新疆阿拉爾墾區(qū)不同播期對(duì)棉花生長的影響

王文濤,吳 博,邰紅忠,練文明,戴翠榮,李雙江,蒲艷梅

(1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,新疆阿拉爾 843300;2.塔里木大學(xué),新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】新疆棉區(qū)無霜期短,“促早”栽培是加快棉花生育進(jìn)程的主要措施,而新疆春季氣溫多變,要做到“促早”栽培,必須適期早播[1-3]。新疆阿拉爾墾區(qū)地處塔克拉瑪干盆地邊緣,春季氣溫反復(fù),變化幅度大,容易出現(xiàn)持續(xù)低溫的極端天氣,播種過早苗期易遭受低溫危害,播種過晚則熱量不足,易造成減產(chǎn),棉纖維品質(zhì)下降,研究不同播期對(duì)棉花生長的影響,對(duì)促進(jìn)新疆阿拉爾墾區(qū)棉花高產(chǎn)栽培有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】棉籽萌發(fā)要求最低溫度為10.5～12℃,長時(shí)間低于此溫度會(huì)使種子霉?fàn)€,造成發(fā)芽遲緩、發(fā)芽率低,降低棉苗株高,抑制根系生長[4-5],低溫強(qiáng)度和低溫持續(xù)時(shí)間是影響棉種出苗的重要因素[6],一般將當(dāng)?shù)乇砘蚰は? cm土層溫度穩(wěn)定達(dá)到12～14℃時(shí)作為播種指標(biāo),新疆南疆播期為4月5日至15日,在4月20日之前播種結(jié)束[1],新疆阿拉爾墾區(qū)棉花播種時(shí)間一般為每年4月5～25日[1,7]。適期早播能夠有效延長棉花開花結(jié)鈴期,促進(jìn)棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)[8],播期推遲則造成生育期延長,并使子棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)、衣分和霜前花率逐漸下降[9,10],播期對(duì)棉花產(chǎn)量、纖維品質(zhì)的影響受到當(dāng)?shù)毓鉄釛l件和品種熟性的影響[11-13]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】有關(guān)新疆阿拉爾墾區(qū)不同播期對(duì)棉花生長的影響研究未見文獻(xiàn)報(bào)道,需新疆阿拉爾墾區(qū)研究不同播期對(duì)棉花出苗、棉苗生長、生育期、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀、干物質(zhì)量及纖維品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】設(shè)計(jì)5個(gè)播期的試驗(yàn),研究不同播期的對(duì)棉花出苗、苗期生長、產(chǎn)量、纖維品質(zhì)的影響,分析適期早播與晚播對(duì)棉花生長造成的差異,為阿拉爾墾區(qū)棉花品種選擇、促早栽培等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 棉花品種

2018年于十團(tuán)十一連3-25南#地?zé)o病田進(jìn)行,試驗(yàn)品種為第一師陸地棉主栽品種J206-5。

2月18日春灌水,4月8日犁地,4月12日噴施封閉除草劑,4月13日耙地,基肥:尿素225 kg/hm2,磷酸二銨300 kg/hm2,鉀肥75 kg/hm2。采用機(jī)力鋪膜并覆土保墑,播前3 d,膜下5 cm日平均地溫穩(wěn)定通過12℃,每個(gè)播期采用人工點(diǎn)播,1穴1粒。7月8日打頂,9月23日噴施脫葉劑(脫吐隆375 g/hm2,乙烯利1.2 kg/hm2),10月25日實(shí)收子棉。

1.1.2 試驗(yàn)地氣象情況

4月下旬平均溫度17.9℃,并伴有少量降雨;5月平均溫度19.4℃,上中旬遭遇降溫天氣;6月平均溫度24.6℃,降雨量較大;7月平均氣溫25.7℃,氣溫較平穩(wěn);8月平均氣溫23.8℃,降雨量較往年偏多;9月平均氣溫18.7℃,較往年偏低,陰天居多,并伴隨少量降雨。圖1

注：HT 為最高溫度,LT 為最低溫度,MDT為平均溫度,MST為膜下5 cm土壤平均溫度

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

播期設(shè)置5個(gè):4月14日、4月17日、4月20日、4月23日、4月26日,分別用T1,T2,T3,T4,T5代表,播種密度均為2.52×105株/hm2。采用完全隨機(jī)排列,3次重復(fù),共計(jì)15個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)面積34.2 m2,試驗(yàn)地總面積513 m2。種植模式為1膜6行,行距為(66+10) cm,株距為11.5 cm。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 土壤溫度

使用溫度記錄器RC-5測定土壤5 cm地溫,每天08:00、14:00、18:00、02:00測量并記錄土壤溫度。

1.2.2.2 生育期

調(diào)查記錄各處理50%棉花出苗,第1、2、3片真葉展平,現(xiàn)蕾,開花,吐絮的日期。

1.2.2.3 苗 期

出苗率=出苗數(shù)/供試種子總數(shù)×100;

出苗速率=1/播種至出苗天數(shù)×100;

平均溫差=∑(日最高氣溫-日最低氣溫)/出葉天數(shù)。

1.2.2.4 農(nóng)藝性狀

于5月25日選取各處理長勢(shì)均勻6個(gè)棉株,調(diào)查株高、主根長、節(jié)位、莖粗。于7月20日定點(diǎn)調(diào)查株高、葉齡、第一果枝節(jié)位、第一果枝節(jié)位高度、單株果枝臺(tái)數(shù);于8月20日定點(diǎn)調(diào)查大鈴數(shù)、小鈴數(shù)、葉枝鈴數(shù),每個(gè)小區(qū)連續(xù)調(diào)查10株。

1.2.2.5 產(chǎn)量性狀

于10月25日,每個(gè)小區(qū)分別取3行連續(xù)棉株,采收整株吐絮鈴30個(gè),每個(gè)小區(qū)共計(jì)90鈴,用于測定鈴重、纖維品質(zhì)分析;對(duì)各個(gè)處理分別取6.67 m2,調(diào)查收獲株數(shù)、總鈴數(shù)、吐絮鈴數(shù)、青鈴數(shù)、爛鈴數(shù)并進(jìn)行子棉實(shí)收,并稱取1 kg籽棉測量衣分。

1.2.2.6 干物質(zhì)累積

于5月25日對(duì)選取的6株棉苗,按根、莖、葉進(jìn)行分樣,分別于6月20日、7月20日、8月20日、9月20日采樣,每小區(qū)取生長均勻一致的棉株3株,按主莖+果枝、葉片、蕾、鈴分樣,全部樣品采用105℃殺青30 min后,置于80℃烘干至恒重后,測定其干物質(zhì)量。

1.2.2.7 纖維品質(zhì)

取10月25日采收的棉樣30 g,由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所檢驗(yàn)測試中心進(jìn)行纖維品質(zhì)檢測(HVICC校準(zhǔn)),測定棉花上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、成熟度、整齊度、斷裂伸長率共計(jì)6項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel與DPS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)出苗的影響

研究表明,在不同播期條件下,出苗天數(shù)和出苗率差異顯著,隨播期推遲,出苗天數(shù)變短,出苗率提高,T5處理出苗用時(shí)天數(shù)最短,出苗率最高;出苗速率隨日均溫度升高逐漸提高。出苗率與出苗天數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān),與日均溫度和出苗速率呈極顯著正相關(guān),日均溫度和出苗天數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān),出苗速率和日均溫度成顯著正相關(guān),出苗有效積溫與任一指標(biāo)不存在相關(guān)關(guān)系。在滿足出苗最低溫度的條件下,對(duì)出苗影響最大的是的日均溫度,日均溫度越高,出苗速率增加,出苗天數(shù)縮短,出苗率提高;出苗所用的時(shí)間越長,則出苗率越低。表1

表1 不同播期下棉花出苗變化

2.2 不同處理對(duì)棉花3葉期的影響

研究表明,各處理日均氣溫均在15 ℃以上,4月26日至5月8日呈現(xiàn)持續(xù)的降溫天氣,8日、9日的日最低溫度低于10 ℃,5月10日氣溫急劇回升,13日至22日再次呈現(xiàn)持續(xù)的降溫。圖1

由于不同處理出苗時(shí)間不同,出苗至第3片真葉展平所需時(shí)間為15～18 d,氣溫≥15℃的有效積溫為75.7～95.8℃。出苗至第1片真葉展平的有效積溫為27.8～47.8℃,用時(shí)7～8.7 d,第1～2片有效積溫為11.5～37℃,用時(shí)4～5.7 d,第2～3有效積溫為11～33.8℃,用時(shí)3.7～6 d,反映棉苗在第1片真葉展平后,出葉時(shí)間縮短,出葉的有效積溫變少。

T1、T2、T3在出苗至第1片真葉期間日均溫差較大,遇少量降雨,出葉較慢。第1～2片真葉期間,T4處理的日均氣溫、有效積溫較高,日均均溫差較大,棉苗在5月8日和9日分別遭遇日最低溫度9和8℃,低溫持續(xù)時(shí)間高于其他處理,出葉時(shí)間最長。第2～3片真葉期間,5月16日至21日出現(xiàn)持續(xù)降雨,降溫處于T4出葉的末期,日均溫度略高于T5,而降溫處于T5出葉前期,日均溫度最低,出葉所需時(shí)間最長,有效積溫最少,低溫在出葉期間的不同階段會(huì)對(duì)出葉造成影響。表2

表2 不同處理下棉花3葉期出葉變化

2.3 不同處理5月25日棉花生長

研究表明,株高與節(jié)位、莖粗、各器官干物質(zhì)量相互呈顯著正相關(guān)。氣溫≥15 ℃有效積溫與株高、節(jié)位、莖粗、各器官干物質(zhì)量呈顯著正相關(guān),和根冠比呈顯著負(fù)相關(guān),而T1至T5氣溫≥15 ℃有效積溫為129.5、120.8、110.7、96.3、82 ℃,表明有效積溫越高越有利于棉苗生長,對(duì)地上部分干物質(zhì)量積累作用更為顯著。同時(shí)還表明株高與節(jié)位、莖粗、各器官干物質(zhì)量相互呈顯著正相關(guān)。早播處理的棉苗較壯,株高隨播期依次遞減,并存在顯著差異,T1至T5分別為11.4、9、7.6、6.9、6.2 cm;T1莖粗為3.3 mm、節(jié)位為4.7、莖、葉干物質(zhì)量分別為0.18 g、1.41 g,均高于其他處理,與T4、T5處理達(dá)顯著水平,表明莖粗、節(jié)位、莖、葉干物質(zhì)量的變化均隨播期呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。早播處理根系強(qiáng)健,T1主根長為13.6 cm,與T5的11.7 cm存在顯著差異,其根系干物質(zhì)量為0.31 g,隨播期推遲,根系干物質(zhì)量依次遞減,并與T4、T5處理存在顯著差異。生長優(yōu)勢(shì)明顯,綜合表明早播處理植株健壯,根系強(qiáng)健,具有明顯生長優(yōu)勢(shì),而播期越晚其株高、主根長、節(jié)位、莖粗、各器官干物質(zhì)量下降越明顯。表3,圖2

圖2 不同處理下棉花5月25日的干物質(zhì)量變化

表3 不同處理下棉花5月25日生長變化

2.4 不同處理的生育期

研究表明,隨播期推遲,現(xiàn)蕾期、開花期、吐絮期均推遲,生育期顯著延長,T1時(shí)間最短,為133.7 d,T5時(shí)間最長,為138.3 d。不同播期對(duì)出苗至現(xiàn)蕾所用時(shí)間影響最大,T1至T5處理出苗至現(xiàn)蕾所用時(shí)間隨播期推遲顯著延長,≥19℃有效積溫增加,T1用時(shí)最短為30.7 d,有效積溫39 ℃,T5用時(shí)最長為39.7 d,有效積溫88.7℃,由于晚播處理苗期生育進(jìn)程慢,造成現(xiàn)蕾推遲?，F(xiàn)蕾至開花所用時(shí)間無顯著差異,處于27～29.7 d,≥20℃有效積溫為100.2～115.8℃;開花至吐絮所用時(shí)間僅T1和T3表現(xiàn)顯著差異,其他處理間差異不顯著,處于70.7～73.3 d,≥20℃有效積溫隨播期推遲而變少,由于9月12日以后日平均氣溫低于20 ℃,T4、T5處理的有效積溫均較少。表4

表4 不同處理下棉花生育期變化

2.5 不同處理的農(nóng)藝性狀

研究表明,播期對(duì)株高、葉齡、第一果枝節(jié)位、第一果枝節(jié)位高度、果枝臺(tái)數(shù)、大鈴數(shù)產(chǎn)生顯著影響。株高、葉齡、果枝臺(tái)數(shù)、大鈴數(shù)均隨播期推遲而顯著降低,T1較其他處理株高、葉齡、果枝臺(tái)數(shù)、大鈴數(shù)分別增加3.6～7.5 cm、0.6～2.1、1.9～3.5臺(tái)、0.7～2個(gè)。第一果枝節(jié)位和高度均隨播期推遲而顯著增加,表明晚播處理生育進(jìn)程較晚。各處理小鈴數(shù)和葉枝鈴數(shù)并無顯著差異。表5

表5 不同處理下棉花農(nóng)藝性狀變化

2.6 不同處理的產(chǎn)量性狀

研究表明,早播處理產(chǎn)量具有明顯優(yōu)勢(shì)。隨播期推遲,T2、T3、T4產(chǎn)量下降,較T1分別減產(chǎn)0.5%、4.1%、14.3%,但未達(dá)到顯著差異,T5產(chǎn)量下降較為顯著,較T1減產(chǎn)24.8%;衣分、單株鈴數(shù)、吐絮鈴隨播期顯著下降,早播有利于提升衣分、成鈴數(shù)量和吐絮率。在株數(shù)、單鈴重和爛鈴率方面,各處理并無顯著差異。表6

表6 不同處理下棉花產(chǎn)量性狀變化

2.7 不同處理生殖器官干物質(zhì)積累變化

研究表明,隨播期推遲,各處理進(jìn)入快速積累期的時(shí)間提前,快速積累期縮短,最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間提前,最大積累速率降低,快速積累期生長特征值下降。T1的快速積累期是在播種后113.75 d開始,最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間為播種后126.38 d,結(jié)束時(shí)間為139.01 d,持續(xù)25.25 d,即8月6日至9月1日,最大積累速率達(dá)2.25 g/d;T2的快速積累期為23.45 d,最大積累速率達(dá)2.21 g/d;T3的快速積累期為21.31 d,最大積累速率達(dá)2.24 g/d;T4的快速積累期為19.23 d,最大積累速率達(dá)2.31 g/d;T5的快速積累期為20.39 d,最大積累速率達(dá)2.09 g/d。表7

表7 不同處理下棉花生殖器官干物質(zhì)量變化

早播處理在6月20日的生殖器官占總干物質(zhì)量比率高于晚播處理,早播處理由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化的時(shí)間較早;各處理在7月20日、8月20日的比率沒有顯著差異,其中各處理在8月20日時(shí)生殖器官干物質(zhì)量比率接近50 %;9月20日,各處理已全部吐絮,生殖器官干物質(zhì)量比率隨播期推遲而下降,早播處理在產(chǎn)量上具有較大優(yōu)勢(shì)。圖3

圖3 生殖器官占總干物質(zhì)量比率

2.8 不同處理的纖維品質(zhì)

研究表明,受播期影響的棉花纖維指標(biāo)有馬克隆值、成熟度,隨播期推遲、馬克隆值、成熟度顯著降低,其它指標(biāo)并未受到播期顯著影響,上半部平均長度為31.16～31.88 mm,斷裂比強(qiáng)度為28.49～29.2 cN/tex,整齊度為83.9%～84.88%,斷裂伸長率為6.27%～6.73%。表8

表8 不同處理下棉花纖維品質(zhì)

3 討 論

3.1 播期溫度對(duì)棉花出苗的影響

適期早播能夠充分利用光熱資源,是形成棉花高產(chǎn)的重要因素之一[1],但是早播易遭受低溫危害,影響棉花出苗及產(chǎn)量,播期溫度成為出苗的關(guān)鍵因素[14]。適宜播期的溫度指標(biāo)最低為≥10℃[15],播種至出苗需要12℃以上,有效積溫50～70℃[3],阿拉爾墾區(qū)實(shí)際生產(chǎn)中將膜下5 cm,連續(xù)3 d日均地溫≥12℃作為棉花播種期的溫度指標(biāo)。試驗(yàn)中,播種至出苗膜下5 cm日均溫度均≥12℃,且膜下5 cm≥12℃的有效積溫為83.4～95.8℃,各個(gè)播期的溫度滿足出苗指標(biāo),其中對(duì)出苗影響最大的是土壤5 cm的日均溫度,日均溫度高,有利于出苗[5],而早播的處理出苗速率和出苗率均較低。

3.2 播期溫度對(duì)苗期的影響

第1片真葉出現(xiàn)的快慢與溫度的高低密切相關(guān),平均氣溫在15℃以上才開始出葉,隨溫度升高,出葉速度加快[3]。試驗(yàn)表明,3葉期出葉受到日均氣溫、≥15℃有效積溫、日最低氣溫、低溫持續(xù)時(shí)間和日均溫差的綜合影響。在日均氣溫≥15℃且滿足不同真葉展平的≥15℃有效積溫時(shí),日均溫差越大,日最低溫度越低、低溫持續(xù)時(shí)間越長對(duì)棉花出葉影響越大,出苗速度減緩,同時(shí)造成棉花幼苗葉面積減小,干物重下降,細(xì)胞膜透性增加[16]。在出葉的末期,低溫對(duì)棉苗生長造成影響較小,可能由于出葉前期熱量積累造成抗逆性增強(qiáng)[17]。

根系是棉花苗期生長的中心,早播時(shí)低溫不利于棉花地上干物質(zhì)積量累,但對(duì)根系生長的影響較小[18-20]。從試驗(yàn)中5月25日的棉苗生長情況來看,早播處理的根系更具有優(yōu)勢(shì),主根較長、干物質(zhì)量較高,同樣早播處理的莖稈粗壯、株高較高、出葉較多,抗低溫能力較強(qiáng)。晚播處理的棉苗干物質(zhì)量、株高、莖粗、節(jié)位顯著降低,根冠比低于晚播處理,易受低溫危害。

3.3 播期對(duì)生育期、產(chǎn)量、纖維品質(zhì)的影響

棉花播期直接影響生育進(jìn)程,隨播期推遲生育期顯著延長,其中現(xiàn)蕾期和吐絮期較為顯著。從現(xiàn)蕾期來看,晚播處理現(xiàn)蕾較晚,出苗至現(xiàn)蕾時(shí)間較長,而氣溫≥19℃有效積溫較高,對(duì)比5月25日的干物質(zhì)量,造成這種現(xiàn)象的原因是5月上中旬的降溫影響晚播處理的生育進(jìn)程,同時(shí)表明試驗(yàn)晚播的熱量積累不足以補(bǔ)償生育進(jìn)程差異,可能是由于晚播處理苗期的低溫條件限制了棉花的補(bǔ)償能力[18]。晚播吐絮較晚,時(shí)長較早播處理略短,氣溫≥20℃有效積溫較較低,可能由于晚播處理花鈴期的氣溫相對(duì)比較低,不能在短時(shí)間內(nèi)滿足棉花所需要的有效積溫,造成生育期延長[2,21]。

試驗(yàn)中隨播期推遲,快速積累期縮短,從農(nóng)藝性狀來看早播處理果枝臺(tái)數(shù)、大鈴數(shù)較多,6月20日的干物質(zhì)量表明早播處理生殖器官干物質(zhì)量積累較早,積累量具有優(yōu)勢(shì),9月20日的調(diào)查結(jié)果表明,早播的生殖器官干物質(zhì)量具有明顯優(yōu)勢(shì),與產(chǎn)量表現(xiàn)一致。盧和全等[12]研究表明晚播的生育期和產(chǎn)量受品種熟性的影響。劉國棟等[13]研究表明生育期長的棉花品種,晚播會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低,生育期短的品種,適當(dāng)晚播可以提高產(chǎn)量。J206-5屬于中熟品種,試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于中熟品種,晚播會(huì)降低產(chǎn)量,延長生育期,然而當(dāng)遇到極端氣象災(zāi)害造成重播的情況下,可采用熟性較早,生育期較短的品種挽回經(jīng)濟(jì)損失。

棉花纖維品質(zhì)受到不同播期花鈴期的溫度、日照輻射等條件的影響[22-25]。趙新華等[24]的研究表明晚播條件下,纖維氮的含量和累積量降低,斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值顯著下降;吳博等[9]研究表明在無膜栽培條件下,上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長率、整齊度隨播期的推遲而增加,馬克隆值、成熟度隨播期推遲而降低。試驗(yàn)中馬克隆值、成熟度的影響均表現(xiàn)為隨播期推遲而降低,其他指標(biāo)沒有顯著差異,可能是由于不同品種的棉花纖維品質(zhì)對(duì)播期的反應(yīng)不同,不同品種同一個(gè)纖維品質(zhì)指標(biāo)的反應(yīng)強(qiáng)度不同造成[25]。

4 結(jié) 論

阿拉爾墾區(qū)適宜播期為4月上中旬,不宜超過4月20日,3 d膜下5 cm日平均地溫≥12℃可作為棉花播種的適宜溫度指標(biāo),早播的棉花出苗率較晚播略低,但是生長優(yōu)勢(shì)明顯,易于形成壯苗,且生育進(jìn)程早,花鈴期時(shí)間長,易于形成產(chǎn)量,提高棉花纖維品質(zhì),在品種選擇方面宜采用中熟品種。晚播出苗率較高,但是生育進(jìn)程晚,花鈴期熱量較低,不利于棉鈴成熟,纖維品質(zhì)略差,宜采用熟性較早的品種。