摘 要：【目的】研究新疆南疆小海子灌区不同春灌定额对棉田水温盐和棉花苗期生长的影响，为小海子灌区棉花苗期的春灌定额提供科学依据。
【方法】设置3个春灌水分处理（W1：1 350 m3/hm2、W2：1 800 m3/hm2、W3：2 250 m3/hm2），分析不同春灌定额对棉田水温盐与棉花苗期生长发育的影响。
【结果】0～60 cm土层平均土壤含水率W3处理高于W1和W2处理，在其上部耕作层保水能力更好。W3处理较W1、W2处理不同土壤深度地温低，膜下地温均高于2膜间裸行地温。W1处理表层含盐量低于W2和W3处理，0～50 cm的盐分淋洗率分别为6.77%、22.22%和30.03%，春灌水量越大淋洗盐分的效果越好，50～100 cm土壤平均积盐率分别为-39.89%、-58.95%和-68.91%，随着灌水量的增加，盐分被水分带入深层增多。W1处理棉花幼苗的株高、茎粗与叶面积最大，一定的水分亏缺有利于棉花幼苗的生长。
【结论】不同春灌定额均有一定程度的洗盐增墒作用，表现为W3＞W2＞W1处理。
关键词：春灌；土壤水分；土壤盐分；土壤温度；盐分淋洗；棉田
中图分类号：S562"" 文献标志码：A"" 文章编号：1001-4330（2024）06-1336-09
0 引 言
【研究意义】新疆南疆日照时间长、光热资源丰富，适宜优质棉生长，2022年新疆棉花播种面积为2 496.9×103 hm2，占全国棉花播种面积的83.22%，总产量539.1×104 t，占全国棉花总产量的90.2%［1］。水资源短缺和土壤盐渍化是限制农业可持续发展的重要因素［2-4］。目前新疆南疆棉田洗盐灌溉和生育期灌溉是分开的，灌溉方式差异较大［5，6］。一般在非生育期早冬或早春采用大量的地表水或地下水进行地面灌溉洗盐，而在棉花种植后的生育期灌溉采用膜下滴灌技术灌溉［7，8］。春灌是解决农田土壤盐渍化问题的有效方法［9，10］。【前人研究进展】春灌水量对土壤盐分淋洗效果影响显著［11］，李宁等［12］研究表明，新疆南疆棉田含盐量高，春灌定额为1 500 m3/hm2对棉花生长发育及产量有较好的促进作用。李文娟等［13］研究发现，对不同盐碱程度的棉田需要采取不同的春灌定额以达到最佳脱盐效果。在低盐度棉田中，选择较小的春灌定额可以满足洗盐和作物出苗的需求，并有效降低土壤盐分含量。对于中盐度棉田，适宜选择中等的春灌灌水定额。而在高盐度棉田中，选择较大的春灌灌水定额。高盐度土壤中盐分含量较高，较大的春灌定额可以冲洗土壤中的盐分，减少土壤盐渍化的程度。孙珍珍等［14］研究了新疆南疆巴音郭楞蒙古自治州春灌条件下灌水量对滴灌棉田土壤盐分变化的影响，选择春灌水量1 800 m3/hm2对盐分淋洗效果较好。过低或过高的灌水量均无法达到洗盐效果。王卫华等［15］研究发现，适宜的土壤温度对棉花生长发育及产量的形成具有相关性。【本研究切入点】目前，新疆生产建设兵团第三师44团土壤盐渍化较严重，棉田休作期淋洗成为解决盐渍化危害的有效方法。需要研究春灌定额对棉田土壤水温盐及棉花苗期生长的影响，筛选适宜的春灌水量。【拟解决的关键问题】研究不同春灌定额对棉田土壤质量含水率、土壤温度、土壤盐分及棉花幼苗生长的影响，为棉花苗期合理春灌定额提供参考。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验地位于新疆生产建设兵团第三师44团原种连（79°17′18\"E，39°92′25\"N），该地属暖温带大陆性干旱气候，年均气温11.6℃，7月平均气温25～26.7℃，1月平均气温-6.6～-7.3℃，年均无霜期225 d，年均降水量38.3 mm，年均蒸发量2 000 mm，年均日照数2 884 h。选择新陆中67号为供试品种。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
采用1膜3管6行的种植模式，行距采用66 cm+10 cm宽窄行种植，株距为10 cm。滴灌带采用φ16贴片式滴灌带，滴头流量为2.8 L/h，滴头间距30 cm，每窄行中间铺设1条滴灌带。试验设置3个春灌处理（W1：春灌1 350 m3/hm2、W2：春灌1 800 m3/hm2和W3：春灌2 250 m3/hm2），每个处理3个重复。播种后测量地温，出苗后30、40和50 d分别调查棉花的生长情况。
1.2.2 测定指标
1.2.2.1 土壤质量含水率与电导率
在春灌前（3月14日）、春灌后（3月18日）与播种前（3月29日）采样，各处理采用土钻取土，取土深度为100 cm，每10 cm土层取1个样品。采用烘干法测算土壤质量含水率，将采集的土壤样品带回实验室烘干后，利用水∶土=5∶1浸提水溶盐，使用DDB-2型电导仪测土壤溶液的电导率值。
1.2.2.2 地 温
土壤地温的测量使用金属直角管地温计，棉花播种后分别在行间、膜间埋入。10 d观测1次，测定地表下5、10、15、20和25 cm的地温。测定时间为8：00～20：00（每隔2 h测定1次地温）。
1.2.2.3 生长指标
每个处理选取3株棉花植株标记并测量，分别于出苗后30、40和50 d用精度1 mm的钢尺和游标卡尺分别测量其株高、茎粗、叶长与叶宽，叶面积采用经验系数法（叶长×叶宽×0.75）获得。
1.3 数据处理
试验数据采用Origin 2018作图，SPSS 23.0软件数据分析。
2 结果与分析
2.1 春灌对棉田土壤质量含水率的影响
研究表明，不同处理灌前曲线均在60 cm处达到峰值，而表层的含水率较低是由于表层水分蒸发导致。在土壤深度0～100 cm，灌前W1、W2和W3的土壤质量含水率平均值分别为15.50%、15.98%和15.74%。灌后各层土壤质量含水率均有一定程度的增加，其中表层含水率的增加最为明显。灌后W1、W2和W3的土壤质量含水率平均值分别为22.89%、24.14%和25.95%，灌后土壤平均质量含水率分别增加了7.39%、8.16%和10.21%。土层在60 cm以上W1、W2和W3的土壤质量含水率增加幅度较大，随着土层深度的不断增加，土壤质量含水率的增加幅度在不断减小。播种前0～60 cm深度W1、W2和W3的土壤质量含水率分别为21.52%、22.81%和24.36%，比灌后分别下降了1.37%、2.59%和2.66%。播种前60～100 cm深度W1和W2的土壤质量含水率分别为21.53%和22.98%，比灌后分别下降了0.61%和1.1%，从春灌后到播种前，气温逐渐回升，上层土壤蒸发较快。春灌距春耕春播较近，灌水效果比较明显，土壤表层含水率较高有利于棉花出苗。图1
2.2 春灌对棉田土壤盐分的影响
研究表明，春灌前土壤含盐量表层0～20 cm最大，20～60 cm处含盐量次之，60～100 cm处含盐量最小。由于春季气温的回暖与地温开始逐步的上升，蒸发开始变强，各处理春灌前表层盐分较高。经过春灌后土壤土层的含盐量发生了显著变化，呈表层下降、中部增加呈凸起状、下部增加较低的状态。春灌水量越多表层盐分淋洗的深度越深，分别被淋洗到10～50 cm、20～60 cm、40～80 cm深处。在0～50 cm土层深度总体上W1处理下的盐分含量平均值要高于W2和W3的处理。随着春灌水量的增加，盐分淋洗的效果越好，土壤盐分被水分淋洗到土层深处。
棉田在不同春灌定额处理下土壤盐分减少程度有所不同，主要体现在表层，表层电导率下降较快说明春灌具有洗盐效果。W1、W2和W3处理在40 cm以下区域具有积盐的趋势。不同灌水量的的土壤脱盐率大致趋势相同，随着春灌定额的增加，0～50 cm的平均淋洗率分别为6.77%、22.22%和30.03%，随着灌水量的不断增加淋洗盐分的效果亦越好。50～100 cm的平均淋洗率分别为-39.89%、-58.95%和-68.91%，随着灌水量的增加，盐分被水分带入深层越多，不同盐渍化土壤可以采用不同的灌水量。图2，表1
2.3 春灌对棉花苗期土壤温度的影响
研究表明，在棉花苗期的土壤温度均呈覆膜温度高于气温，各处理土壤温度随时间的推移呈先上升后下降的趋势，地下土壤5 cm处的温度均在16：00～18：00时达到最高，其次在地表下10、15和20 cm处地温达到峰值的时间均滞后于地表5 cm处，土壤下层最高温度随深度增加时间延迟，当土壤温度达到最高后，总是随着时间的推移和深度的増加由高温向低温处进行热传导，深层土壤温度有一定的滞后性。地下5 cm处地温16：00分别比8：00时升高了22.1、21.4和20.2℃。16：00至20：00时土壤降温为4.2、4和3.3℃。地下土壤10 cm处出现了相似的规律，在18：00时达到了最高，分别比8：00时升高了15.7、15和14.2℃，地下10 cm处温度的波动幅度明显小于地下5 cm处。地下土壤15 cm处18：00比8：00分别升高了11.3、9.9和8.7℃，地下土壤25 cm处18：00比8：00分别升高了4.9、4.3和4.2℃。灌水量也对温度产生了影响，随着灌水量的增加各土层的温度也在不断的减少。各处理土壤温度受气温的影响最大，不同深度土壤温度与气温的变化大致相同，气温对表层土壤温度有一定的影响。土壤下层最高温度值随深度增加时间延迟，当土壤温度达到最高后，总是随着时间的推移和深度的増加由高温向低温处进行热传导。图3
各处理不同深度的地温基本高于膜间，各处理5 cm深度与膜间地温平均差分别为2.6、2.5、2.3℃，最大地温差分别为3.9、3.4和3.3℃。随着土层深度的增加，温度波动幅度也逐渐变小。膜下较高的地温能有效的促进棉花的出苗与生长，保证了幼苗的成活率。图4
2.4 春灌对棉花苗期生长指标的影响
研究表明，出苗30 d后W1处理棉花幼苗株高最高，W3处理棉花幼苗最低，各处理棉花株高依次为7.4、6.8和6.3 cm。各处理棉花幼苗株高差异显著（P＜0.05）。出苗40 d和50 d后，各处理的棉花幼苗株高与出苗30 d后的趋势基本一致，W1处理仍是3个处理中最高，分别为11.8和23.3 cm。W3是3个处理中最低，分别为10.6和20.5 cm。出苗后30 d，W1和W3处理棉花幼苗茎粗差异显著（P＜0.05）。W1处理茎粗最大2.45 mm，W3处理最小为2.16 mm。在出苗40、50 d后和出苗30 d后各处理趋势基本相同，最大为W1处理，分别为3.14和4.13 mm，最小为W3处理，分别为2.76和3.65 mm。在出苗30 d后，不同处理的棉花幼苗叶面积差异不明显，春灌W1处理的叶面积最大为7.3 cm2，W3处理的叶面积最小为5.99 cm2。在出苗40 d后各处理的棉花叶面积分别为14.78、12.65和11.4 cm2，在出苗50 d后各处理的棉花叶面积分别为25.42、23.17和21.06 cm2。W1处理在出苗后50 d分别比出苗后40、30 d株高增加97.5%和214.8%，茎粗增加31.5%和68.6%，叶面积增加72%和248.2%。W2处理在出苗后50 d分别比出苗后40、30 d株高增加91.8%、216.7%，茎粗增加28.3%和68.8%，叶面积增加83.16%和248.3%。W3处理在出苗后50 d分别比出苗后40、30 d株高增加93.4%和223.9%，茎粗增加32.2%和69%，叶面积增加84.7%和251.6%。出苗后30、40和50 d的棉花幼苗生长，春灌水量越高棉花幼苗的株高、茎粗、叶面积就相对较小，而春灌水量越低棉花幼苗的株高、茎粗、叶面积就越大，一定水分亏缺会促进棉花生长发育加快，影响棉花苗期的生育进程。图5
3 讨 论
3.1
试验研究显示，春灌具有洗盐增墒的效应，春灌后各处理土壤含水率均出现不同程度的增加，其中表层土壤含水率均高于深层，0～40 cm土层含水率整体较高。表层的高土壤含水率有利于表层土壤盐分的淋洗。随着春灌定额升高，深层土壤含水率也达到较高水平，W3处理下的0～100 cm土层深度土壤含水率均在22%以上。轻度盐渍化土壤可采用W1的灌水定额，中度与重度盐渍化可采用W2和W3的灌水定额是合适的与李文娟等［13］的结论一致。杨鹏年等［16］认为1 350 m3/hm2的春灌定额，可将表层盐淋洗至10～50 cm深处。朱延凯等［17］认为小定额春灌水量对棉田淋洗盐分效果与土壤保墒效果不足，而春灌1 800 m3/hm2，可使棉田土壤达到适宜的环境，使棉花达到较高的产量。适宜的春灌灌溉定额能够充分淋洗土壤盐分，为棉花出苗提供一定的水盐保证［18，19］。
3.2
棉田土壤温度的日变化及苗期的动态变化说明，土壤的温度主要受大气温度与太阳辐射影响较大。土壤表层温度变化较大而深层土壤变化较小且滞后大气温度的变化，滞后时间随着土壤深度的增加而延长，棉田行间的地温明显高于膜间的地温，与前人的研究结果［20-22］相符。土壤水分与温度具有耦合关系，土壤含水率大则温度变化幅度小，膜下滴灌能起到增温保墒的作用，为作物提供良好的生长环境［23］。棉花苗期容易受到土壤含水率的影响，棉花幼苗的生长随着灌水量增加呈减小的趋势，一定的水分亏缺会促进棉花幼苗的生长发育［24］。
4 结 论
4.1 春灌具有洗盐增墒的效果，灌后W3处理较W1和W2处理土壤深度0～100 cm平均含水率分别增加了3.06%和1.81%。
4.2 不同春灌水量使得不同深度土壤温度有所差异，春灌W3处理较春灌W1和W2处理不同深度地温低。各处理行间温度都比膜间温度高，覆膜体现出了较好的保温提温作用， 有利于棉花生长发育。
4.3 W3处理较春灌W1和W2处理表层淋洗盐分效果更好，W1、W2和W3表层盐分淋洗率分别为44.09%、55.62%和63.71%。在棉花根系形成淡化脱盐区，为其生长发育提供适宜的土壤盐分环境。
4.4 不同春灌水量对棉花幼苗生长也有所不同，在出苗50 d后株高W1较W2和W3分别增加1.63和2.8 cm，茎粗分别增加0.28和0.48 mm，叶面积分别增加2.25和4.36 cm2。
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Effect of spring irrigation quota on water temperature and salt distribution in cotton fields and seedling growth of cotton
Abstract：【Objective】 To study the effects of different spring irrigation quotas on water temperature and salinity in cotton fields and seedling growth of cotton in Xiaohaizi Irrigation District.Provide a certain scientific basis for the reasonable spring irrigation quotas in the southern Xinjiang.
【Methods】 Three water treatments （W1：1，350 m3/hm2， W2：1，800 m3/hm2， W3：2，250m3/hm2） were set up for spring irrigation to analyze the effects of different spring irrigation quotas on water temperature and salinity of cotton fields and cotton seedling growth.
【Results】 "The average soil water content in the 0-60 cm soil layer of the W3 treatment was higher than those of the W1 and W2 treatments， and the water retention capacity of the upper tillage layer was better.The W3 treatment had a lower ground temperature at different depths than those of the W1 and W2 treatments， and the ground temperatures between the rows were higher than those between the membranes.The salt content in the surface layer of W1 treatment was lower than those of W2 and W3 treatments， and the salt washing rate of 0-50 cm was 6.77%， 22.22% and 30.03%， respectively， and the larger the amount of spring irrigation water， the better the effect of salt washing， and the average salt accumulation rate of 50-100 cm was -39.89%， -58.95% and -68.91%， respectively， which indicated that with the increase of irrigation water， the salts were carried by the water into the deeper layer and increased.The height， stem thickness and leaf area of cotton seedlings in the W1 treatment were the largest， and a certain degree of water deficit was favorable to the growth of cotton seedlings.
【Conclusion】 Different spring irrigation quotas have a certain degree of salt washing and moisture increase effect， manifested as W3 gt; W2 gt; W1 treatment.
Key words：spring irrigation; soil moisture; soil salinity; soil temperature; salt leaching; cotton fields
