灘涂鹽堿地不同種植方式的生態(tài)效應(yīng)及對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

王永慧 孫艷茹 陳建平

摘要：以轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉品種蘇棉28號(hào)為材料，設(shè)計(jì)露地直播、地膜平鋪、溝畦覆蓋小壟、溝畦覆蓋高壟4個(gè)不同處理，研究不同種植方式對(duì)灘涂鹽堿地棉花出苗率、成苗率、產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，與露地直播相比，地膜平鋪、溝畦覆蓋小壟和溝畦覆蓋高壟都能顯著提高耕作層地溫，降低土壤含鹽量，溝畦覆蓋高壟比溝畦覆蓋小壟的抑鹽效果更好;地膜覆膜顯著提高了棉花的出苗率、成苗率、果枝臺(tái)數(shù)、干物質(zhì)量和產(chǎn)量，并且都是以溝畦覆蓋高壟效果最好。與溝畦覆蓋小壟相比，溝畦覆蓋高壟的成苗率和籽棉產(chǎn)量分別提高了18.2%和6.6%。溝畦覆蓋高壟優(yōu)化了棉花出苗和前期生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)鹽堿地抗蟲棉高產(chǎn)的重要途徑。

關(guān)鍵詞：棉花;地膜覆蓋;產(chǎn)量;成苗;出苗;農(nóng)藝性狀;干物質(zhì)量

中圖分類號(hào)： S562.01 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2020）15-0137-04

隨著城市化進(jìn)程的加快發(fā)展，糧棉爭(zhēng)地矛盾問題日益突出。發(fā)掘新的植棉區(qū)來擴(kuò)大棉花種植面積是保障棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一[1]。棉花耐鹽性較強(qiáng)，是開發(fā)鹽堿地的先鋒作物[2]。開發(fā)利用邊緣土地植棉，如在灘涂鹽堿地植棉已成為棉花生產(chǎn)的主要方向。因此，研究適應(yīng)灘涂鹽堿地高效植棉新技術(shù)，提高棉花產(chǎn)量是農(nóng)民增收和加快圍墾灘涂改造的共同需求[3]。

立苗是鹽堿地植棉的首要難題[4]。地膜覆蓋具有保墑增溫、抑鹽和控制早期田間雜草等功能，是鹽堿地植棉的重要保證措施。溝畦覆膜栽培是在栽培畦面上做成溝，兩邊起壟，溝內(nèi)種植作物后覆蓋地膜的一種地膜覆蓋栽培技術(shù)[5]。該技術(shù)在我國(guó)北方干旱地區(qū)廣為推廣，具有節(jié)水抗旱、抑制鹽分的作用，但該技術(shù)在長(zhǎng)江流域棉田應(yīng)用較為少見。起壟播種是利用土壤表層積鹽的特點(diǎn)和“鹽向高處爬”的水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使溝內(nèi)鹽分向壟上聚集，減少種植區(qū)土壤鹽分的含量[6]。已有研究報(bào)道，壟的高度在一定程度上會(huì)影響種植區(qū)土壤降鹽的效果[7]。因此，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的起壟高度，以傳統(tǒng)的露地栽培和地膜平鋪為對(duì)照，在灘涂鹽堿地棉區(qū)研究不同壟高下溝畦覆蓋對(duì)棉花出苗、成苗以及產(chǎn)量等的生物學(xué)效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年在江蘇省鹽城市大豐金海農(nóng)場(chǎng)灘涂鹽堿地進(jìn)行。試驗(yàn)棉田土壤全鹽含量在0.21%～0.28%之間，0～20 cm土壤含有機(jī)質(zhì)0.77%，全氮 12.45 mg/kg，速效磷24.57 mg/kg，速效鉀 267.43 mg/kg。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為露地直播、地膜平鋪、溝畦覆蓋小壟（壟高5～8 cm）和溝畦覆蓋高壟（壟高17～20 cm）4個(gè)處理。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)長(zhǎng)8.00 m，面積51.20 m2，密度為5.25萬株/hm2。供試品種為蘇棉28號(hào)，試驗(yàn)于4月27日直播，先在小區(qū)里按120 cm開深溝起壟，壟寬20 cm，在兩壟內(nèi)側(cè)5 cm處的畦面上按40 cm的行距開播種溝，溝深8～10 cm，按預(yù)定株距每穴人工點(diǎn)播棉種8粒，覆潮土2.0～2.5 cm 后鋪上地膜并拉緊，用土壓實(shí)。覆膜的小區(qū)棉花齊苗后，用刀具破口放苗，并在周圍壅土堵孔，3葉時(shí)定苗，每穴留苗1株。其他管理措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

1.2 數(shù)據(jù)收集

1.2.1 土壤地溫和鹽分測(cè)定 于苗期、蕾期、花鈴期不同時(shí)段，測(cè)定棉花近根區(qū)土壤5、10、15、20 cm土層地溫變化情況，計(jì)算其平均值;于蕾期測(cè)定土壤5、10、15、20 cm土層鹽分，計(jì)算其平均值。土壤地溫和鹽分采用Spectrum公司生產(chǎn)的ECMETR11+電導(dǎo)儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量形成調(diào)查 苗期調(diào)查：出苗率和成苗率。成苗率的計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[8]進(jìn)行。群體動(dòng)態(tài)調(diào)查：選取連續(xù)10株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株掛牌，定期調(diào)查株高、真葉數(shù)、果枝數(shù)等農(nóng)藝性狀。

1.2.3 干物質(zhì)積累 于苗期、蕾期、開花期、花鈴期、盛鈴期、吐絮期取樣，分莖、葉、花蕾鈴3個(gè)部分測(cè)定干物質(zhì)量。

1.2.4 產(chǎn)量測(cè)定 10月底調(diào)查實(shí)收密度和單株成鈴，并選擇有代表的棉株，采摘50個(gè)棉桃，測(cè)定鈴質(zhì)量、衣分，計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS等軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對(duì)鹽堿地棉花出苗率和成苗率的影響

由圖1可知，覆蓋地膜能顯著提高鹽堿地棉花出苗率。溝畦覆蓋高壟和溝畦覆蓋小壟的出苗率基本一致，略高于地膜平鋪處理。溝畦覆蓋高壟成苗率為69.1%，比溝畦覆蓋小壟成苗率提高了18.2%。說明溝畦覆蓋高壟處理更有利于鹽堿地棉花立苗和棉苗生長(zhǎng)。

2.2 不同種植方式對(duì)土壤溫度和含鹽量的影響

耕作層（0～20 cm）平均地溫的測(cè)試結(jié)果（表1）表明，覆膜處理在前2個(gè)時(shí)期的增溫效果顯著。與露地直播相比，覆膜處理5月5日（出苗前）平均地溫增加1.87 ℃，增幅8.0%;5月30日（苗期）平均地溫增加1.37 ℃，增幅5.3%;6月20日（蕾期）平均地溫增加0.73 ℃，增幅2.5%，3個(gè)覆膜處理間地溫?zé)o顯著性差異。與露地直播相比，覆膜處理都能有效地降低土壤含鹽量。地膜平鋪和溝畦覆蓋小壟處理之間土壤含鹽量均值無顯著性差異，而溝畦覆蓋高壟處理的土壤含鹽量顯著低于其他處理，說明溝畦覆蓋加兩側(cè)起高壟降鹽效果更好。

2.3 不同種植方式對(duì)鹽堿地棉花農(nóng)藝性狀的影響

表2表明，覆蓋地膜具有促進(jìn)棉株早發(fā)、生長(zhǎng)的功效，能夠顯著增加棉花株高、真葉數(shù)和果枝臺(tái)數(shù)。覆膜處理間，又表現(xiàn)為溝畦覆蓋高壟效果最好。與露地直播相比，溝畦覆蓋高壟下真葉數(shù)和果枝臺(tái)數(shù)分別增加了3.0張/株和2.2臺(tái)/株，而地膜平鋪分別增加了2.0張/株和1.3臺(tái)/株。

2.4 不同種植方式對(duì)鹽堿地棉花干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)的影響

由圖2可以看出，隨著棉花生育進(jìn)程，莖稈干物質(zhì)量、葉片干物質(zhì)量和生殖器官干物質(zhì)量積累動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。不同處理下莖稈干物質(zhì)量的積累隨時(shí)間的推移呈逐步增加的趨勢(shì)，而葉片和生殖器官則分別表現(xiàn)為拋物線和典型的“S”型趨勢(shì)。覆膜處理營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官干物質(zhì)積累量和積累速率都顯著高于露地直播處理，且該差異在8月10日（結(jié)鈴期）以后逐步加大。不同處理間又表現(xiàn)為溝畦覆蓋高壟>溝畦覆蓋小壟>地膜平鋪>露地直播。

2.5 不同種植方式對(duì)鹽堿地棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表3表明，與露地直播相比，地膜覆蓋增加了棉花鈴數(shù)、鈴質(zhì)量及產(chǎn)量，其中以溝畦覆蓋高壟增幅最大，其次為溝畦覆蓋小壟、地膜平鋪。溝畦覆蓋小壟和地膜平鋪處理間差異不顯著。溝畦覆蓋高壟處理下鈴數(shù)比地膜平鋪和溝畦覆蓋小壟分別提高9.7%和5.6%;籽棉產(chǎn)量分別提高9.6%和6.6%。覆膜處理對(duì)品種衣分沒有顯著性影響。

進(jìn)一步分析表明，結(jié)鈴期至吐絮期棉花營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量、生殖器官干物質(zhì)積累量和總干物質(zhì)積累量與子棉產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.746*、0.874* *、0.825* *）。

3 討論與結(jié)論

地膜覆蓋栽培為20世紀(jì)鹽堿地植棉技術(shù)的一大突破。前人的研究表明，地膜覆蓋能夠阻隔土壤熱量向外輻射，保持和增加耕作層土壤溫度，減少土壤水分的蒸發(fā)，保持根區(qū)土壤水分，有效地抑制鹽分的上升，從而改善土壤的理化性狀，為棉花的出苗、成苗創(chuàng)造良好的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，緩解了鹽堿地棉花缺苗斷壟的問題[9]。本研究在江蘇省大豐濱海鹽堿地開展的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了其生態(tài)效應(yīng)和生物學(xué)效應(yīng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)溝畦覆蓋起壟種植能進(jìn)一步增強(qiáng)地膜覆蓋的有利效應(yīng)。對(duì)地溫和土壤鹽分含量的測(cè)定表明，盡管3種地膜覆蓋方式下棉田前期的地溫基本一致，但溝畦覆蓋高壟的根區(qū)土壤含鹽量顯著低于地膜平鋪和溝畦覆蓋小壟，顯著提高棉花出苗率，促進(jìn)了棉苗的生長(zhǎng)，進(jìn)一步增強(qiáng)了地膜覆蓋的抑鹽效果。究其原因，可能一是因?yàn)橄鄬?duì)于小壟，高壟本身土壤體積較大，能夠聚集的土壤鹽分較多，累積淡化播種層的鹽分濃度程度較大;二是在降雨期間，高壟能匯集更多的雨水，減少?gòu)搅鳎顾望}滲透到更深的土層[10]，為根系生長(zhǎng)提供了更適宜的土壤環(huán)境。

本研究結(jié)果表明，地膜覆蓋能顯著增加鹽堿地棉花產(chǎn)量，從產(chǎn)量構(gòu)成因素方面看，膜覆蓋的增產(chǎn)效應(yīng)主要是結(jié)鈴數(shù)和鈴質(zhì)量的增加，而對(duì)衣分的影響較小。這與李振懷等的研究結(jié)果[11]基本一致，但與韓勇等的覆蓋地膜僅提高鈴數(shù)而鈴質(zhì)量沒有變化的結(jié)果[12]不太一致。這可能與選用的材料不同有關(guān)。作物干物質(zhì)生產(chǎn)量是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的前提，提高盛花后群體干物質(zhì)生產(chǎn)量是高產(chǎn)棉花群體最本質(zhì)的指標(biāo)[13]。本研究中溝畦覆蓋高壟種植方式相對(duì)其他覆膜處理雖未能顯著增加棉花真葉數(shù)和果枝臺(tái)數(shù)，但能顯著提高結(jié)鈴期至吐絮期干物質(zhì)質(zhì)量積累量。相關(guān)分析結(jié)果表明，結(jié)鈴期至吐絮期棉花營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量、生殖器官干物質(zhì)積累量和總干物質(zhì)積累量與籽棉產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，說明在鹽堿地植棉，提高結(jié)鈴期至吐絮期干物質(zhì)積累量更利于獲得較高的產(chǎn)量。綜上所述，溝畦覆蓋高壟能有效降低棉苗根區(qū)鹽分，促進(jìn)棉花早發(fā)穩(wěn)長(zhǎng)，提高棉花群體干物質(zhì)積累量，有利于鹽堿地棉花穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

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