技术领域
本发明涉及一种农作物栽培方法，具体涉及一种干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，属于植物栽培技术领域。
背景技术
棉花是全球重要的主要纤维作物之一，作为战略物资，在国民经济中的地位举足轻重。我国是最大的原棉生产国，也是最大的消费国，国内棉花需求量在1000万吨以上，自给率仅在70％左右，而且这种供需矛盾日益突出。此外，受耕地面积减少、粮食安全、粮棉比价等因素影响，我国棉花面积不可能大幅度增长，最严重的是国内棉花生产因老棉区劳动成本高、病虫害防治困难等因素造成了棉花面积日益降低，极大地影响了我国棉花的安全，因此，稳定和扩大棉花的种植面积具有重大意义。
棉花属于抗旱、耐盐碱、耐瘠薄的高抗逆性农作物，被认为是开发利用盐碱旱地的“先锋作物”。在盐度0.3％以下的土壤中，棉花均可正常出苗、生长发育。我国西北盐碱旱地地区雨热同期，秋高气爽，土壤富钾，具有生产优质棉的生态条件，尤其内蒙古西部、宁夏西北、甘肃西部适宜种棉区光热资源丰富，非常适合棉花生长，被作为国家后备棉区。同时，这些地区人均耕地面积多，适合棉花规模化、机械化生产。
然而，上述地区属温带干旱荒漠区，为典型的大陆型气候，风沙大、干旱少雨、日照充足、蒸发量大、土地盐碱化。再加上农业生产水资源利用不科学，严重制约该区棉花种植发展。痕量灌溉是目前我国发展的农业节水新技术，实践验证，痕量灌溉比滴灌技术更节水，控制农业用水和土地盐碱化，并且能很好地解决滴灌的堵塞问题。痕量灌溉因其独特的技术优势，有着广泛的应用前景，尤其是为精耕农业、气候干旱恶劣地区旱作农业提供了极大便利，但是痕量灌溉技术至今仅在设施农业、水果蔬菜大棚中有所应用，而在西北干旱荒漠区大田棉花种植上尚未能采用，因此，摸索一套完整的适合本区痕量灌溉水肥一体化高效棉花种植的栽培方法势在必行。
发明内容
本发明目的是解决西北干旱荒漠区棉花周年用水总量最小化节水高效栽培方法，最大限度减少灌溉用水量，并实施水肥结合，保护生态环境，建立节灌补水和肥料高效利用的棉花栽培技术体系。
本发明通过如下方式实现：
干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，包括痕量灌溉系统设计(含水源、提水供水设施的选择、地下管道的设置、灌溉制度制定)、整地、选种、种子处理、覆膜铺管播种、田间水肥调控、病虫害防治、化学调控、适时采收。其特征在于：该技术的核心是棉花覆膜播种、痕量灌溉系统应用、使棉花在生育期内根系始终处于吸水的状态，同时减少地表蒸发，使水资源合理高效的利用。
所述干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，采用以下技术方案：
步骤1：水源选择：选择深度为30m以下、井口直径为80cm以上，水量充沛的深井。
步骤2：提水供水设备的选择：
水泵：根据供水地块的面积、地形、棉花生长期需水量，选择潜水泵技术参数(电机功率、扬程、以流量等)
施肥罐：根据种植地块的面积、地形、棉花生长期需肥量确定施肥罐容量。
过滤器：选择进出水口管径为Φ60mm，推荐流量为20m3/h的离心组网式过滤器。
主管道选择：直径为Φ60mm的PPR热熔管。质量应符合QB/T 2517的规定。
供水毛管选择：滴头出水量100～200ml/h，滴头距离30～40cm的滴灌带，滴灌带质量应符合QB/T 2517的规定。
步骤3：地块选择：选择土层深厚、疏松、土壤肥力中上、土地平整的地块。前茬以小麦、玉米等作物为好。要求排灌方便、集中连片种植；
步骤4：痕量灌溉系统的设置：
技术方案1：采用管道开沟铺管机进行铺设管道作业，主供水管道和供水毛管埋深为30cm，供水毛管行距为76cm(L2)，供水毛管始端与主供水管道并联，供水毛管尾端并联连接回水主管道。在主供水管道出水口处安装水压表，在水压表进水管处安装供水阀门。
或技术方案2：采用管道开沟铺管机进行铺设管道作业，主管道和供水毛管埋深为40cm，毛管行距为76cm(L2)，供水毛管始端与主供水管道并联，供水毛管尾端并联连接回水主管道。在主供水管道出水口处安装水压表，在水压表进水管处安装供水阀门。
其中上述技术方案的设定原理：
(1)以极小的速率不断地补充水分或营养液，满足植物生长发育所需。
(2)不产生灌溉水地下渗漏，也不产生土壤表面的水分蒸发，保证灌溉水基本上被植物吸收。
两种技术方案的选择依据：
(1)首先考虑土壤类型、质地、团粒结构等因素。如果土壤类型偏沙性，土壤毛细管作用力小，则选择方案1；如果土壤类型偏碱性，土壤毛细管作用力大，则选择方案2。
(2)其次考虑当地的农业生产习惯，如果当地农业生产习惯于深翻深耕，则选用方案2；如果习惯于浅耕浅悬则选用方案1。
埋管深度的确定依据：
埋管深度的确定要在保证作物生长期内水分供应的同时综合考虑土壤类型、作物根系分布等情况，深度过浅，不利于农业机械操作，且有水分蒸散的情况；深度过深，不利于作物生长前期吸收水分，影响作物生长发育。
供水毛管行距设定依据：
供水毛管行距的设定要根据作物的种植方式确定，本方案棉花种植采用2.05m幅宽地膜，大小行距66cm+10cm，株距9.0cm～11.5cm，带状三角留苗的株行配置播种方式，故毛管行距设定为76cm。
供水毛管的出水量依据：
本方案采用的痕量灌溉毛管滴头采用特殊的双层膜过滤模式，出水量设定为0-200ml/h；根据往年试验数据得出棉田生长所需供水量，平均分配每个滴头的出水量，保证作物高产优质的同时具有很高的水分利用效率。
步骤5：整地及施肥：冬天进行深耕翻，耕翻深度以25～30cm为宜。也可在播种前进行深翻，用旋耕机旋耕后播种；有灌溉条件的可结合秋耕地进行秋施有机肥、冬汇地、早春顶凌耕耱，促进土壤熟化，提高地温，消灭病虫杂草。播前土地平整要达到齐(地头整齐)、平(地表平整)、松(表层疏松)、碎(表土细碎)、净(田间清洁)等基本要求，其中地表残膜及耕层10cm内的残碎膜拾净率应达75％以上；土壤墒情要满足播种和出苗要求。
步骤6：根据土壤测试数据进行科学施肥，肥料使用应符合NY/T 496标准的规定。结合土壤肥力状况，积极进行配方施肥，一般秋冬深翻每hm2施农家肥45000kg～60000kg，结合播种每hm2施磷酸二铵300kg～450kg、尿素75kg～150kg、硫酸钾或氯化钾75kg～150kg。
步骤7：种子选择：
a.选择早熟或中早熟、高产、优质的棉花品种，种子要脱绒包衣，种子纯度要达到99％以上，发芽率要在98％以上，含水率低于12％。棉花种子质量应符合GB 4407.1的规定，种子脱绒参照NY 400的规定执行。
b.地膜选择：选择厚度不小于0.008mm、宽度2000～2050m白色农用地膜，地膜质量应符合GB 13735的规定；
步骤8：播种：
a.根据品种生长期和当地无霜期的长短确定适宜的播期，在地表5cm深土层地温稳定在12℃即可播种，一般播种期为4月中旬至5月上旬。
b.播种深度：播种深度因气候、土壤条件而定，播种深度控制在2.5cm～3.0cm，覆土厚度l.0cm～1.5cm。
c.播种方式：采用行距为(66+10)cm(L1)种植模式，播种密度27万株/hm2，实际密度18万株/hm2以上。覆膜、播种、施肥一体化机械作业。
步骤9：田间管理：
a.苗期管理(4月下旬～6月上旬)
查苗、放苗
播种后及时检查，发现漏播、露子要立即补种覆土。做到不放黄芽苗、不伤苗，晴天及时放苗封土，一般早上9:00以前或下午4:00以后放苗最为适宜，严禁高温放苗，防止烫伤幼苗。遇雨及时破除板结土，防止不能正常出苗。棉花显行后，如发现缺苗、断垄，及时进行催芽补种或芽苗移栽。
间苗、定苗
齐苗后及时间苗，留壮苗去弱苗，留大苗去小苗，留健苗去病弱苗；根据密度指标要求每穴留苗1株～2株，每hm2保苗数在18万～27万株。
中耕除草
结合间苗，拔除杂草；结合定苗进行中耕松土并除草；遇雨后要进行中耕，破除板结。
第一次化学调控
结合棉花生育进程、生长状况和气候条件进行合理调控，遵循“早、轻、勤”因苗施调的原则，一般情况下，在定苗前后(4叶1心)化控一次，每hm2用缩节胺0.003kg～0.006kg。
水肥管理
苗期一般不灌水，以蹲苗促进根系为主。可叶面喷施磷酸二氢钾2.25kg/hm2～3kg/hm2和锌硼微肥0.75kg/hm2，长势弱的田块可加喷尿素4.5kg/hm2。
病虫害防治
做好病虫害情况调查，及时防治苗期病害及地老虎、蚜虫等地下虫害危害。
b.蕾期管理(6月中旬～6月下旬)
中耕除草
及时进行中耕除草，提高地温，保持水分，减轻杂草危害；也可通过喷施除草剂进行除草。
第二次化学调控
根据棉花生长情况合理化学调控，一般在6月中下旬，棉花6叶～7叶时，进行第二次化控，缩节胺0.015kg/hm2～0.03kg/hm2，如长势过旺的棉田，缩节胺用量可增加至0.03kg/hm2～0.045kg/hm2。
病虫防治
结合化学调控，可喷施杀虫剂(如阿维菌素·腚虫脒)，重点防治蚜虫。
水肥管理
一般在6月中旬，结合棉田墒情，开始灌水，同时每hm2随水滴施尿素60kg～75kg，可结合第二次化学调控进行叶面追肥，一般施用磷酸二氢钾2.25kg/hm2～3kg/hm2，锌硼微肥0.75kg/hm2，长势弱的田块可加喷尿素4.5kg/hm2。
c.花铃期管理(7月上旬～9月上旬)
第三次化学调控
花铃期进行第三次化控，一般在7月初，喷施缩节胺0.0375kg/hm2～0.045kg/hm2，长势较旺棉田，用药量可加大到0.0525kg/hm2～0.075kg/hm2。
第四次化控一般在7月上中旬，在打顶后5d～7d进行，喷施缩节胺0.075kg/hm2～0.15kg/hm2。
水肥管理
花铃期结合灌水追肥，每hm2随水滴施尿素60kg～75kg。同时可结合第三次化学调控叶面喷施磷酸二氢钾4.5kg/hm2～7.5kg/hm2和锌硼微肥0.75kg/hm2。一般在吐絮期前结束灌水。
及时打顶
按“枝到不等时、时到不等枝”的原则，7月5日之前打顶结束。株高控制在70cm～80cm。漏打率控制在2％以内。
病虫防治
及时查看和掌握虫害发生动态，虫害发生时，及时喷施药剂防治蚜虫和红蜘蛛。
d.吐絮期管理(9月上中旬～9月下旬)
拔除田间杂草
拔除田间杂草，利于采收。
喷施脱叶剂
采收前20d～30d，喷施低残留、污染小、药效稳定的脱叶剂和催熟剂。棉花的吐絮率达到40％左右时开始喷药，喷药前后3d～5d的日最低气温应≥12.5℃，日平均气温高于18℃的无风、无雨和无烈日天气进行。要求喷洒均匀、不漏喷，遇雨重喷。
e.采收(9月下旬以后)
适时采收
棉花吐絮后7d～10d，可及时进行人工采收,每隔7d～10d采摘一次。机械采收棉田，需脱叶率要达到90％以上，吐絮率达到95％以上，可进行机械化采收。
采收指标
采净率达95％以上，总损失率小于4％，含杂率小于10％。
本发明干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，主要是在覆膜下滴灌栽培技术方式的基础上，采用痕量灌溉方式，在地下根层进行水肥管理，同时减少地表蒸发、养分流失，极大地提高了水肥利用效率，节约水资源，保护了生态环境。将本发明的栽培方法与采用现有膜下滴灌水肥一体化栽培技术进行比较，结果如表1所示。
表1采用本发明的棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法与现有膜下滴灌技术比较表
表1的结果表明：本发明的栽培方法与采用现有膜下滴灌栽培技术进行比较，在荒漠干旱地区，采用棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法种植棉花，具有提高水分利用率、节约水资源的效果，棉花产量比常规技术稍高，水分利用率可提高30％～40％。
痕量滴灌和膜下滴灌的不同
(1)节水省工
与滴灌技术相比，痕量灌溉技术可节水40％-60％。节水的同时，作物不减产。如正确操作，作物有增产趋势。痕量灌溉系统以毛细管力为基础力，为植物长久稳定供水，并且可以根据需要配合重力调节供水量，实现自动灌溉。
(2)永不堵塞
痕量灌溉技术依靠其控水头独特膜滤方式对灌溉水源完成自动过滤，只要有充足的水源，系统就能自动稳定工作，使用方法简单，更无需清理管道，可免除管道物理性的、化学性的及生物性的堵塞之害。
(3)水源适应性广，管道布局简单
依靠控水头的特殊结构，痕量灌溉用水无需过滤即可使用。痕量灌溉管道集成系统只需将毛细管串联即可完成铺设，管道布局大为简化。
(4)灌溉区域地表干燥，杂草发生程度显著降低
痕量灌溉具有局部、均匀、少量持续灌溉等特点，埋于地下的管道集成系统在完成灌溉任务的同时，极大地保证了地表的干燥程度，有效减少了地表杂草的发生。空气湿度的降低对病害的发生具有一定的抑制作用。
(5)保护作物根须，减少水土流失
痕量灌溉技术可以自动根据土壤参数，进行有效控制的微量灌溉，不但保护了作物根须，而且避免了滴灌等用水直接冲涮土表，减少了水土流失。
2、可以节水，同时实现产物优质化的原因
(1)作物生产现大多采用膜下滴灌技术，是现行节水技术中节水效果最明显的方式之一。但与此同时也具有易堵塞、须有出苗水、田间操作复杂等技术缺点。痕量灌溉技术是新型节水灌溉技术，其原理为通过毛细力理论、现代膜过滤技术，实现植物供水与需水间的平衡，从而降低了灌溉用水的蒸发及其渗漏损失，且其独特的过滤方式，可以防止管道堵塞，达到了节水节能的效果。
(2)痕量灌溉技术不会象滴灌那样造成土壤板结、泛咸的现象，灌溉水及养分是通过痕量灌溉管上的控水头，将适量水供给作物根系层土壤，使水肥在作物根系层土壤里上下纵横缓慢扩散，不会破坏土壤的团粒结构，增强了土壤的通气性，促进了微生物活动，且诱使作物须根发达生长，充足吸收养分。再加上灌溉区域地表干燥，杂草发生程度显著降低。使得作物生长期内地下部与地上部均能处于适宜的生长条件下，达到高产优质的效果。
本发明栽培方法与采用现有膜下滴灌栽培技术进行比较具有如下有益效果：
(1)本发明的干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，由于采用在地下根系间灌溉和同期施肥，利于植物生长时所需的水分、养分吸收，可显著地改善棉花生长环境；
(2)采用在地下痕量灌溉，减少地表蒸发、养分流失，极大地提高了水肥利用效率，节约水资源，保护了生态环境；
(3)研究表明，干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法可以有效提高干旱荒漠区棉花产量，达到丰产高效的效果。
本发明干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，是一套适合在北方干旱荒漠区种植棉花丰产高效栽培技术，在内蒙古西部棉花产区实践应用推广，每亩产量可达到453kg左右，每亩产量比膜下滴灌增加11.85％，本发明的使用有利于棉花产量的提高，水资源的节约，极大的缓解了水资源短缺带来的粮食安全和生态环境问题。
附图概要说明
图1干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法田间灌溉系统布置示意图
1水井2水泵3主供水管道4供水毛管5棉株6回水管道7放水阀8水压表
具体实施方式
本发明不受下述实施例限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：采用干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，按下述步骤进行：第一步，整地及施肥；第二步，痕量灌溉系统设置及制定灌溉制度；第三步，覆膜播种；第四步，苗期管理；第五步，化学调控。
如图所示，所述实例1的痕量灌溉系统设置，包括水井1、水泵2、主供水管道3、供水毛管4、回水管道6、放水阀门7、水压表8。其特征在于，采用管道开沟铺管机进行铺设管道作业，主供水管道3和供水毛管4埋深为30cm，供水毛管4行距为76cm(L2)，即在两行棉株5中部，供水毛管4始端与主供水管道3并联，供水毛管4尾端并联连接到回水管道6。在主供水管道3出水口处安装水压表8，在水压表8进水管处安装放水阀门7。(在供水毛管上设有微孔，微孔上设有双层过滤膜)
制定灌溉制度，灌水时间从现蕾期开始，至吐絮期结束，生长期灌水量为3315m3/hm2；同时在蕾期和花铃期灌水追肥，肥料种类为尿素、磷酸二胺；施肥分别为150kg/hm2、45kg/hm2。
实施例2：采用干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法，按下述步骤进行：第一步，整地及施肥；第二步，铺设滴灌管道及制定灌溉制度；第三步，覆膜播种；第四步，苗期管理；第五步，化学调控。
所述实例2的痕量灌溉系统设置，包括水井1、水泵2、主供水管道3、供水毛管4、回水管道6、放水阀门7、水压表8。其特征在于，采用管道开沟铺管机进行铺设管道作业，主供水管道3和供水毛管4埋深为40cm，供水毛管4行距为76cm(L2)，即在两行棉株5中部，供水毛管4始端与主供水管道3并联，供水毛管4尾端并联连接到回水管道6。在主供水管道3出水口处安装水压表8，在水压表8进水管处安装放水阀门7。
制定灌溉制度，灌水时间从现蕾期开始，至吐絮期结束，生长期灌水量为3615m3/hm2；同时在蕾期和花铃期灌水追肥，肥料种类为尿素、磷酸二胺；施肥分别为150kg/hm2、45kg/hm2。
以采用膜下滴灌常规种植方法种植的棉花作为对照组，以根据本发明上述实施例所述的干旱荒漠区棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法种植的棉花作为试验组，对对照组和试验组种植过程中的吐絮期、单铃重和单株结铃数进行调查，调查对比数据如表2所示，对照组和试验组的棉花种植地点均为内蒙古自治区额济纳旗东风镇，棉花品种为：中棉92号。
表2：采用本发明的棉花痕量灌溉水肥一体化高效栽培方法与现有膜下滴灌技术对比表
以上的技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，该领域的技术人员可以根据各地棉花生长和生理指标、实际情况和条件确定痕量灌溉管埋深度及制定灌溉制度，对本发明做一些非本质的改进和调整。