基肥减施对不同棉花品种生长发育、干物质积累分配及产量品质的影响

2020-07-02 09:25黄光伟汪志强陈国栋胡守林郭子轩毛廷勇

新疆农业科学 2020年6期

黄光伟, 汪志强，陈国栋, 胡守林, 郭子轩，毛廷勇, 李玲，

张伟2，支金虎1，姚永生1, 翟云龙1，万素梅1

(1.塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300; 2.石河子大学，新疆石河子 832000)

0 引言

【研究意义】施肥是给棉花提供养分的重要方式，科学施用基肥不仅可以提高肥料利用效率，还有利于棉花的生长发育。过度施肥影响土壤质量，破环土壤养分平衡，基肥减施对促进棉花生产具有重要意义。【前人研究进展】关于提高肥料利用效率前人已做出研究，有研究表明[1-3]，随着基肥施用量减少，作物株高等农艺性状会不同程度下降，但无显著差异。减少20%的施氮量，玉米干物质量、干物质分配系数及产量并未减少，反而会有少量增加。刘学军等[4]研究表明，增施氮肥不会提高冬小麦和夏玉米的产量以及氮素含量，反而会增加肥料的无谓消耗。基肥减施后产量不减或者减产较小，可以达到高效的肥料利用效率[5-10]。【本研究切入点】在新疆阿拉尔垦区，基肥减施对不同棉花品种的影响并未做系统研究。研究基肥减施对不同棉花品种的影响。【拟解决的关键问题】研究基肥减施对不同棉花品种生长发育、干物质积累及分配等性状的影响，筛选出阿拉尔垦区适宜基肥减施的棉花品种，提高产量，优化品质，提高肥料利用效率，为阿拉尔垦区基肥减施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为新陆中22号(A1)、新陆中55号(A2)、新陆中82号(A3)、锦棉Z1112(A4)、新陆早74号(A5)、新陆早77号(A6)。

参试肥料为氮(尿素[N=46%]，磷酸二铵[N=18%])，磷(磷酸二铵[P2O5=46%]，富过磷酸钙[P2O5=32%])，钾(硫酸钾[K2O=24%])。

试验地土壤养分含量有机质8.86 g/kg,碱解氮 N 44.32 mg/kg，速效磷30.46 mg/kg，速效钾200.83 mg/kg，全盐4.2 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

选取6个不同棉花品种作为供试材料，设置3个基肥处理：处理1(N1)：常规基肥处理，施用尿素225 kg/hm2、磷酸二铵225 kg/hm2、富过磷酸钙225 kg/hm2、硫酸钾150 kg/hm2；处理2(N2)：的基肥用量是处理1的50%，即尿素112.5 kg/hm2、磷酸二铵112.5 kg/hm2、富过磷酸钙112.5 kg/hm2、硫酸钾75 kg/hm2；处理3(N3)为对照(CK)，不施用任何基肥。处理1(N1)为大田生产中常规基肥施用量。

试验采用两因素裂区试验设计，主区为3个基肥处理，副区为6个棉花品种，3次重复，每个小区面积为12 m2，试验地总面积为810 m2。

试验小区于2018年4月24日播种，采用1膜4行的种植方式，试验小区采用不同基肥施用量，后期采用滴灌方式追肥，追肥总滴肥量为900 kg/hm2，所用滴灌肥为硝基复合肥(N∶P∶K=26∶6∶6)。试验地于7月14日打顶，全生育期灌水8次。

1.2.2 测定指标1.2.2.1 棉花干物质量

分别于苗期、蕾期、花铃期、吐絮期在各小区内，挑选连续且具有代表性的3株棉花(其中苗期取10株)，按照根、叶、茎、花、铃等不同器官分开剪下，放入烘干箱中105℃杀青30 min，85℃烘至恒重并记录，各生育时期测定1次，全生育期测定4次，计算其干物质分配系数。

1.2.2.2 产量

在成熟期进行田间测产，每个处理选取连续且具有代表性的6株带回室内考种，测定株高、果枝数、单株铃数、节位数、始节高度等农艺性状。在吐絮盛期，每小区随机抽取50个正常吐絮棉铃，分别测定单株籽棉、单株铃数，计算单铃重，籽棉分别轧花，测定皮棉重，计算衣分。枯霜期1周内收获棉花，分处理计产数取收获株数。

1.2.2.3 品质

将考种结束后的棉花放入扎花室进行扎花，每个处理3次重复，脱绒后的棉花放入HFT9000型大容量纤维测试仪进行纤维品质测定。

1.3 数据处理

不同处理的产量性状、品质性状等测定数据采用 Microsoft Excel 2003进行整理，用DPS 7.05进行数据方差分析。

2 结果与分析

2.1 基肥减施对不同棉花品种生育期的影响

研究表明,各个基肥处理下6个棉花品种的生育天数均存在显著性差异。在N1(基肥全施)处理下，新陆中55号品种的生育天数最长，显著高于新陆中82号、新陆早74号、新陆早77号品种，新陆早77号品种生育天数最短。在N2(基肥半施)处理下，新陆中55号品种的生育天数最长，新陆中82号、新陆早77号品种生育天数较短。在N3(不施基肥)处理下，新陆中22号、新陆中55号品种生育天数较长，新陆早74号品种生育天数最短。新陆中55号品种的生育天数对基肥施用量不敏感，增加基肥施用量不会使新陆中55号品种生育天数有显著变化。表1

表1 不同棉花品种生育阶段天数(d)和生育期(d)比较Table 1 Comparison of days and growth period (d) of different cotton varieties during growth stage

注：数据为3个重复的平均值。同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

2.2 基肥减施对不同棉花品种株高的影响

研究表明,随着生育期的推进，各品种株高增长较快，其中现蕾期至开花期(打顶前)增长最快，花铃期至吐絮期增长缓慢甚至出现停止生长的现象。在N1(基肥全施)处理下，新陆中82号品种的株高在蕾期、花铃期、吐絮期株高均为最高，显著高于其余品种。在N2(基肥半施)处理下，新陆早74号品种在苗期、蕾期、花铃期、吐絮期株高均为最高。在N3(不施基肥)处理下，锦棉Z1112品种在苗期、蕾期、花铃期、吐絮期株高均达到最大。表2

2.3 基肥减施对棉花干物质积累的影响

研究表明,不同品种对基肥施用量敏感程度不同。随着基肥施用量的减少，各棉花品种干物质积累量也存在不同程度的减小，在基肥全施处理下，锦棉Z1112品种干物质积累量最高，显著高于N2(基肥半施)、N3(不施基肥)处理。在基肥半施处理下，新陆中22号、新陆中55号、新陆中82号、新陆早74号、新陆早77号品种的干物质积累量较高，但与N1(基肥全施)、N3(不施基肥)无显著差异。在不施基肥处理下，由于养分不足导致新陆中55号品种干物质积累量较少，显著低于N1(基肥全施)、N2(基肥半施)处理，锦棉Z1112、新陆早74号品种N3(不施基肥)处理下显著低于N1(基肥全施)处理，但与N2(基肥半施)处理无显著差异。新陆中55号、锦棉Z1112、新陆早74号品种对基肥施用量最为敏感，在不施基肥条件下干物质积累量最少，光合产物最少，养分不足导致植株发育不良而减产。其余品种基肥全施、基肥半施与不施基肥干物质积累量无显著差异，在不施基肥条件下，及时追肥也可获得高产。表3，图1

表2 不同时期不同棉花品种株高变化Table 2 Variation of plant height of different cotton varieties in different periods(cm)

图1 基肥减施下不同棉花品种干物质积累量变化
Fig.1 Effects of base fertilizer reduction on dry matter accumulation of different cotton varieties

2.4 基肥减施对棉花营养器官干物质量的影响

研究表明,随着生育期的推进，棉花营养器官干物质积累量逐渐增加，现蕾期至花铃期增长速度最快，养分吸收利用率最高。随着基肥施用量的增加，各棉花品种营养器官干物质量也随之增加。在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)、N3(不施基肥)处理中，锦棉Z1112品种较其余品种干物质积累较多，对基肥施入量最为敏感。表3

表3 营养器官干物质积累变化(g/株)Table 3 Changes in dry matter accumulation of cotton vegetative organs ( g/strain)

研究表明,随着基肥施用量的减少，各棉花品种的营养器官干物质分配系数也随之减小，且在各品种处理中，新陆早74号品种营养器官干物质分配最高。表4

2.5 基肥减施对不同棉花品种生殖器官的影响

研究表明,随着生育期的推进，各棉花品种生殖器官干物质积累量逐渐增加，在花铃期至吐絮期增长速度最快。随着基肥施入量的减少，各棉花品种生殖器官干物质量均存在下降的趋势，但锦棉Z1112、新陆早74号品种在花铃期时基肥半施干物质总量少于不施基肥的干物质量，说明该品种不施基肥在花铃期有利于干物质积累向生殖器官转移分配。表5，表6

随着生育期的推进，各品种生殖器官干物质分配系数逐渐增大，苗期只进行营养生长，生殖器官分配系数为0，花铃期至吐絮期生殖器官干物质分配系数增长最快。在各棉花品种中，锦棉Z1112、新陆早74号品种干物质分配系数低于其余品种，锦棉Z1112、新陆早74号品种对基肥施用量不敏感，即增加基肥施用量不会提高生殖器官干物质分配系数。表7

表4 不同棉花品种营养器官的干物质分配系数Table 4 Dry matter partition coefficient of vegetative organs of different cotton varieties(%)

表5 棉花生殖器官干物质积累变化(g/株)Table 5 Changes in dry matter accumulation of cotton reproductive organs ( g/strain)

续表5 棉花生殖器官干物质积累变化(g/株)
Table 5 Changes in dry matter accumulation of cotton reproductive organs ( g/strain)

处理Treatmant品种Varieties生育时期Growthperiod苗期Seedlingstage蕾期Budstage花铃期Floweringandbollstage吐絮期BollopeningperiodN2新陆中22号0.000.05ab2.95b43.25ab新陆中55号0.000.02bc3.13b57.89a新陆中82号0.000.02bc3.06b38.86b锦棉Z11120.000.03bc3.46b44.51ab新陆早74号0.000.01c2.11b35.66b新陆早77号0.000.06a5.77a44.38ab平均值0.000.033.4144.09N3新陆中22号0.000.03ab5.31a40.46a新陆中55号0.000.02ab3.10bc37.77a新陆中82号0.000.01ab4.75ab31.75a锦棉Z11120.000.01b2.99bc41.40a新陆早74号0.000.01ab2.14c22.73a新陆早77号0.000.05a4.06abc34.64a平均值0.000.023.7334.79

表6 不同棉花品种生殖器官的干物质分配系数Table 6 Dry matter partition coefficients of different cotton genital organs in different treatments(%)

2.6 基肥减施对不同棉花品种产量性状的影响

研究表明,不同基肥处理对棉花产量性状的影响存在显著性差异，在N1(基肥全施)处理下，新陆中22号品种的单铃重、衣分、皮棉产量均为最大，高于其他处理。在N2(基肥半施)处理下，各棉花品种的单株铃数均无显著性差异，新陆中22号品种的单铃重、衣分、籽棉产量皮棉产量均为最大。在N3(不施基肥)处理下，锦棉Z1112品种的单株铃数、衣分、皮棉产量达到最高，籽棉产量相对较高。锦棉Z1112品种对基肥施用量不敏感，可不施基肥，增加追肥次数。新陆中22号品种在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)处理下，籽棉、皮棉产量达到最大值，且在N2(基肥半施)处理下，籽棉、皮棉产量下降不明显。表7

表7 不同棉花品种产量及其产量构成因素Table 7 Effects of Yield and Yield Components of Different Cotton Varieties

2.7 基肥减施对不同棉花品种品质性状的影响

研究表明,各棉花品种间存在显著性差异，在N1(基肥全施)处理下，新陆早77号品种的上半部平均长度、整齐度、断裂比强度均达到最大值。在N2(基肥半施)处理下，各品种的上半部平均长度、整齐度均无显著差异，新陆早77号品种的纤维伸长率较低，但其上半部平均长度、整齐度均高于其他处理，断裂比强度相对其余品种较高，新陆中22号次之。在N3(不施基肥)处理下，新陆早77号纤维上半部平均长度、整齐度均较高，马克隆值为4.34，属于B2级，品质较好，但断裂比强度和纤维整齐度较低。表8

表8 不同棉花品种的棉纤维品质Table 8 Cotton fiber quality of different cotton varieties

3 讨论

研究表明，随着基肥施用量的减少，棉花的生育天数无显著差异，但锦棉Z1112对基肥施用量较为敏感，增施基肥可以有效地延长锦棉Z1112的生育期。同一基肥水平各品种间存在显著性差异，新陆中55号的生育天数在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)、N3(不施基肥)条件下均为最高。随着基肥施用量的减少，不同棉花品种的株高也随之降低，但各处理间株高差异未达到显著水平。这与前人研究相一致，张允昔等[11]研究表明，棉花株高等农艺性状随着基肥的减少而降低，不同棉花品种生育期变化由自身遗传特性所决定。

研究表明，干物质积累量与基肥施用量密切相关，N1(基肥全施)>N2(基肥半施)>N3(不施基肥)，其中锦棉Z1112基肥全施条件下的干物质积累量显著高于基肥半施、不施基肥的干物质积累量，且随着基肥施用量的增加，锦棉Z1112的营养器官干物质量及分配系数有较大幅度的提升，但生殖器官干物质量及分配系数较低，可能因前期营养生长过旺，未能及时的进入花芽分化过程，导致养分分配不合理，进入生殖生长时间较慢，生殖生长时间过短，生殖器官干物质积累量较少。这与前人研究相一致[12-13]，随着施肥量的增加，干物质积累量显著提升，基施量减少会导致氮肥前移，对棉花营养生长影响较大，可在花铃期增加追肥来提高棉花干物质量。

棉花产量与单株铃数、单铃重等性状息息相关，研究结果表明，随着基肥施用量的减少，棉花单铃重等产量性状也随之减小，新陆中22号在N1(基肥全施)和N2(基肥半施)条件下均无显著差异，且基肥半施条件下籽棉产量达到最大值，基肥减施有利于新陆中22号产量的构成。这与前人研究结果相一致[14-16]，控施基肥能有效的提高棉花单株铃数和单铃重，减少蕾铃脱落的比例，促进产量的形成。

研究表明，随着基肥施用量的减少，棉花上半部平均长度、纤维整齐度均有所下降，但均未达到显著水平。在供试棉花品种中，新陆早77号表现最优，这与前人的研究结果相一致[17]，增施肥料可以显著提高棉花的上半部平均长度、整齐度、断裂比强度，提高棉花品质。

4 结论

新陆中55号生育天数最长，达到了132 d，新陆早77号生育天数最短，为119.8 d，可能与品种特性有关。随着基肥施用量的减少，各品种的株高也随之下降，其中锦棉Z1112株高最高，显著高于其他品种。锦棉Z1112在基肥全施处理下，干物质积累量最多，但养分用于营养生长较多，用于生殖生长较少。在不施基肥处理下，新陆中55号干物质积累量最少，应增施基肥来获得高产。新陆中22号的单株铃数、单铃重、籽棉、皮棉产量均为最大，且基肥半施对该品种产量性状无显著差异，可减施基肥来增加肥料利用率。新陆早77号的各个品质性状均为最优，新陆中22号次之，在基肥半施条件下，2品种均未出现大幅度下降的趋势。在阿拉尔垦区基肥减施下，种植新陆中22号可获得最大经济效益。