間作對紅壤旱地棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

崔愛花，孫亮慶，劉帥，白志剛，胡啟星，黃國勤

（1.江西省棉花研究所，江西九江332105；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，南昌330045）

棉花是我國最主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位[1-2]。紅壤是我國南方重要的土壤類型，紅壤旱地是紅壤的典型代表，占較大的比例，但由于多種限制因子的存在，如酸、瘦、板、黏、旱等，紅壤的生產(chǎn)潛力未能得到發(fā)揮和挖掘[3-4]。 因此要提高紅壤旱地棉田的生產(chǎn)力，就必須研究紅壤旱地產(chǎn)量提升的限制因子，提出解決途徑與方法。

間作相對于單作具有以下優(yōu)勢： 糧食相對穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)[5]；提高耕地復(fù)種指數(shù)[6]；資源高效利用[7-8]；投資風(fēng)險(xiǎn)小，產(chǎn)值穩(wěn)定[9]；防止水土流失[10]；有效防止病蟲害和抑制雜草[11]等。 棉田間作是以提高棉田整體效益為目標(biāo)而發(fā)展起來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植技術(shù)體系。 近些年來，國內(nèi)外對于棉田間作系統(tǒng)的研究時(shí)有報(bào)道，但大多數(shù)的研究工作主要集中在提高其他作物產(chǎn)量以及棉田整體效益上，而把棉花作為輔助目標(biāo)。 如：Zhang 等[12]研究認(rèn)為，棉田間作能有效提高小麥產(chǎn)量；李俊華等[13]、王偉等[14]一致認(rèn)為，棉田間作較單作可有效控制病蟲害發(fā)生；可有效緩解棉花與糧食及其他作物的爭地矛盾，增加棉田整體收益[15-18]。 關(guān)于利用間作來增加棉花產(chǎn)量的報(bào)道較少[16，19]，關(guān)于改善棉花品質(zhì)的報(bào)道也不多見[20]。 因此， 作者于2016―2017 年在具有典型南方紅壤特點(diǎn)的昌北地區(qū)進(jìn)行棉田間作試驗(yàn)，旨在研究間作對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期解決棉花生產(chǎn)中存在的產(chǎn)量不穩(wěn)、品質(zhì)不高等問題，為促進(jìn)紅壤旱地農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園（115°55'02.040"E，28°46'04.476"N，原農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站）進(jìn)行。土壤為紅壤性土亞類，年平均日照數(shù)為1 559.9 h，年平均日照總輻射102.55 kJ·cm-2， 無霜期大約269 d，年均降水量1 658.9 mm，年均溫度16.5 ℃，≥10℃的活動(dòng)積溫為5 521 ℃。試驗(yàn)地為低崗地，無灌溉條件。 試驗(yàn)初始土壤性狀是： 土壤容重1.304 g·cm-3， 總孔隙度52.98%， 毛管孔隙度41.55%，有機(jī)質(zhì)含量29.78 g·kg-1，全氮1.34g·kg-1，堿解氮90.00 mg·kg-1， 全磷1.18 g·kg-1， 有效磷76.35 mg·kg-1， 全鉀55.38 g·kg-1， 速效鉀107.5 mg·kg-1，pH 4.75。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)， 共設(shè)置4 個(gè)處理，棉花單作（MC）、棉花間作大豆（CS）、棉花間作玉米（CM）、棉花間作甘薯（CP）。每處理重復(fù)3 次，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)長6.0 m，寬5.5 m，小區(qū)面積33.0 m2。供試棉花品種為贛棉雜1 號，由江西省棉花研究所選育和提供；玉米、甘薯、大豆均從江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)貿(mào)市場購買。

1.3 田間管理

間作模式： 分別于2016 年4 月25 日和2017年4 月17 日翻耕開溝播種棉花，種植規(guī)格為100 cm×40 cm， 每公頃施鈣鎂磷肥375 kg、 氯化鉀225 kg、尿素450 kg。 2016 年4 月24 日和2017 年4 月16 日分別在棉花行間開溝播種大豆， 種植規(guī)格為100 cm×25 cm， 每公頃施鈣鎂磷肥325 kg、氯化鉀200 kg、尿素450 kg。 2016 年4 月24 日和2017 年4 月16 日分別在棉花行間開溝播種玉米，種植規(guī)格為100 cm×25 cm，施肥每公頃施鈣鎂磷肥325 kg、氯化鉀200 kg、尿素320 kg。 2016 年5月11 日和2017 年4 月25 日分別在棉花行間開溝栽種甘薯苗，種植規(guī)格為100 cm×25 cm，每公頃施鈣鎂磷肥225 kg、氯化鉀150 kg、尿素240 kg。

單作模式：棉花、大豆、玉米和甘薯的播期、種植規(guī)格及施肥方式同間作模式，其它田間管理同常規(guī)大田。

1.4 測定內(nèi)容及方法

1.4.1農(nóng)藝性狀調(diào)查。于棉花蕾期、花鈴期和吐絮期定點(diǎn)定株調(diào)查棉花株高、果枝數(shù)、第一果枝高度、第一果枝節(jié)位、真葉數(shù)等，每小區(qū)定點(diǎn)10 株，求平均值。

1.4.2產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀。棉花產(chǎn)量為每小區(qū)實(shí)際收獲的產(chǎn)量；于棉花吐絮期，每小區(qū)選取棉花中部30鈴，進(jìn)行室內(nèi)考種，測定鈴重和衣分；每小區(qū)調(diào)查10 株棉花的單株成鈴數(shù)，取平均值。

1.4.3纖維品質(zhì)。在考種的皮棉中每小區(qū)隨機(jī)取10～15 g，送原農(nóng)業(yè)部棉花纖維品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心測定（HVICC 校準(zhǔn)）纖維品質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉田間作對棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表1 可知，棉田間作處理較單作可增加棉花鈴數(shù)和產(chǎn)量，但在鈴重、衣分和籽指方面與單作處理差異不顯著。 2016 年間作各處理的棉花產(chǎn)量極顯著高于單作， 增幅為11.4%～37.7%；2017 年增幅為18.6%～43.0%，處理CS 和CP 之間差異不顯著。 年際各處理產(chǎn)量之間差異不明顯，保持較好的穩(wěn)定性。 棉花產(chǎn)量4 個(gè)構(gòu)成因素中，各處理下鈴數(shù)與產(chǎn)量的表現(xiàn)趨勢一致，2016 年、2017 年間作處理的棉花鈴數(shù)較單作分別增加32.8%～84.0%、21.8%～73.4%，差異均達(dá)到極顯著水平。 因此，棉花間作比單作增產(chǎn)的主要原因是鈴數(shù)的增加， 其中處理CS和CP 的增產(chǎn)優(yōu)勢最為明顯。

表1 棉田間作對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2 棉田間作對棉花纖維品質(zhì)的影響

由表2 可知，各處理的纖維平均上半部長度均處于29 mm 級中絨棉、整齊度處在U2 級（83.0%～85.9%，較高）、伸長率6.3%～6.4%，且各處理之間差異均不顯著； 棉花間作處理的馬克隆值在4.3～4.9，B2 級，均低于處理MC（C2 級），降幅為6.1%～6.5%，差異顯著；處理CS、CM 和CP 的斷裂比強(qiáng)度為29.2～29.5 cN·tex-1（強(qiáng)），顯著高于處理MC（中等），增幅為5.4%～6.5%。由此看來，間作處理較單作可降低馬克隆值、提高斷裂比強(qiáng)度。

2.3 棉田間作對棉花農(nóng)藝性狀的影響

2.3.1棉田間作對棉花真葉數(shù)的影響。由表3 可知，隨著生育進(jìn)程的加快，棉花真葉數(shù)呈逐漸上升趨勢。 初蕾期間作各處理的棉花真葉數(shù)高于單作MC，但處理間差異不顯著；盛蕾期、初花期和盛花期均以處理CM 最低，顯著低于處理MC；處理CS和CP 均高于處理MC，但差異不顯著。 盛蕾期、初花期和盛花期， 處理MC 分別比處理CM 高25.8%、26.1%和17.4%，處理CS 和CP 較MC 分別高6.6%和5.5%、1.3%和3.8%、1.9%和11.1%；吐絮期，處理CS 和CP 最高，分別比處理MC 高7.7%和13.0%， 差異顯著， 處理CM 較處理MC 低8.3%，差異顯著。 上述結(jié)果表明，除CM 處理外，間作較單作在增加真葉數(shù)方面有優(yōu)勢，處理CP 的優(yōu)勢最明顯。 處理CM 即棉花間作玉米沒有優(yōu)勢，可能是與玉米前期生長較快，與棉花爭奪養(yǎng)分及光熱水資源有關(guān)。

表2 棉田間作對棉花纖維品質(zhì)（HVICC）影響（2 年結(jié)果平均）

表3 棉田間作對棉花真葉數(shù)的影響（2 年平均）

2.3.2棉田間作對棉花第一果枝的影響。表4 反映的是2016 年和2017 年的第一果枝高度和第一果枝節(jié)位。 兩年的第一果枝高度表現(xiàn)趨勢一致，均以處理CP 最高，顯著高于其他3 個(gè)處理。2016 年，處理CP 分別比處理MC、CS 和CM 高46.1%、54.4%和34.6%；2017 年，處理CP 分別比處理MC、CS 和CM 高31.2%、40.2%和24.2%，處理MC、CS 和CM之間差異不顯著。 2016 年，處理CM 和CP 第一果枝節(jié)位分別比MC 高10.9%和12.9%， 差異顯著。2017 年，處理CS、CM 和CP 的第一果枝節(jié)位均顯著高于MC，增幅分別為16.9%～43.3%。 總之，棉田間作可提高棉花第一果枝高度和第一果枝節(jié)位，且以處理CP 和處理CM 效果較好。

表4 棉田間作對棉花第一果枝的影響

2.3.3棉田間作對棉花株高的影響。由圖1 可知，各處理株高均表現(xiàn)為隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈逐漸上升的趨勢，初蕾至盛蕾期增長速度較快，盛花至見絮期變化較小。初蕾期僅處理CM 顯著高于處理MC； 盛蕾期處理CS 和CP 顯著高于處理MC；間作處理在初花期、盛花期、見絮期和吐絮期的優(yōu)勢不明顯。 以上分析可知，棉田間作較單作可促進(jìn)棉花主莖的生長，且處理CP 具有較高優(yōu)勢，處理CM在棉花生長初期優(yōu)勢明顯而后一直處于劣勢，這是由于玉米前期生長較慢，后期生長快，爭奪光熱水及養(yǎng)分資源導(dǎo)致棉花生長一直處于劣勢。

圖1 棉田間作對棉花不同生育時(shí)期株高的影響

2.3.4棉田間作對棉花果枝數(shù)的影響。由表5 可知，各處理棉花果枝數(shù)隨著生育進(jìn)程推進(jìn)呈逐漸增加的趨勢。盛蕾期和初花期，處理CM 最低，較處理MC、CS 和CP 降幅分別為67.6%～72.7%和26.2%～32.4%，差異顯著，而處理CS、CP 與處理MC 之間差異均不顯著；盛花期以處理CP 最高，分別比處理MC、CS 和CM 高19.2%、20.8%和66.1%， 差異顯著，處理CS 和處理MC 差異不顯著，但均顯著高于處理CM，分別比處理CM 高37.5%和39.3%。見絮期與盛蕾期、初花期的趨勢一致，以處理CM最低， 分別比處理MC、CS 和CP 低26.4%～30.9%，差異顯著，處理CS、CP 與處理MC 之間差異均不顯著。 吐絮期，以處理CS 最高，其次是處理CP，分別比處理MC 高19.3%和10.1%，差異顯著。綜合以上分析認(rèn)為，間作處理較單作在增加棉花果枝數(shù)方面主要表現(xiàn)在盛花期和吐絮期， 且以處理CP 和CS 表現(xiàn)較優(yōu)。

表5 棉田間作對棉花果枝數(shù)的影響（2年均值）

3 討論

大量研究證實(shí)， 棉田間作在促進(jìn)棉花主莖生長[20-21]、生長發(fā)育等方面具有較高優(yōu)勢。 本研究中，棉田間作較單作可增加棉花株高和果枝數(shù)，果枝數(shù)以處理CS 和處理CP 的最高， 增幅分別為19.3%和10.1%；可促進(jìn)棉花第一果枝高度和第一果枝節(jié)位的增加，處理CP 的第一果枝高度最高，兩年平均較單作增加38.6%，間作各處理的第一果枝節(jié)位較單作增加16.9%～43.3%。 間作可明顯增加農(nóng)作物產(chǎn)量[22-24]。 本研究中棉花間作較棉花單作均表現(xiàn)出較好的產(chǎn)量優(yōu)勢，2 年平均增幅為15.0%～40.4%；從產(chǎn)量構(gòu)成要素來看，間作各處理在增加鈴重和衣分方面無明顯優(yōu)勢，但可有效促進(jìn)鈴數(shù)的增加，平均增幅為27.3%～78.7%。 間作較單作除了提高主體作物產(chǎn)量外，亦可改善其品質(zhì)[25-27]。 本研究中棉田間作可降低馬克隆值， 降幅為6.1%～6.5%；可提高斷裂比強(qiáng)度，增幅為5.4%～6.5%。

4 結(jié)論

棉田間作較單作可促進(jìn)棉花第一果枝高度和第一果枝節(jié)位的增加；促進(jìn)棉花株高、果枝數(shù)、真葉數(shù)的增加；能增加棉花成鈴數(shù)，特別是提高伏桃比例來提高棉花產(chǎn)量；可以降低馬克隆值和提高斷裂比強(qiáng)度來改善棉花纖維品質(zhì)。 綜合分析認(rèn)為，棉花間作甘薯的間作優(yōu)勢較為明顯。