中图分类号:S278;S562 文献标志码:A 文章编号:1001-4330(2025)02-0302-12
【摘要:目的】研究不同滴水冬灌定额对“干播湿出\"播种质量、棉花生理、生长特性及产量的影响,确定节水增效的休作期棉田熵情调控策略。【方法】采用在棉田休作期少量灌水调控情,春季开播后“干播湿出”的灌水方式,共设计9个处理,冬灌滴灌定额设4个梯度:休作期冬灌滴灌( ):600、900、1200和(20号
;春季播种后采用非“干播湿出\"和\"干播湿出\"2种方案,“干播湿出\"定额为
),常规冬灌
为对照处理。【结果】滴灌冬灌 + “干播湿出”对比仅冬灌处理能够促进苗期棉花生长(株高茎粗显著高于非“干播湿出”及常规冬灌),
处理可在棉花营养生长转生殖生长期间在一定程度上可控制株高过度增长,其中处理
及
最为显著;滴灌冬灌 + “干播湿出”可提高苗期及蕾期叶面积指数,花铃期后期
处理叶面积指数稍高于CK及
处理;
处理干物质总积累量显著大于
处理,可促进生殖器官干物质积累,
处理生殖器官干物质积累量比例可占 5 0 % 以上;花铃期后期叶面积指数与产量呈显著负相关关系,干物质积累总量与产量呈极显著正相关关系,滴灌冬灌 + “干播湿出\"产量高于仅滴灌冬灌处理及常规冬灌,其中处理
的产量比冬季滴灌的
处理高出 1 8 . 8 % 、比CK高出 1 3 . 5 % 左右。【结论】休作期滴灌冬灌调控下“干播湿出”灌水模式可再节约灌溉用水 2 4 % ~ 3 6 % 情况下显著提高棉花产量 3 . 5 % ~ 1 3 . 5 % 。
0 引言
【研究意义】棉花是我国最主要的经济作物[1-2]。在2006至2021年的15年中,我国新疆棉花播种面积在全国棉花播种面积中所占比重不断提高,从 2 8 . 9 6 % 上升至 。作为干旱的内陆农业灌区,新疆农业生产用水量大,占总用水量的 9 5 % 以上[4],因新疆水资源空间分布的非均质性等原因,整体上呈北多,南、西、东少,夏季多冬季少状况,季节性缺水较为严重,农业灌溉用水不平衡[5]。新疆北部地区推广“干播湿出”模式节水效果良好,但新疆南部地区总体降水量相对更少,日照蒸发大,冬季无积雪覆盖,若棉田休作期无法保证情,春季播种期棉田熵情差,休作期免冬灌仅应用“干播湿出”技术,常会出现浮籽、膜孔错位等现象。其次,若农田土壤中盐碱过高,一次性灌水过多会导致土壤板结,造成棉花苗期的机械损伤,影响播种质量进而影响棉花产量。而休作期棉田传统大水漫灌的水资源利用效率较低,该种灌水模式在新疆南部地区已难以为继,因此研究适宜的休作期棉田情调控技术,对于在新疆南疆地区推广“干播湿出”技术具有重要意义。【前人研究进展】越冬期灌溉具有预防干冷冻害、储水续、冬水春用、改善土壤结构、促进小麦越冬期分药和次生根生长等作用,休作期冬灌一般选择滴灌或者漫灌,其中滴灌是改善盐渍地的重要方法,采用滴灌代替漫灌进行灌水,在节约水资源的同时可使土壤水分入渗更加均匀,盐分淋洗效果更佳[8-9]。一般认为膜下滴灌棉花灌溉制度中的重要参数是灌水量和灌溉频率(次),滴水量过多或过小均不利于棉花高产,适量灌水更有利于提高棉花产量[0-I1],“干播湿出”技术在新疆各地已逐渐推行试用,其在休作期免去冬春灌,播后少量灌水出苗,有着灌水量少,出苗快的优势[12]。邢小宁等[13]也研究表明增加灌水量和灌水次数可以提高棉花蕾期和花铃期叶面积指数,相同灌水量下,灌水16次比灌水12次更有利于生殖器官的形成。而 4 2 0 m m 灌溉定额和16次灌水是新疆南疆免冬、春灌适宜棉花的灌溉制度。在休作期免冬灌,播后多次灌水是有利于棉花生长及产量,但由于各个地方气候、地势及土壤理化等差异,灌水量及灌水频次较难控制且盐碱较高的农田无法得到很好的淋洗,单独实施干播湿出技术,仍需要试验研究及进一步完善。【本研究切入点】试验尝试将2种灌溉方式结合,通过膜下滴灌技术,在节水的前提下控制合理的灌溉水量调控休作期棉田情,明确合理的冬灌灌溉水量及灌溉频次,在保证棉田开播前情后再“干播湿出”。【拟解决的关键问题】对比分析棉田休作期不同滴灌冬灌水量条件下“干播湿出”及非“干播湿出”棉花生长状况、群体生理指标及棉花产量情况,探寻适宜的灌溉模式及制度,保证春季播种质量及更适宜棉花生长的水分管理制度,为新疆南疆膜下滴灌棉田发展及当地的农业生产提供理论指导。
材料与方法
1.1材料
田间试验于 2 0 2 1 ~ 2 0 2 2 年进行,试验地点位于新疆阿克苏地区沙雅县海楼镇( ,
,海拔 9 8 6 m ),平均气温约为
,年平均降水 4 7 . 3 m m ,年均蒸发量
,为典型的暖温带大陆性干旱气候区,区内光热资源丰富但水资源紧缺。供试棉花品种为源棉11号,试验前测定土壤基本理化性质,试验耕作层为砂壤土土壤含盐量为 1 . 7 7 g / k g 左右,地下水埋深在3 . 8 m 左右。表1

1.2 方法
1.2.1 试验设计
共设9个处理,休作期冬季滴灌设计4个梯度灌水定额:600、900、1200和
L 、
和
);春季开播后采用“干播湿出”和非“干播湿出\"2种方案,“干播湿出\"灌溉总额为
,滴灌冬灌调控下“干播湿出”设4个灌水处理:( 6 0 0 + 2 2 5 )、( 9 0 0 +
225)、( 和(
)
和
);1个对照处理(CK),CK为冬灌漫灌,灌水定额为
,重复3次。每个小区之间设置 1 m 保护行,于2021年11月15日冬灌,冬灌前后分别取样测定相关指标。表2

试验小区面积为 ,划分9个小区,棉花采收后,不收滴灌带、不揭地膜,翌年翻地前揭膜、粉秸秆,试验地使用当年滴灌带和滴灌系统冬灌且在土壤冻融,灌溉水结冰前灌溉。播种后不干播湿出处理膜孔覆土。膜下铺管采用1膜3管6行,膜宽
,膜间距为
,株距约1 0 . 0 0 c m 。滴灌参数:滴头间距 3 0 0 m m ,流量2.1L/ h ,流态指数为0.52。2022年4月10日翻地耙平,4月15日播种。图1

1.2.2 测定指标
1. 2. 2. 1 株高、茎粗及干物质累积量
棉花出苗后在每个小区内随机各选标出选择3株长势具有代表性的棉花,每10d测定1次,分别用卷尺和游标卡尺测量株高(cm)和茎粗1 ;在不同生育阶段(苗期、蕾期、花铃期和吐絮期)将随机选取的棉花植株从茎基部处与地下部分分离,清除表面的尘土后将茎、叶和生殖器官(蕾、花和铃)分离,放入烘箱在
下杀青0.5
烘干至恒质量,冷却后,采用1/100天平电子天平称其质量。
1.2.2.2 群体生理指标
棉花叶面积测定在各小区连续选取10株棉花,苗期各个阶段采用长宽乘积法(二叶期、四叶期、六叶~七叶期)分别测定叶面积指数,采集不同时期棉株,取各部位叶片描绘在同一质地单位为 方格纸上。
单片叶面积 σ= σ 叶长 × 叶宽 × 0 . 7 3 :
叶面积 Σ= Σ 单株叶面积 × 单位土地面积株数/单位土地面积。 (2)
蕾期、花铃期、吐絮期叶面积测定采用美国LICOR公司生产的LAI-2200C植物冠层分析仪,各处理宽行、窄行、膜间位置采集叶面积指数。每次测定采用随机选取方式,所有参数数据均为3次重复。
1.2.2.3产量
棉花吐絮期随机在各个小区挑选3个样方,样方面积为 1 m × 1 m 。调查株数及单株有效铃数,并测得百铃质量、吐絮籽棉产量及其构成要素取3个小区平均值。每小区取具有代表的棉花,选50铃测定棉花铃重及衣分,并实收小区产量计产。
1.3 数据处理
试验数据采用Excel2020和Origin2016软件进行统计、绘图;相关数据分析使用SPSS25.0,分析数据显著性方差、相关性分析及方程模拟。
2 结果与分析
2.1 不同灌溉制度对棉花生长指标的影响
2.1. 1 棉花苗期株高茎粗变化
研究表明,不同水分处理的生育期株高变化趋势大体一致,棉花苗期至初花期长势迅速,自盛花期后生殖生长占主导,打顶后株高几乎无变化。播后18d为苗期子叶出土,二叶至三叶的阶段, 与
对比CK处理株高茎粗差异性显著( P lt;
0.05),其他处理株高差异不明显;播后28d为苗期四叶阶段,在5月7日进行干播湿出二次灌水,各处理株高茎粗差异明显,随着灌溉定额的增加以及干播湿出的影响,株高茎粗变化呈
“干播湿出”处理显著大于非“干播湿出”处理,其中
处理的株高茎粗为
为7 . 7 3 、 1 . 6 4 c m ;第38d为苗期的六叶至七叶阶段,正值营养生长旺期,“干播湿出”处理与非“干播湿出”处理株高茎粗呈极显著差异,
处理休作期冬灌灌溉定额最高,
处理的株高茎粗与
处理差异显著。图2


Fig. 2 Changes of plant height and stem thickness in each stage of cotton seedling stage
2.1.2 棉花生育期株高茎粗变化
研究表明,试验在第 4 8 ~ 6 8 d 观察棉花蕾期,棉花株高变化仍呈
,但茎粗变化呈
,在此期间“干播湿出”处理株高明显高于非“干播湿出”处理且“干播湿出\"处理株高长势较为平缓,“干播湿出\"处理茎粗稍高于非“干播湿出”处理;第 6 8 ~ 1 0 8 d 为棉花花期、铃期以及吐絮期,7月10日人工打顶,但在此期间非“干播湿出\"处理与CK处理平均株高要逐渐高于“干播湿出”处理,各处理株高变化呈
,第78d后茎粗增速减缓且趋于平稳,茎粗在此期间慢慢转木质化其变化不大,“干播湿出”处理的茎粗数值仍稍高于非“干播湿出”处理。图3
2.2 不同灌溉制度对棉花群体生理指标影响
2.2.1 叶面积指数变化
研究表明,在苗期灌水对叶面积指数影响显著,“干播湿出\"灌水处理叶面积指数明显大于非“干播湿出”处理。5月3日是苗期的二叶及三叶时期,随着冬灌灌水定额的增加非“干播湿出”处理之间差异显著, 处理与CK处理差异不显著,“干播湿出”处理极显著于CK处理。5月13日为棉花四叶时期,各个处理之间差异显著,
处理极显著于
处理。5月23日为五叶及六叶时期,“干播湿出”处理叶面积指数明显显著于非“干播湿出”处理,
处理与
处理、
处理与CK处理较不显著。在棉花蕾期,窄行叶面积指数明显大于宽行,且从窄行可以看出“干播湿出”处理的叶面积指数明显高于非“干播湿出\"处理,叶面积指数大小呈
,在花铃期和吐絮期,窄行叶面积指数和宽行相差不大且非“干播湿出\"处理的 L A I 在此时期明显高于“干播湿出”处理,各处理之间叶面积指数大小呈
。表3,图4



2.2.2 棉花干物质累积量变化
研究表明,随着生育期进行棉花干物质积累量总体逐渐增加,各处理茎叶干物质变化呈
、
月13日 ~ 6 月2日(棉花苗期),由于“干播湿出”处理出苗早于无”干播湿出“的处理,其茎叶干重变化对比为
、
和
处理茎叶干重明显高于非“干播湿出\"处理及CK处理,6月2日后(蕾期、铃期、吐絮期)茎叶干重变化对比为
CK
,非“干播湿出”处理棉花呈“苗稀叶繁”的现象,其茎叶干重稍高于“干播湿出”处理。蕾期后各处理生殖器官干物质量变化,在蕾期时期各处理差异性不大。在6月30日~7月30日(铃期和吐絮期)生殖器官干物质积累量逐渐增加,到吐絮期积累量增加迅速,在棉花吐絮期间不同器官干物质的分配中
和
的生殖器官积累量比例占总干物质积累量 5 0 % 以上且明显大于非“干播湿出\"处理及CK处理。不同灌水处理根部干物质量变化呈
、
和CK根干物质积累量显著高于其他处理。棉花苗期因非“干播湿出\"处理出苗较晚于“干播湿出\"处理,因此“干播湿出”处理根干物质量要较大于非“干播湿出”处理,在棉花蕾期各灌水处理根干物质量呈
和
处理在此期间根干物质积累量稍高于
和
处理,在棉花铃期 ~ 吐絮期,各处理变化中
处理,非“干播湿出”处理同上均要稍高于“干播湿出”处理。图5
蕾期 蕾期花铃期 6 花铃期6 铃期 铃期55V 34 数 J小 20W1S0 W2S0 W3S W4S0 W1S1 W2S2 W3SW4S4 CK W1S0 W2S0 W3S0 W4S0 W1S1 W2S2 W3S3 W4S4 CK处理Treatments(Z) 处理Treatments (K)
注:图中分别为棉花窄行(Z),间行(J)及宽行(K)位置叶面积指数Notes:Thefigureshowstheleaf area indexofcotton narrow(Z),inter(J)andwide(K)positions,respectively
Fig. 4Changes of leaf area under different moisture treatments in other growth periods of cotton

注:a图为茎叶干物质量,b图为花蕾铃干物质积累量(饼图为吐絮期棉株总干物质量与生殖器官干物质量占比: 、
!
、
、
为生殖器官干物质量),c图为根部干物质量Notes:Thefigureaistemassofdrystemandleaf,andbshowstheaccumulationofdrysubstanceoflowerbuds(piechartshowstheratioof total dry mass of cotton plants :
,
,
,
,
,
,
,
is the dry mass of repro-ductive organs),and c shows the drymass of the root
2.3 棉花产量及生长指标相关性
2.3.1 不同灌水处理对棉花产量的影响
研究表明, 处理的单株成铃数与
及CK处理呈显著差异,单铃质量
、CK处理差异不大但与
、
处理差异显著,
处理与
、
处理呈显著性差异(
),
处理的衣分占比明显高于其他处理,冬灌滴灌基础上“干播湿出”处理与非“干播湿出”处理间差异显著,“干播湿出”处理的产量要稍高于非“干播湿出”处理及CK处理。
处理产量要高于
处理约 1 8 . 8 % 、高于CK处理约 1 3 . 5 % ,
处理产量高于
处理约 1 0 . 1 % 、高于
处理约 8 . 3 % 。表4


2.3.2不同灌水处理棉花花铃期后群体生理指标与棉花产量的相关性
研究表明,“干播湿出”处理棉花产量明显高于非“干播湿出”处理且随着冬灌灌水定额的增加棉花产量增加;花铃期后期干物质积累量变化与产量变化相似,其中 处理与
处理花铃后期干物质积累量直线上升;在花铃后期冬灌灌水定额增加叶面积指数有所降低,其中CK处理显著高于
处理,
处理明显低于其他处理。花铃后期叶面积指数、干物质积累量与棉花产量的相关性中铃后期叶面积指数与产量呈显著负相关关系,干物质积累量与产量呈极显著正相关关系以棉花群体叶面积指数及干物质积累量为自变量 ( X ) ,棉花产量为因变量(Y,构建棉花产量回归模型,并进行回归分析,产量与叶面积指数变化呈反比例关系,与干物质积累量呈正比例关系,其干物质积累量决定系数(
相对较高,铃后期干物质积累量对产量影响显著。图6,表5





3讨论
3.1了解叶面积指数动态对作物生长与产量的模拟具有重要作用[14],在已有研究中探讨过在棉花休作期选择滴灌与漫灌这种情措施对棉花生长的影响[15-17] 膜下滴灌条件下不同灌溉制度对棉花产量及生长的研究[6,18-19]及“干播湿出”对棉花相关生理指标的影响[20-22],研究得出在阿克苏沙雅县播前熵情调控是有必要的[23],因此试验在已有研究的基础上,在棉田休作期间按原始灌溉系统选择4种灌溉额度滴灌冬灌,播种后再进行相同灌溉额度“干播湿出”,保证播前嫡情情况下满足出苗和苗期早期需水条件,研究讨论播前情调控后再”干播湿出“对棉花产量及相关生理指标的影响。
3.2试验在棉花苗期子叶破土后测得不同处理下棉花株高茎粗变化后发现,“干播湿出”处理出苗要早于仅休作期冬灌处理,棉花播种后 2 0 d 测得出苗率为 : 5 8 % 、
60 % !
: 64 % 1
: 7 2 % 、
: 8 0 % 1
: 8 1 . 5 % 、
:8 3 . 5 % )
8 5 % . C K:8 2 . 5 % ,在6叶至7叶阶段仅冬灌处理与冬灌 + “干播湿出”处理株高茎粗差异极显著,冬灌灌水定额越高,株高茎粗越大。邢小宁等[13]研究表明,增加灌水定额和灌水次数可以促进棉花的营养生长,因此休作期滴灌冬灌后“干播湿出”有利于苗期早期营养生长;在蕾期株高茎粗增长迅速,仅冬灌处理与冬灌 + “干播湿出”处理差异显著,冬灌 + “干播湿出”处理明显大于仅冬灌的处理,其中灌溉定额为1725
(休作期冬灌 + “干播湿出”)的处理株高茎粗成长在营养生长期间最为明显;在棉花铃期以后,株高茎粗增长开始减缓,但仅冬灌处理在后期要稍高于休作期冬灌 + “干播湿出”的处理。后期对比各个处理之间的株高,可以发现灌溉定额为
的处理株高最后要稍低于灌溉定额为
的处理,灌溉定额为1500
的处理株高要稍低于灌溉定额为1200
的处理,说明随着冬灌灌水定额增高在棉花后期株高增长就会减慢且休作期冬灌后“干播湿出”在棉花后期营养生长转生殖生长期间可明显抑制植株营养生长过盛。
3.3在同一施肥水平下,棉花叶面积指数随着灌水量的增加而增加,在试验中冬灌灌水定额与棉花叶面积指数也呈正比例关系,冬灌灌水基础上“干播湿出”对棉花苗期及蕾期ZAI影响显著,明显高于仅冬灌的处理,冬灌灌水基础上“干播湿出”有利于及时提供苗期植株营养生长所需水分及光合环境[24-26]。在花铃期和吐絮期,休作期冬灌基础上“干播湿出”的叶面积指数稍低于仅冬灌的处理,冬灌灌水定额增加叶面积指数有所降低,叶面积指数与产量呈显著负相关关系,因此休作期冬灌基础上“干播湿出”有助于保证合理的棉花群体光合结构,促进生殖生长发展,进而取得棉花高产。随着冬灌灌水量增大,地上干物质积累量有增高的趋势,地下干物质积累量略有减小。冬灌后“干播湿出”地下干物质积累量要小于休作期仅冬灌灌水,其根系较浅;冬灌基础下“干播湿出”对棉花铃期及吐絮期生殖器官干物质积累影响较大,吐絮期生殖器官干物质积累量占总体干物质积累总量比例较大且明显高于仅冬灌的处理,干物质积累量与产量呈极显著正相关关系,其中灌溉定额为( ( 1 5 0 0 + 2 2 5 ) 的处理最为显著,说明冬灌基础下“干播湿出”有利于有机物质由营养器官转向生殖器官。试验中休作期冬灌 + “干播湿出”灌溉定额为(
)
,虽播前灌溉总量低于CK处理,但这种灌溉方式棉花产量高于普通漫灌;休作期冬灌灌溉定额为1200和
,虽播种前总灌溉量高于休作期冬灌 + “干播湿出”灌溉定额1125及
,但产量却略低于2个灌溉方式。棉花休作期冬灌基础调控下“干播湿出”对棉花增加产量有积极作用。
4结论
4.1棉花休作期冬灌播后“干播湿出”对苗期株高茎粗影响显著,灌水额度越高,株高茎粗生长变化越大,在营养生长转生殖生长期间(铃期~吐絮期)这种灌溉方式在一定程度上可控制株高过度旺长。
4.2 棉花苗期及蕾期叶面积指数与休作期冬灌灌溉定额呈正比例增长,其整体叶面积指数对比窄行 gt; 宽行,其中不同灌水处理中对比
,棉花花铃期后仅休作期冬灌处理叶面积指数稍高于滴灌冬灌 + “干播湿出”,
,冬灌播后“干播湿出”这种灌溉方式可提供更适合棉花生长的光合环境。
4.3滴灌冬灌调控下“干播湿出”的干物质积累总量稍高于仅冬灌的处理及冬灌漫灌;棉花花铃期后 和
的生殖器官干物质积累量比例显著增大,且占地上总干物质积累量 5 0 % 以上;冬灌滴灌基础上“干播湿出”可促进生殖器官干物质积累,棉花蕾期后冬灌调控下“干播湿出处理根部干物质积累量略小于仅冬灌调控处理,因此“干播湿出”后棉株根系较浅易招致病虫害,
应注意田间防治管理。
4.4滴灌冬灌调控下“干播湿出”处理的产量要稍高于仅滴灌冬灌调控处理和CK处理;处理 产量高于处理
约 1 8 . 8 % 、比CK处理高约 1 3 . 5 % ,处理
产量高于处理
约1 0 . 1 % 、比
处理高约 8 . 3 % ;休作期滴灌冬灌调控下“干播湿出”灌水模式可在节约灌溉用水 2 4 % ~ 3 6 % 显著提高棉花产量 3 . 5 % \~1 3 . 5 % 。
丐乂(eierences)
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Effect of \"dry sowing and wet emergence\" on cotton growth and yield under the control of winter drip irrigation in off - cropping period
WANG Xiaoyan1²,BAI Yungang ², CHAI Zhongping 1, LU Zhenlin ², LIU Hongbo²,XIAO Jun²,Amannisa (1. College of Resources and Environment , Xinjiang Agricultural University, Urumqi 83Oo52, China;2. Xinjiang Institute of Water Resources and Hydropower, Urumqi 830O49,China)
Abstract:【Objective】 Studying the effects of different winter dripping irigation quotas on the quality of \" dry seeding wet output\" planting,cotton physiology,growth characteristics,and yield,determining the water -savingand eficient falow period coton field moisture regulation strategy.【Methods】Using a small amount of water regulation during the cottn field fallow period,and the \"dryseeding wet output\" irrigation method after spring sowing,a totalof9 treatments wereset in this experiment,with 4 gradients for winter dripping irrigation quotas:winter dripping irgation during fallow period(WS。-W4So): 60,900,1,2OO and 1,500 (20 ; after spring sowing,two schemes of no \"dry seeding wet output\" and \"dry seeding wet output\" were used,with a quota of
for \" dry seeding wet output\"
,and conventional winter irrigation of
as the control treatment.【Results】 Compared with winter dripping irrigation alone, the combination of winter dripping irigation and \"dry seeding wet output\" could promote early cotton growth (plant height and stem diameter significantly higher than with no \"dry seeding wet output\"and conventional winter irrigation),and treatments
could control excessive plant height growth during the nutritional growth to reproductive growth stage to a certain extent,with treatments
and
being the most significant;the combination could increase the leaf area index during theseedling and budding stages,and in the late stage of flowering as well,the leaf area index of
treatments was slightly higher than the CK and
treatments;the total dry matter accumulation of
treatments was significantlygreaterthan thatof
treatments,which could promote reproductive organ dry matter accumulation,with the proportion of dry matter accumulation in reproductive organs in
and
treatments exceeding 50 % ; the leaf area index in the late stage of flowering was significantly negatively correlated with yield,and the total dry mattr accumulation was significantly positively correlatedwith yield.The yieldsof combination of winter dripping irigation and \"dry seeding wet output\" were higher than winter dripping irrigation alone and conventional winter irrigation,with the yield of treatment
being approximately 1 8 . 8 % (20 higher than that of winter dripping
treatment and about 1 3 . 5 % higher than the CK.【Conclusion】 \" Dry seeding wet output\" irigation under falow period dripping winter irrigation regulation can significantly improve cotton yield by 3 . 5 % - 1 3 . 5 % while saving irrigation water by 2 4 % - 3 6 % :
Key words:cotton; drip irigation for winter irrigation;dry sowing for wet emergence; irrigation quota;growth characteristics;yield