棉花膜下滴灌高产原理及栽培技术研究
棉花作为一种经济作物，在我国西北地区广泛种植。据相关统计数据显示，2020 年国内棉花种植面积361.566 万hm2，比2019 年增长了0.56%；棉花总产量为864.55 万t，比2019 年增长了1.52%。棉花在农业领域中占有重要的地位，产生的经济效益较高。棉花生长对水分的需求量较大，具有非常广泛的水分适应性，因此在栽培种植过程中需要采取科学合理的调控手段。
灌溉是农作物栽培种植的重要部分和农作物生长管理的一道重要工序，直接关系到农作物的产量。膜下滴灌栽培是一种新型农作物栽培技术，具有成本低、产量高等优点，已经被广泛应用于农业领域。在国外，膜下滴灌主要应用于水果、粮食以及花卉等经济价值较高的农作物种植中。20 世纪90 年代，膜下灌溉栽培技术被引进到国内，在农作物种植领域中广泛推广使用，比如大豆、玉米、马铃薯及水稻等，经过多年实践与应用，积累了大量的栽培经验。
膜下灌溉栽培技术在提升农作物品质、促进低温地区农业发展以及改善农业生态环境等方面具有一定的优势。目前膜下灌溉栽培技术较少应用到面积较大的棉花种植上，可借鉴的研究理论比较少。国内关于棉花膜下灌溉栽培技术研究起步比较晚，当前技术与理论不够成熟，在实践与应用中棉花产量提升效果不够明显，没有取得预期的栽培种植效果，有待进一步优化与完善技术，为此研究棉花膜下滴灌高产原理及栽培技术。
1 棉花膜下滴灌高产原理
棉花膜下滴灌是在棉花种植田上覆盖一层地膜，地膜具有一定的保温、保墒作用，为棉花生长提供良好的温度条件；利用滴管将水直接输送到棉花根部，使棉花直接吸收到水分[1]。
1.1 滴灌可以更好地调控土壤水分、养分与盐分
不同于地面灌溉，滴灌决定了水分入渗方式为点源水分入渗，即水分从一个点源呈散射状入渗到土壤中，属于三维水分入渗过程。棉花生长对光照、温度要求较高，因此棉花主要种植于干旱、半干旱地区。这部分区域土地多数为盐碱地，即土壤中盐分比较高。土壤中盐分越高，土地硬化越严重，土壤入渗能力越弱。
以滴灌的方式灌溉，在棉花根茎附近铺设滴管，水分可以直接渗入到土壤中，增强土壤的入渗能力。水分在点源入渗后，在点源周围形成一个水分饱和区，并以散射状入渗，使点源周围的土壤水平湿润锋大于垂直湿润锋，使棉花根茎可以有效吸收到周围土壤中的水分。
土壤水分运动可以带动土壤盐分运动。在滴灌方式下，棉花根茎周围土壤中的盐分会随着水分以对流的方式运动，使土壤中盐分散失，降低棉花根茎周围土壤中含盐量，降低土壤矿化度，使土壤中养分更容易被棉花吸收，促进棉花生长，保证棉花产量。
植物养分与产量符合以下关系。
式中：y 表示产量；C、V 表示2 个常数；n 表示植物养分吸收量[4]。
从以上养分生产函数可以看出，只有棉花养分得到保证，才能取得高产的效果。
1.2 地膜可以保证棉花生长温度，促进光合作用
干旱、半干旱地区昼夜温差大，夜间温度比较低。棉花在低温环境下生长速度缓慢，应用地膜可以有效保证棉花幼苗根茎部位的温度，防止冻害发生，从而保证产量。应用地膜可以促进棉花更好地进行光合作用。在阳光的作用下，地膜会产生折射效应，使棉花叶片、根茎维持良好的光合作用，促进棉花根茎和叶片中细胞生长，保持气孔开放，从而提升棉花中叶绿素、胡萝卜素等含量，进而提升棉花的产量。对于植物组织内部生理生态而言，如果棉花生长过程中水分充足、光照充足、温度适中，组织细胞中气孔会开启，增加细胞气孔导度，提升蒸腾速率与光合速率，从而达到高产的效果，实现棉花高产。
2 试验地点与材料
试验地点喀什疏勒县罕南力克镇是全疆主要粮棉产区和瓜果之乡，海拔1 250 m，属于温带大陆性干旱气候；年均气温12 ℃，1 月平均气温-12 ℃，7 月平均气温27.1 ℃，月际间平均温差40 ℃，无霜期212 d；降水量少，蒸发强，年均降水量58 mm，主要分布在7—9 月；年均蒸发量2 537.8 mm；区域具有良好的日照条件，年日照时数2 900 h；区域土壤属于盐碱地，土壤盐碱化程度较高，土壤主要为沙质壤土，含水量较低，土壤饱和含水量接近36%，土壤养分为全钾1.26 g/kg、全磷5.62 g/kg、速效钾4.64 g/kg、速效磷0.36 g/kg、速效硅0.46 g/kg、速效硼0.14 g/kg、有机质7.18 g/kg、碱解氮0.36g/kg，如表1 所示。
表1 试验地点土壤物理性质
疏勒县是重要的棉花产区，在疏勒县选择某一棉花种植田地作为试验地点。根据棉花生长需求以及该区域土壤、气候条件等实际情况确定试验材料。试验中使用的棉花品种为新陆中78 号，生育期120 d，具有耐寒、耐旱等特性。肥料为磷酸二铵（有效磷含量46%、氮含量18%）、含氮46%的尿素、含钾45%的硫酸钾以及磷酸二氢钾。
3 试验设计
棉花栽培种植采用膜下滴灌栽培技术，无色透明地膜，当地主流的“一膜两管四行”的栽培模式。滴管内径为13.55 mm，滴头流量为2.25 L/h。考虑到滴头间距会影响到棉花产量，因此设计滴头间距为15、20、25、30、35、40 cm，共6 个方案，用T1、T2、T3、T4、T5、T6 表示。灌溉水源为机井水。随机区组，3 次重复，每重复1 膜4 行，行长20 m。
4 棉花膜下滴灌栽培技术
4.1 播前准备
在棉花播种前，需要做一些准备工作。棉田处理：为了减小土壤盐分含量，在播种前对试验田土壤进行洗盐处理，并对棉田深翻处理；为了防止棉田板结，在播种前7 d 漫灌洗盐。种子处理：剔除干瘪、有损伤的种子，使用敌克松作为包衣剂，将种子与敌克松农药按1 000∶25 的比例搅拌均匀。
4.2 棉花膜下播种
4 月20 日播种，播种方式为机械条播。铺地膜、毛管、播种、下种肥一次性作业，1 膜4 行（膜宽1.3 m）2 条滴灌带，行距（66＋10）cm，穴距11.5 cm，21.6 万株/hm2。机械条播作业完成后，人工检查，确保行距准确、地膜四周绷直无褶皱。地膜四周用土压实，防止被风掀开。
4.3 滴灌施肥管理
棉花生长期间，蕾期、花铃前期、花铃中期、花铃后期以及吐絮期5 个阶段的灌溉次数、灌水定额如表2 所示。
除灌溉管理外，还要进行施肥管理。由于新疆地区土壤富含钾元素，应进行施肥比例调整。在犁地前施用羊粪3 000 kg/hm2、磷酸二铵300 kg/hm2、尿素225 kg/hm2。蕾期后，通过滴灌系统少量多次追肥。6 月棉花进入蕾期后，施尿素150 kg/hm2、磷酸二氢钾75 kg/hm2；7 月上中旬，施尿素75 kg/hm2、磷酸二氢钾30 kg/hm2，共施加5 次；8 月上旬，随水施加尿素45 kg/hm2、磷酸二氢钾15 kg/hm2，防止棉花早衰。所有肥料通过滴灌系统施用。到棉花生长后期，人工打顶和整枝，将棉株高度控制在58 cm 左右。
幼苗期与花期是棉花的主要虫害期，利用3%啶虫脒乳油防治蓟马，利用烯草酮除草。尽量选择在雨后、日均气温在10 ℃以上时，喷施烯草酮和3%啶虫脒乳油等农药，防止雨水稀释农药，降低药性。10 月初，棉花进入收获期，分级采摘，使用专用棉布袋装袋，放在干燥通风处，保证棉花质量。
5 试验结果与讨论
记录6 个试验田棉花产量，对比不同滴头间距下棉花产量差异，根据试验数据绘制棉籽产量。
从图1 可以看出，方案T3 棉籽产量最高，达到5 686.45 kg/hm2，产量表现为T3＞T4＞T2＞T1＞T5＞T6，说明滴头间距并不是越小越好，只有合理滴灌才能保证棉花的产量。为进一步分析滴头间距对棉花产量的影响，对不同栽培方案下棉花生长情况进行统计分析，包括株高、茎粗、叶面积指数、单株铃数、单铃重等指标，具体数据如表3 所示。
表3 不同栽培方案下棉花生长情况
从表3 可以看出，方案T3 棉花在株高、茎粗、叶面积指数、单株铃数以及单铃重等方面表现良好，方案T6 棉花生长情况最差。这是因为滴头间距过小，虽然会提高灌溉量，但棉花根茎长时间处于湿度比较大的土壤中，容易被腐蚀而发生腐烂，反而会起到反作用；滴头间距过大，土壤中水分无法满足棉花生长需求。
综上所述，在棉花膜下滴灌栽培中，尽量将滴头间距控制在25 cm 左右，以保证棉籽产量，达到棉花膜下滴灌高产的效果。
6 结论
本试验对棉花膜下滴灌高产原理及栽培技术进行探究，以试验方式对棉花膜下滴灌栽培技术进行讨论，对膜下滴灌栽培技术进行优化。研究表明，膜下滴灌栽培技术有助于提高棉花产量，提高棉花种植的经济效益与生态效益。本研究对膜下滴灌栽培技术应用到棉花种植中具有一定的推广价值。
