滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响研究与数值模拟

１期 李鑫鑫等：滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响研究与数值模拟 ·４５·
参考。
３块棉田进行机械播种，均采用播后滴水出苗的
１ 材料与方法
管理模式，水源为当地地下水（淡水），灌水量为 １２７５ｍ３／ｈｍ２。灌水后每隔３ｄ观察出苗状况，
试验地位于新疆石河子灌区的北泉镇，地理 ３０ｄ后计算出苗率，在每块棉田随机选取１５个
新疆棉花机械采摘率达到７０％以上，因此衍 出苗后的生长产生盐害，破坏棉花养分离子吸 生出多种机采棉种植模式。机采棉模式的覆膜宽 收［１１１３］，严重时会使幼苗受到盐分胁迫导致死苗， 度、滴灌带布置和棉花株距、行距等变化，使土壤 造成棉花保苗率低，影响棉花产量［１４］，棉花出苗 水盐运动规律更为复杂，尤其是早期膜孔处产生 灌水量对棉花的出苗、养分吸收利用、用水耗水效 的表聚现象，对棉花苗期的生长产生影响，进而影 率产生重要影响［１５１６］。 响棉花的产量和经济效益［１２］。此外，新疆干旱区 实际生产管理中，出苗水灌水量并没有统一 盐碱土分布广、种类多、积盐重、改良难，２０１４年 的标准，各地往往根据种植经验灌溉出苗水，缺乏 灌区盐渍化耕地占总耕地面积的３７．７２％，比 科学性。在棉花苗期，蒸发较为强烈，土壤浅层盐 ２００６年提高６％［３］。近年来，为适应现代农业机 分的分布受到出苗水灌水量的调控，间接制约着 械化发展的趋势，新疆大力发展机采棉产业以提 棉苗的出生和后期发育，最终影响棉农的经济收 高采摘效率和经济效益，降低棉花的生产成本，至 益，因此，不合理的出苗水灌水量可能会影响棉花 ２０１８年，全疆采棉机械化率已达到７０％以上。 的出苗率，灌水量过大会造成水资源的浪费。所
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经过生产实践，新疆初步探索出若干兼顾机 以在保证棉花出苗保苗的前提下，确定合理的出 械作业、产量和品质的机采棉配套种植模式，机采 苗水灌水量，对土壤盐分控制及棉花田间管理有 棉模式的覆膜宽度、滴灌带布置、株距行距以及膜 重要意义。 上开孔数量因此改变。膜上开孔打通了覆膜时大 目前，这样的研究还很匮乏。本试验结合大 气———土壤之间的水分连续性，在蒸发作用下，土 田数据研究３种机采棉种植模式的棉田灌出苗水 壤中的水分通过膜孔散失到大气中，盐分则积聚 后浅层土壤盐分积聚的变化规律，并建立Ｈｙｄｒｕｓ 在土壤表层和膜孔附近［４７］。不同的机采棉模式 土壤盐分运移模型，进一步分析现行机采棉种植 使膜下水盐的分布运移变得复杂，而棉花幼苗对 模式下，不同出苗水灌水量对棉花根区土壤盐分 土壤盐分十分敏感［８１０］，盐分较高对棉花出苗和 和出苗率的影响，以期为提高棉花灌溉管理提供
旱指数为５．５，是典型内陆干旱区。
选取长势均匀、具有代表性的５株棉苗，用直尺测
１．１ 大田试验设计
定株高，用游标卡尺测定茎粗，叶面积采用“叶长
２０１８０４０５，在试验区选取３块相邻的膜下 ×叶宽×０．８４”［１７］计算。完成出苗率调查后，在
滴灌棉田，种植模式分别为１膜２管６行、１膜３ 每个样本区域面积上，水平方向按膜外垄沟、膜
滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及 出苗率的影响研究与数值模拟
李鑫鑫１，２，刘洪光１，２，龚 萍１，２，何新林１，２，林 恩１，２，李开明１，２
（１．石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子 ８３２０００；２．现代节水灌溉兵团重点实验室，新疆石河子 ８３２０００）
摘 要 为了探明膜下滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响规律，以田间试验为基 础，控制出苗水灌水量，研究棉花根区土壤盐分的运移特征及出苗率，并建立ＨＹＤＲＵＳ土壤盐分运移模型， 模拟１膜２管６行、１膜３管６行和１膜３管５行的种植模式下，在出苗水灌水量不同时，棉花根区土壤盐分 的分布规律。结果表明：灌水后，膜孔处０～２０ｃｍ深度土壤盐的质量分数随蒸发时间延长而逐渐增高，威胁 棉苗生长，且土壤盐质量分数与棉花出苗率呈线性负相关，棉花出苗时０～２０ｃｍ深度土壤盐质量分数的极限 值、临界值、适宜值分别为６．８１ｇ／ｋｇ、４．０９ｇ／ｋｇ和２．２８ｇ／ｋｇ；１膜３管６行种植模式下，当出苗水灌水量为 １１２５～１２７５ｍ３／ｈｍ２时，可以兼顾保苗、节水的目标，是合理的机采棉种植模式。 关键词 滴灌棉田；种植模式；根区盐分；出苗率；数值模拟 中图分类号 Ｓ２７４．２ 文献标志码 Ａ 文章编号 １００４１３８９（２０２０）０１００４４１２
收基第通稿 金 一 信日 项 作 作期目者者：：：：２国 李 刘０１家 鑫 洪９自 鑫 光０９，，然１男 男８科，， 学硕教 基士 授修金，研硕回（究５士日１生６生期６，９导从：０２２０师事９１９）干，主；１旱国０要区家１从３“节事十水干三灌旱五溉”区理重节论点水与研灌技发溉术项理研目论（究２与０。１技６ＥＹ术ｍＦ研ａＣｉｌ０究５：Ｌ０。ｉ１ｘ４Ｅｘ０ｅ６ｍｎ５）ａｉ２。ｌ０：Ｌ＠ｉ１ｕ６ｈ３ｏｎ．ｃｇｏｇｍｕａｎｇ５２１＠１６３．ｃｏｍ
坐标为８５°５５′～８６°５０′Ｅ，４４°１０′～４４°３５′Ｎ。年 １ｍ２的区域面积调查出苗率，出苗率＝出苗数／
降水量１８０～２７０ｍｍ，年蒸发量１０００～１５００ 播种数×１００％（每个膜孔生出１株苗即认定出
ｍｍ，日照２３１８～２７３２ｈ，无霜期１４７～１９１ｄ，干 苗），一共选取４５个样本，同时在样本调查面积中
管６行、１膜３管５行（图１）。棉田０～５０ｃｍ深 边、膜孔１、膜孔２、膜孔３、膜孔４、膜孔５和膜孔６
度土壤平均含水率为２６％，０～１０ｃｍ深度土壤平 设置取土点，垂直方向按０ｃｍ、１０ｃｍ和２０ｃｍ共