基肥減施對(duì)不同棉花品種生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累分配及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

黃光偉, 汪志強(qiáng)，陳國(guó)棟, 胡守林, 郭子軒，毛廷勇, 李 玲，

張 偉2，支金虎1，姚永生1, 翟云龍1，萬(wàn)素梅1

(1.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300; 2.石河子大學(xué)，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】施肥是給棉花提供養(yǎng)分的重要方式，科學(xué)施用基肥不僅可以提高肥料利用效率，還有利于棉花的生長(zhǎng)發(fā)育。過度施肥影響土壤質(zhì)量，破環(huán)土壤養(yǎng)分平衡，基肥減施對(duì)促進(jìn)棉花生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】關(guān)于提高肥料利用效率前人已做出研究，有研究表明[1-3]，隨著基肥施用量減少，作物株高等農(nóng)藝性狀會(huì)不同程度下降，但無顯著差異。減少20%的施氮量，玉米干物質(zhì)量、干物質(zhì)分配系數(shù)及產(chǎn)量并未減少，反而會(huì)有少量增加。劉學(xué)軍等[4]研究表明，增施氮肥不會(huì)提高冬小麥和夏玉米的產(chǎn)量以及氮素含量，反而會(huì)增加肥料的無謂消耗?；蕼p施后產(chǎn)量不減或者減產(chǎn)較小，可以達(dá)到高效的肥料利用效率[5-10]。【本研究切入點(diǎn)】在新疆阿拉爾墾區(qū)，基肥減施對(duì)不同棉花品種的影響并未做系統(tǒng)研究。研究基肥減施對(duì)不同棉花品種的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究基肥減施對(duì)不同棉花品種生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累及分配等性狀的影響，篩選出阿拉爾墾區(qū)適宜基肥減施的棉花品種，提高產(chǎn)量，優(yōu)化品質(zhì)，提高肥料利用效率，為阿拉爾墾區(qū)基肥減施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試品種為新陸中22號(hào)(A1)、新陸中55號(hào)(A2)、新陸中82號(hào)(A3)、錦棉Z1112(A4)、新陸早74號(hào)(A5)、新陸早77號(hào)(A6)。

參試肥料為氮(尿素[N=46%]，磷酸二銨[N=18%])，磷(磷酸二銨[P2O5=46%]，富過磷酸鈣[P2O5=32%])，鉀(硫酸鉀[K2O=24%])。

試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分含量有機(jī)質(zhì)8.86 g/kg,堿解氮 N 44.32 mg/kg，速效磷30.46 mg/kg，速效鉀200.83 mg/kg，全鹽4.2 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取6個(gè)不同棉花品種作為供試材料，設(shè)置3個(gè)基肥處理：處理1(N1)：常規(guī)基肥處理，施用尿素225 kg/hm2、磷酸二銨225 kg/hm2、富過磷酸鈣225 kg/hm2、硫酸鉀150 kg/hm2；處理2(N2)：的基肥用量是處理1的50%，即尿素112.5 kg/hm2、磷酸二銨112.5 kg/hm2、富過磷酸鈣112.5 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2；處理3(N3)為對(duì)照(CK)，不施用任何基肥。處理1(N1)為大田生產(chǎn)中常規(guī)基肥施用量。

試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為3個(gè)基肥處理，副區(qū)為6個(gè)棉花品種，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為12 m2，試驗(yàn)地總面積為810 m2。

試驗(yàn)小區(qū)于2018年4月24日播種，采用1膜4行的種植方式，試驗(yàn)小區(qū)采用不同基肥施用量，后期采用滴灌方式追肥，追肥總滴肥量為900 kg/hm2，所用滴灌肥為硝基復(fù)合肥(N∶P∶K=26∶6∶6)。試驗(yàn)地于7月14日打頂，全生育期灌水8次。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)1.2.2.1 棉花干物質(zhì)量

分別于苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期在各小區(qū)內(nèi)，挑選連續(xù)且具有代表性的3株棉花(其中苗期取10株)，按照根、葉、莖、花、鈴等不同器官分開剪下，放入烘干箱中105℃殺青30 min，85℃烘至恒重并記錄，各生育時(shí)期測(cè)定1次，全生育期測(cè)定4次，計(jì)算其干物質(zhì)分配系數(shù)。

1.2.2.2 產(chǎn)量

在成熟期進(jìn)行田間測(cè)產(chǎn)，每個(gè)處理選取連續(xù)且具有代表性的6株帶回室內(nèi)考種，測(cè)定株高、果枝數(shù)、單株鈴數(shù)、節(jié)位數(shù)、始節(jié)高度等農(nóng)藝性狀。在吐絮盛期，每小區(qū)隨機(jī)抽取50個(gè)正常吐絮棉鈴，分別測(cè)定單株籽棉、單株鈴數(shù)，計(jì)算單鈴重，籽棉分別軋花，測(cè)定皮棉重，計(jì)算衣分。枯霜期1周內(nèi)收獲棉花，分處理計(jì)產(chǎn)數(shù)取收獲株數(shù)。

1.2.2.3 品質(zhì)

將考種結(jié)束后的棉花放入扎花室進(jìn)行扎花，每個(gè)處理3次重復(fù)，脫絨后的棉花放入HFT9000型大容量纖維測(cè)試儀進(jìn)行纖維品質(zhì)測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

不同處理的產(chǎn)量性狀、品質(zhì)性狀等測(cè)定數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2003進(jìn)行整理，用DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基肥減施對(duì)不同棉花品種生育期的影響

研究表明,各個(gè)基肥處理下6個(gè)棉花品種的生育天數(shù)均存在顯著性差異。在N1(基肥全施)處理下，新陸中55號(hào)品種的生育天數(shù)最長(zhǎng)，顯著高于新陸中82號(hào)、新陸早74號(hào)、新陸早77號(hào)品種，新陸早77號(hào)品種生育天數(shù)最短。在N2(基肥半施)處理下，新陸中55號(hào)品種的生育天數(shù)最長(zhǎng)，新陸中82號(hào)、新陸早77號(hào)品種生育天數(shù)較短。在N3(不施基肥)處理下，新陸中22號(hào)、新陸中55號(hào)品種生育天數(shù)較長(zhǎng)，新陸早74號(hào)品種生育天數(shù)最短。新陸中55號(hào)品種的生育天數(shù)對(duì)基肥施用量不敏感，增加基肥施用量不會(huì)使新陸中55號(hào)品種生育天數(shù)有顯著變化。表1

表1 不同棉花品種生育階段天數(shù)(d)和生育期(d)比較Table 1 Comparison of days and growth period (d) of different cotton varieties during growth stage

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

2.2 基肥減施對(duì)不同棉花品種株高的影響

研究表明,隨著生育期的推進(jìn)，各品種株高增長(zhǎng)較快，其中現(xiàn)蕾期至開花期(打頂前)增長(zhǎng)最快，花鈴期至吐絮期增長(zhǎng)緩慢甚至出現(xiàn)停止生長(zhǎng)的現(xiàn)象。在N1(基肥全施)處理下，新陸中82號(hào)品種的株高在蕾期、花鈴期、吐絮期株高均為最高，顯著高于其余品種。在N2(基肥半施)處理下，新陸早74號(hào)品種在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期株高均為最高。在N3(不施基肥)處理下，錦棉Z1112品種在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期株高均達(dá)到最大。表2

2.3 基肥減施對(duì)棉花干物質(zhì)積累的影響

研究表明,不同品種對(duì)基肥施用量敏感程度不同。隨著基肥施用量的減少，各棉花品種干物質(zhì)積累量也存在不同程度的減小，在基肥全施處理下，錦棉Z1112品種干物質(zhì)積累量最高，顯著高于N2(基肥半施)、N3(不施基肥)處理。在基肥半施處理下，新陸中22號(hào)、新陸中55號(hào)、新陸中82號(hào)、新陸早74號(hào)、新陸早77號(hào)品種的干物質(zhì)積累量較高，但與N1(基肥全施)、N3(不施基肥)無顯著差異。在不施基肥處理下，由于養(yǎng)分不足導(dǎo)致新陸中55號(hào)品種干物質(zhì)積累量較少，顯著低于N1(基肥全施)、N2(基肥半施)處理，錦棉Z1112、新陸早74號(hào)品種N3(不施基肥)處理下顯著低于N1(基肥全施)處理，但與N2(基肥半施)處理無顯著差異。新陸中55號(hào)、錦棉Z1112、新陸早74號(hào)品種對(duì)基肥施用量最為敏感，在不施基肥條件下干物質(zhì)積累量最少，光合產(chǎn)物最少，養(yǎng)分不足導(dǎo)致植株發(fā)育不良而減產(chǎn)。其余品種基肥全施、基肥半施與不施基肥干物質(zhì)積累量無顯著差異，在不施基肥條件下，及時(shí)追肥也可獲得高產(chǎn)。表3，圖1

表2 不同時(shí)期不同棉花品種株高變化Table 2 Variation of plant height of different cotton varieties in different periods(cm)

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

圖1 基肥減施下不同棉花品種干物質(zhì)積累量變化
Fig.1 Effects of base fertilizer reduction on dry matter accumulation of different cotton varieties

2.4 基肥減施對(duì)棉花營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)量的影響

研究表明,隨著生育期的推進(jìn)，棉花營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量逐漸增加，現(xiàn)蕾期至花鈴期增長(zhǎng)速度最快，養(yǎng)分吸收利用率最高。隨著基肥施用量的增加，各棉花品種營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)量也隨之增加。在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)、N3(不施基肥)處理中，錦棉Z1112品種較其余品種干物質(zhì)積累較多，對(duì)基肥施入量最為敏感。表3

表3 營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累變化(g/株)Table 3 Changes in dry matter accumulation of cotton vegetative organs ( g/strain)

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

研究表明,隨著基肥施用量的減少，各棉花品種的營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)分配系數(shù)也隨之減小，且在各品種處理中，新陸早74號(hào)品種營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)分配最高。表4

2.5 基肥減施對(duì)不同棉花品種生殖器官的影響

研究表明,隨著生育期的推進(jìn)，各棉花品種生殖器官干物質(zhì)積累量逐漸增加，在花鈴期至吐絮期增長(zhǎng)速度最快。隨著基肥施入量的減少，各棉花品種生殖器官干物質(zhì)量均存在下降的趨勢(shì)，但錦棉Z1112、新陸早74號(hào)品種在花鈴期時(shí)基肥半施干物質(zhì)總量少于不施基肥的干物質(zhì)量，說明該品種不施基肥在花鈴期有利于干物質(zhì)積累向生殖器官轉(zhuǎn)移分配。表5，表6

隨著生育期的推進(jìn)，各品種生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)逐漸增大，苗期只進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，生殖器官分配系數(shù)為0，花鈴期至吐絮期生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)增長(zhǎng)最快。在各棉花品種中，錦棉Z1112、新陸早74號(hào)品種干物質(zhì)分配系數(shù)低于其余品種，錦棉Z1112、新陸早74號(hào)品種對(duì)基肥施用量不敏感，即增加基肥施用量不會(huì)提高生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)。表7

表4 不同棉花品種營(yíng)養(yǎng)器官的干物質(zhì)分配系數(shù)Table 4 Dry matter partition coefficient of vegetative organs of different cotton varieties(%)

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

表5 棉花生殖器官干物質(zhì)積累變化(g/株)Table 5 Changes in dry matter accumulation of cotton reproductive organs ( g/strain)

續(xù)表5 棉花生殖器官干物質(zhì)積累變化(g/株)
Table 5 Changes in dry matter accumulation of cotton reproductive organs ( g/strain)

處理Treatmant品種Varieties生育時(shí)期Growthperiod苗期Seedlingstage蕾期Budstage花鈴期Floweringandbollstage吐絮期BollopeningperiodN2新陸中22號(hào)0.000.05ab2.95b43.25ab新陸中55號(hào)0.000.02bc3.13b57.89a新陸中82號(hào)0.000.02bc3.06b38.86b錦棉Z11120.000.03bc3.46b44.51ab新陸早74號(hào)0.000.01c2.11b35.66b新陸早77號(hào)0.000.06a5.77a44.38ab平均值0.000.033.4144.09N3新陸中22號(hào)0.000.03ab5.31a40.46a新陸中55號(hào)0.000.02ab3.10bc37.77a新陸中82號(hào)0.000.01ab4.75ab31.75a錦棉Z11120.000.01b2.99bc41.40a新陸早74號(hào)0.000.01ab2.14c22.73a新陸早77號(hào)0.000.05a4.06abc34.64a平均值0.000.023.7334.79

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

表6 不同棉花品種生殖器官的干物質(zhì)分配系數(shù)Table 6 Dry matter partition coefficients of different cotton genital organs in different treatments(%)

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

2.6 基肥減施對(duì)不同棉花品種產(chǎn)量性狀的影響

研究表明,不同基肥處理對(duì)棉花產(chǎn)量性狀的影響存在顯著性差異，在N1(基肥全施)處理下，新陸中22號(hào)品種的單鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量均為最大，高于其他處理。在N2(基肥半施)處理下，各棉花品種的單株鈴數(shù)均無顯著性差異，新陸中22號(hào)品種的單鈴重、衣分、籽棉產(chǎn)量皮棉產(chǎn)量均為最大。在N3(不施基肥)處理下，錦棉Z1112品種的單株鈴數(shù)、衣分、皮棉產(chǎn)量達(dá)到最高，籽棉產(chǎn)量相對(duì)較高。錦棉Z1112品種對(duì)基肥施用量不敏感，可不施基肥，增加追肥次數(shù)。新陸中22號(hào)品種在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)處理下，籽棉、皮棉產(chǎn)量達(dá)到最大值，且在N2(基肥半施)處理下，籽棉、皮棉產(chǎn)量下降不明顯。表7

表7 不同棉花品種產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 7 Effects of Yield and Yield Components of Different Cotton Varieties

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

2.7 基肥減施對(duì)不同棉花品種品質(zhì)性狀的影響

研究表明,各棉花品種間存在顯著性差異，在N1(基肥全施)處理下，新陸早77號(hào)品種的上半部平均長(zhǎng)度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度均達(dá)到最大值。在N2(基肥半施)處理下，各品種的上半部平均長(zhǎng)度、整齊度均無顯著差異，新陸早77號(hào)品種的纖維伸長(zhǎng)率較低，但其上半部平均長(zhǎng)度、整齊度均高于其他處理，斷裂比強(qiáng)度相對(duì)其余品種較高，新陸中22號(hào)次之。在N3(不施基肥)處理下，新陸早77號(hào)纖維上半部平均長(zhǎng)度、整齊度均較高，馬克隆值為4.34，屬于B2級(jí)，品質(zhì)較好，但斷裂比強(qiáng)度和纖維整齊度較低。表8

表8 不同棉花品種的棉纖維品質(zhì)Table 8 Cotton fiber quality of different cotton varieties

注：數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

3 討 論

研究表明，隨著基肥施用量的減少，棉花的生育天數(shù)無顯著差異，但錦棉Z1112對(duì)基肥施用量較為敏感，增施基肥可以有效地延長(zhǎng)錦棉Z1112的生育期。同一基肥水平各品種間存在顯著性差異，新陸中55號(hào)的生育天數(shù)在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)、N3(不施基肥)條件下均為最高。隨著基肥施用量的減少，不同棉花品種的株高也隨之降低，但各處理間株高差異未達(dá)到顯著水平。這與前人研究相一致，張?jiān)饰舻萚11]研究表明，棉花株高等農(nóng)藝性狀隨著基肥的減少而降低，不同棉花品種生育期變化由自身遺傳特性所決定。

研究表明，干物質(zhì)積累量與基肥施用量密切相關(guān)，N1(基肥全施)>N2(基肥半施)>N3(不施基肥)，其中錦棉Z1112基肥全施條件下的干物質(zhì)積累量顯著高于基肥半施、不施基肥的干物質(zhì)積累量，且隨著基肥施用量的增加，錦棉Z1112的營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)量及分配系數(shù)有較大幅度的提升，但生殖器官干物質(zhì)量及分配系數(shù)較低，可能因前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過旺，未能及時(shí)的進(jìn)入花芽分化過程，導(dǎo)致養(yǎng)分分配不合理，進(jìn)入生殖生長(zhǎng)時(shí)間較慢，生殖生長(zhǎng)時(shí)間過短，生殖器官干物質(zhì)積累量較少。這與前人研究相一致[12-13]，隨著施肥量的增加，干物質(zhì)積累量顯著提升，基施量減少會(huì)導(dǎo)致氮肥前移，對(duì)棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)影響較大，可在花鈴期增加追肥來提高棉花干物質(zhì)量。

棉花產(chǎn)量與單株鈴數(shù)、單鈴重等性狀息息相關(guān)，研究結(jié)果表明，隨著基肥施用量的減少，棉花單鈴重等產(chǎn)量性狀也隨之減小，新陸中22號(hào)在N1(基肥全施)和N2(基肥半施)條件下均無顯著差異，且基肥半施條件下籽棉產(chǎn)量達(dá)到最大值，基肥減施有利于新陸中22號(hào)產(chǎn)量的構(gòu)成。這與前人研究結(jié)果相一致[14-16]，控施基肥能有效的提高棉花單株鈴數(shù)和單鈴重，減少蕾鈴脫落的比例，促進(jìn)產(chǎn)量的形成。

研究表明，隨著基肥施用量的減少，棉花上半部平均長(zhǎng)度、纖維整齊度均有所下降，但均未達(dá)到顯著水平。在供試棉花品種中，新陸早77號(hào)表現(xiàn)最優(yōu)，這與前人的研究結(jié)果相一致[17]，增施肥料可以顯著提高棉花的上半部平均長(zhǎng)度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度，提高棉花品質(zhì)。

4 結(jié) 論

新陸中55號(hào)生育天數(shù)最長(zhǎng)，達(dá)到了132 d，新陸早77號(hào)生育天數(shù)最短，為119.8 d，可能與品種特性有關(guān)。隨著基肥施用量的減少，各品種的株高也隨之下降，其中錦棉Z1112株高最高，顯著高于其他品種。錦棉Z1112在基肥全施處理下，干物質(zhì)積累量最多，但養(yǎng)分用于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)較多，用于生殖生長(zhǎng)較少。在不施基肥處理下，新陸中55號(hào)干物質(zhì)積累量最少，應(yīng)增施基肥來獲得高產(chǎn)。新陸中22號(hào)的單株鈴數(shù)、單鈴重、籽棉、皮棉產(chǎn)量均為最大，且基肥半施對(duì)該品種產(chǎn)量性狀無顯著差異，可減施基肥來增加肥料利用率。新陸早77號(hào)的各個(gè)品質(zhì)性狀均為最優(yōu)，新陸中22號(hào)次之，在基肥半施條件下，2品種均未出現(xiàn)大幅度下降的趨勢(shì)。在阿拉爾墾區(qū)基肥減施下，種植新陸中22號(hào)可獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。