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EFFECTS OF WATER STORAGE IN DEEPER SOIL LAYERS ON GROWTH, YIELD, AND WATER PRODUCTIVITY OF COTTON (GOSSYPIUM HIRSUTUM L.) IN ARID AREAS OF NORTHWESTERN CHINA

Authors

  • Honghai Luo,

    1. Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture, Xinjiang Production and Construction Group, Shihezi University, Shihezi, P.R., China
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  • Hongzhi Zhang,

    1. Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture, Xinjiang Production and Construction Group, Shihezi University, Shihezi, P.R., China
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  • Huanyong Han,

    1. Cotton Institute, Xinjiang Academy Agricultural and Reclamation Science, Shihezi, P.R., China
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  • Yuanyuan Hu,

    1. Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture, Xinjiang Production and Construction Group, Shihezi University, Shihezi, P.R., China
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  • Yali Zhang,

    1. Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture, Xinjiang Production and Construction Group, Shihezi University, Shihezi, P.R., China
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  • Wangfeng Zhang

    Corresponding author
    1. Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture, Xinjiang Production and Construction Group, Shihezi University, Shihezi, P.R., China
    • Correspondence to: Prof Wangfeng Zhang, Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture, Xinjiang Production and Construction Group, Shihezi University, Shihezi, Xinjiang, P.R. China, 832003. Tel.: 86-993-2057326, Fax: 86-993-2057998. E-mail: zwf_shzu@163.com

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  • Effets de stockage de l'eau dans les couches profondes du sol sur la croissance, le rendement et l'efficacité d'utilisation de l'eau pour une culture de coton (Gossypium hirsutum L.) dans les zones arides du nord-ouest de la Chine.

ABSTRACT

In order to understand how the available water stored prior to planting (ASWp) affects cotton yield and the relative physiological parameters, we designed two ASWp levels in columns, well-watered (P90) and no watering (P0), combined with different water management scenarios during the cotton-growing period, 70% of field capacity (FC) during the third leaf to boll opening stage (I70) and changed the third leaf to flowering stage in 55% of FC and 80% of FC thereafter (I55-80). P90 enhanced root length density (RLD), surface area density (RSD), and root activity, which in turn increased the efficiency of ASWp usage. A significantly higher leaf water potential, net photosynthesis rate, above-ground dry matter (DM), and yield were found in P90 than in P0. Under well-watered conditions, I55-80 had a higher RLD in the 40–120 cm layer compared with I70. However, root mass density (RMD) and DM in I55-80 were significantly decreased that led to marked decreases in yield and, to a lesser extent, in water productivity (WP). Under no watering conditions, yield and WP were significantly increased in I70 relative to I55-80. It showed that sufficient water in deeper soil layers and a sustained 65–75% of FC could be an appropriate drip irrigation mode for the local cotton field. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

RÉSUMÉ

Afin de comprendre comment l'eau disponible stockée avant la plantation (PSSA) affecte le rendement du coton et les paramètres physiologiques afférents, nous avons conçu deux niveaux de ASWP en colonnes, bien arrosé (P90) et non arrosé (P0), combinés à différentes gestions de l'eau au cours de la période de croissance du coton: 70% de la capacité au champ (FC) de la troisième feuille à l'ouverture des capsules (I70), puis 55% de la FC de la troisième feuille au stade de floraison, et 80% de la FC par la suite (I55-80). P90 a amélioré la densité des racines de longueur (RLD), la densité de surface (RSD), et l'activité des racines, qui à leur tour augmentent l'efficacité de l'utilisation du PSSA. Le potentiel foliaire, l'activité photosynthétique nette, la matière sèche au-dessus du sol (DM), et le rendement ont été trouvés significativement plus élevés dans P90 que dans P0. Dans des conditions bien arrosées, I55-80 avait une RLD plus élevée dans la couche de 40 cm à 120 cm par rapport à I70. Cependant, la densité de la masse racinaire (MDM) et DM en I55-80 étaient significativement diminués, ce qui a conduit à une diminution marquée du rendement et, dans une moindre mesure, de la productivité de l'eau (WP). En conditions non arrosées, le rendement et WP sont considérablement augmentés en I70 par rapport à I55-80. Il est finalement montré que suffisamment d'eau dans les couches profondes du sol et les maintenir à 65–75 % de FC pourrait être un mode d'irrigation goutte à goutte approprié pour les champs de coton local. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

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