黄河三角洲盐碱地短季棉与不同饲草作物两熟种植效益分析

秦都林，徐勤青，孙玮琪，张杰，于谦林，魏学文，王桂峰

（山东省农业技术推广中心，济南 250014）

鲁北（黄河三角洲）植棉区是山东省重要的传统植棉区，棉花多为一年一熟种植[1]。 近年来，随着植棉物化成本和人工成本的提高，相比机械化程度较高的粮食作物，当地植棉综合效益较低。 一些轻度盐碱地基本改种粮食作物，中重度盐碱地多被弃种撂荒。 前人研究[2-5]表明，短季棉与饲草作物接茬两熟种植，在收获一季棉花的同时，增收一季牧草，不仅可为畜牧业饲草匮乏的冬春季提供优良饲料，还可提高土壤周年覆盖率。 然而，鲁北植棉区多以盐碱地为主，加大了棉饲接茬种植的难度，且饲草作物对盐碱地的适应程度也不尽相同。有关盐碱地棉饲接茬种植模式的比较研究尚未见报道。 因此，在前人研究的基础之上，选择4 种饲草作物与短季棉接茬种植，研究了不同棉饲接茬两熟种植对周年产量、效益、棉花生长发育特征和土壤理化性状的影响，旨在筛选黄河三角洲盐碱地与短季棉接茬种植的最佳饲草作物，以期为鲁北盐碱棉田，乃至其他一熟春棉种植区改棉饲两熟种植的最佳模式研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018—2019 年在山东省东营市垦利区黄河口镇（37°69′N，118°84′E）开展。 该地区处于黄河冲积平原，属于温带大陆性季风气候区，四季分明，光照充足；年平均气温14.5 ℃，年平均降水量571.4 mm。 供试土壤为滨海盐碱土，2018 年棉花播种前土壤全盐含量为2.86 g·kg—1， 有机质含量为11.34 g·kg—1，碱解氮含量为55.82 mg·kg—1，速效磷含量为23.13 mg·kg—1， 速效钾含量为115.91 mg·kg—1，pH 为8.29。

1.2 试验设计

试验以一熟春棉鲁棉研37 号[6-7]为对照，设置早熟性好、 吐絮集中适宜机采的短季棉品种中棉425[8]与4 种不同的饲草作物（小黑麦冀饲1 号、苜蓿中苜1 号、油菜饲油1 号、黑麦草冬牧70）接茬两熟种植。 随机区组设计，3 次重复， 小区面积50 m2。 春棉（鲁棉研37 号）于2018 年4 月25 日播种，地膜覆盖种植；短季棉（中棉425）于2018 年5月15 日播种， 露地直播，10 月下旬短季棉收获后接茬种植饲草作物，2019 年5 月上中旬饲草收获后再接茬种植短季棉。 春棉和短季棉均采用6 行区、76 cm等行距种植，春棉收获密度为4.5 万株·hm—2，短季棉收获密度为8.25 万株·hm—2。 短季棉采用轻简化管理（不放苗、免间定苗、免整枝打顶、简化施肥等）。 其他管理措施参照当地常规棉田管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1产量与效益。 收获期，按小区实收籽棉和饲草，记录产量，并根据当地市场价格计算不同种植模式的经济效益，试验结束后核算周年的物化投入和人工成本，计算纯收益。

1.3.2棉花生长发育特性。 在棉花现蕾期，每小区标记连续且有代表性的棉花10 株，调查蕾期（6 月15 日）、花期（7 月15 日）和铃期（8 月15 日）的株高、单株果枝数、单株结铃数，吐絮期（9 月15 日）调查烂铃数和正常铃数， 统计“三桃”（伏前桃、伏桃、秋桃）数量。

1.3.3土壤理化性状。在棉花播种前（棉饲接茬期）按5 点取样法每个小区采集0～20 cm 土层土样，3次重复， 自然风干并剔除杂物， 过孔径0.15 mm（100 目）筛。 采用电导率法（水、土质量比为5∶1）测定土壤含盐量，采用电位法（水、土质量比为5∶1）测定土壤pH，采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量，采用碱解扩散法测定碱解氮含量，采用钼锑抗比色法测定土壤速效磷含量，采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定土壤速效钾含量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016 初步处理数据，并作图；利用SPSS 26.0 进行单因素方差分析，选择最小显著差数法检验处理间的差异显著性（α＝0.05）。

2 结果与分析

2.1 种植模式对棉田周年产量与收益的影响

由表1 可以看出，与一熟春棉相比，棉饲两熟模式下的籽棉产量降低了8.2%， 但是周年生产的人工成本降低了27.9%，总投入降低了6.6%（每公顷成本降低1 155 元），并且增收一季饲草作物，周年纯收益则提高了2.9 倍（每公顷增收11 802 元）。棉饲两熟模式下，短季棉产量无显著差异，饲草产量以小黑麦最高，分别比苜蓿、油菜和黑麦草提高23.3%、18.6%和7.5%；不同棉饲两熟模式的生产成本无显著差异。短季棉与小黑麦接茬种植的周年收入分别比与苜蓿、 油菜和黑麦草接茬种植的提高10.0%、6.4%和3.8%，纯收益也提高了20.2%、9.6%和7.0%。

表1 不同种植模式棉田周年产量与收益的比较

2.2 种植模式对棉花生长发育特性的影响

与一熟春棉相比，棉饲两熟种植中短季棉的株高和单株果枝数均显著降低（图1），这主要与品种特性有关。 短季棉没有伏前桃，伏桃比一熟春棉显著降低37.7%，秋桃显著增加81.8%，但单株结铃数显著降低42.0%，烂铃数显著降低50.0%（表2）。棉饲两熟模式下，短季棉与小黑麦接茬种植的单株结铃数分别比与苜蓿和油菜接茬种植显著提高10.1%、11.5%，与黑麦草接茬种植不存在显著差异（表2）。

图1 种植模式对棉花株高和果枝数的影响

表2 种植模式对单株棉花结铃的影响

2.3 种植模式对土壤理化性状的影响

由表3 可以看出，与一熟春棉相比，棉饲两熟种植对2 年间0～20 cm 土壤pH、含盐量有一定的降低作用，对0～20 cm 土层土壤碱解氮、速效磷、速效钾有一定的提升作用， 但均未达到显著水平。且短季棉与不同饲草作物接茬两熟种植对0～20 cm 土层的土壤理化性状均没有显著影响。 这可能与棉饲两熟种植的时间过短有关。

表3 不同种植模式下0～20 cm 土层土壤理化性状的比较

3 讨论与结论

本研究发现，短季棉在棉饲两熟模式下的产量显著低于一熟春棉，平均降幅为8.2%，这与崔立华等[9]、冯璐等[10]和张冬梅等[11]的研究结果一致。 棉饲接茬两熟种植增加了一季饲草作物，种子、农药、化肥、机械等物化投入有所提高，但是短季棉采用轻简化管理，人工投入比一熟春棉降低35.5%[3]，加之饲草作物的机械化程度较高，两熟种植的总人工投入却比一熟春棉降低了27.9%。 本研究中，棉饲接茬两熟种植的收益显著高于一熟春棉，纯收益平均提高11 802 元·hm—2，经济效益提升显著。 其中，短季棉与小黑麦接茬种植的收益最高，与黑麦草接茬种植的收益次之，与油菜和苜蓿接茬种植的收益较低。 因此，在黄河三角洲盐碱地棉田优先选择短季棉与小黑麦接茬两熟种植。

冬季种植牧草不仅能够防止风沙对土壤的侵袭，而且能降低土壤水分的蒸发并提高土壤周年覆盖率[2-5]。 本研究发现，棉饲接茬两熟种植比一熟春棉单作增加一季饲草，棉田覆盖时间延长150 d 以上，改善了农田生态环境，生态效益显著；由于4 种饲草作物播种和收获的时间相近，棉饲两熟的地表周年覆盖时间无显著差异，同时饲草作物具有培肥地力的作用。本研究中棉饲接茬两熟提高了土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量，降低了土壤含盐量和pH。 虽然这些指标与一熟春棉没有显著差异，但是这可能与本试验时间较短有关，需要经过连续多年的棉饲两熟种植试验加以验证。

综上，短季棉与饲草接茬两熟种植，一方面能解决传统春棉单作物化和人工成本高，植棉效益低下的问题，显著提高农民植棉收益；另一方面，能增加棉田冬季地表饲草覆盖，缓解表层土壤返盐现象，改善农田生态系统。 短季棉与不同饲草作物接茬两熟种植均显著提高棉田经济和生态效益，实际生产中应结合当地生态和生产条件选择适宜小黑麦、黑麦草、油菜、苜蓿等饲草类型。 在黄河三角洲盐碱地棉田， 优先推荐短季棉与小黑麦接茬种植。棉饲接茬两熟种植对黄河三角洲盐碱地综合开发利用和助力乡村振兴具有重要意义。棉饲接茬两熟种植一方面可提高棉农收益，调动植棉积极性；另一方面可减少土壤裸露时间， 改善土壤理化性状和生态环境，也有助于黄河三角洲盐碱地综合开发利用。