基肥減施對不同棉花品種生長發育、干物質積累分配及產量品質的影響

黃光偉, 汪志強，陳國棟, 胡守林, 郭子軒，毛廷勇, 李 玲，

張 偉2，支金虎1，姚永生1, 翟云龍1，萬素梅1

(1.塔里木大學植物科學學院，新疆阿拉爾 843300; 2.石河子大學，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】施肥是給棉花提供養分的重要方式，科學施用基肥不僅可以提高肥料利用效率，還有利于棉花的生長發育。過度施肥影響土壤質量，破環土壤養分平衡，基肥減施對促進棉花生產具有重要意義。【前人研究進展】關于提高肥料利用效率前人已做出研究，有研究表明[1-3]，隨著基肥施用量減少，作物株高等農藝性狀會不同程度下降，但無顯著差異。減少20%的施氮量，玉米干物質量、干物質分配系數及產量并未減少，反而會有少量增加。劉學軍等[4]研究表明，增施氮肥不會提高冬小麥和夏玉米的產量以及氮素含量，反而會增加肥料的無謂消耗。基肥減施后產量不減或者減產較小，可以達到高效的肥料利用效率[5-10]。【本研究切入點】在新疆阿拉爾墾區，基肥減施對不同棉花品種的影響并未做系統研究。研究基肥減施對不同棉花品種的影響。【擬解決的關鍵問題】研究基肥減施對不同棉花品種生長發育、干物質積累及分配等性狀的影響，篩選出阿拉爾墾區適宜基肥減施的棉花品種，提高產量，優化品質，提高肥料利用效率，為阿拉爾墾區基肥減施提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試品種為新陸中22號(A1)、新陸中55號(A2)、新陸中82號(A3)、錦棉Z1112(A4)、新陸早74號(A5)、新陸早77號(A6)。

參試肥料為氮(尿素[N=46%]，磷酸二銨[N=18%])，磷(磷酸二銨[P2O5=46%]，富過磷酸鈣[P2O5=32%])，鉀(硫酸鉀[K2O=24%])。

試驗地土壤養分含量有機質8.86 g/kg,堿解氮 N 44.32 mg/kg，速效磷30.46 mg/kg，速效鉀200.83 mg/kg，全鹽4.2 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

選取6個不同棉花品種作為供試材料，設置3個基肥處理：處理1(N1)：常規基肥處理，施用尿素225 kg/hm2、磷酸二銨225 kg/hm2、富過磷酸鈣225 kg/hm2、硫酸鉀150 kg/hm2；處理2(N2)：的基肥用量是處理1的50%，即尿素112.5 kg/hm2、磷酸二銨112.5 kg/hm2、富過磷酸鈣112.5 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2；處理3(N3)為對照(CK)，不施用任何基肥。處理1(N1)為大田生產中常規基肥施用量。

試驗采用兩因素裂區試驗設計，主區為3個基肥處理，副區為6個棉花品種，3次重復，每個小區面積為12 m2，試驗地總面積為810 m2。

試驗小區于2018年4月24日播種，采用1膜4行的種植方式，試驗小區采用不同基肥施用量，后期采用滴灌方式追肥，追肥總滴肥量為900 kg/hm2，所用滴灌肥為硝基復合肥(N∶P∶K=26∶6∶6)。試驗地于7月14日打頂，全生育期灌水8次。

1.2.2 測定指標1.2.2.1 棉花干物質量

分別于苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期在各小區內，挑選連續且具有代表性的3株棉花(其中苗期取10株)，按照根、葉、莖、花、鈴等不同器官分開剪下，放入烘干箱中105℃殺青30 min，85℃烘至恒重并記錄，各生育時期測定1次，全生育期測定4次，計算其干物質分配系數。

1.2.2.2 產量

在成熟期進行田間測產，每個處理選取連續且具有代表性的6株帶回室內考種，測定株高、果枝數、單株鈴數、節位數、始節高度等農藝性狀。在吐絮盛期，每小區隨機抽取50個正常吐絮棉鈴，分別測定單株籽棉、單株鈴數，計算單鈴重，籽棉分別軋花，測定皮棉重，計算衣分。枯霜期1周內收獲棉花，分處理計產數取收獲株數。

1.2.2.3 品質

將考種結束后的棉花放入扎花室進行扎花，每個處理3次重復，脫絨后的棉花放入HFT9000型大容量纖維測試儀進行纖維品質測定。

1.3 數據處理

不同處理的產量性狀、品質性狀等測定數據采用 Microsoft Excel 2003進行整理，用DPS 7.05進行數據方差分析。

2 結果與分析

2.1 基肥減施對不同棉花品種生育期的影響

研究表明,各個基肥處理下6個棉花品種的生育天數均存在顯著性差異。在N1(基肥全施)處理下，新陸中55號品種的生育天數最長，顯著高于新陸中82號、新陸早74號、新陸早77號品種，新陸早77號品種生育天數最短。在N2(基肥半施)處理下，新陸中55號品種的生育天數最長，新陸中82號、新陸早77號品種生育天數較短。在N3(不施基肥)處理下，新陸中22號、新陸中55號品種生育天數較長，新陸早74號品種生育天數最短。新陸中55號品種的生育天數對基肥施用量不敏感，增加基肥施用量不會使新陸中55號品種生育天數有顯著變化。表1

表1 不同棉花品種生育階段天數(d)和生育期(d)比較Table 1 Comparison of days and growth period (d) of different cotton varieties during growth stage

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

2.2 基肥減施對不同棉花品種株高的影響

研究表明,隨著生育期的推進，各品種株高增長較快，其中現蕾期至開花期(打頂前)增長最快，花鈴期至吐絮期增長緩慢甚至出現停止生長的現象。在N1(基肥全施)處理下，新陸中82號品種的株高在蕾期、花鈴期、吐絮期株高均為最高，顯著高于其余品種。在N2(基肥半施)處理下，新陸早74號品種在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期株高均為最高。在N3(不施基肥)處理下，錦棉Z1112品種在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期株高均達到最大。表2

2.3 基肥減施對棉花干物質積累的影響

研究表明,不同品種對基肥施用量敏感程度不同。隨著基肥施用量的減少，各棉花品種干物質積累量也存在不同程度的減小，在基肥全施處理下，錦棉Z1112品種干物質積累量最高，顯著高于N2(基肥半施)、N3(不施基肥)處理。在基肥半施處理下，新陸中22號、新陸中55號、新陸中82號、新陸早74號、新陸早77號品種的干物質積累量較高，但與N1(基肥全施)、N3(不施基肥)無顯著差異。在不施基肥處理下，由于養分不足導致新陸中55號品種干物質積累量較少，顯著低于N1(基肥全施)、N2(基肥半施)處理，錦棉Z1112、新陸早74號品種N3(不施基肥)處理下顯著低于N1(基肥全施)處理，但與N2(基肥半施)處理無顯著差異。新陸中55號、錦棉Z1112、新陸早74號品種對基肥施用量最為敏感，在不施基肥條件下干物質積累量最少，光合產物最少，養分不足導致植株發育不良而減產。其余品種基肥全施、基肥半施與不施基肥干物質積累量無顯著差異，在不施基肥條件下，及時追肥也可獲得高產。表3，圖1

表2 不同時期不同棉花品種株高變化Table 2 Variation of plant height of different cotton varieties in different periods(cm)

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

圖1 基肥減施下不同棉花品種干物質積累量變化
Fig.1 Effects of base fertilizer reduction on dry matter accumulation of different cotton varieties

2.4 基肥減施對棉花營養器官干物質量的影響

研究表明,隨著生育期的推進，棉花營養器官干物質積累量逐漸增加，現蕾期至花鈴期增長速度最快，養分吸收利用率最高。隨著基肥施用量的增加，各棉花品種營養器官干物質量也隨之增加。在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)、N3(不施基肥)處理中，錦棉Z1112品種較其余品種干物質積累較多，對基肥施入量最為敏感。表3

表3 營養器官干物質積累變化(g/株)Table 3 Changes in dry matter accumulation of cotton vegetative organs ( g/strain)

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

研究表明,隨著基肥施用量的減少，各棉花品種的營養器官干物質分配系數也隨之減小，且在各品種處理中，新陸早74號品種營養器官干物質分配最高。表4

2.5 基肥減施對不同棉花品種生殖器官的影響

研究表明,隨著生育期的推進，各棉花品種生殖器官干物質積累量逐漸增加，在花鈴期至吐絮期增長速度最快。隨著基肥施入量的減少，各棉花品種生殖器官干物質量均存在下降的趨勢，但錦棉Z1112、新陸早74號品種在花鈴期時基肥半施干物質總量少于不施基肥的干物質量，說明該品種不施基肥在花鈴期有利于干物質積累向生殖器官轉移分配。表5，表6

隨著生育期的推進，各品種生殖器官干物質分配系數逐漸增大，苗期只進行營養生長，生殖器官分配系數為0，花鈴期至吐絮期生殖器官干物質分配系數增長最快。在各棉花品種中，錦棉Z1112、新陸早74號品種干物質分配系數低于其余品種，錦棉Z1112、新陸早74號品種對基肥施用量不敏感，即增加基肥施用量不會提高生殖器官干物質分配系數。表7

表4 不同棉花品種營養器官的干物質分配系數Table 4 Dry matter partition coefficient of vegetative organs of different cotton varieties(%)

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

表5 棉花生殖器官干物質積累變化(g/株)Table 5 Changes in dry matter accumulation of cotton reproductive organs ( g/strain)

續表5 棉花生殖器官干物質積累變化(g/株)
Table 5 Changes in dry matter accumulation of cotton reproductive organs ( g/strain)

處理Treatmant品種Varieties生育時期Growthperiod苗期Seedlingstage蕾期Budstage花鈴期Floweringandbollstage吐絮期BollopeningperiodN2新陸中22號0.000.05ab2.95b43.25ab新陸中55號0.000.02bc3.13b57.89a新陸中82號0.000.02bc3.06b38.86b錦棉Z11120.000.03bc3.46b44.51ab新陸早74號0.000.01c2.11b35.66b新陸早77號0.000.06a5.77a44.38ab平均值0.000.033.4144.09N3新陸中22號0.000.03ab5.31a40.46a新陸中55號0.000.02ab3.10bc37.77a新陸中82號0.000.01ab4.75ab31.75a錦棉Z11120.000.01b2.99bc41.40a新陸早74號0.000.01ab2.14c22.73a新陸早77號0.000.05a4.06abc34.64a平均值0.000.023.7334.79

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

表6 不同棉花品種生殖器官的干物質分配系數Table 6 Dry matter partition coefficients of different cotton genital organs in different treatments(%)

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

2.6 基肥減施對不同棉花品種產量性狀的影響

研究表明,不同基肥處理對棉花產量性狀的影響存在顯著性差異，在N1(基肥全施)處理下，新陸中22號品種的單鈴重、衣分、皮棉產量均為最大，高于其他處理。在N2(基肥半施)處理下，各棉花品種的單株鈴數均無顯著性差異，新陸中22號品種的單鈴重、衣分、籽棉產量皮棉產量均為最大。在N3(不施基肥)處理下，錦棉Z1112品種的單株鈴數、衣分、皮棉產量達到最高，籽棉產量相對較高。錦棉Z1112品種對基肥施用量不敏感，可不施基肥，增加追肥次數。新陸中22號品種在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)處理下，籽棉、皮棉產量達到最大值，且在N2(基肥半施)處理下，籽棉、皮棉產量下降不明顯。表7

表7 不同棉花品種產量及其產量構成因素Table 7 Effects of Yield and Yield Components of Different Cotton Varieties

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

2.7 基肥減施對不同棉花品種品質性狀的影響

研究表明,各棉花品種間存在顯著性差異，在N1(基肥全施)處理下，新陸早77號品種的上半部平均長度、整齊度、斷裂比強度均達到最大值。在N2(基肥半施)處理下，各品種的上半部平均長度、整齊度均無顯著差異，新陸早77號品種的纖維伸長率較低，但其上半部平均長度、整齊度均高于其他處理，斷裂比強度相對其余品種較高，新陸中22號次之。在N3(不施基肥)處理下，新陸早77號纖維上半部平均長度、整齊度均較高，馬克隆值為4.34，屬于B2級，品質較好，但斷裂比強度和纖維整齊度較低。表8

表8 不同棉花品種的棉纖維品質Table 8 Cotton fiber quality of different cotton varieties

注：數據為3個重復的平均值。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
Note：Values are mean of three plots of each treatment. Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05)

3 討 論

研究表明，隨著基肥施用量的減少，棉花的生育天數無顯著差異，但錦棉Z1112對基肥施用量較為敏感，增施基肥可以有效地延長錦棉Z1112的生育期。同一基肥水平各品種間存在顯著性差異，新陸中55號的生育天數在N1(基肥全施)、N2(基肥半施)、N3(不施基肥)條件下均為最高。隨著基肥施用量的減少，不同棉花品種的株高也隨之降低，但各處理間株高差異未達到顯著水平。這與前人研究相一致，張允昔等[11]研究表明，棉花株高等農藝性狀隨著基肥的減少而降低，不同棉花品種生育期變化由自身遺傳特性所決定。

研究表明，干物質積累量與基肥施用量密切相關，N1(基肥全施)>N2(基肥半施)>N3(不施基肥)，其中錦棉Z1112基肥全施條件下的干物質積累量顯著高于基肥半施、不施基肥的干物質積累量，且隨著基肥施用量的增加，錦棉Z1112的營養器官干物質量及分配系數有較大幅度的提升，但生殖器官干物質量及分配系數較低，可能因前期營養生長過旺，未能及時的進入花芽分化過程，導致養分分配不合理，進入生殖生長時間較慢，生殖生長時間過短，生殖器官干物質積累量較少。這與前人研究相一致[12-13]，隨著施肥量的增加，干物質積累量顯著提升，基施量減少會導致氮肥前移，對棉花營養生長影響較大，可在花鈴期增加追肥來提高棉花干物質量。

棉花產量與單株鈴數、單鈴重等性狀息息相關，研究結果表明，隨著基肥施用量的減少，棉花單鈴重等產量性狀也隨之減小，新陸中22號在N1(基肥全施)和N2(基肥半施)條件下均無顯著差異，且基肥半施條件下籽棉產量達到最大值，基肥減施有利于新陸中22號產量的構成。這與前人研究結果相一致[14-16]，控施基肥能有效的提高棉花單株鈴數和單鈴重，減少蕾鈴脫落的比例，促進產量的形成。

研究表明，隨著基肥施用量的減少，棉花上半部平均長度、纖維整齊度均有所下降，但均未達到顯著水平。在供試棉花品種中，新陸早77號表現最優，這與前人的研究結果相一致[17]，增施肥料可以顯著提高棉花的上半部平均長度、整齊度、斷裂比強度，提高棉花品質。

4 結 論

新陸中55號生育天數最長，達到了132 d，新陸早77號生育天數最短，為119.8 d，可能與品種特性有關。隨著基肥施用量的減少，各品種的株高也隨之下降，其中錦棉Z1112株高最高，顯著高于其他品種。錦棉Z1112在基肥全施處理下，干物質積累量最多，但養分用于營養生長較多，用于生殖生長較少。在不施基肥處理下，新陸中55號干物質積累量最少，應增施基肥來獲得高產。新陸中22號的單株鈴數、單鈴重、籽棉、皮棉產量均為最大，且基肥半施對該品種產量性狀無顯著差異，可減施基肥來增加肥料利用率。新陸早77號的各個品質性狀均為最優，新陸中22號次之，在基肥半施條件下，2品種均未出現大幅度下降的趨勢。在阿拉爾墾區基肥減施下，種植新陸中22號可獲得最大經濟效益。