不同深耕時間對河北省濱海鹽堿地土壤理化性質以及棉花植株性狀和產量的影響

馮國藝，翟黎芳，杜海英，張　謙，梁青龍，祁　虹，王樹林，王　燕，雷曉鵬，林永增*（.河北省農林科學院棉花研究所，農業部黃淮海半干旱區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室，河北　石家莊　05005；.國家半干旱農業工程技術研究中心，河北　石家莊　05005）

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不同深耕時間對河北省濱海鹽堿地土壤理化性質以及棉花植株性狀和產量的影響

馮國藝1，翟黎芳2，杜海英1，張謙1，梁青龍1，祁虹1，王樹林1，王燕1，雷曉鵬1，林永增1*
（1.河北省農林科學院棉花研究所，農業部黃淮海半干旱區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室，河北石家莊050051；2.國家半干旱農業工程技術研究中心，河北石家莊050051）

摘要：為了探明深耕時間對河北省濱海鹽堿地土壤理化性質以及棉花生長發育和產量的影響，分別在冬前、開春、播前進行深耕，以棉花（冀棉228）免耕直播處理為對照，分析了不同深耕時間對棉花苗期0～40 cm表層土壤理化性質（含鹽量、含水量、容重）以及棉花植株性狀（株高、果枝數、幼鈴數、成鈴數）、產量構成因子（單株鈴數、鈴重、衣分）和產量（子棉產量、皮棉產量）的影響。結果表明：與免耕直播處理相比，深耕處理的土壤容重均明顯下降，其中，冬前深耕處理的各土層含鹽量和含水量無明顯變化，株高、果枝數和成鈴數無顯著變化，幼鈴數明顯增多，產量提高不顯著；開春深耕處理的各土層含鹽量明顯降低，10～40 cm土層含水量無明顯變化，株高、果枝數、成鈴數和單鈴重明顯增大，幼鈴數在生育后期（9月10日）明顯減少，產量顯著提高；播前深耕處理的各土層含鹽量明顯增大、含水量顯著降低，株高、果枝數、幼鈴數、成鈴數和單鈴重明顯減小，產量明顯降低。開春深耕能有效改良濱海鹽堿土壤，有利于棉花生長發育和產量提高。

關鍵詞：棉花；濱海鹽堿地；產量；植株性狀；深耕時間

濱海鹽堿地具有水分蒸發強烈、鹽分表聚性強等特征[1]。棉苗耐鹽性較差[2]，且生長處于土壤蒸發旺盛的干旱季節，鹽分大量向地表聚集，嚴重影響棉花生長和產量形成[3～6]。深耕可以改善土壤蓄水能力，提高田間水分利用效率，增強土壤通透性，改善作物根系的生長條件，有利于植株地上部的生長[7]；并且能打破犁底層，創造疏松深厚的耕作層，降低土壤容重和緊實度[8]，進而對土壤水鹽運移產生影響。前人主要通過與其他耕作方式比較研究了深耕對作物生長發育和產量[9，10]、干物質積累[7]以及土壤水分[11，12]的影響，而有關深耕時間對北方鹽堿棉田土壤水鹽運移以及棉花植株性狀和產量的影響研究較少。為解決棉田鹽堿脅迫對棉花生長發育和產量的影響，作者以免耕直播處理為對照，探討了不同深耕時間對濱海鹽堿地土壤水鹽運移的改變以及對棉花植株性狀和產量的影響，以期為完善河北省濱海鹽堿地高效植棉技術提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在河北省國營海興農場（北緯38毅21憶、東經117毅31憶）進行。棉田土質為中壤土，0～20 cm表層土壤基礎養分含量為有機質9.9 g/kg、全氮0.8 g/kg、堿解氮35.4 mg/kg、速效磷11.7 mg/kg、速效鉀203.9 mg/kg，0～10、10～20、20～40 cm土層基礎土壤含鹽量分別為6.38、3.16和2.66 g/kg。

1.2試驗材料

試驗棉花品種為冀棉228（河北省農林科學院棉花研究所選育）。

1.3試驗方法

1.3.1試驗設計試驗設深耕時間冬前（2012年11月10日，T1）、開春（2013年3月10日，T2）和播前（2013年4月25日，T3）3個處理，以免耕直播處理為對照（CK）。其中，深耕處理均利用大型機械進行旋耕，深度40cm，每處理均深翻2次，以保證0～40cm土層的土壤充分混合均勻。小區面積60.0 m2，采用隨機區組排列，3次重復。搶墑播種，用開溝器在棉田地表開深10 cm左右的微溝，在微溝里播種，播深約5 cm。棉花4月29日播種，采用寬膜覆蓋栽培，先點播后鋪膜，1膜2行，大小行（90 cm+45 cm）配置；5月9日出苗，留苗密度5.25萬株/hm2。旋耕時底施尿素450kg/hm2和過磷酸鈣1500kg/hm2。7月20日左右打頂，其他田間管理措施同一般大田生產。

1.3.2測定項目與方法在棉花苗期（6片真葉），每小區隨機選取3個點，將0～40cm土壤表層分為0～10cm、10～20 cm和20～40 cm計3個層次，分別測定土壤含水量（采用烘干法）和含鹽量（采用電導率法）。每小區均標記棉株20株，分別于7月15日、8月15日和9月10日調查株高、幼鈴數和成鈴數，分別于7月15日和8月15日調查果枝數。棉花吐絮收獲前，每小區除保護行外，每行均選擇有代表性的植株5株，調查單株鈴數，并將棉鈴風干后測定鈴重；每行均取10個中部內圍鈴，軋花后測定衣分。小區除去邊行后收獲子棉，統計子棉產量，并依據衣分計算皮棉產量。

1.3.3數據統計與分析利用Microsoft Excel 2003和SPSS 11.0軟件進行數據處理與分析，利用最小顯著差數法（LSD）檢驗平均數，利用Microsoft Excel 2003軟件作圖。

2　結果與分析

2.1不同深耕時間對土壤理化性質的影響

與免耕直播相比，不同深耕時間對土壤含鹽量、含水量和容重影響差異明顯（圖1～3）。其中，冬前深耕處理的各土層含鹽量和含水量與CK差異均不顯著；開春深耕處理的各土層含鹽量均明顯降低，降幅達47.2豫～50.9%，含水量除0～10 cm土層下降明顯外其他土層與CK差異均不顯著；播前深耕處理的各土層含鹽量均明顯提高，增幅為14.5豫～57.7%，其中0～10 cm土層含鹽量達4.18 g/kg，而各土層含水量均顯著降低（降幅2.4豫～8.7%）。深耕處理的各土層容重均較CK明顯降低，且不同深耕時間處理的容重差異也均達到了顯著水平，其中，播前深耕處理降幅（18.5豫～25.4%）最大，其次是開春深耕處理（降幅9.6豫～18.2%）和冬前深耕處理（降幅4.0豫～9.1%）。

綜合分析不同深耕時間對土壤含鹽量、含水量和容重的影響，認為開春深耕效果相對較好。該處理下，各土層含鹽量均最低，10～40 cm土層含水量與對照差異基本不顯著，容重明顯降低。

圖1　不同深耕時間處理下不同深度土壤的含鹽量Fig.1 Salt content of soil under different plough-deep time treatment

圖2　不同深耕時間處理下不同深度土壤的含水量Fig.2 Moisture content of soil under different plough-deep time treatment

圖3　不同深耕時間處理下不同深度土壤的容重Fig.3 Bulk density of soil under different plough-deep time treatment

圖4　不同深耕時間處理下不同時期的棉花株高Fig.4 Plant height of cotton under different plough-deep time treatment

圖5　不同深耕時間處理下不同時期的棉花果枝數Fig.5 Fruit branch numbers of cotton under different plough-deep time treatment

2.2不同深耕時間對棉花植株性狀影響

與免耕直播相比，不同深耕時間對棉花株高和果枝數影響差異明顯（圖4和5）。在調查期內，冬前深耕處理的指標值與CK差異均不顯著；開春深耕處理的株高明顯增大，果枝數顯著增多；而播前深耕處理的2個指標值均明顯降低。

與免耕直播相比，不同深耕時間對棉花幼鈴數和成鈴數影響差異明顯（圖6和7）。其中，冬前深耕處理的各時期幼鈴數均明顯增多；開春深耕處理除9月10日幾乎沒有幼齡外，其他時期與CK差異均不顯著；播前深耕處理7月15日幼齡數明顯減少，8月15日顯著增多，但至9月10日時幼齡數與CK差異并不顯著。冬前深耕處理的各時期成鈴數與CK差異均不顯著；開春深耕處理的成鈴數除7月15日與CK差異不顯著外，其他2個時期均明顯增多，且該處理9月10日成鈴數最多；播前深耕處理的成鈴數除8月15日與CK差異不顯著外其他2個時期均明顯減少，其中9月10日該處理成鈴數最少。

綜合分析不同深耕時間對棉花植株性狀的影響，認為開春深耕效果較好。該處理下，棉花株高最大，果枝數和后期成鈴數均最多，為最終棉花高產奠定了基礎。

2.3不同深耕時間對棉花產量及其構成因子的影響

與免耕處理相比，不同深耕時間對棉花產量影響差異明顯（表員）。其中，開春深耕處理的皮棉產量最高，冬前深耕處理次之，二者差異顯著，且均顯著躍CK，增產率分別為28.1%和2.8%；而播前深耕處理的產量明顯降低，降幅高達29.0豫。

與免耕處理相比，不同深耕時間對棉花單株鈴數和鈴重影響差異明顯，且不同深耕時間處理的指標值差異均達到了顯著水平，其中，開春深耕處理的2個指標值均明顯增加，且均為最高；冬前深耕處理的單株鈴數明顯增多，但單鈴重增加不顯著；播前深耕處理的2個指標值均明顯低于CK。不同深耕時間處理對棉花衣分無顯著影響。

圖6　不同深耕時間處理下不同時期的棉花幼齡數Fig.6 Young boll numbers of cotton under different plough-deep time treatment

圖7　不同深耕時間處理下不同時期的棉花成鈴數Fig.7 Boll numbers of cotton under different plough-deep time treatment

表1　不同深耕時間處理下棉花的產量及其構成因子Table 1 Yield and its components of cotton under different plough-deep time treatment

綜合分析不同深耕時間對棉花產量及其構成因子的影響，認為開春深耕效果較好。該處理下，棉花單株鈴數最多，鈴重最大，最終子棉產量和皮棉產量均達到最高，其中皮棉增產率為28.1豫。

3　結論與討論

深耕可以有效打破犁底層，調節土壤“三相”比例，具有改善土壤耕層狀況[8]、提高土壤蓄水能力[13]等作用。本研究結果表明，不同深耕時間對濱海鹽堿地苗期棉田土壤的保水性及容重影響差異較大，同時對改變土壤含鹽量效果差異也較大。與免耕相比，冬前深耕耕層土壤容重變化最小，土壤含水量也無明顯變化，因此土壤含鹽量改變不明顯。經過冬季降水淋溶，土壤耕層含鹽量大大降低，開春深耕阻斷了土壤的毛細作用，有效抑制了土壤深層的鹽分返回耕層；通過開創微溝躲鹽技術減少了鹽分對棉苗的傷害。經過春季長時間的蒸發，大量鹽分聚集在土壤耕層，4月底播種前進行深耕不僅將表層的鹽分混入到耕層從而造成土壤耕層含鹽量增大，而且土壤耕層含水量降低對棉花的正常生長發育更為不利。

土壤鹽分、水分和容重等理化性質對棉花植株性狀及產量具有顯著影響[14～21]。本研究結果顯示，不同的深耕時間對濱海鹽堿地土壤理化性質的改變效果差異較大，最終對棉花生長發育和產量的影響效果差異明顯。冬前深耕對土壤理化性質改變較小，對棉花株高、果枝數和成鈴數的影響相對也較小，而生育后期幼鈴數明顯增多不利于有效成鈴鈴重的提高，因此產量提高受到限制；開春深耕明顯改善濱海鹽堿地土壤的理化性質，棉花株高、果枝數和成鈴數均明顯提高，生育后期幾乎沒有幼鈴，有效成鈴鈴重顯著增大，最終增產效果最好，皮棉增產率高達28.1豫；播前深耕導致土壤理化性質惡化，嚴重妨礙棉花的正常生長發育，株高、果枝數、幼鈴數和成鈴數以及單鈴重均明顯下降，產量顯著降低。開春深耕不僅對土壤保水性影響較小，而且能起到改善土壤質地、顯著降低土壤含鹽量的作用，因此對濱海鹽堿地棉花植株生長和產量形成最為有利。而當地傳統的播前深耕不僅無法起到改良土壤的作用，反而會惡化棉花生長的土壤環境，不僅造成人力物力的巨大浪費，而且對棉花生長造成嚴重的不良影響。

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Effects of Different Plough-deep Times on Physico-chemical Properties of Soil and the Yield and Plant Trait of Cotton in Coastal Saline Area of Hebei

FENG Guo-yi1，ZHAI Li-fang2，DU Hai-ying1，ZHANG Qian1，LIANG Qing-long1，QI Hong1，WANG Shulin1，WANG Yan1，LEI Xiao-peng1，LIN Yong-zeng1*
（1.Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area, Ministry of Agriculture，Cotton Research Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Shijiazhuang，050051，China；2.The Semi-arid Agriculture Science and Technology Research Center of China, Shijiazhuang 050051，China）

Abstract：For investigating the effects of different plough-deep times on physico-chemical properties of soil during the cotton seedling stage and the yield and plant trait of cotton in coastal saline area of Hebei，three different treatments were performed using saline fields that were the plough-deep before win原 ter，the plough-deep at the begin of spring，the plough-deep before planting and no-tillage directseeding（CK）with cotton（Jimian 228）in salinealkali soil. The salt content，moisture content，and soil bulk density of 0-40 cm depth soil was deter-mined hierarchically in the seedling stage，and the yield and plant trait of cotton also determined dur原ing the growth stage. The results showed that compared with CK，the soil bulk density reduced obviously under the other three treatment. The saltcontent and moisture content of soil，the plant height，the number of fruit branches，large bolls of cotton had not been indifference，the small boll number of cotton increased obviously，the increase of cotton yield was not significant under the T1treatment. The soil salt content reduced and the moisture content of 10-40 cm soil had not been obvious changed，the plant height，the number of fruit branches，large bolls and boll weight of cotton increased obviously，and the small boll number of cotton reduced obviously at 10 September，the increase of cotton yield was not significant under the T2treatment. The soil salt content in原creased and the soil moisture content reduced, the number of fruit branches, large bolls and small bolls of cotton increased obviously，the boll weight and yield of cotton of cotton also increased obviously under the T3treatment. There was more advantageous to soil improvement, the growth and development and yield im原provement of cotton in Coastal Saline Area of Hebei under the plough-deep at the begin of spring.

Key words：Cotton；Coastal saline area；Yield；Plant trait；Plough-deep time

中圖分類號：S562

文獻標識碼：A

文章編號：1008-1631（2016）01-0025-05

收稿日期：2015-05-05

基金項目：國家科技支撐計劃項目（2013BAD05B0503）；河北省青年自然基金項目（C2015301051）；河北省現代農業產業體系棉花創新團隊建設項目；河北省財政廳項目（F15C2015043769）；河北省財政廳項目（F15C2015043764）

作者簡介：馮國藝（1982-），男，河北邢臺人，助理研究員，博士，主要從事棉花抗逆高產生理研究。E-mail：fgy_2010@ sina.com。

通訊作者：林永增（1963-），男，河北威縣人，研究員，主要從事棉花高產高效栽培技術研究。E-mail：zaipei@sohu.com。