黃河三角洲鹽堿地短季棉與不同飼草作物兩熟種植效益分析

秦都林，徐勤青，孫瑋琪，張杰，于謙林，魏學(xué)文，王桂峰

（山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，濟(jì)南 250014）

魯北（黃河三角洲）植棉區(qū)是山東省重要的傳統(tǒng)植棉區(qū)，棉花多為一年一熟種植[1]。 近年來，隨著植棉物化成本和人工成本的提高，相比機(jī)械化程度較高的糧食作物，當(dāng)?shù)刂裁蘧C合效益較低。 一些輕度鹽堿地基本改種糧食作物，中重度鹽堿地多被棄種撂荒。 前人研究[2-5]表明，短季棉與飼草作物接茬兩熟種植，在收獲一季棉花的同時(shí)，增收一季牧草，不僅可為畜牧業(yè)飼草匱乏的冬春季提供優(yōu)良飼料，還可提高土壤周年覆蓋率。 然而，魯北植棉區(qū)多以鹽堿地為主，加大了棉飼接茬種植的難度，且飼草作物對(duì)鹽堿地的適應(yīng)程度也不盡相同。有關(guān)鹽堿地棉飼接茬種植模式的比較研究尚未見報(bào)道。 因此，在前人研究的基礎(chǔ)之上，選擇4 種飼草作物與短季棉接茬種植，研究了不同棉飼接茬兩熟種植對(duì)周年產(chǎn)量、效益、棉花生長(zhǎng)發(fā)育特征和土壤理化性狀的影響，旨在篩選黃河三角洲鹽堿地與短季棉接茬種植的最佳飼草作物，以期為魯北鹽堿棉田，乃至其他一熟春棉種植區(qū)改棉飼兩熟種植的最佳模式研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018—2019 年在山東省東營(yíng)市墾利區(qū)黃河口鎮(zhèn)（37°69′N，118°84′E）開展。 該地區(qū)處于黃河沖積平原，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，光照充足；年平均氣溫14.5 ℃，年平均降水量571.4 mm。 供試土壤為濱海鹽堿土，2018 年棉花播種前土壤全鹽含量為2.86 g·kg—1， 有機(jī)質(zhì)含量為11.34 g·kg—1，堿解氮含量為55.82 mg·kg—1，速效磷含量為23.13 mg·kg—1， 速效鉀含量為115.91 mg·kg—1，pH 為8.29。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以一熟春棉魯棉研37 號(hào)[6-7]為對(duì)照，設(shè)置早熟性好、 吐絮集中適宜機(jī)采的短季棉品種中棉425[8]與4 種不同的飼草作物（小黑麥冀飼1 號(hào)、苜蓿中苜1 號(hào)、油菜飼油1 號(hào)、黑麥草冬牧70）接茬兩熟種植。 隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)， 小區(qū)面積50 m2。 春棉（魯棉研37 號(hào)）于2018 年4 月25 日播種，地膜覆蓋種植；短季棉（中棉425）于2018 年5月15 日播種， 露地直播，10 月下旬短季棉收獲后接茬種植飼草作物，2019 年5 月上中旬飼草收獲后再接茬種植短季棉。 春棉和短季棉均采用6 行區(qū)、76 cm等行距種植，春棉收獲密度為4.5 萬株·hm—2，短季棉收獲密度為8.25 萬株·hm—2。 短季棉采用輕簡(jiǎn)化管理（不放苗、免間定苗、免整枝打頂、簡(jiǎn)化施肥等）。 其他管理措施參照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)棉田管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1產(chǎn)量與效益。 收獲期，按小區(qū)實(shí)收籽棉和飼草，記錄產(chǎn)量，并根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)格計(jì)算不同種植模式的經(jīng)濟(jì)效益，試驗(yàn)結(jié)束后核算周年的物化投入和人工成本，計(jì)算純收益。

1.3.2棉花生長(zhǎng)發(fā)育特性。 在棉花現(xiàn)蕾期，每小區(qū)標(biāo)記連續(xù)且有代表性的棉花10 株，調(diào)查蕾期（6 月15 日）、花期（7 月15 日）和鈴期（8 月15 日）的株高、單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)，吐絮期（9 月15 日）調(diào)查爛鈴數(shù)和正常鈴數(shù)， 統(tǒng)計(jì)“三桃”（伏前桃、伏桃、秋桃）數(shù)量。

1.3.3土壤理化性狀。在棉花播種前（棉飼接茬期）按5 點(diǎn)取樣法每個(gè)小區(qū)采集0～20 cm 土層土樣，3次重復(fù)， 自然風(fēng)干并剔除雜物， 過孔徑0.15 mm（100 目）篩。 采用電導(dǎo)率法（水、土質(zhì)量比為5∶1）測(cè)定土壤含鹽量，采用電位法（水、土質(zhì)量比為5∶1）測(cè)定土壤pH，采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量，采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮含量，采用鉬銻抗比色法測(cè)定土壤速效磷含量，采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定土壤速效鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 初步處理數(shù)據(jù)，并作圖；利用SPSS 26.0 進(jìn)行單因素方差分析，選擇最小顯著差數(shù)法檢驗(yàn)處理間的差異顯著性（α＝0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植模式對(duì)棉田周年產(chǎn)量與收益的影響

由表1 可以看出，與一熟春棉相比，棉飼兩熟模式下的籽棉產(chǎn)量降低了8.2%， 但是周年生產(chǎn)的人工成本降低了27.9%，總投入降低了6.6%（每公頃成本降低1 155 元），并且增收一季飼草作物，周年純收益則提高了2.9 倍（每公頃增收11 802 元）。棉飼兩熟模式下，短季棉產(chǎn)量無顯著差異，飼草產(chǎn)量以小黑麥最高，分別比苜蓿、油菜和黑麥草提高23.3%、18.6%和7.5%；不同棉飼兩熟模式的生產(chǎn)成本無顯著差異。短季棉與小黑麥接茬種植的周年收入分別比與苜蓿、 油菜和黑麥草接茬種植的提高10.0%、6.4%和3.8%，純收益也提高了20.2%、9.6%和7.0%。

表1 不同種植模式棉田周年產(chǎn)量與收益的比較

2.2 種植模式對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育特性的影響

與一熟春棉相比，棉飼兩熟種植中短季棉的株高和單株果枝數(shù)均顯著降低（圖1），這主要與品種特性有關(guān)。 短季棉沒有伏前桃，伏桃比一熟春棉顯著降低37.7%，秋桃顯著增加81.8%，但單株結(jié)鈴數(shù)顯著降低42.0%，爛鈴數(shù)顯著降低50.0%（表2）。棉飼兩熟模式下，短季棉與小黑麥接茬種植的單株結(jié)鈴數(shù)分別比與苜蓿和油菜接茬種植顯著提高10.1%、11.5%，與黑麥草接茬種植不存在顯著差異（表2）。

圖1 種植模式對(duì)棉花株高和果枝數(shù)的影響

表2 種植模式對(duì)單株棉花結(jié)鈴的影響

2.3 種植模式對(duì)土壤理化性狀的影響

由表3 可以看出，與一熟春棉相比，棉飼兩熟種植對(duì)2 年間0～20 cm 土壤pH、含鹽量有一定的降低作用，對(duì)0～20 cm 土層土壤堿解氮、速效磷、速效鉀有一定的提升作用， 但均未達(dá)到顯著水平。且短季棉與不同飼草作物接茬兩熟種植對(duì)0～20 cm 土層的土壤理化性狀均沒有顯著影響。 這可能與棉飼兩熟種植的時(shí)間過短有關(guān)。

表3 不同種植模式下0～20 cm 土層土壤理化性狀的比較

3 討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，短季棉在棉飼兩熟模式下的產(chǎn)量顯著低于一熟春棉，平均降幅為8.2%，這與崔立華等[9]、馮璐等[10]和張冬梅等[11]的研究結(jié)果一致。 棉飼接茬兩熟種植增加了一季飼草作物，種子、農(nóng)藥、化肥、機(jī)械等物化投入有所提高，但是短季棉采用輕簡(jiǎn)化管理，人工投入比一熟春棉降低35.5%[3]，加之飼草作物的機(jī)械化程度較高，兩熟種植的總?cè)斯ね度雲(yún)s比一熟春棉降低了27.9%。 本研究中，棉飼接茬兩熟種植的收益顯著高于一熟春棉，純收益平均提高11 802 元·hm—2，經(jīng)濟(jì)效益提升顯著。 其中，短季棉與小黑麥接茬種植的收益最高，與黑麥草接茬種植的收益次之，與油菜和苜蓿接茬種植的收益較低。 因此，在黃河三角洲鹽堿地棉田優(yōu)先選擇短季棉與小黑麥接茬兩熟種植。

冬季種植牧草不僅能夠防止風(fēng)沙對(duì)土壤的侵襲，而且能降低土壤水分的蒸發(fā)并提高土壤周年覆蓋率[2-5]。 本研究發(fā)現(xiàn)，棉飼接茬兩熟種植比一熟春棉單作增加一季飼草，棉田覆蓋時(shí)間延長(zhǎng)150 d 以上，改善了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，生態(tài)效益顯著；由于4 種飼草作物播種和收獲的時(shí)間相近，棉飼兩熟的地表周年覆蓋時(shí)間無顯著差異，同時(shí)飼草作物具有培肥地力的作用。本研究中棉飼接茬兩熟提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量，降低了土壤含鹽量和pH。 雖然這些指標(biāo)與一熟春棉沒有顯著差異，但是這可能與本試驗(yàn)時(shí)間較短有關(guān)，需要經(jīng)過連續(xù)多年的棉飼兩熟種植試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

綜上，短季棉與飼草接茬兩熟種植，一方面能解決傳統(tǒng)春棉單作物化和人工成本高，植棉效益低下的問題，顯著提高農(nóng)民植棉收益；另一方面，能增加棉田冬季地表飼草覆蓋，緩解表層土壤返鹽現(xiàn)象，改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。 短季棉與不同飼草作物接茬兩熟種植均顯著提高棉田經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和生產(chǎn)條件選擇適宜小黑麥、黑麥草、油菜、苜蓿等飼草類型。 在黃河三角洲鹽堿地棉田， 優(yōu)先推薦短季棉與小黑麥接茬種植。棉飼接茬兩熟種植對(duì)黃河三角洲鹽堿地綜合開發(fā)利用和助力鄉(xiāng)村振興具有重要意義。棉飼接茬兩熟種植一方面可提高棉農(nóng)收益，調(diào)動(dòng)植棉積極性；另一方面可減少土壤裸露時(shí)間， 改善土壤理化性狀和生態(tài)環(huán)境，也有助于黃河三角洲鹽堿地綜合開發(fā)利用。