灌溉量与灌溉频次对北疆棉花生长发育及产量的影响

Effects of irrigation level and frequency on cotton growth， development and yield in Northern Xinjiang

摘要

目的 研究不同灌溉量与灌溉频次组合对北疆膜下滴灌棉田棉花生长发育、干物质积累、水分利用效率及籽棉产量的影响，为选择适用于北疆棉花种植的灌溉模式提供参考。 方法 以北疆主栽棉花品种航棉808为对象，设置灌溉量和灌溉频次2个因素，其中灌溉量和灌溉频次分别设置100% ET_C（不亏缺，W1；其中ET_C为作物蒸发蒸腾量）、90% ET_C（适度亏缺，W2）、80% ET_C（中度亏缺，W3）、60% ET_C（重度亏缺，W4）和2 d（高频，D1）、4 d（中频，D2）、6 d（适频，D3）、8 d（低频，D4）灌溉1次各4个水平，测定16个灌溉量与灌溉频次组合处理棉花不同生育期的株高、茎粗、叶面积指数（LAI）、干物质累积与分配特征、耗水量、水分利用效率（WUE）及籽棉产量和产量构成因素，并采用方差分析和灰色关联分析对各灌溉组合处理进行综合评价。 结果 在适度亏缺（90% ET_C）处理下，4 d灌溉1次（D2）棉花株高、茎粗和LAI整体表现较优；在中度亏缺（80% ET_C）和重度亏缺（60% ET_C）处理下，2 d灌溉1次（D1）更有利于维持棉花正常生长。成熟期，不亏缺（100% ET_C）和适度亏缺（90% ET_C）处理下，D2处理棉花干物质累积量较其他处理提高9.30%~55.96%；在中度亏缺和重度亏缺处理下，D1处理棉花干物质累积量较其他处理提高6.38%~34.58%。随生育进程的推进，棉花营养器官干物质占比逐渐下降，生殖器官占比逐渐提高。不同处理棉花全生育期耗水量为331.67~500.23 mm，耗水强度为2.249~3.318 mm/d。不同组合处理下，以W2D2处理棉花的单铃质量、衣分、籽棉产量最高，且WUE表现最佳，其籽棉产量达7 144.25 kg/hm²，WUE为1.56 kg/m³；灰色关联度分析表明，W2D2综合排序最优。 结论 在水分受限条件下，适当提高灌溉频次有助于降低产量损失风险。在北疆膜下滴灌棉田中，综合考虑产量和水分利用效率，适度亏缺灌溉（90% ET_C）条件下配合4天灌溉1次为节水稳产的优选灌溉模式。

Abstract

Objective This study aims to explore the effects of combined irrigation levels and frequencies on cotton growth and development，dry matter accumulation，water use efficiency （WUE） and seed cotton yield under mulched drip irrigation in Northern Xinjiang，so as to provide references for selecting suitable irrigation regimes for cotton cultivation in this region. Method Taking the major cotton cultivar Hangmian 808 in Nor-thern Xinjiang as the test material，two experimental factors，irrigation level and irrigation frequency，were set up.Four irrigation levels were established：100% ET_C （no water deficit，W1，ET_C refers to crop evapotranspiration），90% ET_C （mild water deficit，W2），80% ET_C （moderate water deficit，W3） and 60% ET_C （severe water deficit，W4）.Meanwhile，four irrigation frequencies were set：irrigation every 2 d （high frequency，D1），every 4 d （medium frequency，D2），every 6 d （appropriate frequency，D3） and every 8 d （low frequency，D4）.A total of 16 combined treatments were designed.Indicators including plant height，stem diameter，leaf area index （LAI），dry matter accumulation and distribution characteristics，water consumption，WUE，seed cotton yield and its components were determined at different growth stages.Analysis of variance and grey correlation analysis were employed for comprehensive evaluation of various irrigation combinations. Result Under mild water deficit （90% ET_C），cotton treated with irrigation every 4 d （D2） exhibited superior overall performance in plant height，stem diameter and LAI.Under moderate （80% ETc） and severe water deficit （60% ETc） conditions， irrigation every 2 d （D1） was more conducive to maintaining normal cotton growth.At the maturity stage，under no water deficit and mild water deficit irrigation，dry matter accumulation of cotton under D2 treatment increased by 9.30%-55.96% compared with other treatments.Under moderate and severe water deficit irrigation，dry matter accumulation under D1 treatment rose by 6.38%-34.58%.With the progression of growth stage，the proportion of dry matter in vegetative organs gradually decreased，while that in reproductive organs increased steadily.Across different treatments，the total water consumption of cotton during the whole growth period ranged from 331.67 mm to 500.23 mm， with water consumption intensity varying from 2.249-3.318 mm/d.Among all combined treatments，W2D2 achieved the highest single boll weight，lint percentage，seed cotton yield and the best WUE，with seed cotton yield reaching 7 144.25 kg/hm² and WUE reaching 1.56 kg/m³. Grey correlation analysis indicated that W2D2 exhibited the optimal comprehensive performance. Conclusion Under limited water conditions，increasing irrigation frequency properly helps reduce the risk of yield loss.Considering both yield and WUE，the combination of mild deficit irrigation （90% ET_C） with irrigation every 4 d is the optimal water-saving and yield-stabilizing irrigation regime for cotton fields under mulched drip irrigation in Northern Xinjiang.

Graphical abstract

关键词

棉花 / 亏缺灌溉 / 灌溉频次 / 水分利用效率 / 北疆

Key words

cotton / deficit irrigation / irrigation frequency / water use efficiency / Northern Xinjiang

北疆棉区是我国优质棉花生产的关键基地，其在新疆棉花绿色高效生产体系中占据着十分重要的地位^［1］。但该区域降水稀少、蒸发量大，农业用水高度依赖天山融雪与地下水，水资源短缺与灌溉效率偏低并存^［2］。然而，当前生产中仍普遍采用固定灌溉定额与单一轮灌周期的“经验灌溉”，难以满足水资源紧缺条件下棉花节水高产的需求^［3］。因此，在膜下滴灌技术广泛应用的背景下，发展精细高效的灌溉管理策略，是实现该区域棉花节水高产及缓解水资源供需矛盾的关键。

研究表明，适度亏缺灌溉可抑制棉花过度营养生长，促进干物质向生殖器官分配，在基本不减产前提下提高灌溉水分生产力与水分利用效率^［4］。Wang等^［5］指出，膜下滴灌虽能改善土壤环境、提高产量，但其可持续性依赖于更精细的灌溉管理。刘翔等^［6］和Cheng等^［7］的试验表明，关键生育期适度亏缺灌溉可显著提高水分利用效率，但过度亏缺会导致减产。Song等^［8］和Xu等^［9］研究显示，在相同灌溉量下，提高灌水频次有利于协调产量与灌溉水生产力，缓解根区水盐胁迫。Jia等^［10］通过优化灌溉量与频次组合，显著提升了籽棉产量与纤维品质。何平如等^［11］发现，较高土壤水分下限（对应多频次灌溉）有利于保产抑盐，而水分下限较低（对应低频次大定额）虽利于淋盐但产量也会下降。因此，在总灌水量受限条件下，将适度减少灌溉量与优化灌水频次相结合，有望实现节水、稳产及高效用水的协同提升。

然而，现有研究多聚焦于灌溉定额或灌水次数等单一因子的优化，对水分亏缺水平与灌溉频次协同调控效应的系统分析尚显不足。Bai等^［12］研究了灌溉定额与氮肥水平组合对棉花产量及纤维质量的影响，但并未见对多亏缺水平与多频次组合条件下棉花茎粗、干物质分配、产量构成及水分利用效率（water use efficiency，WUE）、灌溉水分利用效率（irrigration water use efficiency，IWUE）等多指标的综合分析；常玉荣等^［13］研究了不同灌溉定额对棉花产量和水分利用效率的影响，表明适度亏缺条件下棉花产量和水分利用效率可以达到最佳平衡，过度灌溉并未显著提高产量，但该研究并未分析灌溉频次对棉花产量的影响。为此，本研究在北疆膜下滴灌棉田设置4个灌溉量与4个灌溉频次的组合试验，系统分析不同灌溉量与灌溉频次对棉花生长发育、干物质积累、水分利用效率及籽棉产量的影响，旨在从“灌溉量×灌溉频次”双因子耦合视角，为选择适用于北疆棉花种植的灌溉模式提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于新疆昌吉州玛纳斯国家数字种植业创新应用基地（44°17' 03″ N，86°22' 40″ E），该地海拔386.6 m，地处准噶尔盆地西南缘天山北麓中段，属中温带大陆性气候，年日照时间2 800~3 000 h，年无霜期165~172 d，多年平均降水量181.1 mm，多年平均蒸发量2 234.2 mm，昼夜温差大。试验区灌溉用水源于塔西河上游水库，矿化度为60~80 mg/L。土壤类型以粉（砂）质壤土为主。

1.2 试验设计

试验区棉花为当地主栽品种航棉808，采用宽、窄行16穴播种模式，株距9.5 cm，种植密度2.78×10⁵ 株/hm²。采用一膜三管六行的膜下滴灌方式，覆膜宽2.05 m，播幅4.56 m。两行棉花间布置一根滴灌带，滴头流量2.0 L/h，滴头间距25 cm，工作压力0.1 MPa。

试验设灌溉量与灌溉频次2个因素，采用完全随机组合设计，每个因素设4个水平，灌溉量水平为：不亏缺（100% ET_C，W1）、适度亏缺（90% ET_C，W2）、中度亏缺（80% ET_C，W3）、重度亏缺（60% ET_C，W4），其中ET_C为当地作物蒸发蒸腾量；灌溉频次水平为：2 d灌溉1次（D1）、4 d灌溉1次（D2）、6 d灌溉1次（D3）、8 d灌溉1次（大田常规灌溉，D4）。试验共设16个灌溉组合处理，每个处理设置3个重复，共48个小区。供施肥料为尿素（N含量46%）、磷酸一铵（N含量12%、P₂O₅含量61%）、硫酸钾（K₂O含量52%）、磷酸二氢钾（K₂O含量52%、P₂O₅含量34%），按灌溉次数平均后随每次灌水施入。

作物蒸发蒸腾量（ET_C）采用FAO-56推荐的单作物系数法计算，计算公式为：

\mathrm{E}{\mathrm{T}}_{\mathrm{C}}=\mathrm{E}{\mathrm{T}}_{\mathrm{0}}\times K_C\mathrm{。}（1）

式中：ET₀为参考作物需水量，mm/d；K_C 为作物系数。

参考作物需水量ET₀采用FAO-56修正并推荐的Penman-Monteith公式计算，即：

ET₀=\frac{\mathrm{0.408}\Delta \left(R_n-G\right)+\gamma \frac{\mathrm{900}{u}_{\mathrm{2}}}{T+\mathrm{273}}\hspace{0.25em}\left(e_a-e_d\right)}{\Delta +\gamma \left(\mathrm{1}+\mathrm{0.34}\hspace{0.25em}{u}_{\mathrm{2}}\right)}\mathrm{。}（2）

式中：Δ为温度-饱和水汽压关系曲线斜率，kPa/°C；R_n 为净辐射量，MJ/（m²·d）；G为土壤热通量，MJ/（m²·d）；\gamma为湿度计常数，kPa/°C；u_{\mathrm{2}}为基准面以上2 m处风速，m/s；T为平均温度，°C；e_a 为空气饱和水气压，kPa；e_d 为空气实际水气压，kPa。

作物系数K_C 根据FAO-56给定的棉花各生育期的单作物系数参考值，结合试验区气象条件、土壤水分状况和作物类型等相关因素进行确定，并根据翟超等^［14］的研究结果进行本地化调整，选取棉花初始生育期的Kc₁=0.43，快速发育期Kc₂=1.16，生长中期Kc₃=1.21，成熟期Kc₄=0.58。气象数据来源于试验基地RS-QXZN标准版气象站资料。不同灌溉处理的试验设计与累计灌溉量如表1所示。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 棉花生长指标

待棉花出苗稳定后，在各处理小区按对角线随机选取5株长势一致、具代表性的植株作为固定观测植株，测量其在初始生育期、快速发育期、生长中期和成熟期株高与茎粗，并采用经验系数公式计算叶面积指数（LAI）^［15］，其公式如下：

\mathrm{L}\mathrm{A}\mathrm{I}=\mathrm{0.73}\times l\times h\times \rho \mathrm{。}（3）

式中：l为叶片长度，cm；h为叶片宽度，cm；ρ为种植密度，株/hm²。

1.3.2 不同器官干物质积累量及其占比

在棉花的初始生育期、快速发育期、生长中期和成熟期，于各处理小区随机挖取3株代表性植株，分离根、茎、叶、蕾、花、铃后分别装袋，先于105 ℃杀青30 min，后在70 ℃下烘至质量恒定，冷却后称量各器官干质量，据此计算整株与各部位干物质积累量及其占比。

1.3.3 水分利用效率

采用全生育期水分利用效率（WUE）表征棉田水分利用水平，计算公式如下：

\mathrm{W}\mathrm{U}\mathrm{E}=Y/\mathrm{E}\mathrm{T}\mathrm{。}(\mathrm{4})

式中：Y为棉花总产量，kg/hm²；ET为作物实际耗水量，mm。

作物实际耗水量ET采用水量平衡法计算，计算公式为：

\mathrm{E}\mathrm{T}=P+U+I-D-R-\mathrm{\Delta }W\mathrm{。}(\mathrm{5})

式中：P为有效降雨量，mm；U为地下水补给量，mm；I为灌溉量，mm；D为深层渗漏量，mm；R为地表径流量，mm；\mathrm{\Delta }W为试验初期和末期0~100 cm土壤水分变化，mm。

由于试验区地下水埋深超过10 m且地势平坦，无地表径流，因此地下水补给量U、深层渗漏量D和地表径流量R可忽略不计，则水量平衡方程可简化为：

\mathrm{E}\mathrm{T}=P+I-\mathrm{\Delta }W\mathrm{。}(\mathrm{6})

1.3.4 棉花产量

在棉花成熟后，于每个试验小区随机选取3个4.56 m×1.46 m的样方，测定样方内棉株数、单株成铃数和吐絮铃数及单铃质量。棉花总产量的计算公式为：

Y=N_p\times b\times \rho /\mathrm{1}\mathrm{000}\mathrm{。}(\mathrm{7})

式中：Y为棉花总产量，kg/hm²；N_P 为单株成铃数，个/株；b为棉花单铃质量，g；ρ为棉花的种植密度，株/hm²。

1.4 数据处理

试验采用Excel 2021进行数据整理，用SPSS 20.0软件进行方差分析、显著性分析和相关性分析，并用Origin 2021绘图。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉组合处理对棉花生长发育的影响

2.1.1 株高

图1表明，初始生育期各处理棉花株高差异不显著。在快速发育期至成熟期，不同灌溉频次处理间棉花株高的差异开始显现。在同一灌溉量下，以高频灌水（D1）处理棉花的株高最高，且显著高于D2、D3和D4处理。在相同灌水频次下，随着灌溉量的减少，株高整体呈下降趋势。结果表明，棉花株高受灌溉量与灌水频次的共同影响，且高频灌水可在一定程度上缓解水分亏缺对植株纵向伸长的抑制作用。

2.1.2 茎粗

图2表明，初始生育期各处理棉花茎粗差异不显著。在快速发育期至成熟期，不同灌溉频次处理间棉花茎粗的差异开始显现，其中在不亏缺（100% ET_C）与适度亏缺（90% ET_C）条件下，中等频次灌溉处理（D2）棉花茎粗最大，且显著高于D3和D4处理；而在中度（80% ET_C）和重度亏缺（60% ET_C）条件下，高频灌水（D1）棉花的茎粗最大，显著高于D3和D4，表明棉花茎粗受灌溉量与灌水频次的共同影响，水分供应充足时，中等频次即可满足棉花茎秆的稳健生长；水分亏缺加剧时，提高灌水频次更有利于维持茎粗的正常发育。

2.1.3 叶面积指数（LAI）

图3表明，在不亏缺（100% ET_C）与适度亏缺（90% ET_C）条件下，以中等频次灌溉处理（D2）最有利于棉花叶面积的扩展，且在快速发育期及生长中期显著高于其他处理。在中度（80% ET_C）和重度亏缺（60% ET_C）条件下，以高频灌水处理（D1）棉花的叶面积指数最高，但与D2处理差异不显著。随灌溉量的降低，棉花的叶面积指数整体受到抑制，而提高灌水频次可有效减轻这一趋势。结果表明，棉花的叶面积指数受灌溉量与灌水频次的协同调控，水分供应充足时，中等频次更利于叶面积建成；水分亏缺时，提高灌水频次更利于维持棉花群体的叶面积水平。

2.2 不同灌溉组合处理对棉花干物质累积量与分配的影响

不同灌溉组合处理棉花各生育期干物质累积量及其生殖器官与营养器官中干物质的分配情况如图4和图5所示。

由图4和图5可知，总体而言，各处理棉花干物质累积量均随生育进程的推进而持续增加，但不同处理间存在一定差异；营养器官干物质占比逐渐下降，生殖器官干物质占比持续上升。在不亏缺（100% ET_C）与适度亏缺（90% ET_C）条件下，棉花干物质累积量总体以中等频次（D2）处理最高；在中度（80% ET_C）和重度亏缺（60% ET_C）处理下，高频灌水（D1）处理更有利于棉花干物质积累。在棉花成熟期，不亏缺（100% ET_C）和适度亏缺（90% ET_C）条件下，D2处理棉花干物质累积量较其他处理提高9.30%~55.96%；中度亏缺和重度亏缺条件下，D1处理干物质累积量较其他处理提高6.38%~34.58%。各处理生殖器官和营养器官干物质占比整体无明显差异，说明适宜灌溉频次处理可提升棉花的干物质积累并优先向生殖器官转运。

2.3 不同灌溉组合处理对棉花耗水量及耗水强度的影响

不同处理下棉花各生育期耗水量及耗水强度见表2和表3。表2和表3表明，各处理棉花全生育期耗水量为331.67~500.23 mm，在相同灌水频次下，耗水量随灌溉量的降低而下降；同一灌溉量下，耗水量随灌水频次的增加而提高，其中D1与D2处理差异较小，D4处理最低。耗水强度的变化趋势与耗水量的变化基本一致。不同生育期相比，各处理耗水量和耗水强度均表现为生长中期最高，快速发育期次之，成熟期最低。该结果表明，棉花耗水过程主要受灌溉量和生育阶段的影响，灌水频次对同一灌溉量下的耗水水平具有一定的调节作用。

2.4 不同灌溉组合处理对棉花产量及水分利用效率的影响

由表4可知，灌溉量和灌溉频次对棉花单株成铃数、单铃质量、衣分、籽棉产量及WUE均有显著影响，二者交互作用对除单铃质量外的其他产量指标均有显著影响。各处理相比，以W2D2处理籽棉产量最高，达7 144.25 kg/hm²，WUE为1.56 kg/m³。同一灌溉量下，D1和D2处理产量显著高于D3（W1D3除外）和D4处理；W4处理虽具有较高WUE，但籽棉产量明显下降；W2D2处理在获得最高产量的同时也保持较高的WUE，表明适度亏缺配合中频灌溉更有利于实现棉花高产与水分高效利用的协调统一。

2.5 棉花产量指标及水分利用效率的灰色关联度（GRA）分析

以单株成铃数、单铃质量、衣分、籽棉产量、WUE为评价指标进行灰色关联分析，得到不同处理棉花产量指标及水分利用效率的灰色关联度差序列，结果如表5所示。

根据灰色关联度差序列和分辨系数ζ（0<ζ<1，取0.5），计算灰色关联系数及加权关联度。为综合评价不同灌溉组合处理对棉花产量及水分利用效率的影响，采用熵值法确定各评价指标的权重，得到权重向量W=［0.129，0.216，0.190，0.159，0.306］。其中，5个权重值依次对应单株成铃数、单铃质量、衣分、籽棉产量和水分利用效率，加权关联度方程为：

r_{oi}=\frac{\mathrm{0.129}{r}_{oi(\mathrm{1})}+\mathrm{0.216}{r}_{oi(\mathrm{2})}+\mathrm{0.190}{r}_{oi(\mathrm{3})}+\mathrm{0.159}{r}_{oi(\mathrm{4})}+\mathrm{0.306}{r}_{oi(\mathrm{5})}}{\mathrm{5}}。（8）

式中：r_oi 为各处理的加权平均关联度，r_oi（1）、r_oi（2）、r_oi（3）、r_oi（4）、r_oi（5）分别表示棉花单株成铃数、单铃质量、衣分、籽棉产量与水分利用效率5个评价指标的灰色关联系数。

加权灰色关联度计算结果如表6所示。

表6表明，不同灌溉量与灌溉频次组合处理的加权灰色关联度综合排名为：W2D2>W2D1>W3D1>W3D2>W3D3>W1D2>W2D3>W1D1>W3D4>W1D3>W2D4> W4D2>W1D4>W4D1>W4D4>W4D3。其中以W2D2关联度最高，综合表现最优；同一灌溉量下D1、D2显著优于低频处理。综合评价进一步证实，滴灌条件下适度亏缺（90% ET_C）配合4 d灌溉1次为北疆棉花的最优灌溉模式。

3 讨论与结论

3.1 灌溉量与灌溉频次对棉花生长发育的影响

在北疆膜下滴灌棉田，水分是调控棉花株高、茎粗、叶面积指数等生长指标的关键因素。张疏影等^［16］、江柱等^［17］的研究均表明，适宜频率灌水可缓解干旱胁迫，促进棉花营养生长；张慧等^［18］、徐晨等^［19］的研究也指出，合理的灌溉定额有利于维持作物正常长势，过度亏缺会显著抑制植株生长。本研究显示，除初始生育期外，在其他各生育期灌水频次对棉花株高、茎粗、LAI的影响均表现出较为明显的调控作用。在不亏缺（100% ET_C）和适度亏缺（90% ET_C）条件下，4 d灌水1次（D2）更利于棉花构建合理的群体结构；而在中度亏缺（80% ET_C）和重度亏缺（60% ET_C）条件下，2 d灌水1次（D1）可显著减轻水分胁迫。该结果与上述文献的结论基本一致。

3.2 灌溉量与灌溉频次对棉花干物质累积与分配的影响

干物质累积与分配是棉花产量形成的物质基础。聂志勇等^［20］、丁宇等^［21］的研究表明，适宜灌溉模式可提升棉花干物质积累量并优化其在营养器官与生殖器官的分配比例。本研究发现，棉花干物质总量随生育进程的推进而持续增加，并由营养器官向生殖器官转运。在W1、W2灌溉量条件下D2处理干物质累积量最高，在W3、W4灌溉量条件下则以D1处理表现最优；成熟期W2D2处理棉花干物质累积量较其他处理提高9.30%~55.96%。说明合理的灌溉量与灌溉频次组合可提升棉花生物量积累效率，为后期成铃与产量形成奠定了基础，这与前人的研究结果^［20-21］相似。

3.3 灌溉量与灌溉频次对棉田耗水特征的影响

灌溉量和灌溉频次均会影响棉田耗水过程，但二者作用程度不同。本研究中，棉花全生育期耗水量为331.67~500.23 mm，在相同灌水频次下，耗水量随灌溉量降低而下降，说明灌溉量是决定棉田耗水总量的主要因素，这与王军等^［2］、李军宏等^［22］关于北疆膜下滴灌棉花耗水主要受灌溉量控制的结论一致。在同一灌溉量下，提高灌水频次后耗水量和耗水强度略有增加，但D1与D2处理差异较小，表明灌水频次对耗水总量的影响相对有限，更多体现在对阶段耗水过程的调节。各生育期中，耗水量和耗水强度均以生长中期最高，说明该时期是棉花水分消耗的关键阶段，本结果与王军等^［2］和李军宏等^［22］研究结论基本一致。

3.4 灌溉量与灌溉频次对棉花产量及水分利用效率的影响

产量与WUE是评价灌溉模式优劣的核心指标。薛冯定等^［23］研究表明，关键生育期亏水及低频灌溉会显著限制春玉米产量的提高；王德胜^［24］、杨北方等^［25］研究显示，适度亏缺灌溉可在节水的同时实现棉花的稳产与高效。本研究表明，灌溉量、灌溉频次及其交互作用总体对籽棉产量、单株成铃数、衣分及WUE均有显著影响。其中以W2D2处理籽棉产量最高（7 144.25 kg/hm²），WUE达1.56 kg/m³，棉花产量与水分利用效率协同最优；重度亏缺条件下灌溉组合处理的WUE虽有升高但棉花产量大幅下降，表现“高效不高产”。本结果与薛冯定等^［23］、王德胜^［24］、杨北方等^［25］的研究结论一致。

综上所述，在本试验条件下，适度亏缺（90% ET_C）配合4 d灌溉一次（W2D2）有利于北疆棉花生长发育及其干物质的合理积累与分配，可在保证较高籽棉产量的同时提高水分利用效率，是兼顾稳产与节水的适宜灌溉组合，这为北疆棉区水资源约束背景下实现棉花节水、高效与稳产提供了科学依据。本研究也提示，在水分供应受限的中度至重度亏缺条件下，提高灌溉频次（2 d灌水1次）有助于缓解水分胁迫，降低棉花产量损失风险。

参考文献

[1] 田立文，娄善伟，张鹏忠，等.绿色高效生产模式下新疆棉花单产提升面临问题与途径分析［J］.中国农业科学，2025，58（6）：1102-1115.

[2] Tian L W， Lou S W， Zhang P Z，et al.Analysis of problems and pathways for increasing cotton yield per unit area in Xinjiang under green and efficient production mode［J］.Scientia Agricultura Sinica，2025，58（6）：1102-1115.

[3] 王军，李久生，关红杰.北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟［J］.农业工程学报，2016，32（3）：62-68.

[4] Wang J， Li J S， Guan H J.Modeling response of cotton yield and water productivity to irrigation amount under mulched drip irrigation in North Xinjiang［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2016，32（3）：62-68.

[5] 张雪媛，张立新，娄晓康，等.基于物联网的棉田智慧灌溉系统的设计［J］.农机化研究，2022，44（7）：105-111.

[6] Zhang X Y， Zhang L X， Lou X K，et al.Design of intelligent irrigation system in cotton field based on internet of things［J］.Journal of Agricultural Mechanization Research，2022，44（7）：105-111.

[7] 贾耀宇，黄伟斌，杨北方，等.亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析［J］.棉花学报，2023，35（3）：195-210.

[8] Jia Y Y， Huang W B， Yang B F，et al.A meta-analysis of yield and irrigation water productivity of cotton under deficit irrigation in China［J］.Cotton Science，2023，35（3）：195-210.

[9] Wang Z H， Chen R， Li W H，et al.Mulched drip irrigation： a promising practice for sustainable agriculture in China’s arid region［J］.npj Sustainable Agriculture，2024，2（1）：1-9.

[10] 刘翔，张富仓，向友珍，等.亏缺灌溉对南疆棉花生长和水分利用的影响［J］.排灌机械工程学报，2020，38（12）：1270-1276.

[11] Liu X， Zhang F C， Xiang Y Z，et al.Effects of deficit irrigation on cotton growth and water use in Southern Xinjiang of China［J］.Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering，2020，38（12）：1270-1276.

[12] Cheng M H， Wang H D， Fan J L，et al.Water productivity and seed cotton yield in response to deficit irrigation：a global meta-analysis［J］.Agricultural Water Management，2021，255：107027.

[13] Song X， Cao H， He Z，et al.Applicability of the AquaCrop model in optimization of irrigation and salt leaching schedule during the reproductive period of cotton in Northern Xinjiang of China［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2023，39（20）：111-122.

[14] Xu Q， Dong X， Huang W，et al.Evaluating the effect of deficit irrigation on yield and water use efficiency of drip irrigation cotton under film in Xinjiang based on meta-analysis［J］.Plants，2024，13（5）：640.

[15] Jia Y， Yang B， Han Y，et al.Enhanced cotton yield and fiber quality by optimizing irrigation amount and frequency in arid areas of northwest China［J］.Agronomy，2024，14（2）：266.

[16] 何平如，张富仓，侯翔皓，等.土壤水分调控对南疆滴灌棉花产量及土壤水盐分布的影响［J］.水土保持研究，2020，27（2）：84-92.

[17] He P R， Zhang F C， Hou X H，et al.Effects of soil water regulation on cotton yield and soil water-salt distribution under drip-irrigated in Southern Xinjiang［J］.Research of Soil and Water Conservation，2020，27（2）：84-92.

[18] Bai Z， Bai W， Xie C，et al.Irrigation depth and nitrogen rate effects on seed cotton yield，fiber quality and water-nitrogen utilization efficiency in Southern Xinjiang，China［J］.Agricultural Water Management，2023，290：108583.

[19] 常玉荣，李明思，李东伟，等.微咸地下水浅埋区膜下滴灌定额对棉花产量及水分利用效率的影响［J］.灌溉排水学报，2024，43（9）：12-24.

[20] Chang Y R， Li M S， Li D W，et al.Influence of mulched drip irrigation amount on yield and water use efficiency of cotton in regions with shallow saline groundwater［J］.Journal of Irrigation and Drainage，2024，43（9）： 12-24.

[21] 翟超，周和平.干旱区主要经济作物滴灌条件下作物系数和水分生产率试验研究［J］.中国水能及电气化，2024（4）：24-32.

[22] Zhai C， Zhou H P.Experimental research on crop coefficients and water productivity under drip irrigation for major cash crops in arid regions［J］.China Water Power & Electrification，2024（4）：24-32.

[23] 桑俊民，尹大伟，王喜春，等.棉花叶面积的速测方法［J］.河北农学报，1981，6（3）：75-78.

[24] Sang J M， Yin D W， Wang X C，et al.Rapid measurement method of cotton leaf area［J］.Journal of Hebei Agricultural Science，1981，6（3）：75-78.

[25] 张疏影，张金珠，王振华，等.不同水氮配施对北疆膜下滴灌棉花生长发育的影响［J］.排灌机械工程学报，2024，42（6）：641-648.

[26] Zhang S Y， Zhang J Z， Wang Z H，et al.Optimization of water and nitrogen application system for cotton yield under mulched drip irrigation in Northern Xinjiang［J］.Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering，2024，42（6）：641-648．

[27] 江柱，张江辉，白云岗，等.不同灌水频率水分胁迫对北疆棉花生长及产量的影响［J］.中国农村水利水电，2021（5）：49-54.

[28] Jiang Z， Zhang J H， Bai Y G，et al.Effects of drought stress with different irrigation frequency on cotton growth and yield in Northern Xinjiang［J］.China Rural Water and Hydropower，2021（5）：49-54.

[29] 张慧，张凯，陈冰，等.不同灌溉量对新疆棉花生长发育及产量形成的影响［J］.干旱区研究，2022，39（6）：1976-1985.

[30] Zhang H， Zhang K， Chen B，et al.Effects of different irrigation rates on cotton growth and yield formation in Xinjiang［J］.Arid Zone Research，2022，39（6）：1976-1985.

[31] 徐晨，李前，赵洪祥，等.灌溉定额对半干旱区春玉米生长发育的影响［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2019，47（10）：41-51.

[32] Xu C， Li Q， Zhao H X，et al.Effects of irrigation quota on growth of spring maize with drip irrigation in semi-arid region［J］.Journal of Northwest A&F University （Nat Sci Ed），2019，47（10）：41-51.

[33] 聂志勇，康正华，崔月，等.灌水频次对化学封顶棉花生长发育的影响研究［J］.干旱地区农业研究，2017，35（6）：39-45.

[34] Nie Z Y， Kang Z H， Cui Y，et al.Effect of irrigation frequency on the growth and development of chemical topping cotton ［J］.Agricultural Research in the Arid Areas，2017，35（6）：39-45.

[35] 下转第 106 页）

[36] 丁宇，张江辉，白云岗，等.双膜条件下不同干播湿出水分处理对棉花生理、生长特性的影响［J］.新疆农业科学，2023，60（4）：810-822.

[37] Ding Y， Zhang J H， Bai Y G，et al.Effects of different dry sowing and wet-out water treatments on cotton physiology，growth characteristics and yield under double film conditions［J］.Xin-jiang Agricultural Sciences，2023，60（4）：810-822.

[38] 李军宏，王军，李楠楠，等.无膜棉花产量及其根区温湿盐对灌溉量的响应［J］.农业工程学报，2021，37（12）：134-143.

[39] Li J H， Wang J， Li N N，et al.Yield of non-film cotton and the response of temperature， humidity and salt in the root zone to irrigation［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE），2021，37（12）：134-143.

[40] 薛冯定，张富仓，索岩松，等.不同生育时期亏水对河西地区春玉米生长、产量和水分利用的影响［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2013，41（5）：59-65.

[41] Xue F D， Zhang F C， Suo Y S，et al.Effects of water deficit at different growth stages on growth，yield and water use of spring maize in Hexi area［J］.Journal of Northwest A&F University （Nat Sci Ed），2013，41（5）：59-65.

[42] 王德胜.南疆无膜棉花产量和水分效用对灌水量的响应及其区域适应性评价［D］.武汉：华中农业大学， 2023.

[43] Wang D S.Response of cotton yield and water efficiency to irrigation amount and its regional adaptability in Southern Xin-jiang［D］.Wuhan：Huazhong Agricultural University，2023.

[44] 杨北方，杨国正，冯璐，等.亏缺灌溉对棉花生长和水分利用效率的影响研究进展［J］.应用生态学报，2021，32（3）：1112-1118.

[45] Yang B F， Yang G Z， Feng L，et al.Effects of deficit irrigation on cotton growth and water use efficiency：a review［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2021，32（3）：1112-1118.

基金资助

新疆维吾尔自治区“十四五”重大专项(2020A01003)

新疆维吾尔自治区2022年重点研发专项(2022B02049)

新疆维吾尔自治区重大科技专项项目(2024A03007-5)