彭增瑩,張巨松,卡地力亞·阿不都克力木,賀宏偉,劉 群,郭仁松

(1.新疆農業(yè)大學農學院/教育部棉花工程研究中心,烏魯木齊 830052;2.新疆農業(yè)科學院經濟作物研究所,烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花無限生長習性,導致其對不同生長環(huán)境的適應性調節(jié)多樣且復雜,在充足肥料和灌溉條件下棉花會產生大量營養(yǎng)生長[1,2],采用施肥、化學調控等手段對協(xié)調好棉花營養(yǎng)生長與生殖生長關系及獲得高產優(yōu)質有實際意義?！厩叭搜芯窟M展】氮素是作物生長發(fā)育必需的礦質元素[3],合理施用氮肥是棉花增產的原因之一[4],適宜施氮量可以促進棉花生長,降低蕾鈴脫落率,保證產量[5]。在一定范圍內,增施氮肥能有效的增加莖粗,使棉花粗壯,有利于承擔后期成鈴數的增多[6]?？s節(jié)胺是一種抑制類型植物生長調節(jié)劑,可以控制棉花無限生長、調節(jié)營養(yǎng)生長與生殖生長[7]、優(yōu)化冠層結構[8]?？茖W合理使用縮節(jié)胺,可提高棉花幼苗活力、改善株型、增強棉花光合作用、減少病蟲害發(fā)生,提高棉花產量與品質[9,10]。棉花在中等施氮量與中等化學封頂劑(DPC+)劑量組合下棉花經濟器官積累增多,產量提高[11];氮肥與縮節(jié)胺對棉花農藝性狀有顯著的互作效應,適量的縮節(jié)胺有利于干物質積累向生殖器官運轉[12]?！颈狙芯壳腥朦c】施氮與噴施縮節(jié)胺是棉花獲得高產過程中的必要手段,隨著棉花機械化采收進程的推進,還應對機采棉種植模式下的棉花化學調控與氮肥施用配套技術做進一步的優(yōu)化。目前,關于氮肥與縮節(jié)胺的研究多集中在打頂劑劑量與施氮量組合、打頂方式、密度、施氮量等單因素的相互組合,常規(guī)縮節(jié)胺用量與施氮量組合對機采棉的研究近年較少。需研究氮肥與縮節(jié)胺對機采棉生長發(fā)育及氮素分布的影響。【擬解決的關鍵問題】以新陸中88號為材料,設置不同施氮量與不同常規(guī)縮節(jié)胺劑量進行試驗,研究氮肥與縮節(jié)胺組合對機采棉生長發(fā)育及氮素分布影響,為新疆南疆棉區(qū)施肥化控技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2020年在新疆阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣新疆農業(yè)科學院經濟作物研究所試驗基地進行,N 39°31′～40°50′、E 79°45′～81°05′,屬暖溫帶大陸性干旱氣候,日照時間長,蒸發(fā)量大;土壤質地為沙壤土,0～60 cm耕層土壤pH 8.08,有機質含量5.8 g/kg,全氮為0.33 g/kg,水解性氮為39.9 mg/kg,速效磷為10.9 mg/kg,速效鉀為97.3 mg/kg。供試材料為新陸中88號,由新疆農業(yè)科學院經濟作物研究所提供。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用雙因素裂區(qū)設計,試驗處理:主區(qū)為施氮量(純氮)N1160 kg/hm2、N2320 kg/hm2、N3480 kg/hm2,副區(qū)為縮節(jié)胺劑量 H1189 g/hm2、H2280.5 g/hm2、H3372 g/hm2,對水450 kg/hm2,每個處理重復3次,小區(qū)面積44.85 m2,共27個小區(qū)。采用化學封頂(化學打頂劑向鈴轉,有效成分250 g/L水劑,750 g/hm2,對水450 kg/hm2),所有縮節(jié)胺(DPC)有效成分含量>98 %(南通金陵農化有限公司生產)。棉花種植采用1膜3行等行距機采棉種植模式,行距為76 cm,株距6 cm,理論密度22×104株/hm2,播種時間2020年4月11日,封頂時間7月15日,其他田間管理同當地大田生產。表1,表2

表1 施氮量及時間

表2 縮節(jié)胺用量

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 生育進程與出葉速度

從棉花播種開始,記載棉花各生育時期。按生育時期調查各處理棉花真葉數。

1.2.2.2 農藝性狀

自棉花3片真葉起,在棉花各生育時期(3葉、6葉、盛蕾、盛花、盛鈴)定點定株調查(6株)棉花株高,并計算主莖日增量。盛鈴后期(8月5日)測定株高、倒四葉寬、始果節(jié)高、果枝數、莖粗。

1.2.2.3 干物質積累量

苗期開始,各生育時期選取具有代表性的6株棉花,分開莖、葉、蕾花鈴,放入電熱恒溫鼓風干燥箱105℃殺青30 min,80℃烘干至恒重,測定其干物質質量。

1.2.2.4 植株氮素

吐絮期烘干的棉株樣品經粉碎,過0.50 mm篩,用H2SO4-H2O2消煮后采用奈氏比色法測定植株不同部位全氮含量。

1.2.2.5 產量

吐絮后,各小區(qū)選6.67 m2棉株,調查株數、總鈴數,算出單株結鈴數,分上(7果枝以上)、 中(4～6果枝)、下(1～3果枝)部位各取30、40、30個吐絮鈴,共100朵,測其單鈴重,軋花后通過公式計算衣分。

1.3 數據處理

試驗數據使用SPSS19軟件進行方差分析, 采用Duncan法進行處理間多重比較(P<0.5),利用Excel、Graph Pad整理數據并繪圖。

2 結果與分析

2.1 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉生育進程的影響

研究表明,各處理出苗、現蕾、開花時間無明顯差異。盛花開始,隨著施氮量增多,棉花生育時期推后,N3水平較N1、N2盛花時間推遲2、1.4 d,盛鈴時間推遲2.7、0.7 d,吐絮時間推遲5.3、3.6 d。各處理苗期持續(xù)天數無明顯差異,蕾期、花鈴期隨著施氮量增多延長,表現為N3>N2>N1,相同施氮量下花鈴期隨著縮節(jié)胺用量增多而縮短,表現為H3

表3 不同處理棉花生育時期比較

2.2 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉出葉速度及株高日增量的影響

研究表明,不同處理出苗-3葉的出葉速度沒有明顯差異,3葉-現蕾出葉速度開始加快,施氮水平間表現為N3最快,N3水平下的平均出葉速度達到3.6 d/片,較N1水平縮短0.4 d,較N2水平縮短0.6 d。現蕾至開花各處理出葉速度較現蕾之前有所降低,在N1、N2水平下,H3劑量下的出葉速度顯著低于H1、H2,N1H3較N1H1、N1H2分別增加1.6、1.6 d/片,N2H3較N2H1、N2H2分別增加1.9、1.8 d/片。

在3葉至盛鈴期間各處理株高日增量均呈現“上升-下降”趨勢,前期棉花生長緩慢,株高日增量在盛蕾后快速上升,隨氣溫升高及肥水的投入,棉花快速生長。3葉至6葉期間株高增長緩慢,N1、N2、N3水平下的平均株高日增量為0.6、0.57、0.8 cm。6葉至盛蕾期植株開始快速生長, N3水平在6葉至盛蕾的株高日增量較N1水平提高25.8 %,較N2提高30 %,N2水平下的株高日增量與縮節(jié)胺劑量呈反比,N2H3處理較N2H1處理降低0.2 cm,較N2H2處理降低0.1 cm;N3水平在盛蕾至盛花較N1提高31.4 %,較N2提高4.0 %,各施氮量下均為H3水平株高日增量最低。表4,圖1

2.3 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉主要農藝性狀影響

研究表明,施氮量對棉花株高、倒四葉寬、莖粗有極顯著影響,縮節(jié)胺用量對株高有極顯著影響,二者互作對株高、倒四葉寬有顯著影響;株高隨著施氮量增多而增多,表現為N3>N2>N1,與縮節(jié)胺用量呈反比;倒四葉寬與施氮量呈正比;果枝數隨施氮量增加呈先增多后減少的趨勢,縮節(jié)胺用量對果枝數無顯著影響;莖粗與施氮量呈正比,N3明顯高于N1,施氮量對棉花農藝性狀影響較大。表5

圖1 不同處理棉花株高日增量變化

表4 不同處理棉花出葉速度比較

2.4 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉干物質積累及器官分配的影響

研究表明,各處理前期干物質積累量較少,苗期至花期生長緩慢,N1、N2水平下的干物質積累量隨縮節(jié)胺劑量增多呈下降趨勢,開花后棉花快速生長,隨施氮量增多,棉花干物質呈上升趨勢。各施氮量水平下的干物質積累量在鈴期都隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,N1H2處理較N1H1處理提高50.2 %、較N1H3處理提高14.9 %;N2H2處理較N2H1處理提高4.3 %,較N2H3處理提高6.2 %;N3H2處理較N3H1處理提高41.5 %、較N3H3處理提高29.7 %。吐絮期棉花干物質積累量隨施氮量增多而增多,表現為N3>N2>N1,干物質積累量在N2、N3水平下隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,均為H2最高。圖2

吐絮期各處理的器官占比表現為蕾花鈴>莖>葉,出除H3劑量外,莖器官占比在H1、H2水平下隨施氮量增多而增多;葉器官在N1、N3水平下隨縮節(jié)胺劑量增多而減少,均在H3水平下達到最低,N1H3處理較N1H1處理降低45.1 %、較N1H2處理降低5.2 %,N3H3處理較N3H1處理降低50.6 %,較N3H2處理降低15.0 %。N3H1蕾花鈴占比最少,較其他處理分別降低20.2 %、30.0 %、30.8 %、19.0 %、24.4 %、12.6 %、29.0 %、30.6 %,高施氮量下縮節(jié)胺用量不足會增加營養(yǎng)器官占比,合理的縮節(jié)胺用量可以增加蕾花鈴器官占比。圖3

表5 盛鈴后期各處理棉花主要農藝性狀比較

圖2 不同處理各時期棉花干物質積累量

圖3 棉花吐絮期各器官占比

2.5 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉氮素積累與分配的影響

研究表明,不同施氮量的氮素總積累存在顯著性差異(P<0.05),表現為N2>N3>N1,N2H2、N2H3、N3H2處理顯著高于其他處理,不同縮節(jié)胺劑量在N1水平下無顯著性差異;N1水平下,莖部氮素吸收量占比隨縮節(jié)胺劑量增多而增多,N2、N3水平下的莖部氮素吸收量隨縮節(jié)胺劑量增多而減少;葉片氮素吸收量占比在 N1、N3水平下隨縮節(jié)胺劑量增多而下降;各處理蕾花鈴氮素吸收量占比均為最大,達到39%～78%,各同施氮量下蕾花鈴氮素吸收量占比隨縮節(jié)胺劑量增多呈現“上升-下降”趨勢,表現為H2>H1,H3,N1H2處理較N1H1處理提高17.9 %、較N1H3處理提高11.9%,N2H2處理較N2H1處理提高2.9%、較N2H3處理提高77.5%,N3H2處理較N3H1處理100%、較N3H3處理提高2.6%,噴施縮節(jié)胺可以提高氮素向生殖器官轉移,H2效果最明顯。除N2H3、N3H1處理,N2、N3水平下的其他處理氮素總積累量顯著高于N1水平,N2、N3水平較N1水平分別提高66.4%、48.2%。表6

2.6 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉產量及產量構成因素的影響

研究表明,施氮量對單株結鈴數有顯著性影響,對籽棉產量有極顯著影響;縮節(jié)胺劑量對籽棉產量有極顯著影響,二者對籽棉產量存在極顯著的互作效應。各處理收獲株數無顯著性差異;各施氮量間單株結鈴數表現為N2>N3>N1,N2水平較N1水平增多0.7個,較N3水平增多0.5 個,N2、N3水平下的單株結鈴數隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,N2H2處理較N2H1、N2H3處理分別增多0.3個、0.2個,N3H2處理較N3H1、N3H3處理分別增多1.1個、0.8個;各處理單鈴重無顯著性差異,N1、N2、N3水平下分別為N1H1、N2H2、N3H3處理單鈴重最高;各處理間衣分無顯著差異。籽棉產量在各施氮量下表現為N2>N3>N1,N2水平較N1、N3分別提高21.6%、14.8%;N2、N3水平下籽棉產量隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,均為H2縮節(jié)胺劑量下最高。表7

3 討 論

機采棉花還存在許多農機農藝配套技術問題[13],氮肥與縮節(jié)胺作為生產中最常見的化肥與生長調節(jié)劑,合適的施用有助于棉花高產優(yōu)質[14]。氮肥會在一定程度上影響棉花株高,用量過多則有抑制效果[15],對始果節(jié)高度、倒四葉寬、真葉數、果枝數、莖粗也有一定影響,并在一定范圍內隨施氮量增多而增多[16,17]。縮節(jié)胺是一類抑制型植物生長調節(jié)劑,生育后期噴施縮節(jié)胺可以有效降低株高增長速度,塑造合理株型,提高生殖器官干物質占比[9,18]?？s節(jié)胺可以顯著降低棉花株高和果枝長度,減小果枝夾角和葉片面積[19]。試驗研究表明,隨施氮量增多,棉花生育進程推后,株高、倒四葉寬、果枝數、莖粗增加,與前人研究結果相同[4];相同施氮量下,隨縮節(jié)胺劑量增多,棉花開花、吐絮時間提前,可能是由于縮節(jié)胺調節(jié)棉鈴內部激素,促進棉鈴成熟[20],株高、株高日增量、果枝數都呈現下降趨勢,與趙文超[21]研究結果相同,但對始果節(jié)高度無顯著影響,與劉銓義[22]研究結果不同,可能是苗期未噴施縮節(jié)胺,化控效果都表現在現蕾后的主莖節(jié)間;在低縮節(jié)胺劑量下,棉花最終干物質量隨著施氮量增多呈先升后降趨勢,可能是480 kg/hm2施氮量過高,使棉花營養(yǎng)器官徒長,減少了干物質向棉鈴的轉移,后期營養(yǎng)器官脫落,使整株棉花干物質量較低,與李勇[15]研究結果相同。

表6 地上部不同器官氮素吸收量及占比

表7 各處理產量及產量構成因素

氮素積累是棉花干物質形成的基礎,增施氮肥可以提高棉花對養(yǎng)分的吸收能力,提高氮素等養(yǎng)分的積累量,過量則會導致氮素分配比例不合理[23],研究結果表明,隨施氮量增多,棉花營養(yǎng)器官的氮素吸收量呈上升趨勢,N3水平下,生殖器官氮素積累量隨縮節(jié)胺劑量增多大致呈“上升-下降”趨勢,與前人[24,25]研究結果相同,在N1、N2施氮水平下,棉花氮素總積累量隨縮節(jié)胺劑量增多變化不一致,N1水平下各處理差異不顯著,N2水平下高縮節(jié)胺劑量則降低氮素總積累量,可能是由于低施氮量下噴施縮節(jié)胺效果減弱[12],或者是氮肥與縮節(jié)胺的用量呈線性促控關系[26],H3劑量相對于N2水平下的棉花已經過量,導致其干物質積累量下降,氮素積累總量下降。試驗表明,隨施氮量增多籽棉產量呈“上升-下降”趨勢,3個施氮水平間表現為N2>N3>N1,除N1水平下的各縮節(jié)胺處理間籽棉產量差異不顯著,N2、N3水平下的籽棉產量均隨縮節(jié)胺劑量增多均呈單峰趨勢,在H2劑量下達到最大;各處理單鈴重差異不顯著,噴施縮節(jié)胺單鈴重有增大的趨勢,與前人[18,27]研究結果相似,單株結鈴數則隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,在H2劑量下表現最好。結果表明,適量噴施縮節(jié)胺不僅可以降低棉花株高日增量、減少營養(yǎng)器官干物質占比、提高生殖器官氮素吸收量,還可以增加單鈴重,與氮肥互作提高單株結鈴數進而提高籽棉產量。

4 結 論

氮肥對棉花單株結鈴數與籽棉產量均有顯著性差異,氮肥過多則會使棉花生育期滯后,減少養(yǎng)分由營養(yǎng)器官向生殖器官轉運,最終降低籽棉產量?？s節(jié)胺對棉花籽棉產量存在極顯著性差異,噴施縮節(jié)胺可以提前棉花開花結鈴時間、控制棉花生長、提高生殖器官干物質占比。氮肥與縮節(jié)胺對棉花單株結鈴數、單鈴重與籽棉產量均有顯著性影響,適宜的氮肥與縮節(jié)胺用量可控制棉花株高,增加棉花生殖器官氮素積累量,提高棉花單株結鈴數與單鈴重,最終提高籽棉產量。在320 kg/hm2施氮量(純氮)下全生育期噴施280.5 g/hm2的縮節(jié)胺棉花生殖器官氮素積累量最大,單株結鈴數最高,有利于產量形成。