不同覆膜寬度對棉花生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

李雪玲， 郭俊先， 陳 莉， 郭 飛， 宋鶴嶺， 張 眾

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，新疆烏魯木齊 830052； 2.沙灣市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆沙灣 832100；3.新疆塔城地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆塔城 834700)

新疆屬于我國西北地區(qū)，地處西北地區(qū)最西側(cè)，屬溫帶大陸性干旱荒漠氣候，可為棉花的生長提供有利環(huán)境[1-2]。目前，新疆已成為我國最大的棉花生產(chǎn)地，2021年，新疆地區(qū)棉花的種植面積就已經(jīng)達到了250.61萬hm2，產(chǎn)量也已經(jīng)達到了573.1萬t。部分研究者從育種角度研究棉花的農(nóng)藝性狀，關(guān)于不同覆膜寬度對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)方面影響的研究較少。李生秀等研究發(fā)現(xiàn)，不同覆膜方式對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量都有影響[3]。閆夏通過研究發(fā)現(xiàn)，與寬膜種植模式相比，超寬膜種植模式既提高了棉田的地溫，同時也達到了增產(chǎn)的效果[4]。翟振平等研究發(fā)現(xiàn)，與寬膜種植模式相比，超寬膜種植模式對棉花農(nóng)田環(huán)境的增溫保墑效果較好，出苗情況較寬膜種植模式更優(yōu)，同時超寬膜種植模式的生育期也較寬膜有所提前，超寬膜種植模式的產(chǎn)量較寬膜種植模式高13.51%[5]。孫孝寶研究發(fā)現(xiàn)，在超寬膜種植模式下，棉花產(chǎn)量有所增加，不同覆膜寬度種植模式下棉花的生長發(fā)育情況也不相同[6]。蔡曉莉等研究發(fā)現(xiàn)，在相同密度下，種植模式不同，棉花的生長發(fā)育差異也比較明顯[7]。選擇合適的種植方式可以為棉花生長發(fā)育營造良好的生態(tài)環(huán)境，同時可以提高棉花植株在單位面積的光合作用，以此達到高產(chǎn)的目的[8]。李有忠等通過研究發(fā)現(xiàn)，超寬膜栽培技術(shù)的保溫保墑效果明顯，有利于棉花的生長發(fā)育，且超寬膜栽培技術(shù)的產(chǎn)量較窄膜、寬膜栽培技術(shù)明顯提高[9]。已有研究者根據(jù)新疆地區(qū)的種植情況分析了1膜3行、1膜4行、1膜6行的種植模式對棉花生長發(fā)育及棉花產(chǎn)量、品質(zhì)的影響[10-12]。

以上研究都是在寬膜或者窄膜的種植模式下進行的，對4.40 m超寬膜的研究很少。故本研究提出在(2.05 m)1膜6行寬膜的基礎(chǔ)上，增加(4.40 m)1膜12行超寬膜的種植模式，分析不同地膜覆蓋寬度對棉花的生長性狀及產(chǎn)量的影響，為棉花種植中選擇適合的地膜覆蓋寬度提供科學的理論和依據(jù)。對不同覆膜寬度對棉花生長性狀及產(chǎn)量影響的研究非常必要，合理的覆膜寬度不僅可以提高棉花產(chǎn)量，還能提高機采棉的效率，對新疆棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著推動作用。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2021年4—11月在新疆沙灣縣農(nóng)業(yè)試驗基地(85°42′39″E，44°18′41″N，海拔 490 m) 進行。沙灣地區(qū)的年降水量少且年蒸發(fā)量大，年降水量為140～350 mm，年蒸發(fā)量為1 500～2 000 mm，無霜期為170～190 d，地下水埋深度在5 m以下，沙灣地區(qū)日照時數(shù)充足，年日照時數(shù)為2 800～2 870 h，土壤為沙壤土，土壤肥力中等，屬溫帶大陸性干旱荒漠氣候。

1.2 試驗設(shè)計

根據(jù)當?shù)胤N植情況選擇源棉11號棉花品種。試驗共設(shè)2個處理，處理1采用超寬膜(膜寬 4.40 m)1膜12行的種植模式；處理2采用寬膜(膜寬2.05 m)1膜6行的種植模式。4.40 m超寬膜與2.05 m寬膜的行距均為(66+10) cm。采用五點取樣法，每個處理設(shè)置5個重復(fù)。在棉花的整個生育期共灌水12次，灌溉定額4 200 m3/hm2，2種覆膜寬度的棉花種植均采用膜下滴灌方式進行滴水，苗期共滴3次水，蕾期滴2次水，花鈴期需水量較大，共滴5次水，吐絮期需水量較小，共滴2次水。在滴水時，同時滴入肥料。其他田間管理措施如打頂、除草、噴藥、葉面肥等按照大田統(tǒng)一管理進行。

1.3 試驗內(nèi)容的測定與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 在棉花三葉期至花鈴期用鋼直尺測定株高，株高測量精度為0.01 mm。測量從子葉節(jié)到主莖頂端的高度，在10個小區(qū)內(nèi)選取15株長勢均勻的棉花并做好標記，3～5 d測1次。在棉花吐絮期記錄棉株主莖果枝數(shù)量及果枝始節(jié)的位置、高度。同時在地面以上5 cm處的棉花莖稈處做好標記，在標記處對15株棉花的莖粗進行測量。

1.3.2 地上、地下部干物質(zhì)量 在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期，從2種覆膜寬度處理設(shè)置的破壞性小區(qū)中選取連續(xù)且長勢均勻的棉株6株，按莖、葉、蕾、花、鈴、根等器官分開，用葉面積儀測量葉面積，用Image J軟件計算其葉面積。將棉花根系泥土沖干凈后晾干，將分解后的棉花樣本分別稱質(zhì)量，裝入信封袋內(nèi)并記錄棉花各器官的鮮質(zhì)量，最后將棉花各器官放入烘箱內(nèi)，于105 ℃殺青30 min，再于 80 ℃ 烘干至恒質(zhì)量，冷卻后測定植株各器官的干物質(zhì)質(zhì)量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 在棉花收獲期內(nèi)，每個小區(qū)選6.67 m2土地，調(diào)查并記錄所選范圍內(nèi)收獲的總株數(shù)及總成鈴數(shù)，計算棉株個體成鈴數(shù)。選取長勢均勻的植株，分別從棉花上、中、下3個部分取50個吐絮的棉鈴，晾干水分后測定單鈴質(zhì)量，將試驗小區(qū)棉花采摘后進行稱質(zhì)量，最后根據(jù)籽棉產(chǎn)量計算產(chǎn)量。

1.3.4 纖維品質(zhì) 收獲期在10個小區(qū)內(nèi)選取長勢均勻的植株，分別從棉花上、中、下3個部分各取30個吐絮的棉鈴，每個處理設(shè)5個樣本，在籽棉干燥后軋取皮棉，最后將樣本送至棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心進行品質(zhì)檢測。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2021、SPSS 19.0進行處理和分析，用Origin 2021繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜寬度對棉花農(nóng)藝性狀的影響

由圖1可以看出，不同覆膜寬度對棉花株高的影響相同，苗期增長較慢，到蕾期迅速增長，至花鈴期進行打頂后基本趨于不變。棉花苗期和現(xiàn)蕾期的株高差異不明顯，分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)蕾期后超寬膜的個體發(fā)育較好，株高增長迅速且始終高于寬膜。由表1可知，在2種不同的覆膜寬度下，果枝始節(jié)位無明顯差異，僅相差0.14節(jié)。在超寬膜覆膜處理下，果枝數(shù)、果枝始節(jié)高度較寬膜覆膜處理高，分別比寬膜覆膜處理高6.99%、4.12%，可見超寬膜覆膜處理更有利于棉花機采。由圖2可知，在不同覆膜寬度處理下，棉花的莖粗變化相同，從苗期到盛鈴期，超寬膜覆膜處理的棉花植株莖粗始終高于寬膜覆膜處理，超寬膜覆膜處理的棉花發(fā)育情況較好，莖粗較粗，在棉花植株生長發(fā)育中，超寬膜覆膜處理的長勢優(yōu)于寬膜覆膜處理。

表1 不同覆膜寬度下棉花農(nóng)藝性狀的變化

2.2 不同覆膜寬度對棉花葉面積指數(shù)的影響

由圖3可以看出，葉面積指數(shù)在整個生育期內(nèi)的變化呈先上升后下降的趨勢，超寬膜處理的葉面積指數(shù)始終高于寬膜處理的葉面積指數(shù)。2種覆膜寬度處理的棉花葉面積指數(shù)在盛蕾期快速上升，最高值出現(xiàn)在盛鈴期。從盛蕾期開始到盛花期，超寬膜處理的葉面積指數(shù)明顯高于寬膜處理，盛花期超寬膜處理為2.71，相較寬膜高12.45%。在盛花期到盛鈴期，超寬膜處理的葉面積指數(shù)明顯高于寬膜處理，盛鈴期超寬膜處理葉面積指數(shù)達到3.92，比寬膜處理高31.98%。在吐絮期，2種處理的葉面積指數(shù)均下降，這是由于棉花植株老化、葉片脫落，造成葉面積指數(shù)下降。

2.3 不同覆膜寬度對棉花地上部、地下部干物質(zhì)積累的影響

從表2可以看出，在2種覆膜寬度處理下，單株干物質(zhì)分配量的變化相同，植株從蕾期開始迅速生長，干物質(zhì)積累量也快速增長，到了吐絮期，由于水分減少，部分植株的干物質(zhì)分配量開始下降。從苗期到現(xiàn)蕾期，2種覆膜寬度處理的棉花植株的總干物質(zhì)積累量差異明顯，其差值分別達到1.88、5.90。在花鈴期，超寬膜處理的單株總干物質(zhì)積累量達到峰值，為74.82 g，比寬膜高21.96%，處于最高水平。由2種覆膜寬度處理下的干物質(zhì)分配變化可以看出，棉花在生長前期的植株生長量變化很微小。到了蕾期，氣溫隨著播種后時間的延長而增長，植株生長速度加快，蕾花鈴的干物質(zhì)積累量分配比例增大，超寬膜與寬膜處理的干物質(zhì)積累越來越明顯。進入花鈴期后，營養(yǎng)分配開始以供應(yīng)花鈴為主，蕾花鈴部分的干物質(zhì)積累量逐漸增大，此時超寬膜處理蕾花鈴的單株干物質(zhì)積累量已經(jīng)遠高于寬膜處理。在吐絮期，2種覆膜寬度處理的蕾花鈴干物質(zhì)分配量均已達到70%以上，達到最高水平。

2.4 不同覆膜寬度對棉花產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出，超寬膜處理的棉花單株成鈴數(shù)較多，為5.49個，比2.05 m寬膜處理多6.19%；單鈴質(zhì)量以超寬膜處理較高，為5.60 g，超寬膜處理較2.05 m寬膜處理高0.36%，差異不大；超寬膜處理籽棉產(chǎn)量較寬膜處理高，為6 465.55 kg/hm2，較2.05 m寬膜處理高4.67%，且差異顯著。

2.5 不同覆膜寬度對棉花纖維品質(zhì)的影響

如表4所示，在2.05 m寬膜處理下，整齊度指數(shù)為82.7，比超寬膜處理高0.24%，無明顯差異。寬膜處理纖維斷裂比強度較高，為29.2 cN/tex，在4.40 m超寬膜處理下，斷裂比強度為29.3 cN/tex，比2.05 m寬膜處理高0.34%，且二者間無明顯差異。超寬膜處理的馬克隆值較高，為4.6。4.40 m超寬膜處理的衣分較高， 為42.50。以上研究發(fā)現(xiàn)，不同覆膜寬度處理對棉花纖維品質(zhì)的影響較小，各項指標之間的差異并不明顯，說明在同一密度條件下，不同覆膜寬度處理的棉花品質(zhì)基本無差異。

表2 不同覆膜寬度下棉花干物質(zhì)分配的變化

表3 不同覆膜寬度下棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

表4 不同覆膜寬度下棉花纖維品質(zhì)的變化

3 討論

3.1 不同覆膜寬度對棉花農(nóng)藝性狀及葉面積的影響

棉花的形態(tài)指標受到覆膜寬度的影響。株高對棉花的株型和光能利用率起著決定作用，且影響結(jié)鈴和產(chǎn)量[13]。部分學者通過研究發(fā)現(xiàn)，棉花的株高、葉片數(shù)、果枝數(shù)等都與棉花種植密度存在一定的相關(guān)性[14-16]。本研究發(fā)現(xiàn)，在不同覆膜寬度種植模式處理下，在同一種植密度下，超寬膜處理的株高為71.73 cm，寬膜處理的株高為64.50 cm，超寬膜處理的株高更高，更利于機采。華燁等通過研究發(fā)現(xiàn)，密度對棉花株高、莖粗、單株果枝數(shù)、產(chǎn)量構(gòu)成均有顯著影響[17]。李建峰等通過研究得出，機采棉的果枝始節(jié)高度受株行距配置影響較小[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，在同樣株距、行距下，超寬膜處理與寬膜處理的果枝始節(jié)高度差異不大。有學者認為，葉面積指數(shù)與栽培密度、結(jié)構(gòu)和作物所處周邊環(huán)境條件密切相關(guān)。作物的光能利用率受葉面積指數(shù)的直接影響，會進一步影響光合作用，對作物的生物積累量產(chǎn)生差異性[19-20]。徐新霞等研究發(fā)現(xiàn)，在寬窄行栽培模式下，寬行距能促進果枝及葉片水平伸展，充分占據(jù)行距間全部空間，降低葉片的重疊度[21]。在本研究中，超寬膜種植模式的葉面積指數(shù)較寬膜處理高，可能是由于超寬膜處理的實際密度較低，葉片重疊度小，利于棉花通風透光。

3.2 不同覆膜寬度對棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的影響

單位面積的收獲株數(shù)、單株鈴數(shù)、鈴質(zhì)量、衣分直接決定籽棉產(chǎn)量。棉鈴發(fā)育受棉花品種、耕種措施、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境等多方面因素的影響。棉花纖維的馬克隆值隨種植密度的增加逐漸升高，可能與其他栽培措施和生態(tài)氣候條件不同有關(guān)[22-23]。本研究發(fā)現(xiàn)，超寬膜處理的馬克隆值要高于寬膜處理的馬克隆值，可能與其密度相關(guān)。棉花產(chǎn)量是通過棉花植株的結(jié)鈴來形成的，單株結(jié)鈴與種植密度呈負相關(guān)[24]。密度過低、行間距過大，可使作物充分發(fā)揮單株優(yōu)勢，使得作物單株產(chǎn)量較高，不能發(fā)揮群體優(yōu)勢，不利于產(chǎn)量形成[25]。桑曉慧等研究發(fā)現(xiàn)，在輕簡化種植模式下，棉花纖維的馬克隆值較高，種植密度不能超過22.5萬株/hm2，若超過會產(chǎn)生“副作用”，不利于纖維品質(zhì)的形成[26]。李有忠等研究發(fā)現(xiàn)，在4.40 m超寬膜的栽培模式下，棉花產(chǎn)量與品質(zhì)都有所提高，品質(zhì)方面主要是馬克隆值變優(yōu)、整齊度提高等[9]。盧守文等研究發(fā)現(xiàn)，在同一密度下，纖維品質(zhì)不受種植模式影響[27]。本研究發(fā)現(xiàn)，2種覆膜寬度處理對棉花產(chǎn)量有一定影響，對棉花纖維品質(zhì)無明顯影響，這與盧守文等研究得出的對棉花纖維無影響的結(jié)論[27]是相同的。

4 結(jié)論

在不同的種植模式下，不同覆膜寬度對棉花的生長性狀、棉花產(chǎn)量的構(gòu)成有影響。不同覆膜寬度對棉花纖維品質(zhì)基本無影響。4.40 m超寬膜處理與2.05 m寬膜處理相比，超寬膜處理的棉花長勢較寬膜處理好，果枝始節(jié)高度及株高都比寬膜高，較2.05 m寬膜處理更利于采棉機的采收。在苗期到盛蕾期，2種覆膜寬度處理的葉面積指數(shù)差異不明顯，到盛鈴期，超寬膜處理的葉面積指數(shù)明顯高于寬膜處理，盛鈴期以后，超寬膜種植模式下的葉面積指數(shù)仍較高，干物質(zhì)分配合理。在4.40 m超寬膜種植模式下，單株成鈴數(shù)較寬膜處理更高，單鈴質(zhì)量也高于2.05 m寬膜處理，最終綜合增產(chǎn)較寬膜處理更顯著。超寬膜處理的產(chǎn)量比2.05 m寬膜處理提高了4.67%。本研究發(fā)現(xiàn)，超寬膜處理在增產(chǎn)方面高于寬膜處理，因此超寬膜處理這種覆膜寬度可以在北疆進行推廣利用。