1、非充分灌溉对地下滴灌棉花根系生长分布影响的初步研究20 节水灌溉?2008 年第 4 期文章编号:10074929(2008)04 002003非充分灌溉对地下滴灌棉花根系生长分布影响的初步研究王振华,郑旭荣,刘洪光,任杰,杨贵森,李宁(1.石河子大学水利建筑工程学院,新疆石河子 832000;2.新疆兵团灌溉中心试验站,新疆乌鲁木齐 830000)摘要:灌溉定额的大小对棉花根系的生长发育和分布及棉花产量有着重要的影响 ,通过田间小区试验,研究了4 种非充分灌溉处理对地下滴灌棉花根系分布的影响,结果表明:随着灌溉定额的减少,地下滴灌棉花根系数量不断减少,地下滴灌棉花的次根呈两层分布;同时地下滴
2、灌棉花根冠比无论是长度之比还是干物质量之比,随着灌溉定额的减少呈上升趋势,且均高于膜下滴灌处理.关键词:非充分灌溉;地下滴灌;棉花;根系中图分类号:$275.4 文献标识码:APreliminaryStudyonInfluenceofUnsufficientIrrigationonCottonRootSystemDistributionunderSubsurfaceDripIrrigationWANGZhenhua,ZHENGXutong,YANGGuishen,LINing,LIUHong-guang,RENJie(1.CollegeofWaterConservancyandArchitec
3、turalEngineering,ShiheziUniversity,Shihezi832000,Xijiang,China;2.CentralExperimentStationofIrrigationofXiangProductionConstructionCrops,Urumchi830000,China)Abstract:Theinfluenceoffourkindsofunsufficientirrigationtreatmentsonthecottonrootsystemundersubsurfacedripirrigation(SDI)wasanalyzedinthispaper.
4、ItwasindicatedthatthequantityofcottonrootsystemunderSDIdecreasedwiththedecreaseofirrigationquota,andtherootsystemofcottonunderSDIpresentedtwolayersdistribution.Thevaluesofroottopratio(R/T),whetherlengthratioorbiomassratio,showeduptrendwiththedecreaseofirrigationquota,andallweremorethanthoseunderdrip
5、irrigationunderfilm.Keywords:unsufficientirrigation;subsurfacedripirrigation;cotton;rootsystem在现有的农田节水灌溉技术中,地下滴灌(subsurfacedripirrigation,SDI)可能是目前最复杂,效率也最高的灌溉方法,SDI 技术能够使作物产量和水利用率(wateruseefficiency,WUE)同时达到最佳_1.它是在低压条件下,通过埋于作物根系活动层的灌水器,根据作物的生长需水规律向土壤中渗水供给作物.水是棉株体内含量最多的组成部分,一般棉株体内含水7o8o,在棉花各个生育阶段,能
6、否有足够的水分保证各个生育时期的需要,是影响棉花正常生长发育的重要因素,也是棉花能否高产的重要因素,棉株水分的吸收是由根系完成的,土壤水分含量大小又直接影响根系的生长发育和分布,韦艳葵等研究了地下滴灌条件下杨树速生丰产林林木根系生长的特性口,王振华等对比分析了一种情况地下滴灌与膜下滴灌棉花根系的干物质,但对于不同灌水处理地下滴灌对于棉花收稿日期:20071020基金项目:国家“十一五“ 科技支撑计划项目(2007BAC17B02);兵团科技成果转化与推广计划(2006YD27);新疆 “十一五“科技攻关重大专项(2007311371);石河子大学自然科学研究与技术创新项目(RCZX200539
7、,ZRKX2006 一 Q16,gxji2006 一 zdgg01,ZRKX200720).作者简介:王振华(1979 一),男,硕士,讲师,主要从事节水灌溉技术研究.非充分灌溉对地下滴灌棉花根系生长分布影响的初步研究王振华郑旭荣刘洪光等 21根系生长分布的影响研究不是很多,本文通过试验研究,来分析非充分灌溉对地下滴灌棉花根系分布的影响,为进一步探讨地下滴灌的节水机理和推广应用提供依据.1 试验内容与方法试验地点在新疆乌鲁木齐以西 30km 五一农场兵团灌溉中心试验站,试验面积 0.4hm2(长 80m,宽 50m),分 8 个小区,4 种处理,每种处理两个重复,进行不同灌水定额处理试验,同时
8、设膜下滴灌棉花作对照,每个小区长 50m,宽 10m.此地区无霜期 180d 左右,日照时数 2680h,积温 3000,蒸发量1000ITIrn.在吐絮期取有代表的植株观察根系的分布.各处理的灌溉定额见表 1.表 1 各处理灌溉定额表 m./hrn2地下滴灌系统采用耐特菲姆公司生产的内镶式滴灌带,工作压力 10m,滴头设计流量 1.05L/h,滴灌毛管埋深 35cm,间距 100cm,滴头间距 30cm.膜下滴灌系统采用天业公司生产的单翼迷宫式滴灌带,滴头设计流量 3.2L/h,工作压力 10m.2 试验结果与分析2.1 各处理根系次根数量由主根发生的各级侧根和偶有下胚轴基部所分生的不定根,
9、均属次生根,4 种处理地下滴灌棉花及膜下滴灌棉花根系次根数量比较见图 l.3O252o辇萎 15誊 105表 2 地下滴灌棉花次根剖面分布表从表 2 中可以看出,地下滴灌棉花根系数量的分布规律是在近地表 O1Ocm 土层以内根系发达,次根数量最多,然后向下有一段空白区,几乎没有次根分布,这一段距离一般在 7llcm,然后又出现次根数量较多的一段,即在地表下 2O30cm范围内,最后再向下次根数量又很少,即地下滴灌棉花的次根分布呈现两层,且随着灌溉定额的减少,地下滴灌棉花根系数量(平均次根数量) 减少.而膜下滴灌棉花次根分布几乎全在近地表 10cm 以内,这与土壤中水分的分布规律有关.地下滴灌由
10、于滴头埋设在地面以下 35cm 深处( 由于开沟较浅,实际上大部分埋深只有 23cm 左右),水分是从滴头处向上向下同时运动的,在地表处根系发达主要是由于在前期出现的降雨以及灌水定额较大接近地表,苗期根系的向水性,使其分布较多,为满足其生长发育及蒸腾耗水,同时随着棉花植株的生长,及水分从下向上的运动特点,地表根系向水源处不断延伸吸收水分和养分,这部分根系越来越发达,随着主根系不断向下延伸,至滴头附近以下,由于水分和养分比较丰富,促使又有一部分根系在此分布,在滴头以下时润锋附近,土壤水分和养分相对较少,次根数量又很少,即在 30cm 以下土层,只有灌溉定额最大的处理一相对较多,其他处理很少或没有
11、次根分布.2.2 各处理棉花根系长度各处理地下滴灌棉花主根长度见图 2.7O6O50要 4o要 3020lOO处理处理二处理三处理四膜下滴灌图 2 地下滴灌棉花主根长度图从图 2 中可以看出,4 种处理的地下滴灌棉花主根的长度均比膜下滴灌处理的长,且地下滴灌各处理主根长度差别不大,主要与水分的运动和分布规律有关,同时与水分胁迫下作物根系为吸收更多的水分深扎有关.地上部高度由于 4 种水分处理的灌溉定额均比较低(见图3),因此棉花株高均比膜下滴灌处理的低,且随着灌溉定额的减少,株高降低,由于棉花主茎即株高的生长,一般苗期生长慢,蕾期较快,尤其是盛蕾后生长明显加快,开花前后,株高增长最快,盛花期后
12、生长转慢,吐絮期生长渐趋停止.在高温,弱光,供水充足,施氮较多的条件下,主茎生长速度较快,因此,花铃期灌水定额越少,对株高的影响越明显,说明水分胁迫,严重影响株高.从根冠比(长度) 上可以看出(图 4),膜下滴灌处理的最小,并低于 1,而地下滴灌的 4 种处理根冠比均大于 1,且随着灌溉定额的减少呈上升趋势.说明,地下滴灌棉花根系较深,大于地上部高度,对于稳固棉花,防止倒伏具有积极意义,且灌溉定22 非充分灌溉对地下滴灌棉花根系生长分布影响的初步研究王振华郑旭荣刘洪光等8O7O6Og50栏 4O蟠3O201001.6141.2盥 10O.8曜0.6O.40.20处理一处理二处理三处理四膜下滴灌
13、图 3 地下滴灌棉花株高图处理一处理二处理三处理四膜下滴灌图 4 地下滴灌棉花根冠长度比图额越少,根冠比越大,根系相对越深.在棉花的一生中,随着根系的不断扩展,其吸收功能最旺盛的活动层,也由浅人深,由近及远的起着变化.地下滴灌棉花不论是营养生长还是生殖生长,在开花前所占比例都较少,大量生长是在开花以后完成的,地下滴灌较好的控制了苗,蕾期的营养生长,使其不致过旺,生长量不大,类似蹲苗的作用,可以促进根系发育,使根系入土深,侧根分布广,利于吸收较深土层的水分,增加对干旱的抵抗力,利于以后地上部的生长.2.3 各处理根系干物质量4 种地下滴灌处理的地上部(植株)干物质量,随着灌溉定额的减少而降低,根
14、干物质量减少,而膜下滴灌的地上部干重仅比处理一的少(见图 5).根干物质则是处理二最高(见图 6),总体是随着灌溉定额的减少,呈下降趋势,且均比膜下滴灌的重.根冠比(干物质量) 的趋势和根冠比(长度) 的趋势类似,随着灌溉定额的减少呈上升趋势.且均比膜下滴灌处理的高.说明,灌溉定额越少,在水分胁迫作用下,地下滴灌棉花地下部相对越发达.由于棉株通过根系自土壤中不断地吸收水分,同时通过叶面蒸腾向大气散失大量的水分,灌溉定额越大,植株营养生长和生殖生长均较快,干物质在地上部积累的越多,灌溉定额越小,植株的干物质量就越少(见图 7),根冠比(干物质)就越小.3 结语通过不同灌溉定额处理的地下滴灌棉花和
15、膜下滴灌棉花根系分布的对比分析,认为随着灌溉定额的减少,地下滴灌棉花根系数量(平均次根数量)不断减少,但均比膜下滴灌棉花次婚蟠螬露鍪整霎一盥5.4554.24.O38处理一处理二处理三处理四膜下谪灌图 5 地下滴灌棉花植株干物质总重图处理一处理二处理三处理四膜下谪灌图 6 地下滴灌棉花平均每株干物质重图处理一处理二处理三处理四膜下滴灌图 7 地下滴灌棉花根冠比(干物质重)图根数量多.地下滴灌棉花的次根分布呈现两层.地下滴灌棉花主根的长度均长于膜下滴灌处理,地下滴灌棉花根冠比无论是长度之比还是干物质量之比,随着灌溉定额的减少呈上升趋势,且均比膜下滴灌处理的高.由于地下滴灌棉花根系生长和分布问题的复杂性,对于水分对其的影响规律,有待进一步的深入研究.参考文献:1李道西,罗金耀 .地下滴灌技术的研究及其进展J.中国农村水利水电,2003,(7):15 17.2程先军,许迪 ,张昊.地下滴灌技术发展及应用现状综述J.节水灌溉,1999,(4):13 15.3韦艳葵,贾黎明 ,王玲,等.地下滴灌条件下杨树速生丰产林林木根系生长特性J.北京林业大学,2007,29(2):3439.4王振华,吕德生 ,温新明,等.地下滴灌对棉花生理牲状及产量影响的研究J.节水灌溉,2006,(4):1113.如如如 mO蟠蹈蜒霉攀罂硌 MHm00OO0OO000
