间作对红壤旱地棉花农艺性状、产量及品质的影响

崔爱花，孙亮庆，刘帅，白志刚，胡启星，黄国勤

（1.江西省棉花研究所，江西九江332105；2.江西农业大学，南昌330045）

棉花是我国最主要的经济作物之一，在国民经济中占据重要地位[1-2]。红壤是我国南方重要的土壤类型，红壤旱地是红壤的典型代表，占较大的比例，但由于多种限制因子的存在，如酸、瘦、板、黏、旱等，红壤的生产潜力未能得到发挥和挖掘[3-4]。 因此要提高红壤旱地棉田的生产力，就必须研究红壤旱地产量提升的限制因子，提出解决途径与方法。

间作相对于单作具有以下优势： 粮食相对稳产、高产[5]；提高耕地复种指数[6]；资源高效利用[7-8]；投资风险小，产值稳定[9]；防止水土流失[10]；有效防止病虫害和抑制杂草[11]等。 棉田间作是以提高棉田整体效益为目标而发展起来的现代农业种植技术体系。 近些年来，国内外对于棉田间作系统的研究时有报道，但大多数的研究工作主要集中在提高其他作物产量以及棉田整体效益上，而把棉花作为辅助目标。 如：Zhang 等[12]研究认为，棉田间作能有效提高小麦产量；李俊华等[13]、王伟等[14]一致认为，棉田间作较单作可有效控制病虫害发生；可有效缓解棉花与粮食及其他作物的争地矛盾，增加棉田整体收益[15-18]。 关于利用间作来增加棉花产量的报道较少[16，19]，关于改善棉花品质的报道也不多见[20]。 因此， 作者于2016―2017 年在具有典型南方红壤特点的昌北地区进行棉田间作试验，旨在研究间作对棉花农艺性状、产量、品质的影响，以期解决棉花生产中存在的产量不稳、品质不高等问题，为促进红壤旱地农业绿色可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验在江西农业大学科技园（115°55'02.040"E，28°46'04.476"N，原农学院试验站）进行。土壤为红壤性土亚类，年平均日照数为1 559.9 h，年平均日照总辐射102.55 kJ·cm-2， 无霜期大约269 d，年均降水量1 658.9 mm，年均温度16.5 ℃，≥10℃的活动积温为5 521 ℃。试验地为低岗地，无灌溉条件。 试验初始土壤性状是： 土壤容重1.304 g·cm-3， 总孔隙度52.98%， 毛管孔隙度41.55%，有机质含量29.78 g·kg-1，全氮1.34g·kg-1，碱解氮90.00 mg·kg-1， 全磷1.18 g·kg-1， 有效磷76.35 mg·kg-1， 全钾55.38 g·kg-1， 速效钾107.5 mg·kg-1，pH 4.75。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计， 共设置4 个处理，棉花单作（MC）、棉花间作大豆（CS）、棉花间作玉米（CM）、棉花间作甘薯（CP）。每处理重复3 次，共12个小区，小区长6.0 m，宽5.5 m，小区面积33.0 m2。供试棉花品种为赣棉杂1 号，由江西省棉花研究所选育和提供；玉米、甘薯、大豆均从江西农业大学农贸市场购买。

1.3 田间管理

间作模式： 分别于2016 年4 月25 日和2017年4 月17 日翻耕开沟播种棉花，种植规格为100 cm×40 cm， 每公顷施钙镁磷肥375 kg、 氯化钾225 kg、尿素450 kg。 2016 年4 月24 日和2017 年4 月16 日分别在棉花行间开沟播种大豆， 种植规格为100 cm×25 cm， 每公顷施钙镁磷肥325 kg、氯化钾200 kg、尿素450 kg。 2016 年4 月24 日和2017 年4 月16 日分别在棉花行间开沟播种玉米，种植规格为100 cm×25 cm，施肥每公顷施钙镁磷肥325 kg、氯化钾200 kg、尿素320 kg。 2016 年5月11 日和2017 年4 月25 日分别在棉花行间开沟栽种甘薯苗，种植规格为100 cm×25 cm，每公顷施钙镁磷肥225 kg、氯化钾150 kg、尿素240 kg。

单作模式：棉花、大豆、玉米和甘薯的播期、种植规格及施肥方式同间作模式，其它田间管理同常规大田。

1.4 测定内容及方法

1.4.1农艺性状调查。于棉花蕾期、花铃期和吐絮期定点定株调查棉花株高、果枝数、第一果枝高度、第一果枝节位、真叶数等，每小区定点10 株，求平均值。

1.4.2产量及产量性状。棉花产量为每小区实际收获的产量；于棉花吐絮期，每小区选取棉花中部30铃，进行室内考种，测定铃重和衣分；每小区调查10 株棉花的单株成铃数，取平均值。

1.4.3纤维品质。在考种的皮棉中每小区随机取10～15 g，送原农业部棉花纤维品质监督检验测试中心测定（HVICC 校准）纤维品质。

2 结果与分析

2.1 棉田间作对棉花产量及产量构成的影响

由表1 可知，棉田间作处理较单作可增加棉花铃数和产量，但在铃重、衣分和籽指方面与单作处理差异不显著。 2016 年间作各处理的棉花产量极显著高于单作， 增幅为11.4%～37.7%；2017 年增幅为18.6%～43.0%，处理CS 和CP 之间差异不显著。 年际各处理产量之间差异不明显，保持较好的稳定性。 棉花产量4 个构成因素中，各处理下铃数与产量的表现趋势一致，2016 年、2017 年间作处理的棉花铃数较单作分别增加32.8%～84.0%、21.8%～73.4%，差异均达到极显著水平。 因此，棉花间作比单作增产的主要原因是铃数的增加， 其中处理CS和CP 的增产优势最为明显。

表1 棉田间作对棉花产量及其构成因素的影响

2.2 棉田间作对棉花纤维品质的影响

由表2 可知，各处理的纤维平均上半部长度均处于29 mm 级中绒棉、整齐度处在U2 级（83.0%～85.9%，较高）、伸长率6.3%～6.4%，且各处理之间差异均不显著； 棉花间作处理的马克隆值在4.3～4.9，B2 级，均低于处理MC（C2 级），降幅为6.1%～6.5%，差异显著；处理CS、CM 和CP 的断裂比强度为29.2～29.5 cN·tex-1（强），显著高于处理MC（中等），增幅为5.4%～6.5%。由此看来，间作处理较单作可降低马克隆值、提高断裂比强度。

2.3 棉田间作对棉花农艺性状的影响

2.3.1棉田间作对棉花真叶数的影响。由表3 可知，随着生育进程的加快，棉花真叶数呈逐渐上升趋势。 初蕾期间作各处理的棉花真叶数高于单作MC，但处理间差异不显著；盛蕾期、初花期和盛花期均以处理CM 最低，显著低于处理MC；处理CS和CP 均高于处理MC，但差异不显著。 盛蕾期、初花期和盛花期， 处理MC 分别比处理CM 高25.8%、26.1%和17.4%，处理CS 和CP 较MC 分别高6.6%和5.5%、1.3%和3.8%、1.9%和11.1%；吐絮期，处理CS 和CP 最高，分别比处理MC 高7.7%和13.0%， 差异显著， 处理CM 较处理MC 低8.3%，差异显著。 上述结果表明，除CM 处理外，间作较单作在增加真叶数方面有优势，处理CP 的优势最明显。 处理CM 即棉花间作玉米没有优势，可能是与玉米前期生长较快，与棉花争夺养分及光热水资源有关。

表2 棉田间作对棉花纤维品质（HVICC）影响（2 年结果平均）

表3 棉田间作对棉花真叶数的影响（2 年平均）

2.3.2棉田间作对棉花第一果枝的影响。表4 反映的是2016 年和2017 年的第一果枝高度和第一果枝节位。 两年的第一果枝高度表现趋势一致，均以处理CP 最高，显著高于其他3 个处理。2016 年，处理CP 分别比处理MC、CS 和CM 高46.1%、54.4%和34.6%；2017 年，处理CP 分别比处理MC、CS 和CM 高31.2%、40.2%和24.2%，处理MC、CS 和CM之间差异不显著。 2016 年，处理CM 和CP 第一果枝节位分别比MC 高10.9%和12.9%， 差异显著。2017 年，处理CS、CM 和CP 的第一果枝节位均显著高于MC，增幅分别为16.9%～43.3%。 总之，棉田间作可提高棉花第一果枝高度和第一果枝节位，且以处理CP 和处理CM 效果较好。

表4 棉田间作对棉花第一果枝的影响

2.3.3棉田间作对棉花株高的影响。由图1 可知，各处理株高均表现为随着生育进程的推进呈逐渐上升的趋势，初蕾至盛蕾期增长速度较快，盛花至见絮期变化较小。初蕾期仅处理CM 显著高于处理MC； 盛蕾期处理CS 和CP 显著高于处理MC；间作处理在初花期、盛花期、见絮期和吐絮期的优势不明显。 以上分析可知，棉田间作较单作可促进棉花主茎的生长，且处理CP 具有较高优势，处理CM在棉花生长初期优势明显而后一直处于劣势，这是由于玉米前期生长较慢，后期生长快，争夺光热水及养分资源导致棉花生长一直处于劣势。

图1 棉田间作对棉花不同生育时期株高的影响

2.3.4棉田间作对棉花果枝数的影响。由表5 可知，各处理棉花果枝数随着生育进程推进呈逐渐增加的趋势。盛蕾期和初花期，处理CM 最低，较处理MC、CS 和CP 降幅分别为67.6%～72.7%和26.2%～32.4%，差异显著，而处理CS、CP 与处理MC 之间差异均不显著；盛花期以处理CP 最高，分别比处理MC、CS 和CM 高19.2%、20.8%和66.1%， 差异显著，处理CS 和处理MC 差异不显著，但均显著高于处理CM，分别比处理CM 高37.5%和39.3%。见絮期与盛蕾期、初花期的趋势一致，以处理CM最低， 分别比处理MC、CS 和CP 低26.4%～30.9%，差异显著，处理CS、CP 与处理MC 之间差异均不显著。 吐絮期，以处理CS 最高，其次是处理CP，分别比处理MC 高19.3%和10.1%，差异显著。综合以上分析认为，间作处理较单作在增加棉花果枝数方面主要表现在盛花期和吐絮期， 且以处理CP 和CS 表现较优。

表5 棉田间作对棉花果枝数的影响（2年均值）

3 讨论

大量研究证实， 棉田间作在促进棉花主茎生长[20-21]、生长发育等方面具有较高优势。 本研究中，棉田间作较单作可增加棉花株高和果枝数，果枝数以处理CS 和处理CP 的最高， 增幅分别为19.3%和10.1%；可促进棉花第一果枝高度和第一果枝节位的增加，处理CP 的第一果枝高度最高，两年平均较单作增加38.6%，间作各处理的第一果枝节位较单作增加16.9%～43.3%。 间作可明显增加农作物产量[22-24]。 本研究中棉花间作较棉花单作均表现出较好的产量优势，2 年平均增幅为15.0%～40.4%；从产量构成要素来看，间作各处理在增加铃重和衣分方面无明显优势，但可有效促进铃数的增加，平均增幅为27.3%～78.7%。 间作较单作除了提高主体作物产量外，亦可改善其品质[25-27]。 本研究中棉田间作可降低马克隆值， 降幅为6.1%～6.5%；可提高断裂比强度，增幅为5.4%～6.5%。

4 结论

棉田间作较单作可促进棉花第一果枝高度和第一果枝节位的增加；促进棉花株高、果枝数、真叶数的增加；能增加棉花成铃数，特别是提高伏桃比例来提高棉花产量；可以降低马克隆值和提高断裂比强度来改善棉花纤维品质。 综合分析认为，棉花间作甘薯的间作优势较为明显。