不同深耕时间对河北省滨海盐碱地土壤理化性质以及棉花植株性状和产量的影响

冯国艺，翟黎芳，杜海英，张　谦，梁青龙，祁　虹，王树林，王　燕，雷晓鹏，林永增*（.河北省农林科学院棉花研究所，农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北　石家庄　05005；.国家半干旱农业工程技术研究中心，河北　石家庄　05005）



不同深耕时间对河北省滨海盐碱地土壤理化性质以及棉花植株性状和产量的影响

冯国艺1，翟黎芳2，杜海英1，张谦1，梁青龙1，祁虹1，王树林1，王燕1，雷晓鹏1，林永增1*
（1.河北省农林科学院棉花研究所，农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北石家庄050051；2.国家半干旱农业工程技术研究中心，河北石家庄050051）

摘要：为了探明深耕时间对河北省滨海盐碱地土壤理化性质以及棉花生长发育和产量的影响，分别在冬前、开春、播前进行深耕，以棉花（冀棉228）免耕直播处理为对照，分析了不同深耕时间对棉花苗期0～40 cm表层土壤理化性质（含盐量、含水量、容重）以及棉花植株性状（株高、果枝数、幼铃数、成铃数）、产量构成因子（单株铃数、铃重、衣分）和产量（子棉产量、皮棉产量）的影响。结果表明：与免耕直播处理相比，深耕处理的土壤容重均明显下降，其中，冬前深耕处理的各土层含盐量和含水量无明显变化，株高、果枝数和成铃数无显著变化，幼铃数明显增多，产量提高不显著；开春深耕处理的各土层含盐量明显降低，10～40 cm土层含水量无明显变化，株高、果枝数、成铃数和单铃重明显增大，幼铃数在生育后期（9月10日）明显减少，产量显著提高；播前深耕处理的各土层含盐量明显增大、含水量显著降低，株高、果枝数、幼铃数、成铃数和单铃重明显减小，产量明显降低。开春深耕能有效改良滨海盐碱土壤，有利于棉花生长发育和产量提高。

关键词：棉花；滨海盐碱地；产量；植株性状；深耕时间

滨海盐碱地具有水分蒸发强烈、盐分表聚性强等特征[1]。棉苗耐盐性较差[2]，且生长处于土壤蒸发旺盛的干旱季节，盐分大量向地表聚集，严重影响棉花生长和产量形成[3～6]。深耕可以改善土壤蓄水能力，提高田间水分利用效率，增强土壤通透性，改善作物根系的生长条件，有利于植株地上部的生长[7]；并且能打破犁底层，创造疏松深厚的耕作层，降低土壤容重和紧实度[8]，进而对土壤水盐运移产生影响。前人主要通过与其他耕作方式比较研究了深耕对作物生长发育和产量[9，10]、干物质积累[7]以及土壤水分[11，12]的影响，而有关深耕时间对北方盐碱棉田土壤水盐运移以及棉花植株性状和产量的影响研究较少。为解决棉田盐碱胁迫对棉花生长发育和产量的影响，作者以免耕直播处理为对照，探讨了不同深耕时间对滨海盐碱地土壤水盐运移的改变以及对棉花植株性状和产量的影响，以期为完善河北省滨海盐碱地高效植棉技术提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验地概况

试验在河北省国营海兴农场（北纬38毅21忆、东经117毅31忆）进行。棉田土质为中壤土，0～20 cm表层土壤基础养分含量为有机质9.9 g/kg、全氮0.8 g/kg、碱解氮35.4 mg/kg、速效磷11.7 mg/kg、速效钾203.9 mg/kg，0～10、10～20、20～40 cm土层基础土壤含盐量分别为6.38、3.16和2.66 g/kg。

1.2试验材料

试验棉花品种为冀棉228（河北省农林科学院棉花研究所选育）。

1.3试验方法

1.3.1试验设计试验设深耕时间冬前（2012年11月10日，T1）、开春（2013年3月10日，T2）和播前（2013年4月25日，T3）3个处理，以免耕直播处理为对照（CK）。其中，深耕处理均利用大型机械进行旋耕，深度40cm，每处理均深翻2次，以保证0～40cm土层的土壤充分混合均匀。小区面积60.0 m2，采用随机区组排列，3次重复。抢墒播种，用开沟器在棉田地表开深10 cm左右的微沟，在微沟里播种，播深约5 cm。棉花4月29日播种，采用宽膜覆盖栽培，先点播后铺膜，1膜2行，大小行（90 cm+45 cm）配置；5月9日出苗，留苗密度5.25万株/hm2。旋耕时底施尿素450kg/hm2和过磷酸钙1500kg/hm2。7月20日左右打顶，其他田间管理措施同一般大田生产。

1.3.2测定项目与方法在棉花苗期（6片真叶），每小区随机选取3个点，将0～40cm土壤表层分为0～10cm、10～20 cm和20～40 cm计3个层次，分别测定土壤含水量（采用烘干法）和含盐量（采用电导率法）。每小区均标记棉株20株，分别于7月15日、8月15日和9月10日调查株高、幼铃数和成铃数，分别于7月15日和8月15日调查果枝数。棉花吐絮收获前，每小区除保护行外，每行均选择有代表性的植株5株，调查单株铃数，并将棉铃风干后测定铃重；每行均取10个中部内围铃，轧花后测定衣分。小区除去边行后收获子棉，统计子棉产量，并依据衣分计算皮棉产量。

1.3.3数据统计与分析利用Microsoft Excel 2003和SPSS 11.0软件进行数据处理与分析，利用最小显著差数法（LSD）检验平均数，利用Microsoft Excel 2003软件作图。

2　结果与分析

2.1不同深耕时间对土壤理化性质的影响

与免耕直播相比，不同深耕时间对土壤含盐量、含水量和容重影响差异明显（图1～3）。其中，冬前深耕处理的各土层含盐量和含水量与CK差异均不显著；开春深耕处理的各土层含盐量均明显降低，降幅达47.2豫～50.9%，含水量除0～10 cm土层下降明显外其他土层与CK差异均不显著；播前深耕处理的各土层含盐量均明显提高，增幅为14.5豫～57.7%，其中0～10 cm土层含盐量达4.18 g/kg，而各土层含水量均显著降低（降幅2.4豫～8.7%）。深耕处理的各土层容重均较CK明显降低，且不同深耕时间处理的容重差异也均达到了显著水平，其中，播前深耕处理降幅（18.5豫～25.4%）最大，其次是开春深耕处理（降幅9.6豫～18.2%）和冬前深耕处理（降幅4.0豫～9.1%）。

综合分析不同深耕时间对土壤含盐量、含水量和容重的影响，认为开春深耕效果相对较好。该处理下，各土层含盐量均最低，10～40 cm土层含水量与对照差异基本不显著，容重明显降低。

图1　不同深耕时间处理下不同深度土壤的含盐量Fig.1 Salt content of soil under different plough-deep time treatment

图2　不同深耕时间处理下不同深度土壤的含水量Fig.2 Moisture content of soil under different plough-deep time treatment

图3　不同深耕时间处理下不同深度土壤的容重Fig.3 Bulk density of soil under different plough-deep time treatment

图4　不同深耕时间处理下不同时期的棉花株高Fig.4 Plant height of cotton under different plough-deep time treatment

图5　不同深耕时间处理下不同时期的棉花果枝数Fig.5 Fruit branch numbers of cotton under different plough-deep time treatment

2.2不同深耕时间对棉花植株性状影响

与免耕直播相比，不同深耕时间对棉花株高和果枝数影响差异明显（图4和5）。在调查期内，冬前深耕处理的指标值与CK差异均不显著；开春深耕处理的株高明显增大，果枝数显著增多；而播前深耕处理的2个指标值均明显降低。

与免耕直播相比，不同深耕时间对棉花幼铃数和成铃数影响差异明显（图6和7）。其中，冬前深耕处理的各时期幼铃数均明显增多；开春深耕处理除9月10日几乎没有幼龄外，其他时期与CK差异均不显著；播前深耕处理7月15日幼龄数明显减少，8月15日显著增多，但至9月10日时幼龄数与CK差异并不显著。冬前深耕处理的各时期成铃数与CK差异均不显著；开春深耕处理的成铃数除7月15日与CK差异不显著外，其他2个时期均明显增多，且该处理9月10日成铃数最多；播前深耕处理的成铃数除8月15日与CK差异不显著外其他2个时期均明显减少，其中9月10日该处理成铃数最少。

综合分析不同深耕时间对棉花植株性状的影响，认为开春深耕效果较好。该处理下，棉花株高最大，果枝数和后期成铃数均最多，为最终棉花高产奠定了基础。

2.3不同深耕时间对棉花产量及其构成因子的影响

与免耕处理相比，不同深耕时间对棉花产量影响差异明显（表员）。其中，开春深耕处理的皮棉产量最高，冬前深耕处理次之，二者差异显著，且均显著跃CK，增产率分别为28.1%和2.8%；而播前深耕处理的产量明显降低，降幅高达29.0豫。

与免耕处理相比，不同深耕时间对棉花单株铃数和铃重影响差异明显，且不同深耕时间处理的指标值差异均达到了显著水平，其中，开春深耕处理的2个指标值均明显增加，且均为最高；冬前深耕处理的单株铃数明显增多，但单铃重增加不显著；播前深耕处理的2个指标值均明显低于CK。不同深耕时间处理对棉花衣分无显著影响。

图6　不同深耕时间处理下不同时期的棉花幼龄数Fig.6 Young boll numbers of cotton under different plough-deep time treatment

图7　不同深耕时间处理下不同时期的棉花成铃数Fig.7 Boll numbers of cotton under different plough-deep time treatment

表1　不同深耕时间处理下棉花的产量及其构成因子Table 1 Yield and its components of cotton under different plough-deep time treatment

综合分析不同深耕时间对棉花产量及其构成因子的影响，认为开春深耕效果较好。该处理下，棉花单株铃数最多，铃重最大，最终子棉产量和皮棉产量均达到最高，其中皮棉增产率为28.1豫。

3　结论与讨论

深耕可以有效打破犁底层，调节土壤“三相”比例，具有改善土壤耕层状况[8]、提高土壤蓄水能力[13]等作用。本研究结果表明，不同深耕时间对滨海盐碱地苗期棉田土壤的保水性及容重影响差异较大，同时对改变土壤含盐量效果差异也较大。与免耕相比，冬前深耕耕层土壤容重变化最小，土壤含水量也无明显变化，因此土壤含盐量改变不明显。经过冬季降水淋溶，土壤耕层含盐量大大降低，开春深耕阻断了土壤的毛细作用，有效抑制了土壤深层的盐分返回耕层；通过开创微沟躲盐技术减少了盐分对棉苗的伤害。经过春季长时间的蒸发，大量盐分聚集在土壤耕层，4月底播种前进行深耕不仅将表层的盐分混入到耕层从而造成土壤耕层含盐量增大，而且土壤耕层含水量降低对棉花的正常生长发育更为不利。

土壤盐分、水分和容重等理化性质对棉花植株性状及产量具有显著影响[14～21]。本研究结果显示，不同的深耕时间对滨海盐碱地土壤理化性质的改变效果差异较大，最终对棉花生长发育和产量的影响效果差异明显。冬前深耕对土壤理化性质改变较小，对棉花株高、果枝数和成铃数的影响相对也较小，而生育后期幼铃数明显增多不利于有效成铃铃重的提高，因此产量提高受到限制；开春深耕明显改善滨海盐碱地土壤的理化性质，棉花株高、果枝数和成铃数均明显提高，生育后期几乎没有幼铃，有效成铃铃重显著增大，最终增产效果最好，皮棉增产率高达28.1豫；播前深耕导致土壤理化性质恶化，严重妨碍棉花的正常生长发育，株高、果枝数、幼铃数和成铃数以及单铃重均明显下降，产量显著降低。开春深耕不仅对土壤保水性影响较小，而且能起到改善土壤质地、显著降低土壤含盐量的作用，因此对滨海盐碱地棉花植株生长和产量形成最为有利。而当地传统的播前深耕不仅无法起到改良土壤的作用，反而会恶化棉花生长的土壤环境，不仅造成人力物力的巨大浪费，而且对棉花生长造成严重的不良影响。

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Effects of Different Plough-deep Times on Physico-chemical Properties of Soil and the Yield and Plant Trait of Cotton in Coastal Saline Area of Hebei

FENG Guo-yi1，ZHAI Li-fang2，DU Hai-ying1，ZHANG Qian1，LIANG Qing-long1，QI Hong1，WANG Shulin1，WANG Yan1，LEI Xiao-peng1，LIN Yong-zeng1*
（1.Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area, Ministry of Agriculture，Cotton Research Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Shijiazhuang，050051，China；2.The Semi-arid Agriculture Science and Technology Research Center of China, Shijiazhuang 050051，China）

Abstract：For investigating the effects of different plough-deep times on physico-chemical properties of soil during the cotton seedling stage and the yield and plant trait of cotton in coastal saline area of Hebei，three different treatments were performed using saline fields that were the plough-deep before win原 ter，the plough-deep at the begin of spring，the plough-deep before planting and no-tillage directseeding（CK）with cotton（Jimian 228）in salinealkali soil. The salt content，moisture content，and soil bulk density of 0-40 cm depth soil was deter-mined hierarchically in the seedling stage，and the yield and plant trait of cotton also determined dur原ing the growth stage. The results showed that compared with CK，the soil bulk density reduced obviously under the other three treatment. The saltcontent and moisture content of soil，the plant height，the number of fruit branches，large bolls of cotton had not been indifference，the small boll number of cotton increased obviously，the increase of cotton yield was not significant under the T1treatment. The soil salt content reduced and the moisture content of 10-40 cm soil had not been obvious changed，the plant height，the number of fruit branches，large bolls and boll weight of cotton increased obviously，and the small boll number of cotton reduced obviously at 10 September，the increase of cotton yield was not significant under the T2treatment. The soil salt content in原creased and the soil moisture content reduced, the number of fruit branches, large bolls and small bolls of cotton increased obviously，the boll weight and yield of cotton of cotton also increased obviously under the T3treatment. There was more advantageous to soil improvement, the growth and development and yield im原provement of cotton in Coastal Saline Area of Hebei under the plough-deep at the begin of spring.

Key words：Cotton；Coastal saline area；Yield；Plant trait；Plough-deep time

中图分类号：S562

文献标识码：A

文章编号：1008-1631（2016）01-0025-05

收稿日期：2015-05-05

基金项目：国家科技支撑计划项目（2013BAD05B0503）；河北省青年自然基金项目（C2015301051）；河北省现代农业产业体系棉花创新团队建设项目；河北省财政厅项目（F15C2015043769）；河北省财政厅项目（F15C2015043764）

作者简介：冯国艺（1982-），男，河北邢台人，助理研究员，博士，主要从事棉花抗逆高产生理研究。E-mail：fgy_2010@ sina.com。

通讯作者：林永增（1963-），男，河北威县人，研究员，主要从事棉花高产高效栽培技术研究。E-mail：zaipei@sohu.com。