遼河流域棉區(qū)棉花無膜栽培試驗研究

李瑞春，徐敏，金路路，王子勝

（遼寧省經(jīng)濟作物研究所，遼寧 遼陽 111000）

農(nóng)業(yè)地膜覆蓋技術(shù)最早是由日本科學(xué)家在20 世紀50年代發(fā)明的，70年代傳至我國，隨后被廣泛使用，極大地促進了國內(nèi)干旱半干旱和高海拔地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展[1]。地膜覆蓋能夠有效提高農(nóng)田地溫，減少土壤水分蒸發(fā)，促進作物生長，提高單產(chǎn)[2]。同時，地膜覆蓋也能夠有效防治雜草，減輕除草壓力，減少水肥的無效消耗。

作為典型的喜溫作物，地膜覆蓋技術(shù)提高了棉花水分利用率，有利于春季出苗和早發(fā)，既是高產(chǎn)的關(guān)鍵，也是優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)[3]。地膜覆蓋栽培改變了國內(nèi)棉花的栽培方式，但是長期使用地膜，尤其使用方法不適當、殘膜回收不徹底，會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成一系列不利影響，包括對農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，使其理化特征發(fā)生改變，導(dǎo)致棉花出苗率、籽棉產(chǎn)量下降，同時殘膜混入原棉中嚴重影響原棉品質(zhì)[4-7]。Kim 等[8]發(fā)現(xiàn)土壤中的殘膜仍具有持續(xù)吸附農(nóng)藥的性質(zhì)，導(dǎo)致土壤生物群落改變，并進一步影響土壤質(zhì)量和土壤中N2O 的排放。為此，人們采取了提高地膜厚度、研發(fā)殘膜回收機械、增加人力等方式，雖然降低了殘膜污染，但是提高了生產(chǎn)成本，成為制約我國棉花產(chǎn)業(yè)國際競爭力的主要因素。有鑒于此，我國從2014年開始大規(guī)模嘗試無膜棉花栽培，并在短時間內(nèi)取得了極大的成功。為了適應(yīng)形勢的發(fā)展，國家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系遼河綜合試驗站也開展了無膜棉花的試驗研究，并取得了一定的經(jīng)驗。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況。試驗于2018—2020年在遼寧省經(jīng)濟作物研究所試驗地進行。

1.1.2 試驗材料。選用材料為遼寧省經(jīng)濟作物研究所選育成功的棉花品種遼棉34（遼審棉2017001）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計。采用大區(qū)對比法進行，設(shè)4月15 日、4月22 日、4月29 日3 個播種時間（間隔1 周），每處理225 m2。大壟雙行、無膜栽培，以同時期覆膜栽培（先覆膜，后打孔播種）為對照。其他栽培管理措施按照當?shù)厣a(chǎn)實際進行。

1.2.2 指標測定方法。利用數(shù)顯式地溫測量儀，對0~20 cm耕層溫度進行測量，5 cm 為1 層，共測量4 層（表1）。

表1 播種期氣象條件匯總

1.2.3 數(shù)據(jù)整理。采用Excel 2013 進行數(shù)據(jù)整理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種前耕層溫度比較

圖1 和圖2 為未進行播種的裸地和覆膜狀態(tài)，圖3 和圖4 分別為4月15 日已完成播種的裸地和覆膜狀態(tài)。

從圖1、圖2 可以看出，覆膜條件下，耕層土壤溫度要高于裸地，尤其在淺層（0~5 cm）差別明顯，并且隨氣溫的變化而明顯波動；隨著耕層深度的增加，溫度差別逐漸縮小，同時對氣溫的敏感程度也縮小。值得注意的是，當天氣晴好且氣溫高于15℃時，覆膜條件下表層土壤的溫度

圖1 無膜栽培未播種狀態(tài)地溫分布

圖2 覆膜栽培未播種狀態(tài)地溫分布

2.2 不同播期生育時期比較

綜合3年的試驗結(jié)果，第1 期播種處理，播后即灌水（4月17 日），覆膜棉花4月29 日出苗，無膜棉花5月4日出苗、6月13 日現(xiàn)蕾，出苗情況良好。第2 期播后干旱，至5月12 日降雨，覆膜于5月3 日出苗，無膜于5月16日出苗、6月19 日現(xiàn)蕾。第3 期覆膜于5月6 日出苗，無膜于5月16 日出苗、6月24 日現(xiàn)蕾。隨著生育時期的延長，溫度升高，覆膜與無膜棉花的生育期逐漸趨同。

根據(jù)田間調(diào)查情況，無膜栽培的棉花與覆膜栽培相比，前期生育期相差較明顯，平均延后6 d 左右，后縮小至變化縮小。

表2 無膜棉花生育時期比較

圖3、圖4 比較了經(jīng)過人為擾動，即完成播種的耕層溫度變化情況。結(jié)果表明：裸地條件下，經(jīng)過人為擾動，耕層溫度有所下降但幅度很?。桓材l件下，人為擾動對耕層溫度的影響較大，其對氣溫的變化更加敏感。推測原因在于無膜條件下，播種后經(jīng)過鎮(zhèn)壓，土壤結(jié)構(gòu)較為緊密；覆膜條件下，播種后沒有鎮(zhèn)壓，同時地膜被破壞，保溫性能也有所降低。3 d。隨著生育時期的延長，溫度逐漸升高，覆膜與無膜棉花的生育期逐漸趨同，到開花期基本趨同。

圖3 無膜栽培已播種狀態(tài)地溫分布

圖4 覆膜栽培已播種狀態(tài)地溫分布

2.3 不同播期產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀比較

從表3 可以看出，無膜栽培棉花的株高和第1 果枝高度要低于覆膜栽培棉花，但果枝數(shù)和單株鈴數(shù)增加明顯；單鈴重有所增加，但衣分降低明顯；產(chǎn)量降低10%左右?？傮w說來，與覆膜對照相比，4月22 日播種的無膜棉花發(fā)育比較均衡，優(yōu)勢明顯，且產(chǎn)量較高。

從表3 可以看出，無膜栽培棉花的總體發(fā)育情況和產(chǎn)量都低于覆膜栽培棉花?？傮w說來，4月15 日播種的無膜栽培棉花可以達到較為理想的產(chǎn)量。第2 期（4月22日）播種的棉花產(chǎn)量不理想，其原因在于播后干旱，影響了棉花的出苗。

表3 無膜棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀對照

2.4 不同播期纖維品質(zhì)比較

從表4 可以看出，無膜棉花的纖維品質(zhì)要優(yōu)于覆膜棉花，這個現(xiàn)象值得注意。較早播種的棉花纖維品質(zhì)優(yōu)于較晚播種的棉花，這一點與預(yù)期相符。

表4 無膜棉花纖維品質(zhì)調(diào)查

3 結(jié)論與討論

3.1 地膜覆蓋對淺耕層土壤溫度影響較大

通過對比可以看出，地膜覆蓋主要提高了土壤表層（0~10 cm）的溫度，而這也正是通常的播種深度，所以地膜覆蓋對于提前出苗具有一定的積極作用。同時，淺層土壤對氣溫的變化也比較敏感，會隨著氣溫的變化發(fā)生劇烈的波動，而覆膜狀態(tài)下，溫度變化相對平穩(wěn)。由此可見，地膜覆蓋對于提升耕層的溫度、促進種子萌發(fā)和根系生長具有十分重要的作用。需要引起注意的是，當天氣晴好時，不同耕層的土壤溫度差別較大；而陰天條件下，由于日照不充足，耕層土壤的溫度差別不大。因此，充足的日照有利于地膜覆蓋發(fā)揮應(yīng)有的作用。

3.2 地膜覆蓋主要影響前期植株的發(fā)育

根據(jù)田間調(diào)查情況，無膜栽培的棉花與覆膜栽培相比，前期生育期相差較明顯，平均延后5 d 左右，后縮小至3 d。隨著生育時期的延長，溫度逐漸升高，覆膜與無膜棉花的生育期逐漸趨同，到開花期基本趨同?？傮w來看，由于無膜棉花前期發(fā)育受到影響，收獲時，其株高降低、果枝段數(shù)和單株鈴數(shù)有所減少，會對產(chǎn)量造成一定的影響；同時，其衣分、子指也有所降低，但纖維品質(zhì)沒有明顯變化。

3.3 無膜棉花栽培關(guān)鍵在于保證出苗

相對于覆膜栽培，無膜的保墑保水性能較差，對于普遍春旱的地區(qū)來說，提升墑情、保證出苗就成為關(guān)鍵。無膜栽培播前灌水提高墑情，可有效提高出苗率、加快出苗進程。播后，也應(yīng)該時刻關(guān)注氣象條件，根據(jù)實際需要，采取噴灌、漫灌等形式適當補水提高墑情。

隨著氣候條件的改善，尤其是氣溫的提升，加上棉花品種不斷改進，在遼河流域棉區(qū)于4月中下旬進行無膜棉花栽培完全可以獲得成功。通過3年的試驗，認為無膜棉花栽培春季提墑、保墑最關(guān)鍵。另一方面，無膜棉花栽培的關(guān)鍵還在于是否能抵抗春季低溫，2020年4月中下旬異常低溫且持續(xù)時間較長，但并沒有對棉花造成實質(zhì)的影響，說明遼河流域棉區(qū)完全可以推廣無膜棉花栽培，以減少地膜污染、降低生產(chǎn)成本。