灘涂鹽堿地不同種植方式的生態(tài)效應(yīng)及對棉花產(chǎn)量的影響

王永慧 孫艷茹 陳建平

摘要：以轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉品種蘇棉28號為材料，設(shè)計(jì)露地直播、地膜平鋪、溝畦覆蓋小壟、溝畦覆蓋高壟4個不同處理，研究不同種植方式對灘涂鹽堿地棉花出苗率、成苗率、產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，與露地直播相比，地膜平鋪、溝畦覆蓋小壟和溝畦覆蓋高壟都能顯著提高耕作層地溫，降低土壤含鹽量，溝畦覆蓋高壟比溝畦覆蓋小壟的抑鹽效果更好;地膜覆膜顯著提高了棉花的出苗率、成苗率、果枝臺數(shù)、干物質(zhì)量和產(chǎn)量，并且都是以溝畦覆蓋高壟效果最好。與溝畦覆蓋小壟相比，溝畦覆蓋高壟的成苗率和籽棉產(chǎn)量分別提高了18.2%和6.6%。溝畦覆蓋高壟優(yōu)化了棉花出苗和前期生長發(fā)育的環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)鹽堿地抗蟲棉高產(chǎn)的重要途徑。

關(guān)鍵詞：棉花;地膜覆蓋;產(chǎn)量;成苗;出苗;農(nóng)藝性狀;干物質(zhì)量

中圖分類號： S562.01 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）15-0137-04

隨著城市化進(jìn)程的加快發(fā)展，糧棉爭地矛盾問題日益突出。發(fā)掘新的植棉區(qū)來擴(kuò)大棉花種植面積是保障棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一[1]。棉花耐鹽性較強(qiáng)，是開發(fā)鹽堿地的先鋒作物[2]。開發(fā)利用邊緣土地植棉，如在灘涂鹽堿地植棉已成為棉花生產(chǎn)的主要方向。因此，研究適應(yīng)灘涂鹽堿地高效植棉新技術(shù)，提高棉花產(chǎn)量是農(nóng)民增收和加快圍墾灘涂改造的共同需求[3]。

立苗是鹽堿地植棉的首要難題[4]。地膜覆蓋具有保墑增溫、抑鹽和控制早期田間雜草等功能，是鹽堿地植棉的重要保證措施。溝畦覆膜栽培是在栽培畦面上做成溝，兩邊起壟，溝內(nèi)種植作物后覆蓋地膜的一種地膜覆蓋栽培技術(shù)[5]。該技術(shù)在我國北方干旱地區(qū)廣為推廣，具有節(jié)水抗旱、抑制鹽分的作用，但該技術(shù)在長江流域棉田應(yīng)用較為少見。起壟播種是利用土壤表層積鹽的特點(diǎn)和“鹽向高處爬”的水鹽運(yùn)動規(guī)律，使溝內(nèi)鹽分向壟上聚集，減少種植區(qū)土壤鹽分的含量[6]。已有研究報道，壟的高度在一定程度上會影響種植區(qū)土壤降鹽的效果[7]。因此，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的起壟高度，以傳統(tǒng)的露地栽培和地膜平鋪為對照，在灘涂鹽堿地棉區(qū)研究不同壟高下溝畦覆蓋對棉花出苗、成苗以及產(chǎn)量等的生物學(xué)效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年在江蘇省鹽城市大豐金海農(nóng)場灘涂鹽堿地進(jìn)行。試驗(yàn)棉田土壤全鹽含量在0.21%～0.28%之間，0～20 cm土壤含有機(jī)質(zhì)0.77%，全氮 12.45 mg/kg，速效磷24.57 mg/kg，速效鉀 267.43 mg/kg。試驗(yàn)設(shè)4個處理，分別為露地直播、地膜平鋪、溝畦覆蓋小壟（壟高5～8 cm）和溝畦覆蓋高壟（壟高17～20 cm）4個處理。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)長8.00 m，面積51.20 m2，密度為5.25萬株/hm2。供試品種為蘇棉28號，試驗(yàn)于4月27日直播，先在小區(qū)里按120 cm開深溝起壟，壟寬20 cm，在兩壟內(nèi)側(cè)5 cm處的畦面上按40 cm的行距開播種溝，溝深8～10 cm，按預(yù)定株距每穴人工點(diǎn)播棉種8粒，覆潮土2.0～2.5 cm 后鋪上地膜并拉緊，用土壓實(shí)。覆膜的小區(qū)棉花齊苗后，用刀具破口放苗，并在周圍壅土堵孔，3葉時定苗，每穴留苗1株。其他管理措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

1.2 數(shù)據(jù)收集

1.2.1 土壤地溫和鹽分測定 于苗期、蕾期、花鈴期不同時段，測定棉花近根區(qū)土壤5、10、15、20 cm土層地溫變化情況，計(jì)算其平均值;于蕾期測定土壤5、10、15、20 cm土層鹽分，計(jì)算其平均值。土壤地溫和鹽分采用Spectrum公司生產(chǎn)的ECMETR11+電導(dǎo)儀進(jìn)行測定。

1.2.2 生長發(fā)育動態(tài)及產(chǎn)量形成調(diào)查 苗期調(diào)查：出苗率和成苗率。成苗率的計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[8]進(jìn)行。群體動態(tài)調(diào)查：選取連續(xù)10株長勢一致的植株掛牌，定期調(diào)查株高、真葉數(shù)、果枝數(shù)等農(nóng)藝性狀。

1.2.3 干物質(zhì)積累 于苗期、蕾期、開花期、花鈴期、盛鈴期、吐絮期取樣，分莖、葉、花蕾鈴3個部分測定干物質(zhì)量。

1.2.4 產(chǎn)量測定 10月底調(diào)查實(shí)收密度和單株成鈴，并選擇有代表的棉株，采摘50個棉桃，測定鈴質(zhì)量、衣分，計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS等軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對鹽堿地棉花出苗率和成苗率的影響

由圖1可知，覆蓋地膜能顯著提高鹽堿地棉花出苗率。溝畦覆蓋高壟和溝畦覆蓋小壟的出苗率基本一致，略高于地膜平鋪處理。溝畦覆蓋高壟成苗率為69.1%，比溝畦覆蓋小壟成苗率提高了18.2%。說明溝畦覆蓋高壟處理更有利于鹽堿地棉花立苗和棉苗生長。

2.2 不同種植方式對土壤溫度和含鹽量的影響

耕作層（0～20 cm）平均地溫的測試結(jié)果（表1）表明，覆膜處理在前2個時期的增溫效果顯著。與露地直播相比，覆膜處理5月5日（出苗前）平均地溫增加1.87 ℃，增幅8.0%;5月30日（苗期）平均地溫增加1.37 ℃，增幅5.3%;6月20日（蕾期）平均地溫增加0.73 ℃，增幅2.5%，3個覆膜處理間地溫?zé)o顯著性差異。與露地直播相比，覆膜處理都能有效地降低土壤含鹽量。地膜平鋪和溝畦覆蓋小壟處理之間土壤含鹽量均值無顯著性差異，而溝畦覆蓋高壟處理的土壤含鹽量顯著低于其他處理，說明溝畦覆蓋加兩側(cè)起高壟降鹽效果更好。

2.3 不同種植方式對鹽堿地棉花農(nóng)藝性狀的影響

表2表明，覆蓋地膜具有促進(jìn)棉株早發(fā)、生長的功效，能夠顯著增加棉花株高、真葉數(shù)和果枝臺數(shù)。覆膜處理間，又表現(xiàn)為溝畦覆蓋高壟效果最好。與露地直播相比，溝畦覆蓋高壟下真葉數(shù)和果枝臺數(shù)分別增加了3.0張/株和2.2臺/株，而地膜平鋪分別增加了2.0張/株和1.3臺/株。

2.4 不同種植方式對鹽堿地棉花干物質(zhì)積累動態(tài)的影響

由圖2可以看出，隨著棉花生育進(jìn)程，莖稈干物質(zhì)量、葉片干物質(zhì)量和生殖器官干物質(zhì)量積累動態(tài)表現(xiàn)出不同的變化趨勢。不同處理下莖稈干物質(zhì)量的積累隨時間的推移呈逐步增加的趨勢，而葉片和生殖器官則分別表現(xiàn)為拋物線和典型的“S”型趨勢。覆膜處理營養(yǎng)器官和生殖器官干物質(zhì)積累量和積累速率都顯著高于露地直播處理，且該差異在8月10日（結(jié)鈴期）以后逐步加大。不同處理間又表現(xiàn)為溝畦覆蓋高壟>溝畦覆蓋小壟>地膜平鋪>露地直播。

2.5 不同種植方式對鹽堿地棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表3表明，與露地直播相比，地膜覆蓋增加了棉花鈴數(shù)、鈴質(zhì)量及產(chǎn)量，其中以溝畦覆蓋高壟增幅最大，其次為溝畦覆蓋小壟、地膜平鋪。溝畦覆蓋小壟和地膜平鋪處理間差異不顯著。溝畦覆蓋高壟處理下鈴數(shù)比地膜平鋪和溝畦覆蓋小壟分別提高9.7%和5.6%;籽棉產(chǎn)量分別提高9.6%和6.6%。覆膜處理對品種衣分沒有顯著性影響。

進(jìn)一步分析表明，結(jié)鈴期至吐絮期棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量、生殖器官干物質(zhì)積累量和總干物質(zhì)積累量與子棉產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.746*、0.874* *、0.825* *）。

3 討論與結(jié)論

地膜覆蓋栽培為20世紀(jì)鹽堿地植棉技術(shù)的一大突破。前人的研究表明，地膜覆蓋能夠阻隔土壤熱量向外輻射，保持和增加耕作層土壤溫度，減少土壤水分的蒸發(fā)，保持根區(qū)土壤水分，有效地抑制鹽分的上升，從而改善土壤的理化性狀，為棉花的出苗、成苗創(chuàng)造良好的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，緩解了鹽堿地棉花缺苗斷壟的問題[9]。本研究在江蘇省大豐濱海鹽堿地開展的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了其生態(tài)效應(yīng)和生物學(xué)效應(yīng)，同時發(fā)現(xiàn)溝畦覆蓋起壟種植能進(jìn)一步增強(qiáng)地膜覆蓋的有利效應(yīng)。對地溫和土壤鹽分含量的測定表明，盡管3種地膜覆蓋方式下棉田前期的地溫基本一致，但溝畦覆蓋高壟的根區(qū)土壤含鹽量顯著低于地膜平鋪和溝畦覆蓋小壟，顯著提高棉花出苗率，促進(jìn)了棉苗的生長，進(jìn)一步增強(qiáng)了地膜覆蓋的抑鹽效果。究其原因，可能一是因?yàn)橄鄬τ谛牛邏疟旧硗寥荔w積較大，能夠聚集的土壤鹽分較多，累積淡化播種層的鹽分濃度程度較大;二是在降雨期間，高壟能匯集更多的雨水，減少徑流，使水和鹽滲透到更深的土層[10]，為根系生長提供了更適宜的土壤環(huán)境。

本研究結(jié)果表明，地膜覆蓋能顯著增加鹽堿地棉花產(chǎn)量，從產(chǎn)量構(gòu)成因素方面看，膜覆蓋的增產(chǎn)效應(yīng)主要是結(jié)鈴數(shù)和鈴質(zhì)量的增加，而對衣分的影響較小。這與李振懷等的研究結(jié)果[11]基本一致，但與韓勇等的覆蓋地膜僅提高鈴數(shù)而鈴質(zhì)量沒有變化的結(jié)果[12]不太一致。這可能與選用的材料不同有關(guān)。作物干物質(zhì)生產(chǎn)量是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的前提，提高盛花后群體干物質(zhì)生產(chǎn)量是高產(chǎn)棉花群體最本質(zhì)的指標(biāo)[13]。本研究中溝畦覆蓋高壟種植方式相對其他覆膜處理雖未能顯著增加棉花真葉數(shù)和果枝臺數(shù)，但能顯著提高結(jié)鈴期至吐絮期干物質(zhì)質(zhì)量積累量。相關(guān)分析結(jié)果表明，結(jié)鈴期至吐絮期棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量、生殖器官干物質(zhì)積累量和總干物質(zhì)積累量與籽棉產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，說明在鹽堿地植棉，提高結(jié)鈴期至吐絮期干物質(zhì)積累量更利于獲得較高的產(chǎn)量。綜上所述，溝畦覆蓋高壟能有效降低棉苗根區(qū)鹽分，促進(jìn)棉花早發(fā)穩(wěn)長，提高棉花群體干物質(zhì)積累量，有利于鹽堿地棉花穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

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