布管方式和施氮量對機采棉生物量、氮肥利用率及產量的影響

馬騰飛,李 杰, 王純武,婁善偉,帕爾哈提·買買提,何 紅,邊 洋,張鵬忠

(1.新疆農業科學院棉花工程技術研究中心/新疆農業科學院經濟作物研究所,烏魯木齊 830091;2. 新疆維吾爾自治區農業技術推廣站,烏魯木齊 830000)

0 引 言

【研究意義】2022年新疆棉花種植面積249.69×104hm2(3 745.3萬畝),占全國棉花種植面積的83.2%;棉花總產量539.1×104t,占全國棉花總產量的90.2%[1]。早期棉花多采用1膜4行種植模式,滴灌帶布管方式的研究主要集中在常規寬窄行距模式下1管4行和2管4行2種方式,隨著新疆機采棉的大面積推廣,為了適應采棉機采收的需要,滴灌帶布管方式一般為1膜6行3管和1膜3行3管,1膜6行3管行距為寬行66 cm+窄行10 cm和寬行72 cm+窄行4 cm,1膜3行3管行距為76 cm,滴灌毛管鋪設在作物窄行中間[2-5]。行管配置已成為影響新疆機采棉產量的一個主要因素[6-7],因此,研究布管方式對于機采棉高產具有重要意義。【前人研究進展】徐新霞等[8]研究表明,(72+4)cm 模式較 (66+10) cm模式寬行變寬,窄行變窄,中后期田間蔭蔽程度加重,空氣流通受到影響,且棉株個體間競爭加劇,皮棉產量低于 (66+10) cm模式 32.01%。蔡利華等[9]研究表明,1膜3管下窄行布管利于水分養分向根區運移,促進棉花生長,產量比偏置布管增加14.8%,且降低黃萎病發病率。劉凱等[10]研究表明,(66+10) cm株行配置下滴灌毛管在窄行中間布管或寬行布管,均利于水氮向作物行遷移,滴灌帶鋪設在作物寬行靠近作物行10 cm 處時促進棉花氮素吸收,提高氮肥利用率。促進棉花養分吸收并提高氮肥利用率?！颈狙芯壳腥朦c】前人在機采行距配置對棉花生長發育、干物質累積、產量等方面開展了研究[11-13],但機采棉在滴灌帶布管方式下對氮肥利用率和產量的影響研究鮮有報道。需研究2種滴灌帶布管方式和不同施氮量對機采棉生物量、氮肥利用率及產量的影響?！緮M解決的關鍵問題】設置2 種機采棉滴灌帶布管方式,同時設置4個氮肥用量水平,為合理的機采棉布管配置模式和氮肥用量提供科學理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2022年4～10月在新疆克拉瑪依小拐鄉進行(45°10′ N,85°06′E)。土壤質地為沙壤土,0～20 cm耕作層有機質、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀、總鹽含量分別為5.35 g/kg、0.33 g/kg、41.9 mg/kg、27.3 mg/kg、132.2 mg/kg和2.35 g/kg。供試棉花品種為新陸早83號,2022年4月20日播種,2022年10月18日收獲。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

設置2 種機采棉滴灌帶布管方式:①1膜6行3管,滴灌帶在作物窄行中間(G3);②1膜6行5管,滴灌帶在作物窄行中間3管和作物寬行中間2管(G5)。設置4個氮肥用量水平,即0、240、300、360 kg/hm2(分別以N0、N240、N300、N360表示),共8個處理。每個處理重復3次,共24個小區,每個小區5 m×15 m=75 m2。各處理生育期灌水量一致,即4 800 m3/hm2,小區隨機區組排列,氮肥全部做追肥;磷肥(P2O5)140 kg/hm2和鉀肥(K2O)70 kg/hm2,各小區追施氮肥,先滴清水30 min后滴施肥料,G5模式下滴灌帶在作物窄行中間施肥處理,其它生產均按大田統一管理。表1,表2

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 植株干物質量和養分含量

4個時期采集棉花植株樣品,每個處理選取連續3 株長勢均勻的植株,植株子葉節處剪斷,采集棉花地上部,分成莖、葉、蕾鈴3 部分,105℃殺青30 min 后,75℃烘干48 h,稱各干物質重量。植株養分含量的測定是將各植株樣品烘干后粉碎,過0.5 mm 篩后,將植株樣品采用H2SO4-H2O2消解,用凱氏定氮法測定氮含量。

表1 不同處理行管配置及施氮量

表2 灌水量及氮分配比例

1.2.2.2 產 量

棉花吐絮期,調查 6.67 m2面積的棉花株數、鈴數,并采收各部位棉花 30朵來測算棉花單鈴重,每個小區實收產量折為每公頃產量。

1.2.2.3 氮素利用率

表觀氮肥利用率(%)=(施氮區棉花養分吸收量-不施氮區棉花養分吸收量)/ 施氮量×100%;

氮肥偏生產力(kg/kg)=施氮區棉花產量/施氮量;

氮肥農學利用率(kg/kg)=(施氮區棉花產量-不施氮區棉花產量)/施氮量;

氮肥生理利用率(kg/kg)=(施氮區棉花產量-不施氮區棉花產量)/(棉花氮吸收量-不施氮棉花氮吸收量)。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2021 計算數據,用SPSS 16.0對數據分析方差。

2 結果與分析

2.1 不同行管方式對棉花干物質量的影響

研究表明,2種機采行管方式不同氮肥處理棉花干物質量在整個生育期內變化趨勢一致,施氮處理較不施氮處理棉花干物質量顯著增加;且隨著施氮量增加棉花干物質量顯著增加,施氮量360 kg/hm2棉花干物質量最大。其中G3-N360處理較G3-N240、G3-N300處理總干物質量分別增加21.0%、6.8%,G5-N360處理較G3-N240、G3-N300處理總干物質量分別增加16.7%、7.7%;相同施氮量處理下,G5處理棉花干物質量顯著高于G3處理,G5-N360處理葉、莖、鈴干物質量均最大,G5-N360處理較G3-N360處理葉、莖、鈴、總干物質量分別增加23.1%、15.0%、11.6%、14.9%。表3

2.2 不同布管方式對棉花各器官氮素吸收量的影響

研究表明,相同行管方式下棉花各器官總吸氮量隨著施氮量的增加而增加,N360處理各器官總吸氮量最大,且N360處理較其它處理各器官總吸氮量顯著增加,G3-N360處理較G3-N0、G3-N240、G3-N300處理各器官總吸氮量分別增加89.87%、16.13%、6.60%,G5-N360處理較G5-N0、G5-N240、G5-N300處理各器官總吸氮量分別增加81.02%、14.94%、6.4%;相同施氮處理下,G5處理各器官總吸氮量顯著高于G3處理,G5-N360處理各器官總吸氮量較G3-N360處理增加11.69%,G5-N300處理各器官總吸氮量較G3-N300處理增加11.85%,G5-N240處理各器官總吸氮量較G3-N240處理增加12.84%。表4

2.3 不同布管方式對氮肥利用率的影響

研究表明,G5-N240處理氮肥偏生產力最高,較G3-N360處理增加38.8%;相同施氮量下,不同布管方式處理氮肥偏生產力差異顯著,G5處理氮肥偏生產力顯著高于G3處理;相同布管方式下,N240施氮處理氮肥偏生產力顯著高于N300和N360施氮處理。G5-N360處理氮肥農學利用率最高,較G3-N300處理增加40.4%。G5-N360處理氮肥生理利用率最高,較G3-N300處理增加37.0%。G5-N240處理氮肥表觀利用率最高,較G3-N360處理增加6.95%;相同施氮量下,G5處理氮肥表觀利用率顯著高于G3處理,G5-N240處理氮肥表觀利用率較G3-N240處理增加3.6%,G5-N300處理氮肥表觀利用率較G3-N300處理增加2.97%,G5-N360處理氮肥表觀利用率較G3-N360處理增加3.14%;相同布管方式下,隨著施氮量的增加,處理氮肥表觀利用率降低,N360處理均顯著降低。表5

2.4 不同布管方式對棉花籽棉產量及其構成因子的影響

研究表明,施氮處理籽棉產量顯著高于不施肥處理,G5-N360處理籽棉產量最高達7 912 kg/hm2;相同布管方式下,隨著施氮量的增加籽棉產量呈增加趨勢,且N360處理籽棉產量均顯著增加,N240和N300處理之間差異不顯著;相同施氮量下,不同行管方式處理籽棉產量差異顯著,G5處理均顯著高于G3處理,G5-N240處理籽棉產量較G3-N240處理增加10.6%,G5-N300處理籽棉產量較G3-N300處理增加8.3%,G5-N360處理籽棉產量較G3-N360處理增加12.4%。表6

3 討 論

3.1氮肥是是作物生長的主要元素之一,隨施氮量的增加棉花干物質量增加[14]。婁長安等[15]研究結果顯示,棉花各器官干物質量隨施氮量的增加而持續增加的趨勢。而劉濤等[16]研究結果顯示一定施氮量下棉花生物量隨氮素水平的增加而增加,當施氮量超過270 kg/hm2時,增加幅度開始降低,當施氮量超過405 kg/hm2時,棉花生物量反而減少。蔡利華等[9]研究顯示,棉花葉片、莖稈、蕾花鈴、總干生物量窄行處理顯著高于偏置處理。研究結果為2種機采行管方式下G5處理總干物質量顯著高于G3處理,且在0～360 kg/hm2施氮范圍內,隨著施氮量增加棉花總干物質量顯著增加,G5-N360處理較G3-N360處理總干物質量增加14.9%。可能是由于在G5處理下水肥更加分布在耕層,植株可以更好的吸收養分,便于棉花各器官生物量的積累。

3.2徐新霞[8]研究表明,行距配置棉株分布合理,有利于莖和葉片的生長及蕾鈴發育,可以顯著提高棉花產量。侯秀玲等[17]研究結果表明,施氮極顯著地增加了棉花的產量和單株鈴數。蔡利華等[9]研究發現窄行處理比偏置處理棉花顯著增產14.8%。而研究結果為相同施氮量下,2種行管方式籽棉產量差異顯著,G5處理均顯著高于G3處理,G5-N360處理籽棉產量較G3-N360處理增加12.4%,增產主要原因是相同施氮量下,G5處理的單株結鈴數均顯著高于G3處理,G5滴灌帶布管方式對棉花生長發育優于G3布管方式。

表5 不同處理下氮肥利用率變化

表6 不同處理下棉花產量及其構成因子變化

3.3研究表明[18],氮肥偏生產力和氮肥表觀利用率隨氮素施用量的增加而降低。研究結果與前人研究一致,相同施氮量下,G5布管方式氮肥表觀利用率顯著高于G3布管方式,G5-N360處理氮肥表觀利用率較G3-N360處理增加3.14%。因此,選擇適宜的滴灌帶布管方式和施氮量,可以顯著提高機采棉氮肥利用率。

劉凱等[10]研究結果機采棉行距(66+10)cm 模式下,施氮量為240 kg/hm2時可顯著提高棉花產量。試驗結果為G5和G3滴灌帶布管方式下,隨著施氮量的增加籽棉產量均呈增加趨勢,且N360籽棉產量均顯著增加。試驗研究結果與之不同,可能是試驗的灌水量、土壤質地、土壤養分含量等不同,造成棉花生長和養分吸收不同。因此,對滴灌帶布管方式的研究還需要進一步針對土壤類型和灌水量進行深入研究。

4 結 論

4.1滴灌G5布管方式優于G3布管方式,隨著施氮量增加棉花總干物質量、單株結鈴數、植株氮素吸收量、產量均顯著增加。

4.2滴灌G5布管方式氮肥表觀利用率顯著高于G3布管方式,G5-N240處理氮肥表觀利用率最高達63.01%。

4.3滴灌G5布管方式且施氮量N360模式最優,G5-N360模式籽棉產量達7 912 kg/hm2。