不同施氮量對短季棉生長發(fā)育及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

王海洋 王為 高進(jìn) 施洋 王永慧 戚永奎 陳建平 葛兆建 潘宗瑾

摘要：為明確短季棉適宜的施氮量，進(jìn)行不同施氮量（0、75、150、225、300 kg/hm2）對短季棉中棉所50生長發(fā)育及產(chǎn)量構(gòu)成影響的研究。結(jié)果表明，不同施氮量對中棉所50生長發(fā)育影響較大。隨著施氮量的增大，棉株生育期會略推遲，株高先增高后略降低;果枝數(shù)、單株果節(jié)數(shù)均先增加后略降低。不同施氮量棉株結(jié)鈴分布總體表現(xiàn)為隨著施氮量增加，果枝變長，棉株成鈴向上、向外延伸，增加施氮量有利于提高上部鈴、外圍鈴的成鈴比例，中下部鈴、外圍鈴的比例則相對減少。不同施氮量處理對棉花產(chǎn)量形成及籽棉產(chǎn)量影響較大，隨著施氮量的增加，單株成鈴數(shù)、總鈴數(shù)、鈴質(zhì)量均有先增加后減少的趨勢。增施氮肥使棉花子指略有提高，衣分、霜前花率略有下降。表明適當(dāng)施氮量有利于提高短季棉的總鈴數(shù)和鈴質(zhì)量，從而增加產(chǎn)量。隨著施氮量增加，不同處理籽棉產(chǎn)量有先增加后減少的趨勢，在江蘇沿海地區(qū)中等肥力土壤條件下短季棉施氮水平宜控制在225 kg/hm2左右，該條件下籽棉產(chǎn)量最高。

關(guān)鍵詞：施氮量;短季棉;生長發(fā)育;產(chǎn)量;構(gòu)成因素

中圖分類號： S562.06 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）10-0109-05

收稿日期：2019-05-14

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號：2018YFD0100405）; 轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)（編號：2018ZX08009-18B）; 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（編號：CB2019A05）; 國家星火計(jì)劃（編號：2015GA690024、2015GA690026）。

作者簡介：王海洋（1970—），男，江蘇阜寧人，副研究員，主要從事棉花栽培技術(shù)研究。E-mail：fnnwhy@163.com。

通信作者：潘宗瑾，助理研究員，主要從事棉花育種栽培研究。E-mail：ww462@126.com。

鹽城市地處江蘇沿海地區(qū)，是傳統(tǒng)的產(chǎn)糧大市，為充分利用棉花無限生長的習(xí)性，發(fā)揮個體生產(chǎn)潛力，鹽城地區(qū)通常采取棉花營養(yǎng)缽育苗移栽、寬行稀植、大水大肥 、主攻秋桃的高產(chǎn)栽培技術(shù)途徑[1]。特別是雜交棉推廣以來，逐步形成了以個體換群體、以時間換空間為顯著特點(diǎn)的雜交棉栽培技術(shù)體系[2]。在這種栽培方式下，棉花的單株生產(chǎn)力得到了充分發(fā)揮，在節(jié)約用種量、避免蕾期田間蔭蔽等方面十分有效[2]，但這種栽培方式的不足一是勞動強(qiáng)度大，二是育苗及生產(chǎn)周期長，受自然災(zāi)害影響的風(fēng)險(xiǎn)增大，三是制缽、移栽、收花環(huán)節(jié)費(fèi)時費(fèi)工成本高，花工多，效益低，且棉花成熟吐絮期長，不利于發(fā)展機(jī)械化收花[1]。上述栽培方式已不適應(yīng)當(dāng)前新的生產(chǎn)形勢，加之江蘇沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，就業(yè)渠道較廣，農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移多，勞動力緊缺且成本較高，這種勞動密集型的棉花生產(chǎn)方式將無以為繼。同時，由于棉鈴形成的時空變化很大，大量依靠秋桃增產(chǎn)、棉株外圍鈴比例增加也導(dǎo)致棉花纖維品質(zhì)降低，特別是纖維品質(zhì)的一致性差[3]。棉花產(chǎn)量進(jìn)一步提高受到單株生產(chǎn)力的限制，加之植棉比較效益降低，導(dǎo)致棉花種植面積大幅下降，棉花生產(chǎn)迫切需要省工簡化栽培新技術(shù)，研究和開發(fā)省工簡化的棉花種植技術(shù)十分必要[1]。因此，近年來棉花麥（油）后直播栽培已成為長江流域棉花栽培研究的熱點(diǎn)[4]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加，糧食安全越來越重要，出現(xiàn)了糧棉爭地的矛盾[5]。推廣麥后直播棉正是順應(yīng)了新形勢的需求，短季棉具有生育期短、不早衰的優(yōu)點(diǎn)，可在麥后直播，利于機(jī)械化播種，與傳統(tǒng)營養(yǎng)缽育苗移栽相比，不但省工省時，節(jié)約了生產(chǎn)成本，還節(jié)省了勞動力，且可實(shí)現(xiàn)麥棉兩熟，不影響糧食的產(chǎn)量，有效緩解糧棉爭地的矛盾，越來越受到重視[6]。王志勇等指出，我國棉花施肥存在有機(jī)肥投入不足，化肥用量不斷增加，養(yǎng)分施用不平衡，且單一施用化學(xué)肥料和氮肥不合理施用現(xiàn)象突出，造成氮肥利用率、棉花產(chǎn)量和品質(zhì)下降、生產(chǎn)成本增加和環(huán)境污染，氮肥已成為土壤乃至地下水潛在的硝酸鹽或亞硝酸鹽污染源等一系列問題[7]。而棉花成鈴的時空分布對產(chǎn)量和品質(zhì)也有較大的影響，在最佳成鈴部位多結(jié)鈴是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵[8]。為此筆者于2017年進(jìn)行了短季棉施氮量試驗(yàn)，比較不同施氮量對短季棉生長發(fā)育和棉鈴時空分布及產(chǎn)量的影響，旨在明確江蘇沿海棉區(qū)短季棉高產(chǎn)與高效氮肥最佳施用量。以期為短季棉品種在江蘇沿海地區(qū)的推廣種植、增產(chǎn)增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 基本情況

供試品種為短季抗蟲棉中棉所50，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所育成。試驗(yàn)于2017年在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院所試驗(yàn)場進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)地前茬為小麥，土質(zhì)為沙壤土，土壤肥力中等。有機(jī)質(zhì)含量為1.58%，速效磷含量為 16.5 mg/kg，速效鉀含量為241.0 mg/kg。試驗(yàn)田間管理及病蟲害的防治均為常規(guī)管理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素設(shè)計(jì)，為小麥后直播，種植密度為5.25萬株/hm2，設(shè)5個施氮量處理：（1）0 kg/hm2 氮;（2）75 kg/hm2氮;（3）150 kg/hm2氮;（4）225 kg/hm2氮;（5）300 kg/hm2氮。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，四周設(shè)保護(hù)行。小區(qū)為5行區(qū)，行長5 m，寬4 m，小區(qū)面積20 m2，行距0.80 m，株距0.24 m。

1.3 試驗(yàn)實(shí)施

2017年6月6日小麥后板茬免耕穴播種植，苗長至2張～3張真葉時定苗。氮肥在出苗后分2次施用，分別為是6月20日、8月7日，2次施用尿素量比例為4 ∶ 6。8月10日打頂。在全生育期觀察記錄生長發(fā)育情況。各小區(qū)籽棉前后收花3次，分收、分曬、分稱、分別計(jì)產(chǎn)，并分別進(jìn)行考種及品質(zhì)分析。于9月16日調(diào)查不同處理棉花株高、果枝臺數(shù)、大鈴、小鈴、花、蕾和脫落狀況，統(tǒng)計(jì)成鈴的空間分布。測定不同處理的中期花單鈴質(zhì)量和小樣衣分。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對短季棉生育期的影響

從表1可以看出，在相同播種期的情況下，隨著施氮量的增加，現(xiàn)蕾期、開花期、吐絮期均略推遲，不同處理間現(xiàn)蕾期、開花期、吐絮期相差0～7 d。表明增加施肥量有助于植株個體營養(yǎng)生長發(fā)育，開花后隨著棉株的生長，田間蔭蔽逐漸加重，增加施肥量會導(dǎo)致棉株旺長，貪青遲熟。不同處理的開花期、吐絮期以處理1最早，處理5最遲，其他處理介于二者之間。

2.2 不同處理對短季棉農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出，不同處理隨施氮量增加，株高、單株果枝數(shù)、單株果節(jié)數(shù)均先明顯增加，后又略有減少，表明施氮量的增加可促進(jìn)植株生長;氮肥過量時棉株易徒長，營養(yǎng)生長過旺，田間蔭蔽加重，影響生殖生長，株高降低，單株果節(jié)數(shù)、果枝數(shù)會略有減少。不同處理株高、單株果枝數(shù)、單株果節(jié)數(shù)均以處理4最高，處理5次之，處理1最低，其他處理介于中間。

2.3 不同施氮量對棉花成鈴空間分布的影響

2.3.1 不同施氮量對棉花成鈴垂直分布的影響

從表3可以看出，隨著施氮量增加，不同處理下部果枝的成鈴數(shù)明顯減少，以處理1最多，處理3次之;不同處理中部、上部果枝的成鈴數(shù)有先增加后減少的趨勢，均以處理4最多，中部果枝的成鈴數(shù)以處理2、處理3、處理4較多，上部果枝的成鈴數(shù)以處理4、處理5較多。從棉花上部、中部、下部3部位成鈴數(shù)占總成鈴數(shù)的比例來看，總體來看，以中部成鈴率最高。在不同施氮量處理下，隨著施氮量的增加，下部果枝成鈴數(shù)占總成鈴數(shù)的比例下降，而上部果枝成鈴數(shù)占總成鈴數(shù)的比例則相對上升。表明施氮量的變化對單株成鈴的垂直分布有明顯的影響，施氮量越高，棉株成鈴的重心越向上移。合理施氮有利于減少棉株中下部果枝幼鈴的脫落，增加了結(jié)鈴數(shù)[9]。

2.3.2 不同施氮量對棉花成鈴水平分布的影響 從表4可以看出，不同施氮量處理棉花果枝不同節(jié)位成鈴數(shù)均是由內(nèi)向外降低，均以1～2果節(jié)最多，3～4 果節(jié)較少;從相同果節(jié)來看，不同處理隨著施氮量的增加，第1～2果節(jié)成鈴數(shù)占總成鈴的比例逐漸降低，第3～4果節(jié)單株成鈴數(shù)和占總成鈴數(shù)的比例均逐漸提高;第1～2果節(jié)成鈴數(shù)以處理3最高，處理4次之;第3～4果節(jié)成鈴數(shù)以處理4最高，處理5次之?？傮w上低施氮量處理外圍鈴數(shù)占總成鈴數(shù)的比例較低，高施氮量處理外圍鈴數(shù)占總成鈴數(shù)的比例較高，不同處理棉株果節(jié)成鈴數(shù)均是由內(nèi)向外降低，不同處理、不同節(jié)位結(jié)鈴性狀存在差異，總的規(guī)律均為內(nèi)圍鈴 >外圍鈴。從總體上看，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的施氮量范圍內(nèi)，隨施氮量增加，內(nèi)圍鈴（第1、2果節(jié)成鈴數(shù)）占總成鈴數(shù)的比例降低;外圍鈴（第3、4果節(jié)成鈴數(shù)）占總成鈴數(shù)的比例提高。表明施氮量的變化對單株成鈴的水平分布也有明顯影響，施氮量增加，果枝延長，棉株成鈴向外延伸，增加施氮量有利于提高外圍鈴的成鈴比例[10]。因此在高產(chǎn)栽培的時候，應(yīng)合理施氮（處理3、處理4），在保證內(nèi)圍果節(jié)結(jié)鈴率的前提下，進(jìn)一步增結(jié)外圍鈴，以提高產(chǎn)量[9]。

2.4 不同處理對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表5結(jié)果表明，不同施氮量處理對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響明顯。部分處理間的總鈴數(shù)差異達(dá)極顯著水平。隨著施氮量的增大，不同處理總鈴數(shù)有先增加后減少的趨勢。不同處理總鈴數(shù)以處理4最多，處理3次之，處理1最少。表明合理施氮可使總鈴數(shù)增加，原因是合理施氮提高了分生組織的生產(chǎn)力，使花芽數(shù)增加[9]。隨著施氮量的增大，不同處理單鈴質(zhì)量有先增加后減少的趨勢，可能與高施氮處理外圍鈴所占比例較高、平均鈴質(zhì)量低有一定的關(guān)系。不同處理單株成鈴數(shù)與單鈴質(zhì)量以處理4最高，處理3次之，處理1最低。表明施氮量過少時植株生長量不足，單株成鈴數(shù)和總鈴數(shù)減少，鈴質(zhì)量低;適當(dāng)增加施氮量時，植株生長量增加，鈴質(zhì)量、單株成鈴數(shù)和總鈴數(shù)增多;但施氮過量會導(dǎo)致棉株?duì)I養(yǎng)生長過于旺盛，田間蔭蔽加重，影響生殖生長，使有效成鈴數(shù)和鈴質(zhì)量下降，導(dǎo)致籽棉產(chǎn)量降低[10]。子指、衣分測定結(jié)果表明，增施氮肥使棉花子指略有增加，衣分略有下降。表明過量施氮雖能使棉籽質(zhì)量略有增加，但衣指和衣分卻有下降趨勢[9]。適當(dāng)施氮有利于提高棉花總鈴數(shù)和鈴質(zhì)量，從而增加產(chǎn)量[9]。

2.5 不同處理對棉花產(chǎn)量的影響

不同處理實(shí)收棉花產(chǎn)量差異較大，方差分析結(jié)果表明，不同處理間的籽棉產(chǎn)量差異達(dá)極顯著水平。隨著施氮量的增大，總體上籽棉產(chǎn)量有先增加后減少的趨勢（表5）。分析施氮量與籽棉產(chǎn)量之間的關(guān)系可得到方程y=-0.026 3x2+10112x+2 569.3，r2=0.804 9，從方程的性質(zhì)來看，曲線是開口向下的拋物線（圖1），以處理4的籽棉產(chǎn)量最高，為3 760.0 kg/hm2，處理3次之，以處理1的籽棉產(chǎn)量最低，為2 705.0 kg/hm2，其他處理籽棉產(chǎn)量介于中間。隨著施氮量的增大，不同處理霜前花率有降低的趨勢。不同處理霜前花率以處理1最高，處理5最低，其他處理的霜前花率介于二者中間。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同施氮量對短季棉的生長發(fā)育和產(chǎn)量構(gòu)成因素影響較大，對籽棉產(chǎn)量和霜前花率的影響也較大。一般情況下，施氮水平提高有助于植株個體生長發(fā)育，形成壯苗，表現(xiàn)在株高、果枝臺數(shù)和總果節(jié)數(shù)增加，尤其是單株鈴數(shù)增加，有利產(chǎn)量提高，但過高的施氮水平不僅會加劇群體與個體的矛盾，還會使棉株?duì)I養(yǎng)生長過于旺盛，棉田蔭蔽加重，光照不足，影響生殖生長，使其成鈴數(shù)減少、鈴質(zhì)量降低、成熟推遲，引起減產(chǎn)和纖維品質(zhì)下降，還會增加成本，對環(huán)境造成不利影響[7-8]。因此，短季棉施氮量要求控制在一個合理水平，并根據(jù)前作作物施肥情況、土壤肥力水平、播種期早晚和密度大小作適當(dāng)調(diào)整。在江蘇沿海棉區(qū)中等肥力土壤條件下短季棉施氮水平宜控制在225 kg/hm2左右，籽棉產(chǎn)量可達(dá)最高水平。

3 結(jié)論與討論

在江蘇沿海棉區(qū)本試驗(yàn)施氮量范圍內(nèi)，施氮量的變化對單株成鈴的垂直分布和水平分布均有明顯的影響。棉花不同部位的果枝成鈴數(shù)均以中部果枝和果枝內(nèi)圍（第1、2果節(jié)）最高。隨著施氮量的增加，上部果枝成鈴數(shù)和外圍鈴（第3～4果節(jié)成鈴）數(shù)占總成鈴數(shù)的比例上升，中下部鈴數(shù)和外圍鈴數(shù)的比例則相對減少。表明施氮量越高，棉株成鈴的重心越向上移，果枝越長，棉株成鈴越向上、向外延伸。在高產(chǎn)栽培條件下，應(yīng)合理施氮，處理3、處理4的施氮水平較為合理，必須主攻中下部果枝的成鈴率和內(nèi)圍1～2果節(jié)的成鈴率，減少棉株中下部果枝幼鈴的脫落，在保證內(nèi)圍結(jié)鈴率的前提下，進(jìn)一步增結(jié)上部鈴和外圍鈴，以提高產(chǎn)量[10]。

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同施氮量對短季棉的生長發(fā)育和產(chǎn)量構(gòu)成因素影響較大，對籽棉產(chǎn)量、霜前花率和棉花經(jīng)濟(jì)性狀的影響也較大。一般情況下，施氮水平提高有助于植株個體生長發(fā)育，形成壯苗，表現(xiàn)在株高、果枝數(shù)、單株果節(jié)數(shù)和單株干物質(zhì)量增加，尤其是單株鈴數(shù)增加，從而促進(jìn)增產(chǎn)，但是施氮量過高時營養(yǎng)生長過于旺盛，田間總生長量大，易導(dǎo)致群體過大，棉株光照不足，影響生殖生長，不利于提高總成鈴數(shù)和鈴質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，在一定程度上延長了棉花的整個生育期，影響了棉花的成熟度和品質(zhì)，增加了生產(chǎn)成本，影響了植棉效益。因此，施氮量要求控制在合理水平，并根據(jù)前作施肥情況、土壤肥力水平、播種期早晚和密度高低作適當(dāng)調(diào)整。做到合理施氮是棉花獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵因素，在江蘇沿海棉區(qū)中等肥力土壤條件下，施氮量宜控制在225 kg/hm2左右，在此條件下個體優(yōu)勢和群體優(yōu)勢得到最大的協(xié)調(diào)發(fā)展，生育進(jìn)程較快，籽棉產(chǎn)量最高，霜前花率較高，是江蘇沿海棉區(qū)適宜的施氮量。略高于河南短季棉棉花高產(chǎn)適宜施氮量為165.60～195.00 kg/hm2的結(jié)果[8]，這是由于不同棉區(qū)的生態(tài)條件、品種、種植方式、密度及產(chǎn)量水平差異，以及氮磷鉀配比和前茬作物施肥情況等多種因素影響所致。在實(shí)際應(yīng)用中，要結(jié)合上述情況靈活應(yīng)用。

在適宜的施氮水平下，有利于減少棉株中下部果枝及內(nèi)圍果節(jié)幼鈴的脫落，提高單株結(jié)鈴數(shù)，促進(jìn)增結(jié)伏桃，顯著增加總鈴數(shù)。同時有利于提高衣分、單鈴籽棉質(zhì)量和鈴殼比，提高光合產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)利用率[9]。對照目前生產(chǎn)中熟棉的常規(guī)施氮量，短季棉在氮肥用量上可較常規(guī)棉節(jié)省40%左右;由于生育期短，在合理施氮條件下開花、結(jié)鈴、吐絮集中，霜前皮棉比例高達(dá) 85%～90%。

現(xiàn)代植棉還應(yīng)考慮高產(chǎn)和高效之間的關(guān)系，高產(chǎn)不一定高效，本試驗(yàn)施氮量150 kg/hm2雖比施氮量225 kg/hm2產(chǎn)量略低，但降低施氮量可減少植棉經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本，提高效益。今后植棉應(yīng)綜合考慮各方面的因素，在確定施氮量時應(yīng)該將高效作為首要目標(biāo)進(jìn)行考慮。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，棉田氮肥利用率會隨施氮量的增加而減少[11-12]，施氮能顯著增加棉花產(chǎn)值，顯著提高棉花產(chǎn)量和單株成鈴數(shù)，氮肥利用率隨施氮量的增加而降低[13-14]。段云佳等的研究結(jié)果表明，過多過少施氮會推遲棉株干物質(zhì)積累起始時間和最大積累速率出現(xiàn)時間，均不利于棉花光合產(chǎn)物特征參數(shù)的協(xié)調(diào)[15]。本研究結(jié)果表明，施氮能明顯增加棉花單株成鈴數(shù)、產(chǎn)量，同時還表明，隨著施氮量的增大，會降低棉花的霜前花率。

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