吳莘玲，耿吉嘉，曹麗芳，林遠，劉曉飛，蔡澤洲，陳媛，張祥，陳德華

（揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點，江蘇揚州225009）

棉花是我國最重要的經(jīng)濟作物，也是除糧食之外最重要的農(nóng)產(chǎn)品和戰(zhàn)略物資，對于保障以棉花為主要原料的紡織工業(yè)健康持續(xù)發(fā)展意義重大[1-3]。 長江流域棉區(qū)是我國重要棉區(qū)之一，營養(yǎng)缽育苗移栽是其傳統(tǒng)的種植方式，但該方式存在制缽、移栽用工多，勞動強度大，苗床管理復(fù)雜，生育期過長，尤其是成鈴?fù)滦跗陂L、成鈴?fù)滦醪患械葐栴}[4]，已不適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢。而小麥后直播棉可采用機械化播種，且成鈴和吐絮集中， 利于最終實現(xiàn)一次性人工采收或機械采收，被認(rèn)為是長江流域棉花發(fā)展的主要方向。 但目前其配套栽培技術(shù)還未完善，有待進一步研究。

前人已明確氮、磷、鉀等元素對促進棉花生長發(fā)育，提高產(chǎn)量品質(zhì)具有明顯作用[5-7]。 張學(xué)昕等[8]提出，增施氮、磷、鉀肥可促進棉花各器官的干物質(zhì)積累量， 且能顯著增加籽棉和皮棉產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度分別為9.42%～81.71%和15.51%～136.96%。 而氮、磷、鉀等元素吸收與利用均可被栽培技術(shù)所調(diào)控，密度、化控便是其中重要手段。Craig 等[9]認(rèn)為合理密植有利于棉花群體的通風(fēng)透光， 增加葉面積對光的截獲和光能的利用，有利于棉花對氮、磷、鉀的吸收，尤其是生殖器官的養(yǎng)分積累，是實現(xiàn)棉花增產(chǎn)的重要技術(shù)措施。 李蕾[10]則發(fā)現(xiàn)，在12 萬～24 萬株·hm－2條件下，棉株總氮、 磷含量變化表現(xiàn)為隨密度加大而降低?；刂饕抢蒙L物質(zhì)調(diào)控棉花生長發(fā)育和礦質(zhì)營養(yǎng)吸收，從而提高產(chǎn)量和品質(zhì)[11-13]。 棉太金是一種利用延緩劑DPC（Mepiquat 1，1-Dimethylpiperidinium，甲哌嗡）與促進劑2-N，N- 二乙氨基乙基己酸酯（DTA-6）互補增效作用的棉花專用型生長調(diào)節(jié)劑，對棉花生長發(fā)育、營養(yǎng)吸收、株型塑造均有顯著的調(diào)控效果[14-16]。

但目前密度與棉太金化控對長江流域小麥后直播棉生長發(fā)育研究還未見系統(tǒng)報導(dǎo)。 因此，本研究探討密度、棉太金對小麥后直播棉產(chǎn)量及氮、磷、鉀等元素吸收利用的影響，從而為長江流域棉花高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培提供實踐指導(dǎo)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

于2011―2012 年在揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗田進行，氣象條件見表1。 試驗地為砂壤土，土壤有機質(zhì)含量17.8 g·kg－1、水解氮64.8 mg·kg－1、速效磷25.6 mg·kg－1、速效鉀85.4 mg·kg－1。 采用小麥后直播方式播種， 供試品種為早熟品種國欣早11-1，采用雙因素隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置密度和棉太金用量2 個因素，密度設(shè)75 000、90 000、105 000株·hm－23 個水平，分別以D1、D2、D3 表示；棉太金用量分別為0 mL·hm－2、1 170 mL·hm－2、2 340 mL·hm－2，分別以CK、T1、T2 表示，具體運籌方式見表2。 共9 個處理，3 次重復(fù)，27 個小區(qū)。試驗小區(qū)面積為38.4 m2，每個小區(qū)6 行，行距81 cm， 行長8 m。 2011 年6 月7 日和2012 年6月8 日播種， 氮肥（純N）、 磷肥（P2O5）、 鉀肥（K2O）的用量分別為150、75、150 kg·hm2。 兩年均于10 月10 日噴施噻苯隆脫葉催熟劑（由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)提供）進行脫葉和催熟。其他管理措施按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進行。

表1 棉花生長發(fā)育期氣象（2011―2012 年）Table 1 Meteorological during cotton growth and development （2011-2012）

表2 棉太金系統(tǒng)化控運籌Table 2 Miantaijin system control treatments （mL·hm－2）

1.2 調(diào)查和測定項目

1.2.1 不同器官干物質(zhì)積累及其氮、磷、鉀的含量測定。 于7 月15 日（盛蕾期）、8 月5 日（盛花期）、9 月20 日（吐絮）每小區(qū)隨機取2 株具有代表性棉株，將地上部分成莖、葉、鈴3 部分烘干、稱量，并進行全氮、磷、鉀的含量測定。 全氮用H2SO4-H2O2-靛酚藍比色法測定；全磷用鉬酸銨比色法測定；全鉀用火焰光度計法，測定方法參見文獻[17]。

1.2.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。 于9 月20 日調(diào)查每個小區(qū)實收密度及中間2 行的棉鈴數(shù)，計算獲得單株鈴數(shù)。 同時將中間2 行所有的棉鈴曬干后稱量獲得鈴重。 計算獲得理論籽棉產(chǎn)量，按實際收獲的小區(qū)棉花籽棉產(chǎn)量換算成公頃產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本實驗數(shù)據(jù)用SPSS 17.0 和DPS 7.55 進行數(shù)據(jù)處理，用Excel 2003 進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度、棉太金化控對小麥后直播棉產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

表3 表明，密度、棉太金均顯著影響籽棉產(chǎn)量。 不同處理間相比，2 年中D3T1 籽棉產(chǎn)量均最高，且顯著高于D1CK、D1T2、D2CK、D2T2。 說明105 000 株·hm－2密度配合施用1 170 mL·hm－2棉太金有利于國欣早11-1 籽棉產(chǎn)量提高。

進一步分析表明，不同處理群體成鈴數(shù)表現(xiàn)與產(chǎn)量一致，兩年均為D3T1 、D2T1 較高。 方差分析表明，密度對群體成鈴數(shù)有顯著影響，3 個密度下鈴數(shù)表現(xiàn)為D3＞D2＞D1， 且D3 顯著高于D1；不同化控處理間相比，T1 與T2 間成鈴數(shù)無顯著差異，但均顯著高于CK，可見，棉太金化控有利于提高棉花群體成鈴。

2011 年以D1T1 鈴重最高， 其次為D3T1；2012 年則以D2T1 與D3T1 最高，D1T1、D2T2 其次。 方差分析表明，密度對鈴重?zé)o顯著影響；施用棉太金可顯著提高鈴重， 尤其以T1 處理最為明顯。 因此，適宜的棉太金用量有利于提高國欣早11-1 鈴重。

表3 密度和棉太金對小麥后直播棉產(chǎn)量及構(gòu)成的影響Table 3 Effects of density and Miantaijin on yield and composition of direct-seeded cotton after wheat

表3 （續(xù)）Table 3 (Continued)

綜上， 在90 000～105 000 株·hm－2密度范圍內(nèi)，配合施用1 170 mL·hm－2棉太金有利于國欣早11-1 在小麥后直播種植方式下，提高群體成鈴數(shù)、鈴重，從而實現(xiàn)高產(chǎn)。

2.2 密度、 棉太金化控對氮磷鉀吸收和積累的影響

2.2.1 對氮的吸收與積累。 氮素總吸收量結(jié)果（表4）表明，D2T1 總吸收量最高，其次為D3T1與D1T1，三者之間差異不顯著，但它們均顯著高于其它處理。 進一步分析表明，在相同密度下，以T1 處理群體氮素吸收量最高， 其次是T2，最低為CK；而在相同棉太金用量下，以D2、D3 處理較高。

表4 密度與棉太金對棉花氮吸收的影響（2012 年）Table 4 Effects of density and Miantaijin on nitrogen absorption in cotton (2012)

表4 （續(xù)）Table 4 (Continued)

籽棉產(chǎn)量與氮素總吸收量相關(guān)性分析（圖1）表明，在本試驗氮素吸收積累范圍內(nèi)，兩者呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（r＝0.757*），即籽棉產(chǎn)量隨著氮素吸收量的增加而增加。 因此，在小麥后直播種植棉花方式下提高群體氮素吸收量有利于提高產(chǎn)量。 綜上，中、高密度配合適宜的棉太金用量可促進棉株群體氮素吸收，從而為最終籽棉產(chǎn)量形成奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 籽棉產(chǎn)量與礦質(zhì)元素吸收量相關(guān)性Fig. 1 Correlation between cotton yield and uptake of mineral elements

進一步分析不同生育期氮素吸收量表明，D2T1、D3T1 隨著生育進程推進， 氮素吸收量與吸收比例均呈逐漸增加趨勢，而其它處理則呈先上升，至盛蕾—盛花期達最大，然后下降的趨勢。相關(guān)性分析（圖2）表明，最終籽棉產(chǎn)量與出苗—盛蕾期、盛蕾—盛花期氮素吸收量均呈開口向下的拋物線關(guān)系，且相關(guān)性達顯著水平（r＝0.640*、r＝0.634*），而籽棉產(chǎn)量與盛花—吐絮期氮素吸收量則呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（r＝0.742*）。 說明長江流域小麥后直播棉在盛花期前應(yīng)保持較為適宜的氮素吸收量，吸收氮素過多或過少均不利于最終產(chǎn)量形成；但提高盛花—吐絮期氮素吸收量有利于產(chǎn)量的增加。

圖2 不同生育期籽棉產(chǎn)量與氮素吸收量關(guān)系Fig. 2 Relationship between seed cotton yield and nitrogen absorption at different growth stages

2.2.2 對磷的吸收與積累。 表5 表明，D2T1、D2T2 磷素總吸收量較高， 且顯著高于D1CK、D1T2、D2CK、D3CK。 棉太金用量對磷吸收量影響顯著，T1、T2 明顯高于CK；密度對磷吸收量無顯著影響，但D2 密度下吸收量較高。 因此，中密度配合適宜的棉太金用量可促進棉株群體磷素吸收。 籽棉產(chǎn)量與磷素總吸收量相關(guān)性分析（圖1）進一步表明，兩者呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（r＝0.668*），即籽棉產(chǎn)量隨著磷素吸收量的增加而增加。 因此，在小麥后直播種植棉花方式下提高群體磷素吸收量有利于提高產(chǎn)量。

表5 密度與棉太金對群體磷吸收的影響（2012 年）Table 5 Effects of density and Miantaijin on population phosphorus absorption (2012)

表5 （續(xù)）Table 5 (Continued)

不同生育期磷素吸收量表明，所有處理磷素吸收量與吸收比例均隨生育期推進而逐漸增加。籽棉產(chǎn)量與不同生育期磷素吸收量相關(guān)性分析（圖3）表明，籽棉產(chǎn)量與出苗—盛蕾期、盛花—吐絮期磷素吸收量呈顯著或極顯著開口向上的拋物線關(guān) 系（r＝0.790**、r＝0.661*）；盛蕾—盛花期則未發(fā)現(xiàn)明顯的相關(guān)性。 說明出苗—盛蕾期、盛花—吐絮期磷素的吸收對于最終籽棉產(chǎn)量具有明顯的作用，促進這兩個時期磷素吸收與積累有利于長江流域小麥后直播棉獲得高產(chǎn)。

圖3 不同生育期籽棉產(chǎn)量與磷素吸收量關(guān)系Fig. 3 Relationship between seed cotton yield and phosphorus absorption at different growth stages

2.2.3 對鉀的吸收與積累。 表6 表明，D2T1 鉀總吸收量最高，D3T1 其次， 分別是116.4 kg·hm－2、113.1 kg·hm－2。 進一步分析表明，在相同密度下，鉀的總吸收量以T1 處理最高； 而在相同棉太金用量下，以D2、D3 較高。

隨著生育進程推進，各處理鉀吸收量呈增加趨勢，至盛花—吐絮期達到最高。 相關(guān)性分析（圖4）表明，籽棉產(chǎn)量與盛花—吐絮期的鉀吸收量呈

顯著線性正相關(guān)關(guān)系（r＝0.752*），說明在盛花后應(yīng)增加鉀吸收量，以促進最終產(chǎn)量的形成。

表6 密度與棉太金對群體鉀吸收的影響（2012 年）Table 6 Effects of density and Miantaijin on potassium absorption in cotton (2012)

圖4 籽棉產(chǎn)量與盛花—吐絮期鉀素吸收量關(guān)系Fig. 4 Relation between seed cotton yield and potassium absorption during peak-flowering stage-boll opening stage

3 討論

3.1 中高密度配合適宜棉太金可促進長江流域小麥后直播棉產(chǎn)量形成

栽培密度、化控是棉花優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要因素[18-20]。 根據(jù)不同種植密度配合相應(yīng)化控能夠改善田間通風(fēng)、 光照條件并提高葉片光合能力。本研究表明，在90 000～105 000 株·hm－2密度下配合1 170 mL·hm－2棉太金，小麥后直播更易實現(xiàn)高產(chǎn)， 籽棉產(chǎn)量達3 551.3～3 687.5 kg·hm－2，而韋陳華等[21]認(rèn)為，在長江流域，小麥后直播棉在密度150 000 株·hm－2配合施用240 mL·hm－2縮節(jié)胺條件下產(chǎn)量高且成鈴集中利于機械化采收；本試驗籽棉產(chǎn)量最高時密度略低于此研究結(jié)果，這可能是由于棉太金對棉株株型調(diào)控效應(yīng)略低于縮節(jié)胺，但其改進棉花光合生產(chǎn)能力較強[22]，促進單株生產(chǎn)能力效果更強， 進而提高群體成鈴數(shù)，從而實現(xiàn)高產(chǎn)。 前人研究表明，在長江流域小麥后直播棉種植方式下，群體成鈴數(shù)對最終籽棉產(chǎn)量貢獻率更高，本文研究得出提高群體成鈴數(shù)有利于實現(xiàn)高產(chǎn)，這與前人的觀點一致[23]。但在本文中鈴重對籽棉產(chǎn)量貢獻率表現(xiàn)并不穩(wěn)定，這與傳統(tǒng)棉花栽培中，提高鈴重可實現(xiàn)棉花高產(chǎn)并不完全一致[24]，此方面還有待進一步研究。

3.2 中高密度配合適宜棉太金可促進長江流域小麥后直播棉氮磷鉀吸收與積累

在本試驗條件下，棉太金化控對氮、磷、鉀吸收存在顯著影響， 并在中高密度 （90 000～105 000 株·hm－2）和適宜棉太金處理下（苗期：90 mL·hm－2、 盛蕾期：180 mL·hm－2、 盛花期：360 mL·hm－2、盛鈴期：540 mL·hm－2），氮、磷、鉀吸收積累量最高。 說明中高密度配合適當(dāng)棉太金施用量可提高棉株群體對氮、磷、鉀元素的吸收，進而為長江流域小麥后直播棉提高產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。

徐嬌[25]研究發(fā)現(xiàn)，在一定密度范圍內(nèi)（10 000～30 000 株·hm－2），隨種植密度的增加，氮、磷、鉀吸收量呈拋物線關(guān)系，并非植株養(yǎng)分總吸收量越高產(chǎn)量越高。 而本文發(fā)現(xiàn)，在長江流域，小麥后直播棉最終籽棉產(chǎn)量與氮、磷吸收積累量呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系；與鉀吸收量呈開口向上拋物線關(guān)系。 這可能是由于本種植方式極大的減少了N、P、K 肥施用量， 造成最終3 種元素積累量仍低于最適宜的積累量，但有關(guān)長江流域小麥后直播棉最適宜的礦質(zhì)營養(yǎng)元素積累量還有待進一步研究明確。

此外，最終籽棉產(chǎn)量與不同時期氮、磷、鉀元素吸收積累量關(guān)系并不完全一致。 婁善偉[26]等對新疆棉花的研究發(fā)現(xiàn)， 吐絮期棉株N、P、K 積累量最高的處理與產(chǎn)量最高的處理一致。 本文研究發(fā)現(xiàn)，最終籽棉產(chǎn)量與盛花—吐絮期3 種元素吸收積累量均呈顯著或極顯著線性正相關(guān)關(guān)系，與前人結(jié)論一致。 因此，促進該時期礦質(zhì)營養(yǎng)元素吸收積累將有利于該種植方式下獲得高產(chǎn)。

4 結(jié)論

長江流域棉區(qū)， 密度90 000 ～105 000株·hm－2和1 170 mL·hm－2條件下配合棉太金化控（苗期：90 mL·hm－2、盛蕾期：180 mL·hm－2、盛花期：360 mL·hm－2、 盛鈴期：540 mL·hm－2）可提高小麥后直播棉群體整個生育期尤其是盛花—吐絮期氮、磷、鉀等元素的吸收，從而為產(chǎn)量形成奠定基礎(chǔ)，最終實現(xiàn)高產(chǎn)。