程凱樂，王悅，高山，王有武，羅新寧，蘇青華，徐項宇

(塔里木大學農(nóng)學院，新疆 阿拉爾 843300)

棉花是世界上主要農(nóng)作物之一。我國作為發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國，是世界上最大的棉花生產(chǎn)和加工國。新疆地處中國西北，土地貧瘠且土壤鹽漬化嚴重[1]。干旱缺水致使產(chǎn)量降低，而農(nóng)民為了增產(chǎn)普遍會盲目增施肥料，造成土地肥力不均、成本提高等一系列問題，嚴重阻礙棉花經(jīng)濟的發(fā)展。氟節(jié)胺作為生長調(diào)節(jié)劑，在協(xié)調(diào)棉花生長發(fā)育、養(yǎng)分運輸及改善株型等方面具有顯著作用[2]。肥料是棉花生長的主要養(yǎng)分來源之一，氟節(jié)胺是棉花生產(chǎn)的重要化學調(diào)控劑，兩者配合對棉花生長起著重要作用[3]。

Rodgers[4]研究表明，肥料與化學調(diào)控配合能使棉鈴發(fā)育誘導信號增強，促進棉花干物質(zhì)積累。張?zhí)氐萚5]研究發(fā)現(xiàn)在一定化學調(diào)控基礎(chǔ)上，肥效的提升可以顯著增加棉花產(chǎn)量。

劉生榮等[6]認為肥料與化學調(diào)控技術(shù)存在一定的互增性促控關(guān)系，即肥料增加，化學調(diào)控愈顯重要。目前有關(guān)炭基肥配施化肥并與氟節(jié)胺組合處理對棉花生長影響的研究報道較少。單一和過量施用無機速效肥會導致土壤板結(jié)以及肥料利用率低等問題[7]。常規(guī)施用無機肥的情況較為廣泛，有機肥的投入普遍較低。化肥的不科學施用不僅使土壤容重增加、土壤板結(jié)酸化、土壤微生物多樣性及生物活性降低，還會造成土壤肥力下降[8]。與長期生產(chǎn)中形成的農(nóng)藝措施相比，化學調(diào)控技術(shù)出現(xiàn)的較晚，其特點是速度快，效果好，節(jié)省人力[9]。但使用不當后果嚴重，易造成脫花落果，降低產(chǎn)量[10]。為此，本試驗以塔河2 號棉花品種為材料，研究3 個氟節(jié)胺調(diào)控濃度下不同比例炭基肥配施化肥對棉花生長、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的影響，以確立合適的化學調(diào)控濃度和肥料配比，為南疆棉花合理高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及試驗材料

試驗于2021年4—10月在新疆阿克蘇地區(qū)第一師三團九連示范地中進行。該點位于塔里木盆地西北邊緣(40°36′N，80°04′E)，海拔1 003.06 m，年均降水量57.7 mm，年均蒸發(fā)量2 088.4 mm，年均氣溫13.2℃，無霜期220 天，年日照時數(shù)2 900 h，4—10月平均日照9.5 h。地表蒸發(fā)強烈，空氣極端干燥。試驗地為沙壤土，耕層土壤基本理化性質(zhì)為有機質(zhì)含量8.07 g/kg、堿解氮29.17 mg/kg、速效磷34. 35 mg/kg、 速效鉀151. 45 mg/kg，pH 值8.08。

供試棉花品種:中熟陸地棉塔河2 號。供試化肥:尿素(N 46%)、重過磷酸鈣(P2O546%)、硫酸鉀(K2O 50%)；供試炭基肥:有機質(zhì)含量46.58%，總養(yǎng)分(N＋P2O5＋K2O)含量≥5%。

1.2 試驗設(shè)計及方法

采用兩因素裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為化學調(diào)控，副區(qū)為炭基肥配施化肥處理?；瘜W調(diào)控設(shè)3 個氟節(jié)胺濃度，即750 mL/hm2(F1)、1 050 mL/hm2(F2)、1 350 mL/hm2(F3)；炭基肥配施化肥處理設(shè)6 個，具體見表1。隨機區(qū)組排列，重復3 次。小區(qū)面積33.4 m2。株行距47.5 cm×10.5 cm，每穴下籽2～3 粒，播深3.5 cm，設(shè)2 條地膜覆蓋保護行。炭基肥隨基肥撒施，其他田間管理措施均按大田管理操作進行。

表1 炭基肥配施化肥處理

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 在棉花各生育期各小區(qū)連續(xù)選代表性植株5 株，定點定株標記，測定株高、莖粗、果枝長度。

1.3.2 干物質(zhì)積累量 于棉花苗期、蕾期、花期、鈴期、吐絮期各小區(qū)選取5 株具有代表性棉株，按莖、葉和生殖器官分開，然后105℃殺青30 min、85℃烘至恒重，冷卻后測定其干物質(zhì)重。

1.3.3 棉花產(chǎn)量 棉花收獲時，每小區(qū)逐行逐株調(diào)查單株鈴數(shù)、單鈴重、收獲株數(shù)，計算籽棉產(chǎn)量和衣分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 對試驗數(shù)據(jù)進行整理，采用Origin 2020 制圖，采用DPS 9.5 對數(shù)據(jù)進行顯著性分析及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花株高的影響

由圖1 可以看出，棉花株高隨生育期的推進呈上升趨勢，出苗41～90 天增長迅速，出苗90～118 天增長趨于平緩。在同一化學調(diào)控條件下，株高隨炭基肥配施量增加先升高后不斷下降，表現(xiàn)為T3>T2>T1>T4>T5>T6。T3 處理下F1、F2 和F3 化學調(diào)控的最終株高分別為100.68、79.68、85.30 cm，比T2 高1.9%～10.6%，比T1 高7.3%～16.7%，比T4 高10.2%～18.0%，比T5 高11.7%～24.0%，比T6 高15.5%～25.3%。由此可以說明炭基肥配施化肥與化學調(diào)控能顯著影響棉花株高。

圖1 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控下棉花株高動態(tài)變化

2.2 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花農(nóng)藝性狀的影響

由表2 可以看出，棉花農(nóng)藝性狀受化學調(diào)控影響較大，隨著氟節(jié)胺濃度的增加，株高逐漸降低，F(xiàn)3、F2 比F1 分別顯著降低18.28%、15.83%；莖粗逐漸增大，F(xiàn)3、F2 較F1 分別顯著增加26.06%、16.46%。F3、F2 處理下倒一果枝長度較F1 分別顯著減少29.02%和18.15%；倒二果枝長度較F1 分別減少35.33%和13.47%；倒三果枝長度分別減少32.34%和10.27%；倒四果枝長度分別減少35.05%和11.47%。F3 處理的倒二、倒三、倒四果枝長度均顯著高于F1，說明化學調(diào)控能顯著影響棉花的生長發(fā)育。

由表2 看出，炭基肥配施化肥對棉花株型的影響較為顯著，株高、莖粗、倒一果枝長度均隨炭基肥配施量增加呈先升后降的趨勢。當炭基肥配施量從零增加到2.7 t/hm2時，棉花株高最高，增幅達21.78%，差異達顯著水平；莖粗增加1.71 mm，增幅達18.10%，差異達到顯著水平。倒一果枝長度以T3 處理最大，顯著高于T4、T5，而與其他處理無顯著差異；倒二果枝長度以T6 最大；倒三、倒四果枝長度各處理間無顯著差異。

表2 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控下棉花農(nóng)藝性狀變化

化學調(diào)控對棉花農(nóng)藝性狀的影響效應(yīng)(F 值)均達到極顯著水平，肥料處理對株高、莖粗的影響效應(yīng)達極顯著水平，對倒一、倒二果枝長度影響達顯著水平，肥料與化學調(diào)控互作效應(yīng)對農(nóng)藝性狀的影響達到顯著或極顯著水平。

2.3 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花干物質(zhì)積累的影響

由表3 可知，隨著生育期的推進，棉花干物質(zhì)積累量逐漸增加。相同化學調(diào)控不同肥料處理條件下，各時期單株干物質(zhì)積累量均隨著炭基肥配施比例的升高而出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。整體干物質(zhì)積累以F3 處理較高，在各化學調(diào)控條件下，炭基肥配施化肥處理單株干物質(zhì)積累量均高于傳統(tǒng)施肥處理(T6)，其中各時期均以F1T3、F2T3 和F3T3 處理單株干物質(zhì)積累量最多，并與傳統(tǒng)施肥處理間差異顯著。

表3 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控處理對棉花單株干物質(zhì)積累的影響

2.4 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花干物質(zhì)積累分配的影響

由圖2 看出，隨生育期推進，棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配率呈逐漸下降趨勢，生殖器官干物質(zhì)分配率均表現(xiàn)為單峰上升趨勢。相同化學調(diào)控處理下，各肥料處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配率均從花期到鈴期迅速下降，說明該時期干物質(zhì)積累正是從營養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)變最快的時期，當生育期從鈴期向絮期遞進時，干物質(zhì)積累逐漸平緩。

圖2 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花干物質(zhì)積累分配的影響

2.5 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控下棉花干物質(zhì)積累方程模型及其特征分析

進一步利用Logistic 方程對不同處理組合進行干物質(zhì)擬合后發(fā)現(xiàn)，方程的R2均大于0.94(P<0.01)，說明方程成立且擬合程度高，該方程可以很好解釋作物的生長狀況。從表4 中可以看出，3個化學調(diào)控處理下最大干物質(zhì)積累量均出現(xiàn)在T3 處理，F(xiàn)1T3 單株干物質(zhì)積累量為78.35 g，較F1T6 處理高27.43 g；F2T3 單株干物質(zhì)積累量為53.12 g，較F2T6 高17.18 g；F3T3 單株干物質(zhì)積累量為92.75 g，較F3T6 高39.56 g，F(xiàn)3 處理干物質(zhì)積累的變化幅度較大。3 個化學調(diào)控處理下單株干物質(zhì)積累量整體表現(xiàn)為隨著炭基肥配施量的升高呈現(xiàn)先升高后下降趨勢，與實際結(jié)果相同。3個化學調(diào)控處理下干物質(zhì)最大增長速率隨炭基肥配施量的升高呈現(xiàn)先升高后下降趨勢，最大值為2.09 g/(株·d)。F3 處理下干物質(zhì)快速積累的起始時間較常規(guī)施肥處理有所延后。F1 處理的干物質(zhì)快速積累時間持續(xù)32.97～60.69 天，F(xiàn)2 處理持續(xù)34.84～46.62 天，F(xiàn)3 處理持續(xù)52.16～60.97 天。

表4 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控下棉花干物質(zhì)積累方程模擬及其特征

2.6 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表5 可以看出，炭基肥配施化肥與化學調(diào)控可以顯著增加籽棉產(chǎn)量。隨著炭基肥配施量的增加，棉花單鈴重、單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量和衣分均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，單鈴重、單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量和衣分的均值都高于傳統(tǒng)施肥處理T6，整體最高值出現(xiàn)在3 個氟節(jié)胺濃度處理下的T3 處理。根據(jù)差異顯著性檢測(F 值)可知，籽棉產(chǎn)量和衣分是差異的主要因素。籽棉產(chǎn)量受氟節(jié)胺處理和炭基肥配施處理的影響極顯著(P<0.01)，但不受二者交互作用的影響。衣分受炭基肥配施量的影響極顯著(P<0.01)。各氟節(jié)胺濃度處理下衣分最大值較T6 提高5.61%～6.82%，氟節(jié)胺處理對衣分無顯著影響。

表5 炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 討論與結(jié)論

農(nóng)藝性狀可以在一定程度上反映作物的生長狀況是否良好[11]。施用氟節(jié)胺和炭基肥可以顯著改善作物生長，并在農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)施肥處理，這與王智慧等[12]的研究結(jié)果一致。作物生長過程中炭基肥能持續(xù)釋放養(yǎng)分，保證整個生育期所需[13]。而化學調(diào)控處理能有效控制棉花株高，同時使株型更為緊湊[14]。在1 050 mL/hm2和1 350 mL/hm2氟節(jié)胺處理下棉花頂端果枝長度明顯低于750 mL/hm2處理。

干物質(zhì)積累能直接影響作物成熟期的產(chǎn)量占比，干物質(zhì)積累量大是產(chǎn)量提升的關(guān)鍵[15]。王淑君等[16]發(fā)現(xiàn)施用炭基肥可以提高作物地上部干物質(zhì)積累。吳玥等[17]也同樣發(fā)現(xiàn)化學調(diào)控在促進作物從生殖生長向營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變中有著重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)，炭基肥配施化肥與化學調(diào)控組合處理能夠促進棉花干物質(zhì)積累，干物質(zhì)積累量以及最大積累速率均出現(xiàn)在F3T3 處理。噴施氟節(jié)胺后，作物由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變迅速，F(xiàn)3 處理下的干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間較F1、F2處理平均提高8.91 天和15.26 天。在同一化學調(diào)控處理下，炭基肥配施化肥處理干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間均以T3 處理最長，并且全生育期的單株干物質(zhì)積累均以T3 處理最優(yōu)，顯著高于常規(guī)施肥處理。

炭基肥配施化肥可以明顯提高作物產(chǎn)量[18]。但關(guān)于炭基肥配施化肥與化學調(diào)控結(jié)合對棉花產(chǎn)量的影響研究較少。棉花產(chǎn)量直接影響其本身的經(jīng)濟價值[19]。化學調(diào)控和適量施肥可以促進產(chǎn)量提高，為作物生長發(fā)育提供原料[20]。本試驗結(jié)果為:F1T3、F2T3、F3T3 處理下棉花產(chǎn)量最高，分別為6 250.03、6 446.54、6 845.44 kg/hm2，一定范圍內(nèi)棉花產(chǎn)量隨氟節(jié)胺濃度的增加而提升。這與王玉嬌等[21]的結(jié)果一致。本研究表明，炭基肥配施化肥與化學調(diào)控對棉花生長指標、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量有顯著影響，F(xiàn)3T3 處理增產(chǎn)達到最優(yōu)。主要是由于該組合(F3T3)條件能夠限制棉花頂端優(yōu)勢，同時也為植株生長提供充足養(yǎng)分，增加了物質(zhì)積累，為棉花的生長和產(chǎn)量形成奠定充足基礎(chǔ)。