CN112273179A - 旱区水肥协同高效利用植棉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旱区水肥协同高效利用植棉方法，属于棉花种植技术领域。所述植棉方法的特点是灌水量分为低量灌溉和高量灌溉，且低量灌溉、高量灌溉交替进行；肥料分为大量施肥和小量施肥，大量施肥在低量灌溉时随滴灌施入，小量施肥在高量灌溉时随滴灌施入。与现有技术相比，本发明的旱区水肥高效利用植棉方法通过调整滴灌带布局、滴灌施肥次数和单次滴管施肥量，实现棉花部分根区交替灌溉，提高灌水区根系水肥吸收能力，并且使水肥分布与棉花根系生长相匹配，水肥供给与棉花需水需肥规律相匹配，减少水分棵间蒸发和肥料淋失，提高棉花水肥利用效率，具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及棉花种植领域，具体提供一种旱区水肥协同高效利用植棉方法。
背景技术
棉花是我国重要的经济作物，棉花产业在国民经济中占有重要地位。近年来，随着我国作物种植结构的调整，棉花种植正向光热资源条件较好的西北内陆棉区转移，西北内陆棉区已成为我国最大的棉区，种植面积占全国的70％以上，是国家主要商品棉基地，也是当地农民增收的重要途径。该地区属于干旱、半干旱地区，水分亏缺和营养不足是限制该区棉花产业可持续发展的两大主要因素。膜下滴灌条件下水肥对棉花生长、产量的影响具有显著的互作效应，利用二者之间存在的互作效应，进行水肥综合管理，是保证棉花高产的重要手段。
为了节约用水、提高水分利用效率，人们提出了许多新的节水灌溉技术，其中部分根区灌溉不仅可显著提高作物的水分利用效率，还可显著提高土豆、玉米、番茄等作物的肥料利用效率，减少肥料淋失和对地下水的污染。但传统部分根区灌溉或控制性交替根区灌溉操作复杂，虽然有很好的节水效果，但并未真正的得到大面积推广应用。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种旱区水肥高效利用植棉方法。该方法适用于旱区膜下滴灌棉田，通过调整滴灌带布局、滴灌施肥次数和单次滴管施肥量，实现棉花部分根区交替灌溉，提高灌水区根系水肥吸收能力，并且使水肥分布与棉花根系生长相匹配，水肥供给与棉花需水需肥规律相匹配，减少水分棵间蒸发和肥料淋失，提高棉花水肥利用效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：旱区水肥高效利用植棉方法，其特点是灌水量分为低量灌溉和高量灌溉，且低量灌溉、高量灌溉交替进行；肥料分为大量施肥和小量施肥，大量施肥在低量灌溉时随滴灌施入，小量施肥在高量灌溉时随滴灌施入。
作为优选，在整个棉花生育期中灌溉次数为10-12次，低量灌溉和高量灌溉各5-6次，低量灌溉为平均滴灌量的60-70％，此时，棉花仅有部分根系处于灌水区，另一部分根系处于干旱状态下；高量滴灌为平均滴灌量的130-140％，此时，水分可充分覆盖棉花大行，横向和纵向均覆盖棉花主要根系，以维持整个根系的生长。
所述棉花生育期从出苗到吐絮开始所需要的天数，是棉花完成一个生育过程所需要的天数，按时间顺序分为苗期、蕾期、花期(包括初花期、盛花期)、铃期和吐絮期。
所述平均滴灌量为总滴灌量除以滴灌次数，总滴灌量根据各实施地情况确定。
作为优选，根据棉花需肥规律，不同生育期灌水施氮量的施肥比例为出苗至蕾期5±2％，蕾期至初花期10±2％，初花期到盛花期55±2％，盛花期至吐絮期25±2％，吐絮期后5±2％。
作为优选，大量施肥为各时期平均施肥量的140-160％，小量施肥为各时期平均施肥量的40-60％。
作为优选，还可以通过改变灌水施氮频率调节不同生育期的灌水施氮量：在苗期、蕾期和吐絮期间隔10-12天灌水施肥一次，在花期和铃期间隔5-6天灌水施肥一次。
作为优选，为了与现有种植、采摘设备相适应，旱区膜下滴灌棉田大小行种植时，大行行距66cm，小行行距10cm，滴灌带布局采用“1膜6行3带”模式，滴灌带置于小行中间；等行距种植时，行距76cm，滴灌带布局采用“1膜3行3带”模式，滴灌带置于棉株旁10cm以内。
低量灌溉时，“1膜6行3带”模式水分优选覆盖至棉花外侧10-20cm，“1膜3行3带”模式水分优选覆盖至棉花外侧20-30cm。
和现有技术相比，本发明的旱区水肥高效利用植棉方法从提高棉株根系水肥吸收能力、降低水分无效耗散和肥料淋失、使水肥分布与棉花根系生长相匹配、使水肥供给与棉花需求相匹配等不同角度和不同层次综合提高棉花水肥利用效率，具有以下突出的有益效果：
(1)操作简便，可结合自动化。
本方法利用现有的播种机即可实现滴灌带布局调整，滴灌次数和灌水施肥量调整和常规管理方式相比，几乎不增加用工，与水肥一体自动化技术接合使用，操作更加方便、控制更加精确，效果更加明显。
(2)通过促进棉株水肥吸收能力，提高棉花水肥利用效率。
部分根区灌溉条件下，干旱区根系可诱导灌水区根系水肥吸收能力升高，促进棉花水肥吸收，进而提高水棉花肥利用效率。
(3)水肥分布与棉花根系生长相匹配，提高棉花水肥利用效率。
在低量灌溉时，进行大量施肥，肥料主要集中施与棉株根系核心区域，即防止肥料淋失，又可利用核心区域根系活力高，水肥吸收能力强的特点，促进棉花水肥吸收，提高棉花水肥利用效率。
(4)水肥供给与棉花生长水肥需求规律相匹配，不同生育期采用不同的施肥比例，提高棉花水肥利用效率。
(5)节水减肥效果好，节约了农业用水，减少了环境污染，棉农经济效益显著增加。
在多地试用，节水减肥10-20％，且对产量没有显著影响，农民收益显著增加。
附图说明
附图1是实施例一1膜6行3带田间膜下部分根区交替灌溉示意图；
附图2是实施例一1膜3行3带田间膜下部分根区交替灌溉示意图；
附图3是实施例二中室内嫁接分根模拟部分根区灌溉试验效果图；
附图4是实施例二部分根区灌溉促进棉花灌水区根系水肥吸收效果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例一：
在旱区膜下滴灌棉田实行大小行种植或等行距种植。
如附图1所示，大小行种植时，大行行距66cm，小行行距10cm，滴灌带布局采用“1膜6行3带”模式，滴灌带置于小行中间。
如附图2所示，等行距种植时，行距76cm，滴灌带布局采用“1膜3行3带”模式，滴灌带置于棉株旁10cm以内。
灌溉次数为10-12次，肥料随水施入，灌溉分为低量灌溉和高量灌溉各5-6次，且低量、高量灌溉交替进行。低量灌溉为平均滴灌量的60-70％左右，低量灌溉时棉花仅有部分根系处于灌水区，另一部分根系处于干旱状态下(“1膜6行3带”模式水分覆盖至棉花外侧10-20cm即可，“1膜3行3带”模式水分覆盖至棉花外侧20-30cm即可)。高量滴灌为平均滴灌量的130-140％左右，高量滴灌时水分可充分覆盖棉花大行，横向和纵向均覆盖棉花主要根系，以维持整个根系的生长。
肥料也分为大量施肥和小量施肥各5-6次，且大量施肥在低量灌溉时随滴灌施入，小量施肥在高量灌溉时随滴灌施入，同时，灌水施氮量根据棉花需肥规律，在不同生育期施肥比例为：出苗至蕾期5％左右，蕾期至初花期10％左右，初花期到盛花期55％左右，盛花期至吐絮期25％左右，吐絮期后5％左右。大量施肥为各时期平均施肥量的150％左右，小量施肥为各时期平均施肥量的50％左右。
通过改变灌水施氮频率来调节不同生育期的灌水施氮量。在苗期、蕾期和吐絮期间隔10-12天灌水施肥一次，而在花期和铃期间隔5-6天灌水施肥一次。
实施例二：部分根区灌溉可促进棉花灌水区根系水肥吸收能力
如附图3所示，在室内利用嫁接分根模拟部分根区灌溉，将嫁接好的棉苗放入培养盒中，培养盒为中间带有防水隔断，每侧2L容积的方形塑料盒，两侧根系放入培养盒的两边容器中，容器中放入不同的溶液即可作为不同处理。处理两侧均放入营养液作为对照处理(CK)；一侧营养液中加入20％(g/v)的PEG6000模拟渗透胁迫作为部分根区灌溉处理(PRI)；两侧均加入10％(g/v)的PEG6000作为亏缺灌溉处理(DI)。营养液成分为：1.25(mM)Ca(NO3)2、1.25(mM)KNO3、0.5(mM)MgSO4、0.25(mM)NH4H2PO4、0.05(mM)EDTA-FeNa、10(μM)H3BO3、0.5(μM)ZnSO4、0.1(μM)CuSO4、0.5(μM)MnSO4、0.0025(μM)(NH4)6Mo7O24，用KOH调pH到6.0。
与对照常规灌溉根系(0/0-0)相比，部分根区灌溉干旱区域根系(0/20-20)和亏缺灌溉(10/10-10)根系24h吸水量均显著下降，分别下降了70.8％和61.5％；但部分根区灌溉灌水侧根系(0/20-0)吸水量显著升高，升高了38.9％(见图4A)。同时发现，部分根区灌溉灌水区根系(0/20-0)伤流液NO3-离子浓度显著高于传统灌溉处理(0/0-0)，升高了109.1％(图4B)。该结果表明，部分根区灌溉可促进灌水区根系水肥吸收能力，进而提高棉花水肥利用效率。
实施例三：部分根区灌溉水肥协同提高棉花水肥利用效率
试验在某地膜下滴灌棉田进行，以当地主栽品种鲁棉24为试验材料。试验设传统灌溉施肥处理和节水灌溉减肥处理：传统灌溉施肥处理灌水量为400方/亩，氮肥施用量为25kg纯N/亩；节水减肥处理灌水量和施氮量均为传统灌溉施肥处理的80％，灌水量为320方/亩，氮肥施用量为20kg纯N/亩。以尿素作为氮肥，磷钾肥用量各处理均一致，具体灌溉施氮时间和灌溉施氮量见表2。
表2：不同处理灌溉施肥日期和用量(每亩)
同时设置传统灌溉和节水灌溉不施肥处理作为对照。每个处理均重复3次。采用“1膜6行3管”种植模式，大小(66cm+10cm)行种植，六行区，每个小区长10米，密度为15000株/亩，小区间留半米小路。其他管理措施同当地常规大田，处理间力求一致。
试验结果表明：节水灌溉施肥处理与传统灌溉施肥处理相比，节水减施氮肥20％，但籽棉产量相当，并没有显著差异。节水灌溉施肥处理与传统灌溉施肥处理相比，虽然干物重显著降低了5.5％，但经济系数显著升高5.7％，说明节水灌溉施肥可以更好的促进养分和光合产物向生殖器官积累，保障了籽棉产量。节水灌溉施肥处理与传统灌溉施肥处理的N吸收量相当，说明了，虽然节水灌溉施肥处理减施N肥20％，但节水灌溉施肥处理可以减少N肥淋失，提高棉花N肥吸收能力，并显著提高了N回收率18.6％和N利用率32.7％(表3)。
表3：部分根区灌溉水肥协同对棉花干物重、产量和N肥利用效率的影响
注：N回收率计算公式为：(施肥处理N吸收量-施肥对照N吸收量)/施N量；
N利用率计算公式为：(施肥处理籽棉产量-施肥对照籽棉产量)/施N量。
Claims (6)
1.旱区水肥高效利用植棉方法，其特征在于：
灌水量分为低量灌溉和高量灌溉，且低量灌溉、高量灌溉交替进行；
肥料分为大量施肥和小量施肥，大量施肥在低量灌溉时随滴灌施入，小量施肥在高量灌溉时随滴灌施入。
2.根据权利要求1所述的旱区水肥高效利用植棉方法，其特征在于：灌溉次数为10-12次，低量灌溉和高量灌溉各5-6次，低量灌溉为平均滴灌量的60-70％，高量滴灌为平均滴灌量的130-140％。
3.根据权利要求1所述的旱区水肥高效利用植棉方法，其特征在于：棉花不同生育期施肥比例为出苗至蕾期5±2％，蕾期至初花期10±2％，初花期到盛花期55±2％，盛花期至吐絮期25±2％，吐絮期后5±2％。
4.根据权利要求3所述的旱区水肥高效利用植棉方法，其特征在于：大量施肥为各时期平均施肥量的140-160％，小量施肥为各时期平均施肥量的40-60％。
5.根据权利要求4所述的旱区水肥高效利用植棉方法，其特征在于：通过改变灌水施氮频率调节不同生育期的灌水施氮量：在苗期、蕾期和吐絮期间隔10-12天灌水施肥一次，在花期和铃期间隔5-6天。
6.根据权利要求1所述的旱区水肥高效利用植棉方法，其特征在于：旱区膜下滴灌棉田大小行种植时，大行行距66cm，小行行距10cm，滴灌带布局采用“1膜6行3带”模式，滴灌带置于小行中间；
等行距种植时，行距76cm，滴灌带布局采用“1膜3行3带”模式，滴灌带置于棉株旁10cm以内。
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2020
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