1、黄河流域棉花产量与水分关系摘要：众所周知，水是人类及作物生产生活必不可缺的一部分。水是生命之源。对于农作物来说水也是生存的必要条件之一。我国是棉花生产大国，也有许多地区正在发展棉花种植业。本文就棉花水分生理及黄河流域棉田耗水量与产量等关系进行研究与讨论。关键词：黄河流域棉田、产量、耗水量、水分、合理灌溉技术前言：棉花是我国重要的经济作物，是关系国计民生的重要物资。我国已有两千多年的植棉历史，是世界棉花生产、消费和贸易大国。新中国成立 50 多年来，我国棉花生产得到了快速发展。目前全国除西藏、青海、内蒙古和黑龙江等省、自治区外，都有棉花栽培。而棉花对于人类生产生活有着重要作用。棉纤维是纺织工业的
2、重要原料。棉纺织品吸湿性强、透气性好、保暖性能好、着色稳定、手感柔软、穿着舒适。棉纤维不能为化学纤维所代替；棉子仁含丰富油脂和蛋白质；棉短绒由短纤维和断纤维组成。生产棉毯、生产蜡纸和铜版纸高级纸张、硝酸纤维素、黏胶纤维和醋酸纤维；棉子壳是生产食用菌培养基经加工可生产出糠醛、酒精等产品；棉秆可制造火药、纤维板等；棉酚是一种多酚化合物，游离棉酚对人体和单胃动物有毒。但在医药和化工中有重要用途，精制棉酚可用于生产治疗肺癌等疾病药物。 土壤水分含量的多少，直接影响作物根系的生长。在潮湿的土壤中，作物根系不发达，生长缓慢，分布于浅层；土壤干燥，作物根系下扎，伸展至深层。作物水分低于需要量，则萎蔫，生长停
3、滞，以至枯萎；高于需要量，根系缺氧、窒息、最后死亡。只有土壤水分适宜，根系吸水和叶片蒸腾才能达到平衡状态。作物的需水量通常用蒸腾系数表示。蒸腾系数是指作物每形成一克干物质所消耗的水分的克数。作物的蒸腾系数不是固定不变的。同一作物不同品种的需水量不一样，同一品种在不同条件下种植，需水量也各异。影响作物需水量的因素很多。第一是气象条件。大气干燥、气温高、风速大，蒸腾作用强，作物需水量多；反之则需水量少。第二是土壤条件。土壤肥沃或经施肥后，作物生长良好，干物质积累多，而水分蒸腾并不相应增加，因此需水量要比在瘠薄地上少些。有关研究证明，土壤中缺乏任何一种元素都会使需水量增加，尤以缺磷和缺氮时需水最多，
4、缺钾、硫、镁次之，缺钙的影响最小。棉花需水量是指棉花在生长发育期间田间消耗的水量，包括整个生育时期内棉花自身所利用水分及植株蒸腾和棵间蒸发所消耗的总和。棉田耗水量受自然条件、农业技术措施和产量水平的影响最终反映在耗水系数(每生产 1kg 籽棉的耗水量)不同。棉花的耗水系数一般为 1 3002000(kg/kg)。产量提高，耗水量增大，但耗水系数却随产量提高而降低。说明随产量水平的提高，水的利用率也随之提高。由于各生育时期的外界环境条件和生育状况不同。1 苗期 棉花出苗到现蕾阶段，由于气温不高，植株体较小，土壤蒸发量和叶面蒸腾量均较低，因此需水较少。此阶段的需水量占全生长期总需水量的 15%以下
5、，0-40cm 土层含水量占田间持水量的 55%-70%为宜。 2 蕾期 棉花现蕾以后，气温逐渐升高，棉花生育加快，土壤蒸发量也随之增加，需水量也逐渐加大。此阶段的需水量占全生长期总需水量的12%一 20%，060cm 土层内保持田间持水量的 60%-70%为宜。 3 花铃期 棉花开花以后，气温高，棉株生长旺，叶面积指数和根系吸收能力都达到高峰，需水量最大。此阶段的需水量占总需水量的 45%-65%。080cm 土层内土壤水分以保持在田间持水量的 70%-80%为宜。4 吐絮期 由于气温下降，叶面蒸腾减弱，需水量逐渐减少。此阶段的需水量占总需水量的 10%-20%，土壤水分保持在田间持水量的
6、65%为宜。一、 棉田贮水灌溉、土攘饱贮水分黄河流域棉区冬、春季雨雪少，春季干早多风，蒸发量大。根据广大地区历年降水量和蒸发量的资料统计，自第一年的 11 月至翌年的 3 月累积降水量仅有 50 一 60 毫米，而同期蒸发量却常达 250 毫米以上。由于降水量少，蒸发强烈，棉田常因播种层缺墒，不能适时播种，或者因墒情不足，出苗不易。因此，本棉区棉田贮水灌溉的主要任务是保证播种时在播种层有足够的水分，以满足种子发芽的需要，为获得全苗培育壮苗打下基础。其次，由于贮水灌溉能在土壤中、下层( 50 厘米以下 )贮存一部分水分，供给棉花生长期)，而中、下层的土壤水分不易受到雨季前降水或生长期灌水量的补给
7、，在生产上常可发现由于棉田底墒不足，棉花生育受早早衰，这在贫瘠且薄的棉田尤为严重。实践证明: 充足的底墒，可以减轻棉花生长前期和减缓生长中期可能遇到的干早威胁，并可适当推迟生长期的头水期，缓和了棉花和其他作物在“ 三夏” 期间相互争水的矛盾。同时还应着重指出: 生长期灌溉，水分大量消耗于地面蒸发，而深层贮水则几乎全部消耗于棉花蒸腾，直接供给棉花吸收利用，从而增强棉花的抗旱性和稳产性。我所在黄河流域棉区的调查研究，在常年的气候条件下，中下游棉区的中水位( 8-4 米) 或低水位( 4米以下) 砂壤土和粘壤土棉田，冬耕前测定 1 米土层的田间最大持水量一般为 60%左右，相当于每亩棉田贮水 160
8、 -2 0 毫米，不敷来年棉花正常生育所需，这一类型棉田如能于封冻前每亩适时灌水80-100 立方米( 相当于 110 -140 毫米水量) ，1 米土层贮水量即可增至 250 一 300 毫米，经过早春顶凌耙枪保墒至播种前测定同一土层贮水消耗量为占原贮水量的十分之一左右，亦即自冬灌后至播种前的一百天里，每亩棉田的实际耗水量仅为 27 -30 毫米。又从不同土壤层次的耗水量和耗水深度分析，以在 30 厘米以上土层中的耗损量为最大，30 厘米以下的各层次土壤水分基本上保持稳定状态，耗损量极少( 见图 1 )。这样在 4 月中下旬播种，如果温度条件适宜，一般于播后 10 天左右即可顺利出苗。同时还
9、测定苗期棉苗主要根系分布层的上壤水分均不低于 60 %。显然，冬季贮水灌溉并做好保墒的棉田，土壤水分有于适时期播种和棉苗生育。而不进行贮水灌溉的棉田，播种时测定土壤水分常已降至 45 % 以下，缺苗断垄现象严重，苗期更进一步下降为 40% 左右，不能满足棉苗正常生长对水分的要求( 见图2 )。深层蓄墒为棉花播全苗奠定基础，但还必须做好保墒工作。保墒的关键时期，是不违农作好早春解冻初期的顶凌耙耱，耙耱后，土壤上虚下宜，促进近地表水在耕层凝集增加土壤水分。综上所述，可以认为: 在黄河流域棉区灌溉水源充足或生产条件较好琢地区，均可因时因地制宜，积极推行棉田冬(早春) 季贮水灌溉，使土层饱贮水分。土层
10、饱贮水分后，犹如起到“水库” 作用，干早期间就可以源源不断供给棉花利用。二、掌握棉花耗水关键期，适时适盆灌溉棉花生长期合理灌溉技术的掌握，首先必须了解棉花在各个不同生育阶段正常生育的需水要求( 见表 4 ) ; 分析当地不同水文年分的气候变化特点，如降水量及其分布状况; 观测棉田地下水位常年的升降动态及其对棉花根系分布层的补给量，以及土壤水分物理性质等内外在因素，以便通过土壤水分的调节，达到协调棉株生育、增保蕾铃和提高产量的目的。棉花在不同生育阶段均有其最适宜的土壤水分，经过 8 年( 1958 -1965)的系统测定，参照棉花的生育状况，逐年加以订正,确定了如上的土壤水分指标，以此作为指导棉
11、田灌溉的依据。在订正土壤含水率的基础上，通过近年来在河南省棉区的广泛调查，进一步将土壤水分划分为七个等级( 见表 5) ，这样，就可将水分和棉株长相长势联系在一起，用以鉴别在不同的土壤水分条件下棉株的生育情况，在指导棉田灌溉时，更能符合客观实际,同时还为验证棉花需水形态指标提出依据。综上所述，纵观本棉区气候特点及降水分布规律，除淮北地区常年降水充沛( 棉花生长期的平均降水量常可达 60 毫米以上)和平原引黄系统渠水灌区地下水位较高( 平均在 1.5 米左右) ，补给量大，灌溉供水不显得突出。从广大棉区降水的分布特点分析，由于冬、春季和初夏常较干旱，雨季前或棉花盛花期( 7 月中旬) 前的灌溉，
12、是影响棉花生育和决定产量的重要因素。我所多年来进行棉花灌溉试验结果指出: 在灌排设施条件较好的棉田，棉花生长期间的两个主要灌水期，一为初蕾至盛蕾期( 6 月上、中旬) ,另一为初花期前后( 6 月下旬末至 7 月上旬) ，在一般干早年和中雨年只要能及时灌好这两个时期水，增产效益常可达 20 一 30 %。盛花期为棉株耗水高峰，但常年由于进入“ 雨季”。土壤失水层中的水分得到补充，降往往渗到 1 米以下，能够满足棉株耗水，有时排水更显为重要。至于棉花生长后期的灌溉，指的是秋后 8 月中旬末至 9 月上旬期间，只见天早温高，地有劲，棉株“ 三桃”齐结，在未降透雨棉田缺水的情况下，可适当补充一水，这
13、对保叶、保铃，特别是对加速棉铃发育、增加上部铃重和促进吐絮大有裨益。现着重分析初蕾至盛蕾、初花期前后的灌水技术。( 一) 初蕾至盛蕾期的灌溉从棉花不同生育阶段的耗水量分析，棉株现蕾后，由于气温逐渐升高，生长速度加快，花蕾大量形成，田间耗水量渐次增多。据我所的试验: 初蕾期句亩棉田日耗水量为 3 毫米左右，盛蕾期后增至3.8 毫米，整个蕾期的 25 一 30 天期间，阶段耗水量约 80-107 毫米，占全生长期总耗水量的 14%左右。本棉区在这一时期内是经常较为干早的，由于降水量少( 60 毫米左右，仅能满足蕾期耗水的二分之一)、蒸发强烈，冬春季贮存于 30 厘米以上土层中的水分，几乎已耗损殆尽
14、，因而这一层次的土壤水分在进入蕾期后常低于田间持水最的，在常年或一般中等干早年常会比现持续性的土壤干早，严重地影响棉花的正常生育。所以蕾期遇早灌溉是棉花增产的关键水，河北省石家庄地区棉农有“ 麦收前后浇棉花，十年倒有九不差” 的灌溉经验，这就是对该地区棉花需水和土壤供水规律的科学概括。特别是地力较痔薄的棉田，地瘦苗不长，浇好这一时期的水,能起到“ 催棵促长” 增加花蕾和多座伏前桃的作用。这一类型棉田，灌水如能结合追施速效氮肥，水肥相融和，生产效果尤为显著。关于蕾期合理灌水技术的掌握和应用,据我所研究并综合各地灌溉试验结果: 砂壤土棉田在气候干早的情况下，蕾期棉花主要根系分布层(10-50 厘米
15、)土壤含水率日平均下降为 0.2-0.3%( 干土重比)，初蕾期后当该土层含水已接近或正处于 l 升间持水量的 50%-65%时，即需灌溉供水，以保证该层次的土壤水分在盛蕾后期不低于 60%，这样，灌水量宜为每亩 20 -30 立方米，灌后可维持 15 一 20 天。( 二) 初花期前后的灌溉从常年气候特点来看，本棉区的广大地区棉花开花后( 6 月下旬一 7 月上旬) 降水仍少，耗水量却大增，土壤水分持续下降,形成缺水低谷，被称为雨季前的“ 短期干旱期” ，在不雨的忙况下，1 米土层持水量常降至 65 % 以下，因此初花期前后一次灌水日期的掌握最关重要。俏若灌水迟缓，一再延误灌水，使土壤含水(
16、 半米) 长期低于 60 %时，棉株生育即显著受阻碍。初花期灌水主要以补充10 -50 厘米土层内水分的亏缺，使该层土壤水分在雨季来临前不低于田间持水量的 65%为限，而以经常保持 70 一 8 0% 的范围内为宜。苗蕾期干旱缺雨，初花期的灌水量可以适当增加到每亩 30 -40 立方米，以便使灌水期限维持至 15 天左右，而与雨季相衔接。棉株开花后，耗水剧增，对水分的反应十分敏感，但是在肥地棉田，当土壤持水量超过 80 %并保持稳定状态时，又容易造成棉株营养生长旺盛，如主茎生长过快，叶面积增长迅速，致使伏前棉田封行，郁闭现象严重，影响伏桃的增多，因此，肥地你用( 或生长旺盛棉田) 开花前期的土
17、壤水分应当控制不使过高，以便达到适当抑制营养生长而促进生殖生长。陕西关中棉区由于地势高燥，雨季来临时间稍晚，7 -8 月间常易发生短期伏于，这一地区棉田，常年亦须在初花期灌水，灌后半个月左右，如果天气干早不降透而，还需连续灌溉，不使灌水期限相距过长，这样,才能保证棉花发育盛期对水分的需要。三、灌溉技术 1 播前贮备灌溉 北方棉区春季干旱，一般要进行播前贮备灌溉，使土壤有足够的水分，满足棉花出苗及苗期水分需要。结合各棉区生产实际，可进行秋(冬)灌，也可进行春灌。秋(冬)灌可改良土壤结构，减轻越冬病虫害，提高棉田地温。一般在封冻前 10 - 15 天开始至封冻结束。灌水过早，因气温高，蒸发量大，水
18、分损失多。过晚则因土壤结冻，水不下渗，在来年春天解冻时，造成地面泥泞，影响整地和播种进度。秋(冬)灌灌水量一般每公顷 1 200 立方米左右。未进行秋灌或播前土壤湿度不足时，可在播前 1020 天进行春灌，其水量不宜过大，一般每公顷不超过 900 立方米。 2. 生育期灌溉 棉花生育期灌水因棉区而异。黄河流域棉区苗期气温、地温较低，一般不灌水，现蕾至开花期是缺雨季节，是棉田灌水关键时期，宜小水轻浇，每次每公顷灌水量 300 - 450 立方米，灌头水之后，再遇干旱，第二水必须及时。高产棉田一般宜适当推迟灌头水，以控制营养生长，促进根系发育和生殖生长，减少蕾铃脱落。进入花铃期后，雨热同季，既要注意排水防涝，又要注意伏旱灌水。参考文献：黄河流域棉区棉田耗水量与合理灌溉技术的研究 中国农业科学院柿花研究所张雄伟、郑玉生。
