不同灌水處理對棉花生長發育及產量的影響

李淦，高麗麗，康正華，李建偉，王蜜蜂，馬云珍，張巨松

(新疆農業大學/教育部棉花工程研究中心，烏魯木齊　830052)

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不同灌水處理對棉花生長發育及產量的影響

李淦，高麗麗，康正華，李建偉，王蜜蜂，馬云珍，張巨松

(新疆農業大學/教育部棉花工程研究中心，烏魯木齊830052)

摘要：【目的】研究不同灌水處理對新陸早57號棉花生長發育、蕾鈴變化及產量的影響，為篩選出適宜的灌水分配方式提供理論依據。【方法】采用單因素隨機區組試驗，在總灌量一致的條件下，設置灌水次數為10、8和6次3個不同灌水處理。【結果】各處理間D8處理的主莖日增長量、蕾鈴數量、單株鈴數以及單鈴重最高，皮棉產量與其他處理間達到顯著差異。且在棉花關鍵生育時期D8處理的葉面積指數、SPAD值以及“三桃比例”更為合理。【結論】不同灌水分配方式與棉花單鈴重、單株鈴數密切相關，在D8處理的灌水分配方式下，結合相應的灌水制度，有利于實現棉花高產。

關鍵詞：灌水分配方式；生長發育；產量

0引 言

【研究意義】新疆棉區干旱少雨，棉花生產主要依賴于灌溉,屬于典型的灌溉農業生產區[1]。近年來，隨著工農業的快速發展，水資源供需的矛盾日益劇烈。雖然膜下節水滴灌技術的引入及大面積推廣[2]，使得農業灌溉用水問題得到了一定程度的緩解，但水資源匱乏的問題仍然存在。隨著地下水位的降低，棉花頭水已提前至盛蕾期[3]。因此，在總灌量一致的條件下，研究如何合理的分配棉花整個生育期的灌水具有重要意義。【前人研究進展】灌水是制約棉花生產的關鍵技術，合理的灌水有利于棉花產量的形成[4]。關于灌水相關問題的研究已經取得研究成果，已有研究表明，水分虧缺會導致光合速率下降、生物量積累降低且對棉鈴形成有較大影響[5-7]。【本研究切入點】目前關于灌水的研究主要集中在不同灌溉頻次及灌溉量方面[8-10]，而關于灌水分配方式的報道較少，且僅限于總灌量不一致條件下的灌溉研究[11-13]。【擬解決的關鍵問題】試驗在大田自然條件下，設置不同灌水處理，研究不同灌水分配方式對棉花生長發育及產量的影響，篩選出適宜的棉花灌水分配方式，為生產中科學合理制定節水高效灌溉策略提供理論依據。

1材料與方法

1.1材 料

試驗于2015年在新疆昌吉州瑪納斯縣六戶地鎮進行。試驗地前茬棉花，土質為粘壤土，堿解氮51.05 mg/kg、速效磷15.53 mg/kg、速效鉀221.88 mg/kg、有機質1.95 g/kg。供試棉花(GossypiumhirsutumL.)品種為新陸早57號。試驗為單因素隨機區組試驗設計。設置三種灌水次數6次(D6)、8次(D8)、10次(D10)，總灌溉量均為4 500 m3/hm2。供試棉花品種為新陸早57號。采用機采棉種植模式，1膜6行，行距配置(66+10)cm，株距10 cm，理論密度為27×104株/hm2。每個小區3膜18行，重復三次，共9個小區，試驗地總面積為533.6 m2(0.8畝)。田間管理措施同大田膜下滴灌棉花。表1

表1　灌水分配

1.2方 法

1.2.1生育進程

調查各小區出苗、現蕾、開花、盛花、盛鈴、見絮情況。

1.2.2農藝性狀

各小區選擇代表性棉株15株，調查測定各小區株高、真葉數、果枝數、始節高度、總果節數、蕾鈴數。

1.2.3“三桃”比例

7月15日伏前桃、8月15日伏桃、9月5日秋桃三次田間調查。

1.2.4葉面積指數(LAI)

利用打孔稱重法測葉面積。在每次追施氮肥后第5 d，各處理選代表性棉株4株均勻取10片葉，用已知面積的圓形打孔器(半徑r=0.5 cm)避開葉脈在葉片上打孔100個烘至恒重(W)，然后同4株葉干物質重折算葉面積指數。

葉面積指數(LAI)=(總葉重×π×r2×100×單位面積實際株數)/(4×10 000×W).

1.2.5SPAD值

采用SPAD502葉綠素速測儀(日本產)，每10 d測定各處理定點的6株棉花主莖功能葉片(打頂前倒四葉打頂后倒三葉)的葉綠素含量；每個葉片取五點進行測量，每處理重復3次，以18片功能葉葉片的葉綠素含量的平均值為該處理的SPAD值。

1.3數據統計

采用Excel2010、DPS7.05進行分析，方差分析均為0.05水平，采用LSD法。

2結果與分析

2.1不同灌水處理對機采棉生育進程的影響

不同灌水處理生育期持續時間表現為D8>D10>D6。各處理間在出苗及現蕾差異不大，均在4月29日及6月1日。苗期持續時間沒有影響，在蕾期持續時間D10、D8處理較D6處理分別增加了4和5 d。開花后各處理間差異較大，D6處理最早進入花鈴期，其他處理間差異不大。各處理進入盛鈴也表現出相同趨勢，D6最早(7月10日)，D8最晚(7月19日)，這是因為D6處理頭水時間較晚，導致植株前期水分虧缺，更早進入生殖生長。其他處理表現為D8>D10，分別于8月26日和8月22日吐絮，花鈴期持續時間分別為65和62 d，說明D8處理更有利于棉鈴的生物量積累，從而提高產量。表2

表2　不同灌水處理下棉花生育進程

2.2不同灌水處理對機采棉株高的影響

不同灌水處理直接影響棉花的株高，株高的變化則反映了棉花群體長勢狀況。研究表明，各處理在出苗、現蕾、盛蕾時差異不大，開花后D6與D10、D8處理差異顯著，吐絮時D10處理、D8處理比D6處理高出11.4和9.3 cm，且D10與D6處理達顯著水平。結果表明，D10、D8處理能夠有效的改善棉花群體株型結構，有利于棉花發揮群體優勢，提高產量。圖1

2.3不同灌水處理對機采棉主莖日增長量的影響

不同處理間主莖日增長量在出苗—現蕾差異不大且增長緩慢，現蕾后增長迅速，在見花—開花階段達到最大值，開花后繼續增長，但增長幅度減小。不同處理間D10、D8處理明顯高于D6處理。研究表明，在D6處理下，會影響棉株增長，造成棉株形態矮小，直接影響產量。表3

圖1　不同灌水處理下機采棉株高變化

處理Treatments出苗-現蕾Emergency-Appearbud現蕾-見花Appearbud-Appearingflowers見花-開花Appearingflowers-Flowering開花-盛花Flowering-Fullflowers盛花-盛鈴Fullflowers-FullbollsD100.781.441.7251.6350.46D80.7751.331.8551.5550.42D60.841.341.231.280.41

2.4不同灌水處理對機采棉葉面積指數的影響

葉面積指數(LAI)是衡量棉株冠層結構是否合理的重要指標[14]。不同灌水處理對棉花LAI影響較大，各處理均呈先增后減的單峰曲線，D10、D8處理在盛鈴達到最大值，D6處理盛花達最大值，且生育后期下降較快，表現出早衰的趨勢。在蕾期各處理間LAI差異不大，開花后D8處理最大，吐絮依然表現較高水平。表明D8處理更有利于塑造良好的冠層結構，提高光能利用率，為產量的提高奠定了良好的基礎。圖2

圖2　不同灌水處理下機采棉LAI變化

2.5不同灌水處理對機采棉倒四葉SPAD值的影響

葉片葉綠素含量與棉株光合能力息息相關，而SPAD值是衡量葉片葉綠素含量大小的數值[15]。研究表明，隨著生育進程的推移，棉花倒四葉SPAD呈現先增后降的單峰曲線，在盛花期達到最大值。各處理間SPAD比較為：D8>D6>D10。D8處理比D10、D6處理高出2.5、2.3。D6及D8處理后期SPAD值下降速率較快，可知D8、D6處理在吐絮期葉片衰老較快，對棉花后期光合積累影響較大。而D10處理SPAD值較高，說明后期灌水可有效的延長葉片功能期。圖3

圖3　不同灌水處理下機采棉SPAD變化

2.6不同灌水處理對機采棉“三桃”比例的影響

不同灌水處理下，伏前桃比例差異不顯著，D10處理的比例相對較高，比D8、D6處理高出6%。伏桃比例很大程度上決定了棉花產量，各處理間伏桃比例表現為D8>D6>D10，且D8和D10處理存在顯著性差異。從秋桃比例來看，D10處理秋桃最多，與其他處理差異顯著。結果表明，不同灌水處理對棉花“三桃”比例有一定影響，前中期的高灌量可促進伏桃比例的增加，減少秋桃比例，降低提前停水對棉花產生的不利影響，從而提高產量。圖4

2.7不同灌水處理對機采棉蕾鈴消長動態影響

各個處理蕾的生長在整個生育期都呈先增后減的單峰曲線，在出苗49 d開始快速增長，59 d開始快速下降。蕾鈴數均表現為D8>D10>D6，D8處理達到峰值時鈴數最多，D10處理次之，D6處理較差，說明D6處理前期頭水推遲對花鈴期影響較大，蕾鈴數均保持較低水平，不利于產量的形成。圖5

圖4　不同灌水處理下機采棉“三桃”比例變化

圖5　不同灌水處理下機采棉蕾鈴消長變化

2.8 不同灌水處理對機采棉產量構成因子影響

研究表明，各處理在收獲株數、衣分差異不顯著。單株鈴數以D8處理最高，比D6、D10處理增加了0.5、0.43個，但與D8處理差異不顯著。單鈴重表現為D8>D10>D6，其中D8與D6處理差異顯著。皮棉產量以D8處理最優，比D10、D6處理高出14.6%、27.1%，且與D6處理差異顯著。不同灌水處理下，D8處理更有利于增加單株鈴數和單鈴數，提高皮棉產量。表4

表4　不同灌水處理下機采棉產量及產量構成因素變化

注：同列不同字母表示差異達5%顯著水平

Note：Different small letters in a column mean significant at 5% leves

3討 論

大量研究表明不同水分處理對棉花地上部分生長發育有明顯影響，且產量之間有顯著差異，水分脅迫會破壞棉花葉片結構與功能，加快葉片衰老速度，降低棉花葉面積指數以及葉綠素含量[16-18]，影響經濟產量的形成[19]。且花鈴期的水分脅迫會影響棉花抗干旱能力，受到傷害的可能更大[19]。這與研究的結果一致，不同灌水處理間，D6處理的頭水推遲對棉花株高影響較大，比D10、D8處理低了11.4、9.3 cm。且葉面積指數、SPAD值以及蕾鈴數均低于其他處理，因而導致產量低于D10、D8處理。D10處理后期的補充灌水，對棉株后期生長發育影響不明顯，且花鈴期水分分配較少，導致棉株蕾鈴數減少，伏桃比例降低，秋桃比例增加，而間接降低了棉花產量。可見，花鈴期是棉花生長的關鍵時期，在此期間合理的分配灌水是棉花高產調控的關鍵。

研究僅測定記錄了棉花的生育階段、形態指標以及棉花蕾鈴的動態變化，灌水分配方式可能對棉花的根系和纖維品質有一定影響，因此，關于灌水分配方式與棉花生長發育的響應有待進一步研究。

4結 論

不同灌水處理間，D8處理在棉株形態指標、“三桃比例”以及蕾鈴數較為合理，因而皮棉產量表現為D8處理>D10處理>D6處理，且D8與D6處理有顯著差異。棉花頭水分配以及花鈴期灌水分配至關重要，增加棉花頭水分配有利于棉花塑造合理的株型結構，保證棉花蕾期水分供應，且花鈴期合理的分配灌水對棉花“三桃比例”、蕾鈴消長以及單株鈴數有較為有利的影響。因此，根據棉花對水分的需求，在D8處理下有利于實現棉花高產。

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Fund project:National science and technology support program in 12th Five-year plan "Research and demonstration of the key technology of high yield and high efficiency of cotton (2014BAD11B02)

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.06.003

收稿日期(Received)：2016-02-29

基金項目:國家“十二五”科技支撐計劃項目“棉花高產高效關鍵技術研究與示范”課題(2014BAD11B02)

作者簡介:李淦(1992-)，男，河南人，碩士研究生，研究方向為棉花高產栽培生理，(E-mail)391824462@qq.com 通訊作者(Cotresponding author):張巨松(1963-)，男，教授，碩士生導師，研究方向為作物高產優質栽培生理與調控技術(E-mail)xjndzjs@163.com

中圖分類號：S562

文獻標識碼：A

文章編號：1001-4330(2016)06-0992-07

Effect of Different Irrigation Treatments on the Growth and the Yield of Cotton

LI Gan, GAO Li-li, KANG Zheng-hua, LI Jian-wei, WANG Mi-feng,MA Yun-zhen, ZHANG Ju-song

(XinjiangAgriculturalUniversity/ResearchCenterofCottonEngineering,MinistryofEducation,Urumqi830052,China)

Abstract：【Objective】 This study aims to research the influence of different ways of water irrigation on the growth and development, the boll changes and yield of the cotton Xinluzao 57.【Method】The single factor randomized block test was adopted in this study, and under the condition of the same total amount of irrigation three different treatments of the water irrigation: that was ten times, eight times and six times were set.【Result】Results showed that compared with other treatments, D8 had the significant higher daily increase of main cotton stem, total boll number, boll number per plant and single boll weight. Moreover, the processing mode of D8 was more reasonable in leaf area index, SPAD values and "the ratio of three-boll" during the critical developmental period of cotton.【Conclusion】The results indicate the close correlation exists between different ways of water irrigation and the single boll weight, boll number per plant of the cotton. It is beneficial for high cotton yield to combine the processing mode of D8 with the corresponding irrigation system.

Key words:water irrigation; growth and development; yields