長(zhǎng)江流域棉區(qū)麥（油）棉兩熟種植的棉花增密減肥輕簡(jiǎn)高效技術(shù)

楊長(zhǎng)琴 ，周治國(guó) ，陳德華 ，鄭曙峰 ，張志剛

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，南京210014；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南京210095；3.揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州225009；4.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，合肥230001；5.湖南省棉花科學(xué)研究所，湖南 常德415101）

長(zhǎng)江流域棉區(qū)麥（油）棉兩熟種植制度下，傳統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽棉在種植方式上存在用工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低的問題，在栽培上由于采用育苗移栽、低密度、高肥料且多次施用等技術(shù)，不但用工多，而且肥料施用量大利用率低，造成面源污染，這些都不利于棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展[1-3]。鑒于此，在長(zhǎng)江流域棉區(qū)以輕型種植、簡(jiǎn)化管理為目標(biāo)，研究基于麥（油）棉兩熟種植制度的輕簡(jiǎn)育苗移栽棉增密減肥技術(shù)和麥（油）后機(jī)播棉高密低肥技術(shù)，建成棉花生產(chǎn)輕簡(jiǎn)、節(jié)本增效的新型栽培技術(shù)體系是該棉區(qū)持續(xù)高效生產(chǎn)的必由之路。

1 基于麥（油）棉兩熟種植制度的輕簡(jiǎn)育苗移栽棉增密減肥技術(shù)

麥（油）棉兩熟是長(zhǎng)江流域棉區(qū)的主要種植制度。傳統(tǒng)的棉花種植多采用塑膜營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽的方式，栽培技術(shù)上采用“小、壯、高”技術(shù)途徑，以“前伸后延”有效開花結(jié)鈴期為核心，以低密度和高肥料投入培育健壯個(gè)體。棉花大面積生產(chǎn)上種植密度在 1.80萬～2.25萬株·hm－2，施氮量在 375 kg·hm－2以上，分移栽肥、2次花鈴肥和蓋頂肥共4次施用[3]，既增加了用工和成本，又造成環(huán)境污染。發(fā)展輕簡(jiǎn)、節(jié)本、增效的新型植棉技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。

為此，研究形成了棉花微缽育苗技術(shù)、棉花塑料穴盤育苗和移栽新技術(shù)[4-5]。穴盤育苗移栽技術(shù)是可進(jìn)行工廠化培育棉苗的輕型、簡(jiǎn)化種植方式。與常規(guī)營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽方式相比，每公頃可節(jié)省育苗移栽用工45～60個(gè)，節(jié)省塑膜等的成本投入1/3以上，育苗和移栽過程勞動(dòng)強(qiáng)度顯著降低，使棉花輕簡(jiǎn)化移栽有了新的突破[5]。鑒于穴盤育苗移栽棉的生長(zhǎng)發(fā)育特性，進(jìn)行了高產(chǎn)配套的密度、施肥技術(shù)研究。

1.1 適宜密度

1.1.1密度與產(chǎn)量。陳源等[6]研究表明，密度顯著影響穴盤育苗移栽棉成鈴數(shù)。單株鈴數(shù)隨密度增加顯著降低；總鈴數(shù)隨密度增加呈先上升后下降的變化，以密度3.0萬株·hm－2處理最高，其次是密度3.6萬株·hm－2處理，總鈴數(shù)分別為 90.3萬個(gè)·hm－2和 86.7萬個(gè)·hm－2。就鈴重而言，密度 1.8萬株·hm－2處理略高，其他密度處理間差異較小。最終籽棉理論產(chǎn)量以密度3.0萬株·hm－2處理最高，其次是 3.6萬株·hm－2處理，在 4 100 kg·hm－2以上。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)在江蘇東臺(tái)、大豐試驗(yàn)結(jié)果也表明，群體總鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量隨種植密度增加呈先上升后降低的變化，東臺(tái)、大豐點(diǎn)總鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量均在3.0萬株·hm－2時(shí)最高，總鈴數(shù)分別為59.8萬個(gè)·hm－2和 78.1 萬個(gè)·hm－2，籽棉產(chǎn)量分別為 3 931 kg·hm－2和 4 009 kg·hm－2。 鈴重隨種植密度增加呈下降趨勢(shì)?？梢?，種植密度過低不利于總鈴數(shù)提高，過高則不利于鈴重增加，密度為3.0萬株·hm－2時(shí)鈴數(shù)、鈴重比較協(xié)調(diào)，有利于高產(chǎn)。

陳源等[6]研究還表明，穴盤育苗移栽棉伏前桃少，成鈴主要是伏桃和秋桃，其中密度1.8萬株·hm－2、2.4萬株·hm－2、3.0萬株·hm－2和 3.6萬株·hm－2處理伏桃比率分別為57.9%、53.1%、43.9%和 41.5%，早秋桃比率分別為 19.5%、21.6%、39.2%和 34.9%，優(yōu)質(zhì)桃（伏桃和早秋桃）比率分別為77.4%、74.7%、83.1%和76.4%?？梢?，隨密度增加，棉花伏桃比例下降而秋桃比例增加，以密度3.0萬株·hm－2處理的優(yōu)質(zhì)桃比率最高，其次是密度3.6萬株·hm－2處理。

1.1.2密度與群體質(zhì)量指標(biāo)。陳源等[6]研究表明，密度1.8萬株·hm－2處理的棉花成鈴率較高，但果節(jié)數(shù)、高效葉面積率和鈴葉比均較低；密度3.6萬株·hm－2處理的果節(jié)數(shù)高，但成鈴率和鈴葉比略低；密度3.0萬株·hm－2處理果節(jié)數(shù)適宜，為 325.5萬個(gè)·hm－2、成鈴率較高，達(dá)27.8%，高效葉面積率和鈴葉比最高，分別為32.8%、22.7。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)在東臺(tái)、大豐試驗(yàn)表明，群體葉面積指數(shù)（LAI）和生物量隨種植密度的增加而增加，不同種植密度最大LAI出現(xiàn)在8月中旬，密度 1.2萬株·hm－2、2.1萬株·hm－2處理的 LAI較小（＜3.0）； 密度 3.0萬株·hm－2和 3.9萬株·hm－2處理的LAI在3.5～4.0； 密度4.8萬株·hm－2和 5.7萬株·hm－2處理的LAI在 4.5～5.5。可見，密度為 3.0萬～3.6萬株·hm－2時(shí)，群體質(zhì)量指標(biāo)比較協(xié)調(diào)。

1.2 氮肥運(yùn)籌

張祥等[7]研究表明，移栽肥、花鈴肥和蓋頂肥處理施用比例為10∶65∶25時(shí)群體總鈴數(shù)最高，達(dá)到 93.2萬個(gè)·hm－2，籽棉產(chǎn)量也最高，達(dá)到 4 642.5 kg·hm－2； 而其施用比例為 20∶65∶15 和 30∶50∶20處理的群體總鈴數(shù)顯著低于施用比例10∶65∶25處理，表明前氮后移、增加中后期氮肥用量有利于棉花成鈴和產(chǎn)量的提高。

作物產(chǎn)量的形成是以養(yǎng)分積累棉花為基礎(chǔ)的。研究表明，不同處理棉花群體N、P和K積累量均以移栽肥、花鈴肥和蓋頂肥施用比例10∶65∶25處理最高，而施用比例30∶50∶20處理最低。氮肥運(yùn)籌對(duì)開花前吸氮比例影響較??；不同處理間，施肥比例10∶65∶25處理在優(yōu)質(zhì)鈴（伏桃和早秋桃）形成期吸收氮比例較高，且在晚秋桃形成期仍較高。施用比例10∶65∶25處理在優(yōu)質(zhì)鈴和晚秋桃形成期吸收P比例高，在優(yōu)質(zhì)鈴形成期吸收K比例最高，而在晚秋桃形成期吸收K比例最低。因此，該處理利于棉苗N吸收和P和K的提早吸收，使養(yǎng)分積累與優(yōu)質(zhì)鈴形成期同步。

綜上，微缽、基質(zhì)育苗等可工廠化育苗和機(jī)械移栽技術(shù)實(shí)現(xiàn)了輕型育苗和移栽，有效解決傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)缽育苗和移栽方式用工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。與常規(guī)營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽棉相比，該種植方式種植密度增加 0.75萬～1.5萬株·hm－2，施氮量減少 75 kg·hm－2以上、施肥次數(shù)由4次減為 3次，可減少棉田投入，利于節(jié)本增效。

2 基于麥（油）棉兩熟種植的麥（油）后機(jī)播棉高密低肥技術(shù)

麥（油）后直播棉免去育苗、移栽環(huán)節(jié)，有利于植棉機(jī)械化發(fā)展、實(shí)現(xiàn)糧棉兩熟高產(chǎn)高效，是長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花生產(chǎn)發(fā)展的方向。麥后直播棉由于有效生育期短，宜采用早熟棉品種，利用其生育期短、生長(zhǎng)速度快、開花結(jié)鈴?fù)滦跫械忍匦?，在栽培上可通過高密度種植彌補(bǔ)個(gè)體生長(zhǎng)量小和播期推遲導(dǎo)致的有效生育期短的不足，以化肥減施和簡(jiǎn)化運(yùn)籌防止貪青晚熟；并結(jié)合化控等措施，促成麥（油）后直播棉集中“現(xiàn)蕾、成鈴和吐絮”，實(shí)現(xiàn)麥（油）后直播棉輕簡(jiǎn)、高效生產(chǎn)。麥（油）后直播棉免去了育苗移栽、簡(jiǎn)化了肥料運(yùn)籌等環(huán)節(jié)，大田用工僅90.0～127.5個(gè)·hm－2，比常規(guī)育苗移栽棉減少105.0～142.5 個(gè)·hm－2。 根據(jù)麥（油）后直播棉生育特性，開展了其密度和肥料配套技術(shù)研究。

2.1 合理密度

2.1.1大麥后直播棉適宜密度。合理密植建立高效的群體結(jié)構(gòu)是作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要途徑。楊長(zhǎng)琴等[8]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江下游棉區(qū)麥后直播棉種植密度為6.75萬～8.25萬株·hm－2時(shí)產(chǎn)量較高。棉花具有較強(qiáng)的密度適應(yīng)性，利用化控技術(shù)優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)更高密度下高產(chǎn)。楊長(zhǎng)琴等[9]進(jìn)一步研究表明，麥后直播棉密度和縮節(jié)胺（DPC）用量對(duì)皮棉產(chǎn)量互作顯著，以密度9.75萬株·hm－2、DPC用量 105 g·hm－2處理理論皮棉產(chǎn)量較高，達(dá)到 1 624.7 kg·hm－2（2013 年）和 1 371.0 kg·hm－2（2014 年）。

楊長(zhǎng)琴等[9]對(duì)冠層特征研究表明，下部果枝夾角和長(zhǎng)度隨密度增加而降低，而中、上部果枝的夾角和長(zhǎng)度、葉面積指數(shù)均以密度9.75萬株·hm－2處理較高；不同部位果枝夾角和長(zhǎng)度、葉面積指數(shù)均隨DPC水平增加而降低，而透光率則相反。相關(guān)分析結(jié)果表明，下部果枝夾角大、中部果枝較長(zhǎng)、上部果枝夾角小，葉面積和透光率高，有利于提高產(chǎn)量。

2.1.2小麥后直播棉適宜密度。陳源等[10]研究表明小麥后直播棉中、高密度（9.0萬株·hm－2和 10.5萬株·hm－2）配合適當(dāng)化控（棉太金 1 170 mL·hm－2），有利于獲得高產(chǎn)。小麥后直播棉早秋桃形成多，中、高密度配合化控有利于成鈴，特別是優(yōu)質(zhì)鈴的形成，可實(shí)現(xiàn)該種植制度下的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)；且成鈴期主要集中在8月16―9月20日，說明麥后直播棉中、高密度配合化控有利于集中成鈴，為機(jī)械采收奠定基礎(chǔ)。

該研究[10]還發(fā)現(xiàn)，不同密度與棉太金用量1170 mL·hm－2組合的株高在80～120 cm，達(dá)到機(jī)收的要求；中、高密度（9.0萬株·hm－2和 10.5萬株·hm－2）條件下化控處理 （棉太金 1 170 mL·hm－2和 2 340 mL·hm－2）的果枝長(zhǎng)度保持在 15.0～17.4 cm，再加上葉片的長(zhǎng)度（包括葉柄）20 cm左右，達(dá)到封行又不重疊，可最大程度地利用光能；各處理果枝始節(jié)位高度均大于20 cm，符合機(jī)械采收要求；中、高密度條件下，化控處理（棉太金 1 170 mL·hm－2和 2 340 mL·hm－2）平均單株果枝保持在10.5個(gè)以下。綜上，種植密度9.0萬～10.5萬株·hm－2配合施用棉太金1 170～2 340 mL·hm－2更有利于調(diào)控小麥后直播棉的群體株型，滿足機(jī)械化采收需求。

2.2 氮肥運(yùn)籌

麥后直播棉由于有效生育期短，在高密度種植條件下，必須降低施肥量且簡(jiǎn)化運(yùn)籌。為此，開展了麥（油）后直播棉施氮量和氮肥運(yùn)籌研究。張國(guó)偉等[11]研究表明，2013和2014年理論施氮量分別為175.4 kg·hm－2和 168.8 kg·hm－2時(shí)， 皮棉產(chǎn)量最高；施氮量進(jìn)一步增加，皮棉產(chǎn)量降低。該研究還發(fā)現(xiàn)，氮肥表觀利用率隨施氮量的變化呈先升高后降低的趨勢(shì)，最高氮素表觀利用率的理論施氮量為170.0 kg·hm－2（2013 年） 和 165.0 kg·hm－2（2014年）；氮素利用效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均隨施氮量的增加而降低。

楊長(zhǎng)琴等[12-13]對(duì)氮肥運(yùn)籌的研究發(fā)現(xiàn)，施氮量為0～150 kg·hm－2時(shí)，皮棉產(chǎn)量隨施氮量增加而顯著增加；施氮量在 150 kg·hm－2以上時(shí)，皮棉產(chǎn)量增加不顯著；2次施肥處理皮棉產(chǎn)量顯著高于1次施肥處理。施氮量與施用次數(shù)互作顯著，施氮量150 kg·hm－2、2 次施用時(shí)，皮棉產(chǎn)量達(dá)到較高水平。不同氮肥運(yùn)籌下氮素利用率的結(jié)果表明，施氮量75～150 kg·hm－2、2 次施用時(shí)氮肥利用率較高，其后隨施氮量增加而降低。如施氮量為150 kg·hm－2的氮肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)利用率比300 kg·hm－2時(shí)分別高 17.5%、3.6 kg·kg－1（2013 年）和 18.5%、3.0 kg·kg－1（2014 年）。

氮肥運(yùn)籌顯著影響棉花功能葉葉綠素含量（SPAD值）和凈光合速率 （Pn）。初花期和吐絮期SPAD值和Pn均隨施氮量增加而增加；但在初花期以1次施肥高于2次施肥，而在吐絮期2次施肥高于1次施肥，表明1次施肥僅利于提高初花前功能葉光合性能，2次施氮有利于提高棉株后期葉片光合性能，延緩葉片衰老[13]。

綜上，麥（油）后直播棉選用早熟品種機(jī)械直播，免去了育苗移栽，種植密度增加6.0萬株·hm－2以上，肥料投入減少50%以上，施肥次數(shù)由4次減為2次。

3 小結(jié)

3.1 輕簡(jiǎn)化育苗移栽及其配套技術(shù)

長(zhǎng)江流域棉區(qū)，輕簡(jiǎn)育苗移栽棉種植密度以3.0萬～3.6萬株·hm－2群體結(jié)構(gòu)為宜，盛鈴期（8月15日）LAI為 3.75；果節(jié) 325.5萬～387萬個(gè)·hm－2；高效葉面積率31.2%～32.8%；成鈴86.7萬～90.3萬個(gè)·hm－2，且伏桃和早秋桃占比分別為42.8%～44.9%和34.9%～39.2%，該群體籽棉產(chǎn)量可達(dá)4 100 kg·hm－2?；谳p簡(jiǎn)育苗移栽棉以伏桃和早秋桃為主，施氮量 300 kg·hm－2左右、氮肥后移，移栽期、開花結(jié)鈴期和鈴期氮肥占比為10∶65∶25時(shí)，群體總鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量高。

3.2 麥（油）后棉機(jī)械直播輕型種植方式

長(zhǎng)江流域棉區(qū)大麥后直播棉種植密度以8.25萬～9.75 萬株·hm－2、DPC 用量 105 g·hm－2左右（蕾期、開花期和打頂后用量比為 1∶2∶4）時(shí)，有利于優(yōu)化群體冠層結(jié)構(gòu)，更易獲得高產(chǎn)；小麥后直播棉種植密度以9.0萬～10.5萬株·hm－2、棉太金用量 1 170 mL·hm－2左右（苗期、盛蕾期、盛花期和盛鈴期按1∶2∶4∶6噴施），可調(diào)控群體株型適合機(jī)械采收要求，有利于早秋桃形成期（8月16日至9月20日）集中成鈴，有利于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[14-18]。施氮量150～180 kg·hm－2范圍內(nèi)，分苗肥和花鈴肥2次施用，既可有效提高氮肥利用率，又可促進(jìn)生育中后期光合性能的提高，有利于光合產(chǎn)物累積和產(chǎn)量形成。