麥棉套作模式下起壟種植對棉花苗期土壤光溫水及棉花生長發(fā)育的影響

王樹林 祁虹 王燕 張謙 馮國藝 林永增 梁青龍

摘 要：麥棉套作下，于棉花預(yù)留行設(shè)置起壟與平作兩種種植模式，以單作春棉為對照，研究其對棉行土壤溫度、水分、光照變化規(guī)律和棉花生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明，與平作相比，起壟能提高棉行光照強(qiáng)度，增進(jìn)光照時(shí)間，提高5 cm土壤溫度，調(diào)節(jié)土壤水分，促進(jìn)棉花早發(fā)早熟，提升棉花霜前花率8.3個(gè)百分點(diǎn)，籽棉產(chǎn)量提高15.0%，皮棉產(chǎn)量提高14.7%。

關(guān)鍵詞：麥棉套作；起壟；光照強(qiáng)度；土壤溫度；水分

中圖分類號：S562.044文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2016）05-0019-04

Abstract Under cotton-wheat intercropping system， two treatments were designed including ridge farming and flat planting， and their effects on soil temperature， moisture， light and cotton growth were studied with spring cotton monoculture as control. The results showed that compared with flat planting， ridge farming increased the light intensity and time， raised the soil temperature of 5-cm soil layer， regulated the soil moisture， promoted the early-onset and early-ripe of cotton， increased the pre-frost flower rate by 8.3 percentage points， and increased the cotton yield and lint yield by 15.0% and 14.7% respectively.

Key words Cotton-wheat intercropping system； Ridge farming； Light intensity； Soil temperature； Moisture

麥棉兩熟種植技術(shù)在20世紀(jì)50年代我國長江流域棉區(qū)見有報(bào)道，形式為冬小麥（元麥）、棉花直播[1]；黃河流域棉區(qū)兩熟種植制度自20世紀(jì)60年代進(jìn)入試驗(yàn)，以麥棉套種為主 [2]，并于 90年代后成為該區(qū)主要種植模式[3]。但隨著小麥聯(lián)合收割機(jī)的應(yīng)用，麥棉套作種植模式由于不適應(yīng)機(jī)械收獲小麥而導(dǎo)致面積迅速萎縮，因此進(jìn)入21世紀(jì)后關(guān)于麥棉套作種植技術(shù)的研究多集中在基礎(chǔ)理論方面，如套作對土壤生態(tài)系統(tǒng)[4，5]與棉花根系生長的影響[6]，而對麥棉套作的應(yīng)用性研究不多。

近年來，隨著國家對糧食安全問題的日益重視以及糧棉爭地矛盾的日益突出，麥棉套作種植模式被重新提及，證明在解決了小麥聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用問題后這種模式推廣前景廣闊。由于麥棉套作模式下存在棉花晚熟導(dǎo)致霜前花率不高的問題[7]，為促進(jìn)棉花早發(fā)，本研究設(shè)置了棉花預(yù)留行起壟植棉試驗(yàn)，通過調(diào)查棉行土壤光溫水變化規(guī)律，揭示起壟促進(jìn)棉花早發(fā)的機(jī)理，探討其促早增產(chǎn)效果，為提高麥棉套作模式下的棉花霜前花率探索新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地與供試品種

試驗(yàn)設(shè)在河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所曲周試驗(yàn)站（河北省邯鄲市曲周縣西漳頭村），前茬棉花。土壤為黏壤土，肥力中等偏上，有機(jī)質(zhì)14.0 g/kg，全氮0.998 g/kg，速效磷38.9 mg/kg，速效鉀285.0 mg/kg。供試棉花品種冀雜2號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。小區(qū)長10 m，寬6.4 m。種植模式為：4行小麥占地幅寬80 cm，棉花預(yù)留行占地幅寬80 cm。麥套起壟（簡稱起壟）種植處理：播種小麥前在棉花預(yù)留行起壟，壟高15 cm，壟寬80 cm，在壟底種植小麥，壟上種植兩行棉花，棉花行距45 cm；麥套平作種植（簡稱平作），除不起壟外其它與起壟處理相同；以單作春棉為對照。單作春棉大小行種植，大行距115 cm，小行距45 cm。2014年4月23日播種棉花，播種后覆膜，澆蒙頭水，5月30日定苗，留苗密度5.8萬株/hm2，6月7日收獲小麥，6月8日灌水1次，結(jié)合灌水公頃追施復(fù)合肥（氮磷鉀含量為15-13-17）600 kg，10月10日公頃噴施40%乙烯利3.0 kg催熟。棉花生育期間病蟲害防治同大田。

試驗(yàn)于棉花出苗后與二葉期調(diào)查棉行土壤5 cm地溫，采用TZS-IIW手持式土壤溫度速測儀自6時(shí)起每小時(shí)測定1次，測至18時(shí)；采用GCX-A冠層分析儀測定棉花頂部光照強(qiáng)度，自6時(shí)起每30 min測定1次，測至18時(shí)。于4月29日、5月10日、5月25日、6月7日采用烘干法分別測定0～20 cm土壤水分含量。

每小區(qū)選定20株棉花，于6月15日調(diào)查株高、主莖真葉數(shù)，7月15日、8月15日分別調(diào)查株高、果枝數(shù)、成鈴數(shù)，9月10日調(diào)查成鈴數(shù)，10月25日小區(qū)一次性收獲霜前花計(jì)產(chǎn)，11月12日收獲霜后花1次，每小區(qū)收獲20株棉花所有吐絮鈴測定單鈴重、衣分。小區(qū)單獨(dú)收獲計(jì)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖，用DPS 7.05進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理棉花頂部光照強(qiáng)度日變化

麥棉套作共生期間預(yù)留棉行光照不足較為突出，也是影響棉花早發(fā)的重要限制因素[8]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，出苗后棉花頂部光照強(qiáng)度單作春棉先增加后降低，呈拋物線狀，單作春棉頂部光照強(qiáng)度一直高于套作棉花；而在麥棉套作模式中，壟作與平作棉花頂部光照變化分為兩個(gè)過程，10時(shí)前，由于小麥遮陰，棉花頂部未能接受陽光直射，光照以散射光為主，光照強(qiáng)度增加緩慢，10時(shí)以后陽光直射到棉花頂部，光強(qiáng)有一個(gè)驟然增加的過程，隨后光強(qiáng)繼續(xù)緩慢上升，到中午12時(shí)達(dá)到最高值，隨后緩慢下降，14時(shí)后小麥開始遮擋陽光直射，光照變?yōu)樯⑸涔?，光?qiáng)急速下降，15時(shí)30分之后光強(qiáng)緩慢下降。壟作較平作，9～10時(shí)之間與下午14～15時(shí)之間明顯偏高，在其它時(shí)間段內(nèi)也高于平作，但增加幅度較小，12 h內(nèi)壟作較平作光強(qiáng)增加26.4 klx。二葉期棉花頂部光照強(qiáng)度變化規(guī)律與出苗期基本相似，9～12時(shí)之間壟作光強(qiáng)較平作增加幅度更大，12 h內(nèi)平均光照強(qiáng)度壟作較平作增加40.6 klx。

2.2 起壟種植對土壤溫度的影響

在麥棉套作模式中，小麥遮陰導(dǎo)致棉花行的土壤溫度比單作春棉明顯偏低。出苗期測定土壤5 cm地溫，起壟處理5 cm地溫在6～9時(shí)與平作處理相差不大，從10時(shí)開始壟作溫度逐漸高于平作溫度，且增幅越來越大，至14時(shí)達(dá)到最大，隨后又開始降低，到18時(shí)比平作高1℃。其12 h平均溫度壟作較平作增加1.3℃。棉花二葉期測定，土壤溫度結(jié)果與出苗期相似，14時(shí)起壟處理溫度接近單作春棉。其12 h平均溫度單作春棉、壟作、平作分別為32.8、29.8℃與28.6℃，壟作較平作高1.2℃。

2.3 不同處理棉田土壤含水量變化

播種后測定，0～20 cm土壤含水量，單作春棉低于平作，起壟處理明顯偏低，這是由于起壟處理灌水量集中在壟底的小麥行所致；5月10日與5月25日測定結(jié)果顯示，3個(gè)處理土壤含水量均持續(xù)降低，其中單作春棉下降幅度小于麥棉套作，麥棉套作模式下平作土壤含水量下降幅度明顯大于壟作，原因在于此期間小麥耗水量大，在消耗麥行水分的同時(shí)也從棉行下吸取水分導(dǎo)致棉行土壤水分含量降低，而起壟處理由于棉花種植于壟上，小麥根系難以從棉行吸取水分，因此起壟處理棉行含水量下降幅度較??；隨著時(shí)間的推移，到小麥?zhǔn)斋@前，起壟處理水分已明顯高于平作處理。這一水分變化特點(diǎn)符合麥棉共生期內(nèi)棉花需水量小的特點(diǎn)，前期降低土壤濕度減少了棉苗病害的發(fā)生，后期遭遇干旱脅迫時(shí)能保持壟上較高的水分含量。

2.4 不同處理棉花生育性狀

從表1中可以看出，不同生育時(shí)期株高均以單作春棉最高，其次是起壟種植，平作處理最低，壟作對促進(jìn)棉花前期早發(fā)具有顯著作用，6月15日、7月15日、8月15日分別較平作高4.7、8.0 cm和4.5 cm；真葉數(shù)/果枝數(shù)起壟處理也高于平作，6月15日、7月15日、8月15日分別較平作高1.4片、0.8臺與0.7臺。

2.5 不同處理棉花“三桃”數(shù)量及比例

“三桃”（伏前桃、伏桃、秋桃）比例基本上能夠反映出棉花經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量在時(shí)間進(jìn)程上的分配關(guān)系，對于衡量棉花的早熟性具有重要意義[9]。根據(jù)表2結(jié)果，單作春棉伏前桃4.2個(gè)，比例為20.7%，而麥棉套作模式下壟作與平作兩個(gè)處理均沒有伏前桃，其生育進(jìn)程遠(yuǎn)晚于單作春棉；伏桃比例壟作較平作高9.8個(gè)百分點(diǎn)，伏桃數(shù)多2.4個(gè)，表明壟作處理對提高麥棉套作模式下的優(yōu)質(zhì)成鈴比例具有明顯作用，為促早發(fā)效果明顯的技術(shù)措施。

2.6 不同處理棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量表現(xiàn)

由表3看出，從產(chǎn)量構(gòu)成因素看單作春棉在單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分與霜前花率方面均顯著高于套作，籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量也顯著高于套作。在套作模式下，起壟處理單株鈴數(shù)顯著高于平作，單鈴重較平作高0.2 g，但差異未達(dá)顯著水平，衣分壟作與平作差異不顯著，霜前花率壟作較平作高8.3個(gè)百分點(diǎn)，差異達(dá)顯著水平；從產(chǎn)量結(jié)果看，壟作籽棉產(chǎn)量增加15.0%，皮棉產(chǎn)量增加14.7%，差異均達(dá)到顯著水平，表明起壟對于促進(jìn)棉花的早發(fā)早熟、提高棉花產(chǎn)量具有明顯作用。

3 結(jié)論

麥棉套作模式下一直存在棉花霜前花率過低的問題。本試驗(yàn)結(jié)果表明，起壟種植棉花是提高霜前花率的一項(xiàng)有效技術(shù)措施。起壟后棉行延長了接受陽光直射的時(shí)間，同時(shí)光照強(qiáng)度也有所增加，日平均光照強(qiáng)度出苗期增加26.4 klx，二葉期增加40.6 klx；光照強(qiáng)度的增加提高了棉行5 cm土壤溫度，出苗期起壟處理較對照增加1.3℃，二葉期增加1.2℃；同時(shí)起壟具有調(diào)節(jié)棉行土壤水分的作用，在前期灌溉條件下降低土壤濕度，減少棉苗病害的發(fā)生，后期干旱時(shí)避免小麥過度爭奪水分，保持棉行適宜的水分含量；起壟種植可有效改善棉花生長的光溫水條件，促進(jìn)棉花的早發(fā)早熟，株高、果枝數(shù)均較平作有所增加，單株鈴數(shù)增加1.6個(gè)，伏桃比例增加9.8個(gè)百分點(diǎn)，單鈴重增加0.2 g，霜前花率達(dá)到了78.6%，較平作提高8.3個(gè)百分點(diǎn)，最終籽棉增產(chǎn) 15.0%，皮棉增產(chǎn)14.7%，取得棉花早發(fā)與增產(chǎn)雙重效果。

參 考 文 獻(xiàn)：

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