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大田条件下滴灌土壤湿润区对棉花根系分布与产量的影响

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滴灌是局部灌溉，有限的湿润区域会改变作物根系的分布结构，从而影响作物根系吸水、地上部分的生长以及最终的产量，因此土壤湿润区与作物根系分布形态之间的关系是确定滴灌土壤湿润比的重要依据，但国内外针对这一问题的研究成果比较少。为了探讨滴灌下土壤湿润区对作物根系生长分布、根系耗水、棉花地上部生长特征以及产量的影响，为滴灌土壤湿润比的确定提供理论依据，本文以棉花为材料，分别通过控制毛管间距和滴水流量得到不同的土壤湿润区，在大田条件下研究了不同土壤湿润区的土壤水分分布、土壤湿润区对棉花根系分布和耗水、土壤湿润区对棉花地上部生长特征及产量的影响。大田试验中设置两种毛管间距（90cm和130cm）以形成两种湿润区处理，用烘干法测定土壤水分；设置三种滴水流量（1.393L/h、2.757 L/h、6.254 L/h）以形成三种湿润区处理，用中子仪及烘干法测定土壤水分并计算不同土壤湿润区土层耗水强度及耗水量；在棉花各生育采用根钻法取根获得棉花根系的分布状况。观测不同的土壤湿润区对应的棉花5个生育阶段（苗期、蕾期、花期、铃期、吐絮期）地上部生长特征。吐絮期测产，计算不同土壤湿润区处理棉花总产量以及各处理内、外行棉花产量，主要得出以下结论：
　　 （1）滴水流量对土壤水分分布有影响。水平方向上，大的滴水流量导致土壤湿润区宽度大，土壤水分分布较均匀；小的滴水流量导致土壤湿润宽度小，土壤水分分布差异较大。垂直方向上，大的滴水流量导致土壤水分主要集中在表层，土壤湿润区深度较浅，垂直方向分布不均匀；小的滴水流量导致土壤水分垂直入渗速率大，靠近滴灌水源的土层含水量较大，土壤湿润深度较大，远离滴灌水源的土层含水量几乎不受滴灌水分影响，同一测点土壤水分垂直分布差异不大。
　　 （2）土壤湿润区对棉花根系分布有影响。水平方向上根长密度以棉花根轴为中心向两侧递减；宽浅型土壤湿润区根系分布较均匀，内、外行棉花根轴处根长密度差异不大；窄深型土壤湿润区棉花根系分布不均匀，内、外行根轴处根长密度差异较大，生育期平均根长密度差值为236.80m/m3。
　　 （3）不同土壤湿润区处理的棉花根长生长过程都符合多项式分布，根长峰值也都出现在出苗后的80d左右，然后随生育进程而衰退。棉花根重生长过程都符合Gaussian模型，都是在出苗后110d左右根重达到峰值，然后随生育进程而衰退，但是宽浅型土壤湿润区处理的棉花根重比窄深型处理的棉花根重大了将近1倍。
　　 （4）棉花打顶前，不同土壤湿润区的棉花耗水强度差异不大，而后不同土壤湿润区的棉花耗水强度开始出现差异。宽浅型土壤湿润区的平均耗水强度为6.03mm/d、，而窄深型土壤湿润区的平均耗水强度仅为5.55mm/d。总耗水量也是宽浅型土壤湿润区最大，窄深型土壤湿润区较小，总耗水量分别为546mm、498mm。
　　 （5）不同滴灌土壤湿润区下的棉花株高、叶面积生长趋势基本一致，且内行棉花株高、叶面积均比外行大；株高生长均符合Logistic函数分布，叶面积生长均符合Gaussian分布；叶面积达到峰值的时间均在出苗后90天左右。宽浅型土壤湿润区棉花植株矮小，单株叶面积较小，但内外棉行植株株高、叶面积差异最小，平均差值分别为4cm、94.87cm2；窄深型土壤湿润区内行棉花株高、单株叶面积均较大，外行棉花株高、单株叶面积均较小，内外棉行植株株高、叶面积差异较大，平均差值分别为5.1cm、234.72cm2。
　　 （6）不同滴灌土壤湿润区对棉花产量有影响，宽浅型土壤湿润区棉花产量较高，窄深型土壤湿润区棉花产量较低，实际产量分别为4663.7kg/hm2、3990.1kg/hm2；不同滴灌土壤湿润区内行棉花产量相差不大，差值仅为31.7 kg/hm2，而对外行棉花产量来说，宽浅型土壤湿润区的棉花产量较高，窄深型土壤湿润区棉花产量较低，二者差值可达到641.6kg/hm2。由此可知提高土壤湿润均匀性有利于作物的均匀生长，可提高作物的最终产量。
　　 （7）窄深型土壤湿润区根系分布不均匀，内外棉行地上部生长特征及产量差异较大；宽浅型土壤湿润区根系分布较均匀，内外棉行地上部生长特征及产量差异不大,虽然宽浅型土壤湿润区植株长势矮小但较均匀，根系分布浅导致成铃早，棉花收获时间提前但产量也不低。因此宽浅型土壤区有助于控制植株的旺长，在棉花生育阶段后期，若天气情况不好，该湿润区下棉花早熟将会提高棉花的产量。

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