优化孜然间作密度对无膜滴灌棉花生长及系统经济效益的影响研究

本研究针对新疆棉田残膜污染严重及单一种植模式脆弱性问题，创新性地采用无膜地下滴灌技术，通过设置不同孜然间作密度（2.5/3.85/5.2 kg·hm-2 ），系统评估了间作系统对棉花生长特性、资源利用效率（WUE）及经济收益的影响。结果表明中等密度（ID2）处理显著提升棉花生殖器官生物量19.09%-49.30%，使系统生产值提高59.83%，为干旱区棉田可持续发展提供了"去膜增效"的种植范式。

　　

在新疆广袤的棉田中，塑料地膜覆盖技术曾创造过单产全国第一的辉煌，但随之而来的残膜污染已成为制约产业可持续发展的"白色诅咒"。据统计，新疆棉田残膜残留量平均达265 kg·hm^-2
，不仅破坏土壤结构，更通过食物链威胁生态安全。与此同时，单一化的种植模式使棉农面临市场价格波动和气候变化双重风险。石河子大学的研究团队独辟蹊径，将传统香料作物孜然（Cuminum cyminum）引入棉田，构建新型间作系统，相关成果发表于《Journal of Cotton Research》。

研究采用两年田间试验（2022-2023），设置3个孜然播种量梯度（ID1:2.5、ID2:3.85、ID3:5.2 kg·hm^-2
）与单作对照（CK），通过地下滴灌系统实现精准水肥调控。关键方法包括：①动态监测棉花株高、茎粗及器官生物量；②计算作物生长速率（CGR）和补偿效应（CE）；③测定水分利用效率（WUE）和土地当量比（LER）；④分析纤维品质与经济收益。

【生长特性】在共育期（至初花期IF），随着孜然密度增加，棉花株高降低5.93%-31.11%，营养器官生物量减少14.46%-49.91%。

【生物量分配】非共育期（孜然收获后），ID2处理使棉花生殖器官生物量增加14.61%，PB-BO阶段CGR提升74.26%，补偿效应增强49.30%。

【种间关系】ID2处理使棉花攻击性（Ac）降低46.34%，LER达1.72，表明系统具有显著的土地利用优势。

【资源效率】ID2的WUE较单作提高12.73%，孜然WUE提升76.19%，实现水土资源协同增效。

【经济产出】ID2系统净收益达5,409 USD·hm^-2
，较单作提高228.8%，且纤维品质无显著下降。

该研究开创性地证明：3.85 kg·hm^-2
孜然间作密度可通过"抑制-补偿"双重调控机制，在去膜条件下实现棉花增产与生态效益双赢。其科学价值在于：①阐明间作系统时空资源分配规律，建立CGR-CE定量关系模型；②开发"以生物措施替代塑料地膜"的绿色技术，为全球干旱区农业可持续发展提供范式；③构建"棉-香"特色种植体系，增强产业抗风险能力。这项研究不仅解决了残膜污染难题，更重塑了棉田生态系统的服务功能，对推动资源节约型农业具有里程碑意义。