不同深耕時(shí)間對(duì)河北省濱海鹽堿地土壤理化性質(zhì)以及棉花植株性狀和產(chǎn)量的影響

馮國(guó)藝，翟黎芳，杜海英，張　謙，梁青龍，祁　虹，王樹(shù)林，王　燕，雷曉鵬，林永增*（.河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所，農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北　石家莊　05005；.國(guó)家半干旱農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河北　石家莊　05005）

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不同深耕時(shí)間對(duì)河北省濱海鹽堿地土壤理化性質(zhì)以及棉花植株性狀和產(chǎn)量的影響

馮國(guó)藝1，翟黎芳2，杜海英1，張謙1，梁青龍1，祁虹1，王樹(shù)林1，王燕1，雷曉鵬1，林永增1*
（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所，農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050051；2.國(guó)家半干旱農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河北石家莊050051）

摘要：為了探明深耕時(shí)間對(duì)河北省濱海鹽堿地土壤理化性質(zhì)以及棉花生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，分別在冬前、開(kāi)春、播前進(jìn)行深耕，以棉花（冀棉228）免耕直播處理為對(duì)照，分析了不同深耕時(shí)間對(duì)棉花苗期0～40 cm表層土壤理化性質(zhì)（含鹽量、含水量、容重）以及棉花植株性狀（株高、果枝數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)）、產(chǎn)量構(gòu)成因子（單株鈴數(shù)、鈴重、衣分）和產(chǎn)量（子棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量）的影響。結(jié)果表明：與免耕直播處理相比，深耕處理的土壤容重均明顯下降，其中，冬前深耕處理的各土層含鹽量和含水量無(wú)明顯變化，株高、果枝數(shù)和成鈴數(shù)無(wú)顯著變化，幼鈴數(shù)明顯增多，產(chǎn)量提高不顯著；開(kāi)春深耕處理的各土層含鹽量明顯降低，10～40 cm土層含水量無(wú)明顯變化，株高、果枝數(shù)、成鈴數(shù)和單鈴重明顯增大，幼鈴數(shù)在生育后期（9月10日）明顯減少，產(chǎn)量顯著提高；播前深耕處理的各土層含鹽量明顯增大、含水量顯著降低，株高、果枝數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)和單鈴重明顯減小，產(chǎn)量明顯降低。開(kāi)春深耕能有效改良濱海鹽堿土壤，有利于棉花生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量提高。

關(guān)鍵詞：棉花；濱海鹽堿地；產(chǎn)量；植株性狀；深耕時(shí)間

濱海鹽堿地具有水分蒸發(fā)強(qiáng)烈、鹽分表聚性強(qiáng)等特征[1]。棉苗耐鹽性較差[2]，且生長(zhǎng)處于土壤蒸發(fā)旺盛的干旱季節(jié)，鹽分大量向地表聚集，嚴(yán)重影響棉花生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成[3～6]。深耕可以改善土壤蓄水能力，提高田間水分利用效率，增強(qiáng)土壤通透性，改善作物根系的生長(zhǎng)條件，有利于植株地上部的生長(zhǎng)[7]；并且能打破犁底層，創(chuàng)造疏松深厚的耕作層，降低土壤容重和緊實(shí)度[8]，進(jìn)而對(duì)土壤水鹽運(yùn)移產(chǎn)生影響。前人主要通過(guò)與其他耕作方式比較研究了深耕對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量[9，10]、干物質(zhì)積累[7]以及土壤水分[11，12]的影響，而有關(guān)深耕時(shí)間對(duì)北方鹽堿棉田土壤水鹽運(yùn)移以及棉花植株性狀和產(chǎn)量的影響研究較少。為解決棉田鹽堿脅迫對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，作者以免耕直播處理為對(duì)照，探討了不同深耕時(shí)間對(duì)濱海鹽堿地土壤水鹽運(yùn)移的改變以及對(duì)棉花植株性狀和產(chǎn)量的影響，以期為完善河北省濱海鹽堿地高效植棉技術(shù)提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在河北省國(guó)營(yíng)海興農(nóng)場(chǎng)（北緯38毅21憶、東經(jīng)117毅31憶）進(jìn)行。棉田土質(zhì)為中壤土，0～20 cm表層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)9.9 g/kg、全氮0.8 g/kg、堿解氮35.4 mg/kg、速效磷11.7 mg/kg、速效鉀203.9 mg/kg，0～10、10～20、20～40 cm土層基礎(chǔ)土壤含鹽量分別為6.38、3.16和2.66 g/kg。

1.2試驗(yàn)材料

試驗(yàn)棉花品種為冀棉228（河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所選育）。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)深耕時(shí)間冬前（2012年11月10日，T1）、開(kāi)春（2013年3月10日，T2）和播前（2013年4月25日，T3）3個(gè)處理，以免耕直播處理為對(duì)照（CK）。其中，深耕處理均利用大型機(jī)械進(jìn)行旋耕，深度40cm，每處理均深翻2次，以保證0～40cm土層的土壤充分混合均勻。小區(qū)面積60.0 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。搶墑播種，用開(kāi)溝器在棉田地表開(kāi)深10 cm左右的微溝，在微溝里播種，播深約5 cm。棉花4月29日播種，采用寬膜覆蓋栽培，先點(diǎn)播后鋪膜，1膜2行，大小行（90 cm+45 cm）配置；5月9日出苗，留苗密度5.25萬(wàn)株/hm2。旋耕時(shí)底施尿素450kg/hm2和過(guò)磷酸鈣1500kg/hm2。7月20日左右打頂，其他田間管理措施同一般大田生產(chǎn)。

1.3.2測(cè)定項(xiàng)目與方法在棉花苗期（6片真葉），每小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，將0～40cm土壤表層分為0～10cm、10～20 cm和20～40 cm計(jì)3個(gè)層次，分別測(cè)定土壤含水量（采用烘干法）和含鹽量（采用電導(dǎo)率法）。每小區(qū)均標(biāo)記棉株20株，分別于7月15日、8月15日和9月10日調(diào)查株高、幼鈴數(shù)和成鈴數(shù)，分別于7月15日和8月15日調(diào)查果枝數(shù)。棉花吐絮收獲前，每小區(qū)除保護(hù)行外，每行均選擇有代表性的植株5株，調(diào)查單株鈴數(shù)，并將棉鈴風(fēng)干后測(cè)定鈴重；每行均取10個(gè)中部?jī)?nèi)圍鈴，軋花后測(cè)定衣分。小區(qū)除去邊行后收獲子棉，統(tǒng)計(jì)子棉產(chǎn)量，并依據(jù)衣分計(jì)算皮棉產(chǎn)量。

1.3.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析利用Microsoft Excel 2003和SPSS 11.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，利用最小顯著差數(shù)法（LSD）檢驗(yàn)平均數(shù)，利用Microsoft Excel 2003軟件作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1不同深耕時(shí)間對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

與免耕直播相比，不同深耕時(shí)間對(duì)土壤含鹽量、含水量和容重影響差異明顯（圖1～3）。其中，冬前深耕處理的各土層含鹽量和含水量與CK差異均不顯著；開(kāi)春深耕處理的各土層含鹽量均明顯降低，降幅達(dá)47.2豫～50.9%，含水量除0～10 cm土層下降明顯外其他土層與CK差異均不顯著；播前深耕處理的各土層含鹽量均明顯提高，增幅為14.5豫～57.7%，其中0～10 cm土層含鹽量達(dá)4.18 g/kg，而各土層含水量均顯著降低（降幅2.4豫～8.7%）。深耕處理的各土層容重均較CK明顯降低，且不同深耕時(shí)間處理的容重差異也均達(dá)到了顯著水平，其中，播前深耕處理降幅（18.5豫～25.4%）最大，其次是開(kāi)春深耕處理（降幅9.6豫～18.2%）和冬前深耕處理（降幅4.0豫～9.1%）。

綜合分析不同深耕時(shí)間對(duì)土壤含鹽量、含水量和容重的影響，認(rèn)為開(kāi)春深耕效果相對(duì)較好。該處理下，各土層含鹽量均最低，10～40 cm土層含水量與對(duì)照差異基本不顯著，容重明顯降低。

圖1　不同深耕時(shí)間處理下不同深度土壤的含鹽量Fig.1 Salt content of soil under different plough-deep time treatment

圖2　不同深耕時(shí)間處理下不同深度土壤的含水量Fig.2 Moisture content of soil under different plough-deep time treatment

圖3　不同深耕時(shí)間處理下不同深度土壤的容重Fig.3 Bulk density of soil under different plough-deep time treatment

圖4　不同深耕時(shí)間處理下不同時(shí)期的棉花株高Fig.4 Plant height of cotton under different plough-deep time treatment

圖5　不同深耕時(shí)間處理下不同時(shí)期的棉花果枝數(shù)Fig.5 Fruit branch numbers of cotton under different plough-deep time treatment

2.2不同深耕時(shí)間對(duì)棉花植株性狀影響

與免耕直播相比，不同深耕時(shí)間對(duì)棉花株高和果枝數(shù)影響差異明顯（圖4和5）。在調(diào)查期內(nèi)，冬前深耕處理的指標(biāo)值與CK差異均不顯著；開(kāi)春深耕處理的株高明顯增大，果枝數(shù)顯著增多；而播前深耕處理的2個(gè)指標(biāo)值均明顯降低。

與免耕直播相比，不同深耕時(shí)間對(duì)棉花幼鈴數(shù)和成鈴數(shù)影響差異明顯（圖6和7）。其中，冬前深耕處理的各時(shí)期幼鈴數(shù)均明顯增多；開(kāi)春深耕處理除9月10日幾乎沒(méi)有幼齡外，其他時(shí)期與CK差異均不顯著；播前深耕處理7月15日幼齡數(shù)明顯減少，8月15日顯著增多，但至9月10日時(shí)幼齡數(shù)與CK差異并不顯著。冬前深耕處理的各時(shí)期成鈴數(shù)與CK差異均不顯著；開(kāi)春深耕處理的成鈴數(shù)除7月15日與CK差異不顯著外，其他2個(gè)時(shí)期均明顯增多，且該處理9月10日成鈴數(shù)最多；播前深耕處理的成鈴數(shù)除8月15日與CK差異不顯著外其他2個(gè)時(shí)期均明顯減少，其中9月10日該處理成鈴數(shù)最少。

綜合分析不同深耕時(shí)間對(duì)棉花植株性狀的影響，認(rèn)為開(kāi)春深耕效果較好。該處理下，棉花株高最大，果枝數(shù)和后期成鈴數(shù)均最多，為最終棉花高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.3不同深耕時(shí)間對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

與免耕處理相比，不同深耕時(shí)間對(duì)棉花產(chǎn)量影響差異明顯（表員）。其中，開(kāi)春深耕處理的皮棉產(chǎn)量最高，冬前深耕處理次之，二者差異顯著，且均顯著躍CK，增產(chǎn)率分別為28.1%和2.8%；而播前深耕處理的產(chǎn)量明顯降低，降幅高達(dá)29.0豫。

與免耕處理相比，不同深耕時(shí)間對(duì)棉花單株鈴數(shù)和鈴重影響差異明顯，且不同深耕時(shí)間處理的指標(biāo)值差異均達(dá)到了顯著水平，其中，開(kāi)春深耕處理的2個(gè)指標(biāo)值均明顯增加，且均為最高；冬前深耕處理的單株鈴數(shù)明顯增多，但單鈴重增加不顯著；播前深耕處理的2個(gè)指標(biāo)值均明顯低于CK。不同深耕時(shí)間處理對(duì)棉花衣分無(wú)顯著影響。

圖6　不同深耕時(shí)間處理下不同時(shí)期的棉花幼齡數(shù)Fig.6 Young boll numbers of cotton under different plough-deep time treatment

圖7　不同深耕時(shí)間處理下不同時(shí)期的棉花成鈴數(shù)Fig.7 Boll numbers of cotton under different plough-deep time treatment

表1　不同深耕時(shí)間處理下棉花的產(chǎn)量及其構(gòu)成因子Table 1 Yield and its components of cotton under different plough-deep time treatment

綜合分析不同深耕時(shí)間對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響，認(rèn)為開(kāi)春深耕效果較好。該處理下，棉花單株鈴數(shù)最多，鈴重最大，最終子棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均達(dá)到最高，其中皮棉增產(chǎn)率為28.1豫。

3　結(jié)論與討論

深耕可以有效打破犁底層，調(diào)節(jié)土壤“三相”比例，具有改善土壤耕層狀況[8]、提高土壤蓄水能力[13]等作用。本研究結(jié)果表明，不同深耕時(shí)間對(duì)濱海鹽堿地苗期棉田土壤的保水性及容重影響差異較大，同時(shí)對(duì)改變土壤含鹽量效果差異也較大。與免耕相比，冬前深耕耕層土壤容重變化最小，土壤含水量也無(wú)明顯變化，因此土壤含鹽量改變不明顯。經(jīng)過(guò)冬季降水淋溶，土壤耕層含鹽量大大降低，開(kāi)春深耕阻斷了土壤的毛細(xì)作用，有效抑制了土壤深層的鹽分返回耕層；通過(guò)開(kāi)創(chuàng)微溝躲鹽技術(shù)減少了鹽分對(duì)棉苗的傷害。經(jīng)過(guò)春季長(zhǎng)時(shí)間的蒸發(fā)，大量鹽分聚集在土壤耕層，4月底播種前進(jìn)行深耕不僅將表層的鹽分混入到耕層從而造成土壤耕層含鹽量增大，而且土壤耕層含水量降低對(duì)棉花的正常生長(zhǎng)發(fā)育更為不利。

土壤鹽分、水分和容重等理化性質(zhì)對(duì)棉花植株性狀及產(chǎn)量具有顯著影響[14～21]。本研究結(jié)果顯示，不同的深耕時(shí)間對(duì)濱海鹽堿地土壤理化性質(zhì)的改變效果差異較大，最終對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響效果差異明顯。冬前深耕對(duì)土壤理化性質(zhì)改變較小，對(duì)棉花株高、果枝數(shù)和成鈴數(shù)的影響相對(duì)也較小，而生育后期幼鈴數(shù)明顯增多不利于有效成鈴鈴重的提高，因此產(chǎn)量提高受到限制；開(kāi)春深耕明顯改善濱海鹽堿地土壤的理化性質(zhì)，棉花株高、果枝數(shù)和成鈴數(shù)均明顯提高，生育后期幾乎沒(méi)有幼鈴，有效成鈴鈴重顯著增大，最終增產(chǎn)效果最好，皮棉增產(chǎn)率高達(dá)28.1豫；播前深耕導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化，嚴(yán)重妨礙棉花的正常生長(zhǎng)發(fā)育，株高、果枝數(shù)、幼鈴數(shù)和成鈴數(shù)以及單鈴重均明顯下降，產(chǎn)量顯著降低。開(kāi)春深耕不僅對(duì)土壤保水性影響較小，而且能起到改善土壤質(zhì)地、顯著降低土壤含鹽量的作用，因此對(duì)濱海鹽堿地棉花植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成最為有利。而當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的播前深耕不僅無(wú)法起到改良土壤的作用，反而會(huì)惡化棉花生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，不僅造成人力物力的巨大浪費(fèi)，而且對(duì)棉花生長(zhǎng)造成嚴(yán)重的不良影響。

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Effects of Different Plough-deep Times on Physico-chemical Properties of Soil and the Yield and Plant Trait of Cotton in Coastal Saline Area of Hebei

FENG Guo-yi1，ZHAI Li-fang2，DU Hai-ying1，ZHANG Qian1，LIANG Qing-long1，QI Hong1，WANG Shulin1，WANG Yan1，LEI Xiao-peng1，LIN Yong-zeng1*
（1.Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area, Ministry of Agriculture，Cotton Research Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Shijiazhuang，050051，China；2.The Semi-arid Agriculture Science and Technology Research Center of China, Shijiazhuang 050051，China）

Abstract：For investigating the effects of different plough-deep times on physico-chemical properties of soil during the cotton seedling stage and the yield and plant trait of cotton in coastal saline area of Hebei，three different treatments were performed using saline fields that were the plough-deep before win原 ter，the plough-deep at the begin of spring，the plough-deep before planting and no-tillage directseeding（CK）with cotton（Jimian 228）in salinealkali soil. The salt content，moisture content，and soil bulk density of 0-40 cm depth soil was deter-mined hierarchically in the seedling stage，and the yield and plant trait of cotton also determined dur原ing the growth stage. The results showed that compared with CK，the soil bulk density reduced obviously under the other three treatment. The saltcontent and moisture content of soil，the plant height，the number of fruit branches，large bolls of cotton had not been indifference，the small boll number of cotton increased obviously，the increase of cotton yield was not significant under the T1treatment. The soil salt content reduced and the moisture content of 10-40 cm soil had not been obvious changed，the plant height，the number of fruit branches，large bolls and boll weight of cotton increased obviously，and the small boll number of cotton reduced obviously at 10 September，the increase of cotton yield was not significant under the T2treatment. The soil salt content in原creased and the soil moisture content reduced, the number of fruit branches, large bolls and small bolls of cotton increased obviously，the boll weight and yield of cotton of cotton also increased obviously under the T3treatment. There was more advantageous to soil improvement, the growth and development and yield im原provement of cotton in Coastal Saline Area of Hebei under the plough-deep at the begin of spring.

Key words：Cotton；Coastal saline area；Yield；Plant trait；Plough-deep time

中圖分類(lèi)號(hào)：S562

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-1631（2016）01-0025-05

收稿日期：2015-05-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD05B0503）；河北省青年自然基金項(xiàng)目（C2015301051）；河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系棉花創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目；河北省財(cái)政廳項(xiàng)目（F15C2015043769）；河北省財(cái)政廳項(xiàng)目（F15C2015043764）

作者簡(jiǎn)介：馮國(guó)藝（1982-），男，河北邢臺(tái)人，助理研究員，博士，主要從事棉花抗逆高產(chǎn)生理研究。E-mail：fgy_2010@ sina.com。

通訊作者：林永增（1963-），男，河北威縣人，研究員，主要從事棉花高產(chǎn)高效栽培技術(shù)研究。E-mail：zaipei@sohu.com。