以有效降低棉花蒸发蒸腾量。

另外，就是棉花叶片的蒸腾作用。对棉花进行水分胁迫，叶片的含水量降低，叶片细胞气孔开度被迫缩小，蒸腾作用的界面缩小，阻力增大，则蒸腾量下降。但在充分灌水条件下，保持棉花正常生理活动的土壤湿度条件时，棉花的叶面蒸腾、土壤蒸发均保持旺盛和正常水平，并呈现前期、后期小、中期大的规律。从图3中可以看出，棉花全生育期日平均耗水3.57 mm，最高日耗水8.21 mm，最低日耗水0.15 mm，整个生长期耗水量出现多个“低-高-低”的小高峰。这主要是受气候条件影响，气温、风速、辐射、气压等突然增大则出现一个高峰。当气候因素出现拐点时，棉花日均腾发量也出现一个拐点。从棉花生长期腾发日平均变化规律可知，棉花灌溉应抓住6月下旬到8月中旬这段时间，特别是在气候骤变到干热阶段的时期应及时灌溉。倘若进行滴灌，每次灌15 m3/667m2，3～4 d灌一次；若进行沟灌，则每次灌30～40 m3/667m2，一周灌一次，才能保证棉花稳产高产。

图3 2013年充分灌溉条件下棉花植株的日平均腾发曲线

2.6 杂交棉花铃期萎蔫含水率及旱情评价指标

各个时期土壤含水量的大小与作物生长有着密切关系，在不灌水情况下，随着土壤水分降低，不利于棉花生长的因素增加。植株从正常生长到生长受阻、生长停滞，直至萎蔫枯死，必然要经历一段过程。因此，测定不同作物在不同生育期的萎蔫含水率，是制定干旱条件下作物受旱情况的重要评价指标[8]。

2013年杂交棉试验，测得花铃期（7月25日）棉花萎蔫含水率为8.51%，通过计算，洞庭湖区（砂壤土）杂交棉旱情等级与土壤绝对含水率的关系如下：当田间持水量为32.5%、土壤绝对含水量持续低于8.51%时，棉花即会萎蔫枯死（绝产）；当含水率为8.51%～10.91%时，棉花处于严重干旱条件；当含水率为10.91%～14.51%时，棉花处于中等干旱条件；当含水率为14.51%～20.51%时，棉花处于轻度干旱条件。这一指标在杂交棉的生产实践中具有较好的指导意义。

3 结 论

杂交棉蕾期、花铃期水分胁迫对棉花叶面积、株高、蕾铃花脱落、产量均有影响。随胁迫加剧，影响加大，但是水分胁迫对各要素的影响效果不同。总的来说，水分胁迫对棉株营养生长（株高、叶面积）的影响是暂时性的，如果后期恢复供水，即可得到恢复；但其对生殖生长（经济性状）的影响是不可恢复的。试验结果表明，水分胁迫程度越深，蕾铃花脱落越严重，铃重越轻，产量也越低。

充分灌溉条件下，2013年棉花全生育期日平均耗水量3.57 mm，日最大耗水8.21 mm，日最小耗水0.15 mm，而且呈现出前期消耗小、中期消耗大、后期消耗又变小的规律，主要耗水高峰在6月下旬～8月中旬。这说明棉花的主要需水期为6月下旬～8月中旬。以此为依据，可以对相同气候年份的棉花灌溉进行预报，6月下旬～8月中旬在无降雨情况下，沟灌灌溉周期为6～7 d，滴灌的灌溉周期为3～4 d，每次灌水量分别为30～40 m3/667m2，15～20 m3/667m2。

杂交棉蕾期、花铃期遭受水分胁迫的减产系数分别为0.28、0.39，因此在农业水资源分配中，必须优先满足棉花花铃期用水和现蕾期用水，否则将造成蕾铃花脱落和铃重降低，大大影响棉花产量和灌溉水的利用效率。

杂交棉花铃期萎蔫含水率为8.51%（砂壤土），这一数据是划分作物干旱等级的重要指标。当土壤墒情（含水率）在8.51%～10.91%时，将出现严重干旱；墒情在10.91%～14.51%时，将出现中等干旱；这一数据可作为洞庭湖区杂交棉旱情等级的参考数据。

[1] SL13-2004. 灌溉试验规范[S].

[2] 韩会玲. 水分胁迫对棉花生产影响的试验研究[J]. 农业工程学报，2001，17（3）：37-40.

[3] 彭世彰，徐俊增. 农业高效节水灌溉理论与模式[M]. 北京：科学出版社，2009.

[4] 杨长琴. 花铃期干旱对不同部位棉铃对位叶糖代谢及铃重影响[J].棉花学报，2014，26（5）：452-458.

[5] 王文龙. 水分胁迫和施肥对棉花腾发量与产量影响[J]. 灌溉排水学报，2010，29（2）：112-114.

[6] 刁品春. 花铃期土壤水分胁迫对棉花成铃影响及生理效应[D]. 南京：南京农业大学，2004.

[7] 李会昌. 作物敏感指数与敏感系数的分析与研究[J]. 灌溉排水，1990，9（4）：7-14.

[8] 迟道才. 节水灌溉理论与技术[M]. 北京：水利水电出版社，2009.

（责任编辑：成 平）

Experiment on Insufficient Irrigation of Hybrid Cotton in Dongting Lake area

XIONG Guo-ping，LUO Ming
（Hunan Irrigation Experiment Station, Yuanjiang 413100, PRC）

With a hybrid cotton variety Xiangzamian .9 as tested material, a test of non full irrigation (referring to the f eld water holding capacity of 50%, 60% and 75% for cotton growth) was practised respectively at cotton bud stage and at f ower and boll stage in this study. The results showed that the water stress effects on hybrid cotton plant height and leaf area were of delayed effect and recoverability, and the impact on cotton yield was mainly related to the decrease in boll setting rate and boll weight. The water-stress yield-reduction coeff cient was 0.28 and 0.39 at the bud stage and at the f ower and boll stage, respectively. And the wilting water content in sandy loam soil was 8.51% at the f ower and boll stage in the Dongting Lake area.

hybrid cotton; water stress; yield coeff cient; Dongting Lake area

S274.1

：A

：1006-060X（2015）11-0020-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.11.006

2015-08-13

湖南省水利厅湘水科计资助项目[（2013）243-3]

熊国平（1964-），男，湖南南县人，农艺师，主要从事农业技术科研及推广工作。

罗 明