機采棉模式下氮肥用量對棉花株型結構塑造和產量的影響

王 燕，王樹林，韓 碩，張 謙，馮國藝，董 明，梁青龍，祁 虹

(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/國家棉花改良中心 河北分中心，石家莊 050051;2.河北省邢臺廣播電視大學，河北邢臺 054000)

0 引 言

【研究意義】棉花是河北省主要的經濟作物。近年來，河北省棉花種植面積連年萎縮[1]。機采棉可以解決植棉過程中最薄弱和消耗勞動力的棉花采收問題[2]。黃河流域傳統棉花群體結構多為塔形[2-3]，適宜機采的棉花株型為筒形，株高在100 cm左右，果枝始節高度高于地面20 cm以上，果枝較短并上沖，吐絮集中，株型緊湊等[4]，這些性狀除了品種特性決定外，很大程度上要依靠施肥、化控和株行配置等栽培技術來塑造，研究河北省棉區機采棉模式下，棉花株型對氮肥用量的響應規律，對河北省發展機采棉有重要意義。【前人研究進展】研究表明，氮素虧缺或過量將影響棉花不同生育期各器官干物質的積累與分配，使棉花產量降低[5-6]。隨著施肥量的增加葉面積指數在盛鈴期以前顯著增加，盛鈴期及以后葉面積指數呈現先增加后減少的趨勢，棉花平均葉簇傾角變大，株型變得緊湊；但施肥量過多會導致棉花群體葉面積增加過多，群體散射輻射與直射輻射透過系數小，冠層結構不良，削弱棉花個體發育，造成單株成鈴數和單鈴重降低[7-8]。徐新霞等[9]認為，氮肥基追比為20∶80的處理，機采棉的光合強度增加，產量提高；楊利勇等[10]研究表明，不同水肥運籌方式對產量沒有顯著的互作效應，對棉花纖維主要品質指標均無顯著效應。【本研究切入點】前人關于棉花的氮肥施用有很多研究，氮肥對機采棉株結構型塑造的研究多集中在新疆地區，而對河北省植棉區氮肥對機采棉株型塑造的影響有待于進一步研究。研究不同施氮量對機采棉株型結構塑造和產量的影響。【擬解決的關鍵問題】采用田間小區試驗，設置0、60、120、180、240、300、360和420 kg/hm2共8個氮肥施用梯度，研究不同施氮量對冀南棉區機采棉株高、果枝數、果枝始節高度和節位、果枝長度、果枝節數、果枝夾角、吐絮率、葉面積指數、透光率、葉傾角和產量的影響，篩選出兼顧棉花個體株型、群體結構和產量的施氮量，為河北省機采棉合理施用氮肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為冀棉803，由河北省農林科學院棉花研究所提供。試驗于2020年在河北省農林科學院棉花研究所威縣試驗站(河北省威縣棗園鄉東張莊村)進行，供試肥料氮肥為尿素(N 46.4%)、磷肥為重過磷酸鈣(P2O546.0%)、鉀肥為氯化鉀(K2O 60.0%)，均為市場購買。試驗田土壤為沙壤土，肥力中等，連作棉花，土壤基礎地力為0～20 cm土層含有機質11.33 g/kg、全氮0.85 g/kg、堿解氮72.49 mg/kg、速效磷40.61 mg/kg、速效鉀200.8 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗設置8個氮肥用量，梯度為N 0、60、120、180、240、300、360和420 kg/hm2，分別用N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和N8表示。采用隨機區組設計，小區長8 m，寬6 m，面積48 m2，3次重復。4月16日小區撒肥，其中氮肥按照不同用量梯度施用，磷肥為P2O5150 kg/hm2，鉀肥為K2O 225 kg/hm2，并灌底墑水；4月24日所有小區用微耕機旋耕，耙耱后播種。棉花采用地膜覆蓋，76 cm等行距種植，留苗密度7.5×104株/hm2，2020年4月25日播種，10月30日收獲。田間管理措施同當地大田。

1.2.2 測定指標

每小區選取20株棉花標記，于9月10日調查株高、果枝數、果枝始節高度、果枝始節節位、果枝長度、果枝節數、果枝夾角、和單株鈴數，其中果枝長度、果枝節數和果枝夾角調查的是第4果枝，9月30日調查噴施催熟劑前的吐絮鈴數。每小區收獲中間部位50朵吐絮鈴用于測定單鈴重和衣分。小區單獨收獲計產以計算每公頃產量。

1.2.3 吐絮率

吐絮率(%)=噴施催熟劑前的吐絮鈴數/單株鈴數×100%。

1.3 數據處理

數據采用Excel 2003和SPSS 11.0進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 氮肥用量對機采棉株型的影響

研究表明，隨著施氮用量的增加，棉花株高、果枝數、果枝長度和果枝夾角均呈先升高后降低趨勢；果枝始節高度呈先降低后升高趨勢，其中N3處理最低；N6和N8處理的果枝節數顯著高于N1和N2處理；棉花吐絮率隨著施氮量的增加呈降低趨勢，其中N3～N8沒有顯著差異；氮肥用量對果枝始節節位沒有顯著影響。表1

表1 不同氮肥用量下機采棉株型變化Table 1 Effect of nitrogen application rate on plant-type structure of machine-harvest cotton

2.2 氮肥用量對機采棉冠層結構的影響

研究表明，與不施氮N1處理相比，施氮處理均顯著增加棉花的葉面積指數，降低棉花的透光率；N8處理的葉傾角顯著低于N1處理。施氮處理可以增加棉花葉面積指數，降低透光率和葉傾角，使冠層有效光截獲量顯著增加。表2

表2 不同氮肥用量下機采棉冠層結構變化Table 2 Effect of nitrogen application rate on canopy structure of machine-harvest cotton

2.3 氮肥用量對機采棉產量的影響

研究表明，隨著施氮量的增加，棉花單株鈴數呈先增加后降低趨勢，其中N6處理單株鈴數最多；隨著施氮量的增加，單鈴重呈增加趨勢，N4～N8處理差異不顯著，但均顯著高于不施氮N1處理；棉花籽棉產量隨氮肥用量增加而增加，以N8處理產量最高，達到了4 902.41 kg/hm2，但與N6、N7之間差異不顯著，N2、N3和N43個處理間棉花產量差異不顯著，但均顯著高于N1處理；氮肥用量對棉花衣分的影響不顯著。表3

表3 不同氮肥用量下機采棉產量變化Table 3 Effect of nitrogen application rate on yield of machine-harvest cotton

3 討 論

冀南棉區傳統棉花株型為塔形，形成“下封上不封”的群體結構，但這種株型是建立在精耕細作的基礎上，不適用機采棉株型要求[2]。機采棉株型應該為筒形，棉鈴分布均勻，吐絮集中，能保證較高的采凈率[11-12 ]。氮肥能影響棉花的個體發育及產量形成，影響棉花株型塑造[13]。研究認為，機采棉對棉花株型有一定要求，新疆地區機采棉株高為80～90 cm[14]，黃河流域機采棉適宜株高為100 cm左右[4]，不施氮肥的N1處理棉花株高最低為86.25 cm，施氮量為180 kg/hm2的N4處理株高最高為115.20 cm，其余施氮量下棉花株高較低且滿足機采棉要求。研究中不同施氮量處理棉花始節高度為21.45～25.90 cm，均滿足機械采收規定的高度。當施氮量為300～420 kg/hm2時，棉花的果枝夾角增加。當施氮肥為180 kg/hm2處理時，棉花株高、果枝數和果枝長度最高，此時棉花株型更大棵。施氮量過多會導致植物貪青晚熟，研究中，棉花的吐絮率隨著施氮量的增加而降低，當施氮量超過120 kg/hm2時，棉花的吐絮率沒有顯著變化，可能是棉花全程化控技術影響了棉花的個體發育，促進早熟[15]，在高施氮肥情況下沒有顯著造成棉花的貪青晚熟。

氮肥用量不足，會導致棉花早衰；氮素顯著影響群體葉面積指數，過量施氮在盛鈴期可擴大葉面積，增加冠層對光能的截獲，容易導致旺長，引起郁閉，導致后期葉面積指數快速衰減[16]。研究中，不施氮肥會降低群體葉面積低，棉花冠層漏光損失嚴重，群體光合效率低，不利于高產形成。N2～N7處理時，棉花葉面積指數增加，透光率和葉傾角降低，使冠層有效光截獲量顯著增加，形成合理的群體冠層結構，與前人研究結果一致[8]。

棉花單株成鈴數與棉株體內全氮含量密切相關，較大的氮素累積量有利于獲得較高的單株成鈴數[17]。在施氮量為300 kg/hm2時，能有效的提高單株鈴數、單鈴重和產量，并且纖維品質最好[18-20]。増施氮肥棉花產量的增加主要是由于單株成鈴數增多，而單鈴重和衣分的變化較小[18-20]，與研究結果一致。也有研究認為，增加施氮量能夠顯著提高產量和單鈴重，而對單位面積鈴數和衣分影響不顯著[19-20]。研究中，300～420 kg/hm2處理籽棉產量最高，冀南棉區氮肥推薦量為300 kg/hm2為宜。

4 結 論

氮肥用量會顯著影響棉花株高、果枝始節高度、果枝數、果枝長度、果枝夾角、果枝節數和吐絮率等適宜機采農藝性狀，影響棉花株型塑造。合理施氮肥有助于形成良好的棉花群體冠層結構，增加冠層有效光截獲率，提高棉花產量。冀南棉區氮肥推薦量為300 kg/hm2。