種植模式與縮節胺對重播棉花株型及產量的影響

翟夢華,周志剛,孫明輝,代健敏,張巨松

(新疆農業大學農學院/教育部棉花工程研究中心,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】棉株過矮會影響機采效果,過高又會造成營養生長過旺,霜后花增加,塑造棉花適宜的株型結構對棉花機械化采收至關重要[1-3]。新疆具有獨特的生態環境,棉花機采模式種植面積占比高,(66+10)cm寬窄行、76 cm等行距等機采棉種植模式廣泛應用[4]。生產上對于2種棉花模式均采用同樣的化學調控措施,研究不同種植模式下縮節胺調控技術對機采棉花生產有重要意義。【前人研究進展】(66+10) cm寬窄行模式能發揮群體優勢,但是由于果枝相互交錯,脫葉效果較差,采收效果不好[5];76 cm等行距的種植模式能增加棉花株高、莖粗[5]、果枝數和始果節高度,提高采凈率,改善棉花纖維品質,但是否能增產結論不一[7]。縮節胺是棉花生產上應用最廣泛的植物生長調節劑,有縮短莖節、矮化植株的效果[8,9],并且能調控養分向根和生殖器官的運輸,平衡棉花營養生長和生殖生長、協調作物群體和個體關系,從而增加產量[10-12]。但是縮節胺的噴施劑量和次數比較靈活,必須根據棉田生長狀況適時調整[13]。【本研究切入點】近年來新疆阿克蘇地區4～5月冰雹等災害頻發,棉田需補種或重播[14],冰雹導致棉花發育遲緩,營養生長與生殖生長不協調,蕾鈴腐爛、脫落率增加而減產[15]。但有關災后棉田如何選擇適宜的的重播種植模式并進行合理化學調控的研究尚未見文獻報道。需研究新疆南疆不同種植模式與縮節胺調控配置。【擬解決的關鍵問題】重播條件下,針對新疆南疆2種典型的機采棉種植模式,研究不同種植模式與縮節胺調控的高度配置,從生育進程、株型構造、比葉重及產量品質等分析種植模式和化學調控互作對棉花產量的影響,為重播棉田的種植模式選擇、以及化控管理措施的運用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

選用源棉11號為供試品種,由新疆農業科學院經濟作物研究所提供。試驗于2021年4～10月在新疆沙雅縣海樓鎮(41°17′N、82°43′E,海拔982 m)。該地區屬溫帶大陸性干旱氣候,多年平均降水47.3 mm,年蒸發量1 500～2 000 mm,無霜期180～223 d,全年日照時數3 031.2 h,年均氣溫10.8℃。試驗田前茬為棉花,土質為沙壤土。表1

表1 土壤基礎肥力

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗田在2021年5月13日遭受冰雹災害,于5月18日重播,5月28日出苗。采用二因素裂區設計。主區為種植模式,分別為76 cm等行距模式,株距8 cm(A1);(66+10) cm寬窄行模式,株距16 cm(A2)。理論密度均為16.46×104株/hm2。副區為縮節胺用量,分別為288 g/hm2(B1);408 g/hm2(B2);543 g/hm2(B3)(兌水30 kg/667m2)。主區和副區均為完全隨機區組設計,共6個處理重復3次,共18個小區,每小區寬6.84 m (3膜),長9 m。采用縮節胺(DPC)主要成分為甲哌嗡(有效成分98%)可溶性粉劑(四川國光農化股份有限公司),肥料選用尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀,尿素總量的20%做基肥,其余做追肥,磷肥和鉀肥全部作為基肥使用,試驗地其他田間管理均參照當地高產田標準。表2

表2 縮節胺噴施時期與用量

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 生育時期

調查記載棉花出苗期、3葉期、現蕾期、初花期、盛花期、盛鈴期、吐絮期,均以小區內50%棉株達到各時期調查標準為準。

1.2.2.2 株型

吐絮期測定棉花主莖真葉數、倒四葉寬、始果節高度、果枝長度、主莖節間長度、平均葉柄長度(倒5葉～倒7葉)、平均果枝夾角等。

1.2.2.3 比葉重

自出苗后20 d起,每隔15 d于各處理小區選取中行和邊行長勢一致棉株各3株,葉片采用打孔器(直徑1 cm,面積為 0.785 4 cm2)打孔,獲得100枚葉圓片裝入牛皮紙袋中,于80℃烘箱內烘干至恒重,100枚小圓片與剩余葉片一起稱重得出棉花單株葉片總干重,根據小圓片面積計算棉花的單株葉面積和比葉重。

單株葉片總面積=(單株葉片總干重×0.785 4×100)/100枚葉片總干重;

比葉重=單株葉片總干重/單株葉片總面積。

1.2.2.4 產量及品質

棉花收獲期內,對各小區的總收獲株數和總鈴數進行計數;選取各小區內代表性棉株,將已吐絮棉鈴按下部(1～3果枝)30朵、中部(4～6果枝)40 朵、上部(7以上果枝)30 朵進行采摘,晾干后稱重并軋花,計算單鈴重和衣分,計算各小區籽棉產量與皮棉產量。將采集的纖維樣品送到新疆農業科學院質檢所檢測。

1.3 數據處理

采用Microsoft office2016和SPSS26.0 進行數據統計和分析,采用Duncan進行多重比較,檢驗差異顯著性(α=0.05),采用Graphpad作圖。

2 結果與分析

2.1 種植模式與縮節胺對重播棉花生育進程的影響

研究表明,各處理開花后其生育進程表現出明顯差異。A1模式生育期比A2模式平均縮短了3～4 d,主要表現在花鈴期的持續時間減少。同一模式下,A1模式下棉花生育期也會隨著縮節胺施用量的增加而提前,表現為B1>B2>B3。A2模式下B1生育期最長,為132 d,B2與B3生育期均為129 d。運用76 cm等行距的種植模式、以及增加縮節胺噴施劑量均能加快棉花生育進程、縮短生育期,促使棉花提前吐絮。表3

表3 種植模式與縮節胺處理下棉花生育進程變化

2.2 種植模式與縮節胺對重播棉花植株形態的影響

研究表明,2種種植模式之間相比較,A1模式降低了棉花的主莖真葉數,降幅為13.64%,但提高了棉花的始果節高度、葉柄長度、主莖節間長度與果枝夾角,增幅分別為8.3%、3.5%、7.9%和4.9%。不同種植模式間棉花倒四葉寬無顯著差異。A1、A22種種植模式下,各處理間棉花的主莖真葉數均隨著縮節胺劑量的增加而增多,但始果節高度、葉柄長度、主莖節間長度和果枝夾角均與縮節胺劑量呈反比,并且A1與A2模式下果枝長度均隨著縮節胺劑量加大呈上升趨勢。表4

表4 各處理棉花植株形態特征

2.3 種植模式與縮節胺對重播棉花單株葉干重的影響

研究表明,棉花的單株葉干重隨著生育進程的推進呈先快速、后緩慢上升的趨勢。各縮節胺處理單株葉片干重均在棉花出苗50 d(盛蕾期)以后表現出明顯差異,隨著縮節胺劑量的增加,棉花單株葉干重呈下降趨勢,表現為B1>B2>B3。2種種植模式之間變化趨勢一致。圖1

圖1 種植模式與縮節胺處理下重播棉花單株葉片干重變化

2.4 種植模式與縮節胺對重播棉花單株葉面積的影響

研究表明,葉面積呈現先上升后下降的單峰曲線,出苗后50 d(盛蕾期)以內,A1與A2處理的單株葉面積在不同縮節胺處理間差異不顯著,在出苗50 d以后,各縮節胺處理呈現差異,并且隨著縮節胺噴施劑量的加大,棉花的單株葉面積呈降低趨勢。與A2模式相比,A1模式使棉花單株葉面積峰值提前,A1模式棉花單株葉面積的峰值出現在出苗后65 d,B1劑量最高,為13 405.2 cm2,B3劑量的單株葉面積最低,為10 079.86 cm2,A2模式的單株葉面積最大值出現在出苗后80 d,各縮節胺處理與A1模式趨勢一致。圖2

圖2 種植模式與縮節胺處理下重播棉花單株葉面積變化

2.5 種植模式與縮節胺對重播棉花比葉重影響

研究表明,隨著生育進程的推進,棉花葉片比葉重呈“下降-上升”的單峰趨勢。A1模式下,棉花比葉重與縮節胺劑量呈正比,B3處理比葉重高于B1和B2,但在前期表現不明顯,B3處理的單株葉干重、單株葉面積、比葉重均高于同種模式的其他處理,其葉片較厚,光合能力強,有利于棉花光和物質生產各縮節胺處理比葉重均在出苗后65 d達到最低值。A2模式下,各縮節胺處理棉花比葉重在出苗后65 d內差異不顯著,B2處理的比葉重在出苗后65 d提前達到最低點,為3.87 mg/cm2,隨后升高,B1、B3比葉重處理則在出苗后80 d達到最低點。2種模式下,B1處理的單株葉干重、單株葉面積均表現較好,但比葉重的值較小,B1處理的棉株葉片光合能力較弱,不利于棉花的光合物質生產。圖3

圖3 種植模式與縮節胺處理下重播棉花葉片比葉重變化

2.6 種植模式與縮節胺對棉花產量及構成因素的影響

研究表明,A1模式的單株結鈴數、單鈴重與皮棉產量整體上高于A2模式,較A2模式分別增加了11.78%、6.99%,16.12%。A1模式下,增施縮節胺可以增加棉花單株結鈴數、單鈴重與皮棉產量,A1模式下,縮節胺劑量為543 g/hm2時,皮棉產量最高,為2 107.62 kg/hm2。A2模式下,棉花的單鈴重與與皮棉產量隨著縮節胺劑量的增加呈現“先上升,后下降”的趨勢。A2模式下,縮節胺劑量為408 g/hm2時皮棉產量最高,為1 887.05 kg/hm2。各處理收獲株數、衣分無顯著差異。種植模式對棉花單株結鈴數和單鈴重有顯著的影響(P<0.05),縮節胺對單株結鈴數和皮棉產量也有顯著的影響(P<0.05),但種植模式與縮節胺無顯著的交互作用。表5

表5 種植模式與縮節胺處理下重播棉花產量構成因素變化

2.7 種植模式與縮節胺對重播棉花植株形態指標與籽棉產量相關性

研究表明,倒四葉寬、主莖節間長度、果枝夾角均與皮棉產量呈負相關,倒四葉寬越大、主莖節間長度越長、果枝夾角越大,皮棉產量越低,后兩者與皮棉產量呈顯著負相關,相關系數達到-0.488和-0.471。果枝夾角與葉柄長度呈顯著負相關,相關系數為-0.612。主莖節間長度與倒四葉寬成顯著正相關,相關系數達到0.556。葉柄長度、倒四葉寬與平均果枝長度均成負相關,其中與平均果枝長度達到顯著負相關,相關系數達到-0.671。表6

表6 主要株型性狀與皮棉產量相關性

2.8 種植模式與縮節胺對重播棉花纖維品質的影響

研究表明,纖維品質是評價棉花商品性能的最重要的指標,2個種植模式之間相比較,A1模式不同程度上提高了棉花的纖維長度、整齊度、強度和紡織參數,增幅分別為為1.73%、1.21%、1.51%、3.48%。種植模式與縮節胺均對棉花纖維品質影響不顯著。表7

表7 種植模式與縮節胺處理下重播棉花纖維品質變化

3 討 論

3.1相較于正播棉花,重播棉花的生育進程會延遲[16]。76 cm等行距模式能加快生育進程,使棉田吐絮期提前[7,17],試驗中76 cm等行距模式生育期比(66+10) cm寬窄行模式提前了2～3 d,與馬錦穎等[18]研究一致,因為76 cm等行距模式棉花通風透光性好,為棉鈴的發育提供良好的光照條件,能使棉花提早吐絮。棉花生育期也會隨著縮節胺施用量的增加而提前,因為增施縮節胺能控制棉株主莖節間長度[18-22],棉花營養生長向生殖生長轉運加快,防止了棉花旺長,促進棉鈴早熟[23]。

3.2縮節胺有塑造植株形態的作用,噴施縮節胺能顯著降低棉花的主莖節間長度。并且縮節胺用量越大,主莖節間長度越短[24],增大縮節胺用量還能減小棉花果枝夾角與葉柄長度,從而塑造更為緊湊株型[22]。種植模式也會對棉花的植株形態產生影響,與1膜4行和1膜6行相比,1膜3行既能增加產量,植株形態也有利于機械采收[25-27]。試驗中,相較于(66+10)cm寬窄行模式(1膜6行),76 cm等行距模式(1膜3行)增加了棉花主莖葉柄長度、始果節高度、倒四葉寬和主莖節間長度。棉花的主莖真葉數、葉柄長度隨著縮節胺施用量的增加而增高,始果節高度、倒四葉寬、主莖節間長度與縮節胺的施用量呈反比,與劉麗英[25-27]研究結果一致。

3.3比葉重是反映葉片功能的性狀之一,反映單位面積葉片光合產物的積累[28],與作物產量和品質密切相關[29,30]。棉花現蕾前,主莖葉有較高的葉面積,光合速率較高,提供了棉鈴發育所需要的營養物質;后期主莖葉因衰老致其光合速率明顯下降,非葉器官的光合增加,營養生長轉向生殖生長。76 cm等行距模式下棉花的單株葉面積峰值提前,使比葉重最低點提前出現,可能是因為同等密度下,76 cm等行距配置方式能加速棉花生育進程,使棉花營養生長轉化為生殖生長的速率加快,前期葉片光合速率較高,從而單位面積葉片光合產物積累較多,棉花后期光合作用由以葉片為主轉移到以生殖器官為主。增施縮節胺能提高棉花葉片的比葉重,與何慶雨[31]的研究結果一致。

3.4與其他種植模式相比,76 cm等行距模式能提高棉花產量[6],并且化控也是棉田管理中很重要的一環。選擇適宜的種植模式,進行合理的化控措施至關重要。試驗結果表明,在重播條件下,76 cm等行距模式相較(66+10) cm寬窄行模式可增加棉花的單株結鈴數、單鈴重,從而提高產量,與史加亮等[6]的研究結果一致。邢晉等[21]研究發現,同一密度下增加縮節胺噴施劑量可以提高籽棉產量,與試驗76 cm等行距模式的研究結果一致。但在(66+10)cm寬窄行模式下,噴施中間劑量的縮節胺產量最高,縮節胺劑量過多過少都會對棉花產量產生消極影響。2種種植模式下重播棉花產量對縮節胺劑量反應規律并不相同,2種模式下最適宜的縮節胺劑量不同。

4 結 論

針對重播棉田,76 cm等行距種植模式能加速棉花生育進程,使棉花提前吐絮,并且單株葉面積峰值較(66+10) cm寬窄行模式提前,棉花提前進入營養生長向生殖生長的轉運,其株型也能達到機采的標準,并且能提升棉花的產量品質。而增施縮節胺可顯著降低節間長,增大葉片比葉重,進而使單位葉片光合產物積累較多,最終提高棉花產量。重播棉田推薦使用76 cm等行距的種植模式,并且全生育期噴施543 g/hm2的縮節胺,能促進棉花早熟并能保住產量,而針對(66+10) cm寬窄行模式的重播棉田,使用408 g/hm2稍低劑量的縮節胺比較合適。