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        麥茬直播棉適于機(jī)采的密度、化控技術(shù)

        2015-03-26 10:57:28胡大鵬花明明陳德華
        江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報 2015年6期
        關(guān)鍵詞:麥茬果枝調(diào)節(jié)劑

        陳 源, 衡 麗, 胡大鵬, 張 雷, 花明明, 陳德華, 張 祥

        (1.揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國家重點(diǎn)實驗室培育點(diǎn),江蘇 揚(yáng)州 225009;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所,河南 安陽455000)

        棉花是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物,是中國棉農(nóng)的主要經(jīng)濟(jì)來源[1]。長江流域棉區(qū)是中國重要棉花生產(chǎn)基地,目前該棉區(qū)棉花生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的主要是棉花營養(yǎng)缽育苗移栽技術(shù),該技術(shù)一定程度上解決了茬口問題以及早春氣溫偏低、棉籽萌發(fā)出苗能力差等問題[2-3],是棉花實現(xiàn)持續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要措施[4-7]。但是營養(yǎng)缽育苗移栽技術(shù)存在以下3個問題:首先,制缽、移栽用工多,勞動強(qiáng)度大,苗床管理復(fù)雜[8-9]。目前農(nóng)村勞動力向城市大量轉(zhuǎn)移,勞動力成本越來越高,已嚴(yán)重制約棉花種植業(yè)的發(fā)展;其次成鈴期長,成鈴的垂直分布大,基本上可以達(dá)到1 m以上,導(dǎo)致吐絮期也很長,需人工采收,不利于機(jī)械化采收;最后育苗移栽棉花生育期長,達(dá)200~240 d,從而加劇了糧棉爭地矛盾[10-11]。長江流域種植制度主要是兩熟制,棉花的前茬作物為小麥。當(dāng)前國內(nèi)麥棉兩熟栽培方式主要有兩種:麥后移栽棉(含套栽棉)和麥后直播棉。前者主要是營養(yǎng)缽育苗移栽,目前不適合長江流域農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。因此,麥茬直播棉技術(shù)在該地區(qū)成為主要發(fā)展方向。在此種植方式下棉花生長發(fā)育快,生育期短,干物質(zhì)積累快,能充分利用光熱資源,促進(jìn)糧棉同步增長。并且其成鈴?fù)滦跫?,容易實現(xiàn)機(jī)械化采收、省工節(jié)本[12-13]。但如何實現(xiàn)麥茬直播棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的相關(guān)栽培技術(shù)還有待深入研究。密度和化學(xué)生長調(diào)節(jié)劑是調(diào)節(jié)棉花生長發(fā)育的兩種重要手段,適宜的密度與化控措施有利于合理株型的塑造和獲得較高產(chǎn)量[14-20]。因此,本研究著重探討通過調(diào)節(jié)密度和化控水平以明確一個適合于機(jī)收的且產(chǎn)量較高的麥茬直播棉關(guān)鍵栽培技術(shù),進(jìn)而為長江流域棉區(qū)實現(xiàn)機(jī)械化種植棉花提供技術(shù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料及設(shè)計

        本試驗于2011年與2012年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)牧場進(jìn)行,試驗地為砂壤土,土壤有機(jī)質(zhì)含量17.8 g/kg、水解氮64.8 mg/kg、速效磷25.6 mg/kg、速效鉀85.4 mg/kg。供試品種為國欣農(nóng)研會選育的短季棉品種國欣早11-1,本試驗采用小麥?zhǔn)斋@后直播方式播種,播種期為2011年6月7日、2012年6月8日。2年均設(shè)密度、生長調(diào)節(jié)劑棉太金2個試驗因子。設(shè)1 hm275 000株、90 000株、105 000株3個密度,分別以D1、D2和D3表示,行距為81 cm。本試驗采用生長調(diào)節(jié)劑棉太金作為生長調(diào)節(jié)劑,共設(shè)3種運(yùn)籌水平(表1),分別以CK、T1、T2表示。棉太金(27.5%胺酰·甲哌水劑)是延緩劑DPC(甲哌)與促進(jìn)劑2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6,胺酰)的復(fù)配劑,由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)化控研究室提供。2011年設(shè)3個重復(fù),2012年設(shè)2個重復(fù),均按隨機(jī)區(qū)組排列。每個小區(qū)6行,行長8 m,小區(qū)面積38.4 m2。肥料運(yùn)籌方面,每1 hm2N、P2O5、K2O的施用量分別為150 kg、75 kg、150 kg,其中50%作為基肥在播種前施用,剩余50%于初花期施用。收獲前2周(大約在10月10日至10月15日)噴施脫葉催熟劑,其他田間管理措施均按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)技術(shù)要求實施。

        表1 生長調(diào)節(jié)劑棉太金化控運(yùn)籌Table 1 The application of growth regulator Miantaijin during the whole growth stage

        1.2 測定項目與方法

        1.2.1 農(nóng)藝性狀調(diào)查 于10月5日田間調(diào)查株高、果枝始節(jié)位、始節(jié)位高度、果枝數(shù)、果枝長度等。

        1.2.2 葉面積指數(shù)(LAI)及葉綠素含量(SPAD值)測定 于7月15日、7月30日、8月6日、9月25日使用葉面積指數(shù)冠層分析儀測定 LAI,并使用SPAD520測定主莖倒四葉、打頂后的倒三葉SPAD值。

        1.2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成 在各小區(qū)棉花開始吐絮至完全吐絮期間,采摘棉花,各小區(qū)棉花統(tǒng)一收集并曬干,然后稱取籽棉質(zhì)量。

        每小區(qū)選擇長相一致,具有代表性的10株棉株調(diào)查單株鈴數(shù),收獲單鈴并稱鈴質(zhì)量,同時測定衣分。

        1.3 數(shù)據(jù)分析

        試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,使用DPS7.55進(jìn)行統(tǒng)計分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成

        表2表明,不同密度和生長調(diào)節(jié)劑棉太金化控組合對籽棉產(chǎn)量有顯著影響,2011年和2012年產(chǎn)量均表現(xiàn)出籽棉產(chǎn)量最高組合為 D3T1,其次為D2T1,說明在小麥?zhǔn)斋@后直播條件下,密度為1 hm290 000株、105 000株時配合適當(dāng)化控,有利于供試品種獲得較高的產(chǎn)量。

        進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素表明,單株鈴數(shù)2年均以D1T1和D1T2組合最高,說明低密度下增強(qiáng)化控有利于提高單株成鈴。而群體成鈴數(shù)則表現(xiàn)與產(chǎn)量一致,產(chǎn)量高的組合基本上單位面積成鈴數(shù)高。單鈴質(zhì)量在2011年以D3T2組合最高,其次為D2T1和D3T1組合,而在2012年則以D2T1組合最高,其次為D3T1組合,說明適度化控有利于提高供試品種的單鈴質(zhì)量。而衣分均表現(xiàn)為 D1CK、D2CK、D3CK組合較高。

        表2 不同處理對小麥后直播棉產(chǎn)量及構(gòu)成的影響Table 2 Effects of different treatments on yield and yield components for direct-sowed cotton planted after wheat

        2011年和2012年,密度和生化調(diào)節(jié)劑棉太金均顯著或極顯著地影響供試品種籽棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)、群體成鈴數(shù),但兩因素間的互作卻不顯著(表 3)。籽棉產(chǎn)量和群體成鈴數(shù)均隨著密度的增加而增加,在D3密度下最高;但隨著生長調(diào)節(jié)劑棉太金用量的增加籽棉產(chǎn)量和群體成鈴數(shù)均先增加后下降,在中度化控(T1)條件下最大。而衣分則表現(xiàn)為僅受生化調(diào)節(jié)劑棉太金顯著影響,且隨生長調(diào)節(jié)劑棉太金用量的增加不斷下降。兩年間,密度和生長調(diào)節(jié)劑棉太金對單鈴質(zhì)量的影響雖不完全一致,但總體而言,在高密度和高生長調(diào)節(jié)劑棉太金用量條件下,供試品種的單鈴質(zhì)量較高。此外,2012年密度與生長調(diào)節(jié)劑棉太金間互作作用對單鈴質(zhì)量的影響也達(dá)到顯著水平。

        表3 密度和生長調(diào)節(jié)劑棉太金對籽棉產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響Table 3 Effects of planting density and Miantaijin on seed cotton yield and its components

        2.2 麥茬直播棉群體特征

        2.2.1 株型特征 表4表明,在株高方面,僅有D1T1、D2T1、D3T1組合的株高在80~120 cm,達(dá)到機(jī)收的要求。在果枝長度方面,中高密度(D2和D3)條件下生長調(diào)節(jié)劑棉太金處理(T1和T2)的果枝長度保持在15.0~17.4 cm,再加上葉片的長度(包括葉柄)20 cm左右,達(dá)到封行但又不重疊,可最大程度利用光能,有利群體建立高光合效能;在果枝始節(jié)位方面,各處理均保持在5~6節(jié),差異不大;各處理始節(jié)位高度均>20 cm,符合機(jī)械采收要求;在果枝數(shù)方面,D2和D3條件下,T1和T2果枝數(shù)保持在10.5臺以下。

        生長調(diào)節(jié)劑棉太金的用量顯著或極顯著影響株高、果枝始節(jié)位、始節(jié)位高度、果枝數(shù)、果枝長度;密度僅顯著影響始節(jié)位高度、果枝數(shù);兩者互作作用(密度×生長調(diào)節(jié)劑棉太金)還極顯著影響著果枝始節(jié)位、始節(jié)位高度、果枝數(shù)。說明在本試驗密度范圍內(nèi),均可通過生長調(diào)節(jié)劑棉太金的施用調(diào)控麥茬直播棉株型特征,形成利于機(jī)械化收獲的群體。

        綜上所述,本試驗條件下,在密度為1 hm290 000株,苗期使用棉太金90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2,盛花期使用棉太金360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2,長江流域棉區(qū)麥茬直播棉群體株型更有利于機(jī)械化采收。

        表4 2012年密度和生長調(diào)節(jié)劑棉太金對麥茬直播棉株型特征的影響Table 4 Effects of planting density and Miantaijin on plant type characteristics of direct-sowed cotton planted after wheat in 2012

        2.2.2 葉面積指數(shù)(LAI) 表5表明,不同處理的LAI在7月15日后逐漸增加,除了低密度外,中高密度至8月6日達(dá)到最大,至9月25日又有所下降,尤其以高密度下降較多,而低密度下,在9月25日LAI達(dá)到最大。此外,LAI在同一密度下,隨著生長調(diào)節(jié)劑棉太金用量的增加而下降,但是在同一化控或者對照水平下,隨著密度的增加而增高。不同密度和生長調(diào)節(jié)劑棉太金處理間表現(xiàn)為無論在何種密度下,對照的LAI最大,化控處理低,尤其以重控處理最低。8月6日,所有對照處理的LAI都超過了最適宜的LAI,都在4.5以上,化控處理的最大LAI都在4.3以下,特別在3個密度下T1處理的最大LAI都在4左右,這有利于形成高光效群體。

        表5 密度和生長調(diào)節(jié)劑棉太金對群體LAI的影響Table 5 Effect of plant density and Miantaijin on LAI

        2.2.3 群體成鈴數(shù)動態(tài)變化 表6表明,各處理以9月20日前成鈴多,8月31日前成鈴比例大,即早秋桃形成多。不同處理間表現(xiàn)為中高密度下成鈴多,化控處理群體成鈴量顯著高于對照。因此,在1 hm290 000~105 000株配合化控有利于成鈴,特別是優(yōu)質(zhì)鈴的形成,可實現(xiàn)該種植制度下的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。此外,成鈴期主要集中在8月16日至9月20日,說明麥茬直播棉中高密度配合化控有利于集中成鈴,從而為機(jī)械采收奠定基礎(chǔ)。

        表6 密度和生長調(diào)節(jié)劑棉太金對群體成鈴數(shù)的影響Table 6 Effect of planting density and Miantaijin on the number of bolls of the population(×104,1 hm2)

        2.2.4 功能葉葉綠素含量(SPAD值)7月15日以后,隨著生育進(jìn)程的加快,SPAD值逐漸增加,特別是8月6日以后,增加速度加快。不同處理間,表現(xiàn)為使用生長調(diào)節(jié)劑棉太金處理的SPAD值明顯高于對照(CK),化控之間表現(xiàn)出重度化控處理(T2)的SPAD值高于適度化控處理(T1)。

        從表7中可以看出,7月15日、7月30日及8月6日功能葉SPAD值與8月16日至9月20日的成鈴數(shù)均呈極顯著二次相關(guān)關(guān)系(r=0.787 0**、0.800 0**、0.802 0**,說明無論在哪一時期,葉綠素含量過低或過高均不利于此時期成鈴。調(diào)節(jié)好葉綠素含量可以取得較高的成鈴數(shù),對于集中成鈴具有重要作用。

        表7 不同時期SPAD值與8月16日至9月20日成鈴數(shù)的相關(guān)性Table 7 The correlation analysis between SPAD value and number of bolls from Aug.16 to Sep.20

        3 討論

        3.1 在長江流域合理的栽培技術(shù)可構(gòu)建適于機(jī)械化采收的棉花群體

        麥茬直播棉生長的最主要特點(diǎn)是利用小麥?zhǔn)斋@后的溫光資源進(jìn)行生長發(fā)育,最終在冬小麥種植前完成機(jī)械收獲,生育期基本上從六月中旬到十月下旬或者十一月初[21-22]。目前,直播棉花機(jī)械播種已是一項成熟的技術(shù),但中國機(jī)械化收獲尚處于起步階段,機(jī)械化收獲對于棉株株高、果枝始節(jié)位高度、果枝長度等農(nóng)藝性狀均有一定的要求,而適于機(jī)械化收獲的一個很重要的指標(biāo)便是群體株型的塑造[23]。本研究結(jié)果表明,苗期使用棉太金 90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2,盛花期使用棉太金 360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金 540 ml/hm2使得麥茬直播棉株高較為適宜,達(dá)到了101.5 cm,符合機(jī)械化收獲的80~120 cm的要求。始節(jié)位過高,會減少植株的成鈴分布范圍,本研究結(jié)果表明,以化控處理(苗期使用棉太金90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2,盛花期使用棉太金360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2和苗期使用棉太金180 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金360 ml/hm2,盛花期使用棉太金720 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金1 080 ml/hm2)可降低始節(jié)位。果枝的數(shù)目多少跟化控的程度相關(guān),主要表現(xiàn)為對照的比較多,但結(jié)合產(chǎn)量結(jié)果來看,并非果枝數(shù)最多的產(chǎn)量就高,從本試驗結(jié)果看來,以中高密度下苗期使用棉太金90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2,盛花期使用棉太金360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2果枝數(shù)比較適宜且產(chǎn)量較高。此外,單株果枝數(shù)的增加就意味著成鈴不集中,吐絮更分散,最終導(dǎo)致無法進(jìn)行機(jī)械化收獲或機(jī)械化收獲后產(chǎn)量損失嚴(yán)重。適宜的果枝長度對于機(jī)械化收獲起著重要的作用,因為果枝長度太長,郁閉作用明顯,再加上枝條相互纏繞,無論對于后期的脫葉劑噴施還是機(jī)械采收都是不利的,從結(jié)果中可以知道,中高密度下苗期使用棉太金90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2,盛花期使用棉太金360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2處理果枝長度19 cm左右,正好封行不重疊,而且還能最大效率的利用光能。

        不同處理成鈴主要在9月20日以前,其中以8月16日到8月31日成鈴最多,說明麥茬直播棉在本試驗密度下主要形成早秋桃,即以形成優(yōu)質(zhì)桃為主。成鈴時間主要集中在8月16日到9月20日,成鈴比較集中,便于后期集中吐絮調(diào)控,比較適宜最后的機(jī)械化采收。

        生理活性方面,使用生長調(diào)節(jié)劑棉太金有利于提高各個時期的植株葉綠素含量(SPAD值),重度化控下的含量最高,這與前人研究結(jié)果[24]一致。但綜合成鈴數(shù)來看,葉綠素應(yīng)保持在合理的范圍內(nèi),才更利于棉鈴形成。這與前人研究結(jié)論略有不同,前人認(rèn)為提高棉花葉片葉綠素含量有利于產(chǎn)量提高[25]。這可能是因為在本試驗種植條件下,棉花葉綠素含量過低時,植株生長過弱;而棉花葉綠素含量過高時,植株長勢太旺,均不利于棉鈴的形成。這也可以解釋前人研究發(fā)現(xiàn)化控對產(chǎn)量影響的差異。如Zhao等認(rèn)為化控不利于產(chǎn)量形成[26],但Nichols等認(rèn)為化控對產(chǎn)量沒有顯著影響[27],而 Cathey和Meredith卻認(rèn)為化控尤其在氮肥施用過多的情況下可提高產(chǎn)量[28]。本試驗結(jié)果表明,麥茬直播棉苗期使用棉太金90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2,盛花期使用棉太金360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2可以形成合理葉綠素含量,利于在8月16日到9月20日成鈴,更易獲得高產(chǎn)。

        3.2 麥茬直播棉的種植效益

        由于育苗移栽和地膜覆蓋栽培技術(shù)在棉花上的應(yīng)用和推廣,長江流域棉區(qū)進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,一直走“小、壯、高”栽培途徑[16-18],促進(jìn)棉株個體生長,建立發(fā)揮個體優(yōu)勢的棉花株型,單株有效果枝臺數(shù)最高可達(dá)到18臺以上,單株有效果節(jié)數(shù)平均達(dá)到80個以上,移栽密度最低可達(dá)到1 hm230 000株左右[19]。但此種植方式下,棉花用工多、勞動強(qiáng)度大、生育期長。其中育苗移栽和人工采摘是構(gòu)成棉田勞動用工的主要部分。但在當(dāng)前形勢下,育苗移栽方式已不能適應(yīng)時代的要求,未來棉花種植發(fā)展的方向之一便是機(jī)械化[20]。麥茬直播棉種植方式因此應(yīng)運(yùn)而生。本試驗結(jié)果表明,麥茬直播棉在生育期比移栽棉明顯縮短的情況下,1 hm290 000~105 000株,苗期使用棉太金90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2,盛花期使用棉太金 360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2籽棉產(chǎn)量可以達(dá)到3 600 kg/hm2以上。進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成發(fā)現(xiàn),在本試驗中,所有處理單鈴質(zhì)量均偏低(<4.0 g),這嚴(yán)重影響了麥茬直播棉產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。因此,如何培育出早熟、單鈴質(zhì)量高的品種以及通過合理的栽培技術(shù)措施提高單鈴質(zhì)量是今后麥茬直播棉發(fā)展的重要方向。

        本研究結(jié)果表明,麥茬直播棉在1 hm290 000株密度下,苗期使用棉太金90 ml/hm2,盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2,盛花期使用棉太金 360 ml/hm2,盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2籽棉產(chǎn)量可以達(dá)到3 500 kg/hm2以上。其株高(105.4 cm)、果枝始節(jié)位高度(26.1 cm)、果枝長度(17.4 cm)和單株果枝數(shù)(10.5臺),均符合機(jī)械化采收的要求,且上述指標(biāo)主要受生長調(diào)節(jié)劑棉太金極顯著影響。該條件下,棉花功能葉葉綠素含量較高,利于8月16日至9月20日集中成鈴,更易獲得高產(chǎn)。

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