南疆無膜滴灌栽培對棉花出苗及生長指標的影響

文卿琳 劉紹東

摘要：為了探明無膜栽培對南疆荒漠綠洲帶不同品種棉花出苗、生長指標及產量的影響。采用裂區設計，主區為栽培方式，設無膜和覆膜2個處理；副區為品種，分別為‘中619（‘CCRI619）、‘新陸早48號（‘XZ48）、‘中74（‘CCRI74）。通過大田試驗和室內分析相結合方法對各處理棉花的出苗情況、植株性狀、生長分析指標及產量等進行測定分析。結果表明：（1）無膜栽培降低了棉花的萌動速度、頂土破土能力及出苗率，出苗整齊度差；（2）無膜栽培與覆膜栽培相比，顯著降低了棉花群體的經濟產量，極顯著降低了棉花的群體生物產量，而對棉花植株性狀、干物質分配的影響較??；（3）無膜栽培棉花單株籽棉產量與覆膜栽培相比差異不顯著，但無膜栽培下不同品種間單株籽棉產量和群體經濟產量差異均顯著，表現為‘CCRI619的產量顯著高于其余2個品種?！瓹CRI619適合南疆地區無膜栽培。

關鍵詞：棉花；無膜栽培；出苗；生長指標；干物質；產量；南疆

中圖分類號：S562文獻標志碼：A論文編號：cjas20190400001

No Film Mulching Drip Irrigation in Southern Xinjiang： Effects on Cotton Seedling Emergence and Growth Index

Wen Qinglin1，2， Liu Shaodong2

（1College of Plant Science， Tarim University， Alar 843300， Xinjiang， China； 2Institute of Cotton Research， Chinese Academy of Agricultural Sciences/ State Key Laboratory of Cotton Biology， Anyang 455000， Henan， China）

Abstract： To explicit the effects of no film mulching on the cotton emergence， growth index and yield in desert oasis zone in southern Xinjiang， split block design was used with the cultivation methods of film mulching and no film mulching assigned as the main plots， and the cotton varieties of‘CCRI619，‘XZ48and‘CCR174assigned as the sub plots. We studied the emergency， plant traits， growth index and yield of cotton by the methods of field experiment and laboratory analysis. The results showed that： （1） under no film mulching， the seed germination， the top soil breaking capacity， the emergency rate decreased， and the uniformity of seedling was bad； （2） compared with the film mulching， the no film mulching significantly reduced the economic output of cotton groups， extremely and significantly reduced the population biomass， and had a little effect on the plant traits and dry matter partition of cotton； （3） there was no significant difference of seed cotton yield per plant between the film mulching and no film mulching， whereas， under no film mulching， significant differences of seed cotton per plant and the economic yield of population were found among the three varieties， showing the yield of‘CCRI619significantly higher than that of the other two. The‘CCRI619is suitable for no film mulching cultivation of cotton in southern Xinjiang.

Keywords： Cotton； No Film Mulching； Seedling Emergence； Growth Index； Dry Material； Yield； Southern Xinjiang

0引言

南疆位于天山南部，氣候干燥，年降雨量不足200mm，極端年份年降雨量50～70 mm，而蒸發量高達2000 mm以上，無霜期較長，且倒春寒嚴重，春季低溫冷害、凍害頻繁發生，種植業自然條件相對脆弱，而且早晚、晝夜溫差大。棉花產業是南疆區域的支柱產業，也是南疆各族群眾重要經濟收入來源之一。自20世紀90年代以來，為了抵御倒春寒、土壤干旱、鹽漬化對棉花苗期的生長發育，地膜被廣泛推廣并大量應用。地膜的使用，不但起到了增溫保墑的作用，而且由于地膜的使用提前了棉花的播種期，也就相應的延長了棉花的生育期，使棉花增產增效。在新疆棉花產業發展中，地膜的使用使棉花生產發生了質的飛躍，使棉花產量從不足1500 kg/hm2，增加到6000 kg/hm2。但由于地膜具有分子量大、性能穩定、難降解等特點，長時間（20～30年覆膜年限）、大規模（66.7萬hm2現有覆膜棉）的覆蓋地膜造成了農田殘膜積累污染。當前，新疆棉田地膜平均殘留量超過265.3 kg/hm2，是全國平均水平的4.5倍[1]。隨著覆膜面積的不斷擴大、地膜使用量的逐漸增加，棉田殘膜污染情況變得越來越嚴重，前人通過大量研究表明：殘留地膜在土壤中的大量積累，顯著降低了土壤的通氣透水性[2-5]，土壤的理化性狀和生物學性狀惡化[6-11]，進而影響作物種子的發芽和出苗以及作物的正常生長發育，從而造成棉花產量的降低[12-15]。雖然新疆極力推廣使用殘膜回收機回收殘膜，但是其回收率不高且故障率高[16-17]。另有人研究適時揭膜能增加作物根系的透氣性和活性，有利于棉花后期生長發育，抑制地膜棉的早衰，但揭膜需要大量人力物力，增加了成本，農民積極性不高，而且仍有地膜殘留[18-20]。

針對覆膜棉花帶來的根系變淺、側根減少以及對土壤造成的污染嚴重等問題，本研究以無膜滴灌栽培棉花為研究對象，研究不同品種在無膜栽培下的發芽出苗情況、棉花農藝性狀、生長分析指標、干物質分配特點及產量的變化特點，探討無膜栽培的可行性，以期為新疆棉花無膜栽培提及農業可持續發展供理論依據及技術支持。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點

本試驗于2016年4—10月在中國農業科學院棉花研究所阿拉爾試驗基地進行。試驗地土壤為壤土，有機質10.6 g/kg，堿解氮43.9 mg/kg，速效磷12.0 mg/kg，速效鉀170 mg/kg。試驗田排灌方便，地勢平坦。

1.2試驗設計

采用裂區設計，主區為栽培方式，設無膜和覆膜2個處理；副區為品種，以‘中74（‘CCRI74）、‘中619（‘CCRI619）和‘新陸早48號（‘XZ48）分別來自黃河流域棉區和西北內陸棉區3個早熟品種為試驗材料。重復3次，共計18個小區，小區長1.6 m，寬2.28 m，種植密度為22.5萬株/hm2，于4月10日播種，棉花種植行距采用66+10 cm，株距10 cm的種植模式，其他管理統一按新疆機采棉栽培要求進行。

1.3測定項目及方法

1.3.1棉花出苗情況調查分別于棉花播種后5天、7天、9天、11天、13天，每小區選擇3個點，每點選擇連續100穴調查棉花的萌動及出苗情況。

1.3.2生長發育性狀測定分別于播后60天、90天、120天在每個小區取生長均勻一致的3株棉花，按不同器官（葉、主莖+葉枝、果枝、蕾花鈴）分樣，測定鮮重，然后80℃烘干至恒重，測定其干物質重。于棉花蕾期、花鈴期，每小區取樣3株，帶回實驗室采用打孔法測定棉花葉面積指數，采用烘干法測定棉花葉片、植株干物質重，計算棉花的相對生長率、凈同化率、比葉面積、作物生長率等指標。

1.3.3考種及產量調查吐絮期每小區取樣5株，帶回實驗室考種。在小區內分層取樣，具體為1～4果枝，5～ 7果枝，8果枝以上，每層分別采正常吐絮的單鈴50朵，帶回實驗室測定棉花平均單鈴重，并實收小區棉花換算為每公頃棉花的籽棉產量。

1.4數據處理

數據經Excel處理后，采用SPSS 16.0軟件進行統計分析。

2結果與分析

2.1無膜和覆膜處理下不同棉花品種出苗情況比較

由表1可以看出，不同栽培方式下，不同品種棉花發芽和出苗存在極顯著差異。總體表現為覆膜處理的棉花種子萌發出苗速度快，于播后5天3個品種平均拱土率為93.6%，播后7天破土率為91.2%，播后9天出苗率90.3%，播后11天出苗率達92.7%，播后13天出苗率為92.8%；而無膜種植的棉花種子萌發出苗速度慢，于播后5天3個品種平均拱土率為57.1%，播后7天破土率為39.7%，播后9天出苗率36.6%，播后11天出苗率達53.3%，播后13天出苗率為67.2%。

3個品種間表現為，在覆膜栽培下，3個品種的萌發速度、破土能力以及出苗速度不存在極顯著差異，播后9天出苗率均可以達到88%以上，田間表現為出苗整齊；而無膜栽培下3個品種的萌發速度和出苗情況呈極顯著差異，表現為‘CCRI619明顯優于其余2個品種，于播后5天拱土率比‘XZ48和‘CCRI74分別高30.2%和39.9%，播后7天破土率比‘XZ48和‘CCRI74分別高37.6%和43.7%，播后9天出苗率比‘XZ48和‘CCRI74分別高37.4%和39.9%，播后11天出苗率比‘XZ48和‘CCRI74分別高32.6%和36.5%，播后13天出苗率比‘XZ48和‘CCRI74分別高24.6%和31.0%。無膜栽培下3個品種相比較，‘CCRI619更適合無膜栽培?！瓹CRI619在無膜栽培下與覆膜栽培相比較，萌發、出苗速度相對較慢，但于播種后9天的出苗率能夠達到65.7%，而播后13天出苗率達85.4%。2.2無膜和覆膜處理下不同棉花品種農藝性狀比較

由表2可以看出，栽培方式對棉花植株性狀影響差異不顯著，表現為無膜栽培的棉花株高較覆膜栽培的偏低，而主莖葉數、果節數、鈴數及果枝臺數影響較小，說明出苗后栽培方式對棉花的生長影響較小。而同一栽培方式下，各品種間差異顯著，無膜栽培下表現為‘CCRI619和‘CCRI74品種的株高較‘CCRI74的株高高，主莖葉數3個品種無差異，3個品種的果節數、鈴數、果枝總臺數‘XZ48最少，其余2個品種差異不明顯。說明較常規覆膜栽培相比，無膜栽培對棉花出苗后的植株性狀及生殖器官影響較小。

2.3無膜和覆膜處理下不同棉花品種生長分析比較

由表3可以看出，不同處理對棉花生長分析指標影響不同，表現為無膜處理的蕾期平均相對生長率RGR、比葉面積SLA、作物生長率CGR小于覆膜處理，而花鈴期的平均RGR、SLA高于覆膜處理，說明無膜生長影響了作物前期的生長速度，而隨著氣溫的升高，到后期生長速度反而加快；而NAR則表現為蕾期無膜處理高于覆膜處理，而花鈴期除了‘CCRI619的凈同化率NAR較覆膜處理的高，其余2個品種均低于覆膜處理。無膜栽培下，3個品種表現為，‘CCRI619蕾期的RGR、NAR、SLA、CGR均低于其余2個品種，而花鈴期的各項生長指標均高于其余2個處理；‘XZ48在蕾期和花鈴期的各項指標均高于‘CCRI74。說明‘CCRI619在無膜栽培下，前期生長較緩慢，而后期不易早衰，生長良好，更適合于無膜栽培。

2.4無膜和覆膜處理下不同棉花品種干物質分配比較

由表4可以看出，不同處理對棉花干物質積累有一定的影響，表現為播后60天，無膜處理的營養器官干物質重于覆膜處理；而播后90天、120天的無膜處理營養器官干物質均輕于覆膜處理；生殖器官表現為播后60天2種栽培方式差異不明顯，播后90天無膜處理的干物質重小于覆膜處理，播后120天無膜處理的生殖器官干物質均較覆膜處理的重。說明無膜栽培對棉花單株生育前期的干物質積累以及棉花最終的生殖器官及產量的積累影響較小。

由表5可以看出，不同處理棉花在播后90天之前都以營養生長為主，覆膜栽培的棉花營養器官干物質重所占比率較無膜栽培的營養器官干物重所占比率高，而播后120天棉花以生殖生長為主，其中生殖器官所占比重大于50%，不同栽培方式表現為，無膜栽培的生殖器官干物重所占比率低于覆膜栽培生殖器官干物重比例。說明棉花生育前期以營養生長為主，干物質主要集中在葉片和葉枝上，后來隨著棉花生殖生長增強，葉片的干物質向蕾花鈴遷移，為棉花蕾鈴的生長發育提供營養。而無膜和覆膜處理下的棉花干物質的分配百分率數值相似，差異不大，說明無膜和覆膜處理對棉花干物質分配沒有重要影響。

2.5無膜和覆膜處理下不同棉花品種產量比較

對棉花群體產量進行方差分析，結果表明：無膜和覆膜處理間的群體生物產量F=12.8484，P=0.0063小于0.01。說明無膜和覆膜處理的群體生物產量有極顯著差異。群體經濟產量的F=23.0926，P=0.0459小于0.05。說明無膜和覆膜處理的群體經濟產量有顯著差異。品種間的單株生物產量F=11.1981，P=0.0474小于0.05，說明不同品種間的單株生物產量有顯著差異。品種間的單株經濟產量F=0.2248，P=0.8304大于0.05。說明不同品種間的單株經濟產量無顯著差異。因為處理間存在極顯著和顯著差異，所以試驗數據進一步分析如圖1、圖2。

由圖1可以看出，不同處理對棉花單株產量表現為覆膜栽培的棉花單株生物產量顯著高于無膜栽培的生物產量，而單株經濟產量在2種栽培方式下差異不顯著；無膜栽培下，‘CCRI619的生物產量顯著高于‘XZ48，經濟產量均高于‘XZ48和‘CCRI74，但差異不顯著。

由圖2可以看出，不同處理下棉花的群體生物產量和經濟產量存在顯著和極顯著差異，表現為覆膜處理下的3個品種的生物產量均極顯著高于無膜栽培處理的棉花生物產量，而無膜栽培下3個品種表現為‘CCRI619的生物產量極顯著高于‘XZ48和‘CCRI74；覆膜處理下3個品種的經濟產量顯著高于無膜栽培的經濟產量，無膜栽培下3個品種表現為‘CCRI619的群體經濟產量顯著高于‘XZ48和‘CCRI74，而‘XZ48和‘CCRI74間經濟產量差異不顯著。

3討論

3.1栽培方式對棉花出苗的影響

棉花是喜溫作物，對低溫比較敏感，播種期的最低溫度要求氣溫連續5天穩定在12℃以上。新疆倒春寒嚴重，通常播種出苗期及苗期是棉花最易受低溫危害的生育時期。Wendell J F[18]、Kargiotidou A等[19]研究發現，低于15℃的溫度會嚴重影響棉花的生長發育，降低棉花的抗病性，造成缺苗斷壟，降低棉花田間出苗率，最終導致棉花減產。Ashraf M[20]研究發現，棉花在整個生育期均容易遇到低溫脅迫，主要是在萌發期和苗期。本試驗結果表明，2種栽培方式下，無膜栽培對棉花萌發、芽期、出苗具有較大影響，而且從田間表現來看，低溫對棉花種子萌發的影響較對棉花發芽后到破土出苗這個芽期階段的影響小，說明棉花芽期比萌發期對低溫冷害更敏感，是棉花對低溫脅迫比較敏感的時期，但是關于低溫對棉花種子芽期影響最為敏感的時期，在本研究中沒有進行相關測定，還需要進一步進行研究。

3.2栽培方式對棉花植株性狀及產量的影響

孫繪健等[21-27]研究結果表明，無膜栽培顯著影響了棉花花期前的株高、主莖葉數、始果節位、果枝數。但從棉花籽棉產量來看，在干旱區滴灌條件下，無膜栽培對各品種籽棉產量影響不顯著。因此，雖然無膜栽培顯著影響了棉花早期的生長發育，但從籽棉產量角度來看，無膜栽培和覆膜栽培差異不明顯，但品種之間差異較大。本試驗結果表明，無膜栽培的棉花株高較覆膜栽培的偏低，而主莖葉數、果節數、鈴數及果枝臺數與覆膜棉花相比差異較??；無膜栽培對棉花單株籽棉產量的影響較小，與覆膜栽培棉花單株產量相比較差異不顯著，但是由于無膜栽培影響了棉花田間的出苗率，致使單位面積上的株數下降，從而導致單位面積的群體籽棉產量顯著低于覆膜栽培的棉花群體籽棉產量。但品種間單株籽棉產量差異不顯著，群體籽棉產量差異顯著，表現為無膜栽培下，‘CCRI619的群體經濟產量顯著高于‘XZ48和‘CCRI74。造成群體產量差異顯著的主要原因是無膜栽培下不同品種間出苗率的差異，最終導致棉田株數的差異。

4結論

為了解決低溫、鹽堿、缺水等惡劣的自然條件給農業帶來的危害，新疆地膜棉花被大面積推廣種植，地膜棉的產生在發揮農業生產和促進農民增收方面發揮了積極作用，然而帶來效益的同時也付出了慘重的生態代價，地膜持續的使用，殘膜回收技術的相對落后，致使土壤中殘膜量逐年增加，造成土壤結構板結、耕地質量下降，出苗困難，生態環境嚴重破壞等一系列問題，嚴重制約了新疆農業的可持續發展。為了解決棉田地膜污染、提高棉田效益，推進農業可持續發展，在中國工程院院士、著名棉花遺傳育種專家、棉花首席科學家喻樹迅院士的倡導下，全國各地農業學者、專家都紛紛開展棉花無膜栽培研究。本試驗結果表明：無膜栽培降低了棉花的出苗率，延長了棉花的出苗期，造成棉花田間出苗不整齊，但對出苗后的農藝性狀、干物質分配影響較??；無膜栽培由于影響了棉花的田間出苗率，單位面積株數下降，致使棉花產量降低，表現為群體經濟產量顯著低于覆膜對照處理，生物產量極顯著低于對照處理；無膜栽培棉花對單株籽棉產量的影響較小，與對照相比差異不顯著，并且各品種間差異也不顯著。

因此，雖然無膜栽培顯著影響了棉花苗期的生長發育，尤其影響了棉花的萌動、發芽、出苗，但從單株籽棉產量角度來看，無膜栽培和覆膜栽培差異不明顯。而同在無膜栽培下，品種之間差異較大，其中‘CCRI619的出苗整齊度、出苗率、植株性狀及經濟產量均優于其余2個品種，較適合南疆地區無膜栽培。

本試驗結果也表明，要想在南疆荒漠綠洲帶推廣無膜滴灌棉花種植，目前首要的任務是如何解決無膜棉花出苗問題。因此，研究低溫脅迫對棉花萌動、芽期、出苗期的影響及響應機制，是今后亟待解決的問題。

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