炭基肥配施化肥與化學調控對棉花生長、干物質積累和產量的影響

程凱樂，王悅，高山，王有武，羅新寧，蘇青華，徐項宇

(塔里木大學農學院，新疆 阿拉爾 843300)

棉花是世界上主要農作物之一。我國作為發展中的農業大國，是世界上最大的棉花生產和加工國。新疆地處中國西北，土地貧瘠且土壤鹽漬化嚴重[1]。干旱缺水致使產量降低，而農民為了增產普遍會盲目增施肥料，造成土地肥力不均、成本提高等一系列問題，嚴重阻礙棉花經濟的發展。氟節胺作為生長調節劑，在協調棉花生長發育、養分運輸及改善株型等方面具有顯著作用[2]。肥料是棉花生長的主要養分來源之一，氟節胺是棉花生產的重要化學調控劑，兩者配合對棉花生長起著重要作用[3]。

Rodgers[4]研究表明，肥料與化學調控配合能使棉鈴發育誘導信號增強，促進棉花干物質積累。張特等[5]研究發現在一定化學調控基礎上，肥效的提升可以顯著增加棉花產量。

劉生榮等[6]認為肥料與化學調控技術存在一定的互增性促控關系，即肥料增加，化學調控愈顯重要。目前有關炭基肥配施化肥并與氟節胺組合處理對棉花生長影響的研究報道較少。單一和過量施用無機速效肥會導致土壤板結以及肥料利用率低等問題[7]。常規施用無機肥的情況較為廣泛，有機肥的投入普遍較低?；实牟豢茖W施用不僅使土壤容重增加、土壤板結酸化、土壤微生物多樣性及生物活性降低，還會造成土壤肥力下降[8]。與長期生產中形成的農藝措施相比，化學調控技術出現的較晚，其特點是速度快，效果好，節省人力[9]。但使用不當后果嚴重，易造成脫花落果，降低產量[10]。為此，本試驗以塔河2 號棉花品種為材料，研究3 個氟節胺調控濃度下不同比例炭基肥配施化肥對棉花生長、干物質積累和產量形成的影響，以確立合適的化學調控濃度和肥料配比，為南疆棉花合理高效生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況及試驗材料

試驗于2021年4—10月在新疆阿克蘇地區第一師三團九連示范地中進行。該點位于塔里木盆地西北邊緣(40°36′N，80°04′E)，海拔1 003.06 m，年均降水量57.7 mm，年均蒸發量2 088.4 mm，年均氣溫13.2℃，無霜期220 天，年日照時數2 900 h，4—10月平均日照9.5 h。地表蒸發強烈，空氣極端干燥。試驗地為沙壤土，耕層土壤基本理化性質為有機質含量8.07 g/kg、堿解氮29.17 mg/kg、速效磷34. 35 mg/kg、 速效鉀151. 45 mg/kg，pH 值8.08。

供試棉花品種:中熟陸地棉塔河2 號。供試化肥:尿素(N 46%)、重過磷酸鈣(P2O546%)、硫酸鉀(K2O 50%)；供試炭基肥:有機質含量46.58%，總養分(N＋P2O5＋K2O)含量≥5%。

1.2 試驗設計及方法

采用兩因素裂區試驗設計，主區為化學調控，副區為炭基肥配施化肥處理。化學調控設3 個氟節胺濃度，即750 mL/hm2(F1)、1 050 mL/hm2(F2)、1 350 mL/hm2(F3)；炭基肥配施化肥處理設6 個，具體見表1。隨機區組排列，重復3 次。小區面積33.4 m2。株行距47.5 cm×10.5 cm，每穴下籽2～3 粒，播深3.5 cm，設2 條地膜覆蓋保護行。炭基肥隨基肥撒施，其他田間管理措施均按大田管理操作進行。

表1 炭基肥配施化肥處理

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農藝性狀 在棉花各生育期各小區連續選代表性植株5 株，定點定株標記，測定株高、莖粗、果枝長度。

1.3.2 干物質積累量 于棉花苗期、蕾期、花期、鈴期、吐絮期各小區選取5 株具有代表性棉株，按莖、葉和生殖器官分開，然后105℃殺青30 min、85℃烘至恒重，冷卻后測定其干物質重。

1.3.3 棉花產量 棉花收獲時，每小區逐行逐株調查單株鈴數、單鈴重、收獲株數，計算籽棉產量和衣分。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010 對試驗數據進行整理，采用Origin 2020 制圖，采用DPS 9.5 對數據進行顯著性分析及相關分析。

2 結果與分析

2.1 炭基肥配施化肥與化學調控對棉花株高的影響

由圖1 可以看出，棉花株高隨生育期的推進呈上升趨勢，出苗41～90 天增長迅速，出苗90～118 天增長趨于平緩。在同一化學調控條件下，株高隨炭基肥配施量增加先升高后不斷下降，表現為T3>T2>T1>T4>T5>T6。T3 處理下F1、F2 和F3 化學調控的最終株高分別為100.68、79.68、85.30 cm，比T2 高1.9%～10.6%，比T1 高7.3%～16.7%，比T4 高10.2%～18.0%，比T5 高11.7%～24.0%，比T6 高15.5%～25.3%。由此可以說明炭基肥配施化肥與化學調控能顯著影響棉花株高。

圖1 炭基肥配施化肥與化學調控下棉花株高動態變化

2.2 炭基肥配施化肥與化學調控對棉花農藝性狀的影響

由表2 可以看出，棉花農藝性狀受化學調控影響較大，隨著氟節胺濃度的增加，株高逐漸降低，F3、F2 比F1 分別顯著降低18.28%、15.83%；莖粗逐漸增大，F3、F2 較F1 分別顯著增加26.06%、16.46%。F3、F2 處理下倒一果枝長度較F1 分別顯著減少29.02%和18.15%；倒二果枝長度較F1 分別減少35.33%和13.47%；倒三果枝長度分別減少32.34%和10.27%；倒四果枝長度分別減少35.05%和11.47%。F3 處理的倒二、倒三、倒四果枝長度均顯著高于F1，說明化學調控能顯著影響棉花的生長發育。

由表2 看出，炭基肥配施化肥對棉花株型的影響較為顯著，株高、莖粗、倒一果枝長度均隨炭基肥配施量增加呈先升后降的趨勢。當炭基肥配施量從零增加到2.7 t/hm2時，棉花株高最高，增幅達21.78%，差異達顯著水平；莖粗增加1.71 mm，增幅達18.10%，差異達到顯著水平。倒一果枝長度以T3 處理最大，顯著高于T4、T5，而與其他處理無顯著差異；倒二果枝長度以T6 最大；倒三、倒四果枝長度各處理間無顯著差異。

表2 炭基肥配施化肥與化學調控下棉花農藝性狀變化

化學調控對棉花農藝性狀的影響效應(F 值)均達到極顯著水平，肥料處理對株高、莖粗的影響效應達極顯著水平，對倒一、倒二果枝長度影響達顯著水平，肥料與化學調控互作效應對農藝性狀的影響達到顯著或極顯著水平。

2.3 炭基肥配施化肥與化學調控對棉花干物質積累的影響

由表3 可知，隨著生育期的推進，棉花干物質積累量逐漸增加。相同化學調控不同肥料處理條件下，各時期單株干物質積累量均隨著炭基肥配施比例的升高而出現先上升后下降的趨勢。整體干物質積累以F3 處理較高，在各化學調控條件下，炭基肥配施化肥處理單株干物質積累量均高于傳統施肥處理(T6)，其中各時期均以F1T3、F2T3 和F3T3 處理單株干物質積累量最多，并與傳統施肥處理間差異顯著。

表3 炭基肥配施化肥與化學調控處理對棉花單株干物質積累的影響

2.4 炭基肥配施化肥與化學調控對棉花干物質積累分配的影響

由圖2 看出，隨生育期推進，棉花營養器官干物質分配率呈逐漸下降趨勢，生殖器官干物質分配率均表現為單峰上升趨勢。相同化學調控處理下，各肥料處理的營養器官干物質分配率均從花期到鈴期迅速下降，說明該時期干物質積累正是從營養器官向生殖器官轉變最快的時期，當生育期從鈴期向絮期遞進時，干物質積累逐漸平緩。

圖2 炭基肥配施化肥與化學調控對棉花干物質積累分配的影響

2.5 炭基肥配施化肥與化學調控下棉花干物質積累方程模型及其特征分析

進一步利用Logistic 方程對不同處理組合進行干物質擬合后發現，方程的R2均大于0.94(P<0.01)，說明方程成立且擬合程度高，該方程可以很好解釋作物的生長狀況。從表4 中可以看出，3個化學調控處理下最大干物質積累量均出現在T3 處理，F1T3 單株干物質積累量為78.35 g，較F1T6 處理高27.43 g；F2T3 單株干物質積累量為53.12 g，較F2T6 高17.18 g；F3T3 單株干物質積累量為92.75 g，較F3T6 高39.56 g，F3 處理干物質積累的變化幅度較大。3 個化學調控處理下單株干物質積累量整體表現為隨著炭基肥配施量的升高呈現先升高后下降趨勢，與實際結果相同。3個化學調控處理下干物質最大增長速率隨炭基肥配施量的升高呈現先升高后下降趨勢，最大值為2.09 g/(株·d)。F3 處理下干物質快速積累的起始時間較常規施肥處理有所延后。F1 處理的干物質快速積累時間持續32.97～60.69 天，F2 處理持續34.84～46.62 天，F3 處理持續52.16～60.97 天。

表4 炭基肥配施化肥與化學調控下棉花干物質積累方程模擬及其特征

2.6 炭基肥配施化肥與化學調控對棉花產量構成的影響

由表5 可以看出，炭基肥配施化肥與化學調控可以顯著增加籽棉產量。隨著炭基肥配施量的增加，棉花單鈴重、單株鈴數、籽棉產量和衣分均呈現先升后降的趨勢，單鈴重、單株鈴數、籽棉產量和衣分的均值都高于傳統施肥處理T6，整體最高值出現在3 個氟節胺濃度處理下的T3 處理。根據差異顯著性檢測(F 值)可知，籽棉產量和衣分是差異的主要因素。籽棉產量受氟節胺處理和炭基肥配施處理的影響極顯著(P<0.01)，但不受二者交互作用的影響。衣分受炭基肥配施量的影響極顯著(P<0.01)。各氟節胺濃度處理下衣分最大值較T6 提高5.61%～6.82%，氟節胺處理對衣分無顯著影響。

表5 炭基肥配施化肥與化學調控對棉花產量構成的影響

3 討論與結論

農藝性狀可以在一定程度上反映作物的生長狀況是否良好[11]。施用氟節胺和炭基肥可以顯著改善作物生長，并在農藝性狀和產量方面顯著優于傳統施肥處理，這與王智慧等[12]的研究結果一致。作物生長過程中炭基肥能持續釋放養分，保證整個生育期所需[13]。而化學調控處理能有效控制棉花株高，同時使株型更為緊湊[14]。在1 050 mL/hm2和1 350 mL/hm2氟節胺處理下棉花頂端果枝長度明顯低于750 mL/hm2處理。

干物質積累能直接影響作物成熟期的產量占比，干物質積累量大是產量提升的關鍵[15]。王淑君等[16]發現施用炭基肥可以提高作物地上部干物質積累。吳玥等[17]也同樣發現化學調控在促進作物從生殖生長向營養生長轉變中有著重要作用。本研究發現，炭基肥配施化肥與化學調控組合處理能夠促進棉花干物質積累，干物質積累量以及最大積累速率均出現在F3T3 處理。噴施氟節胺后，作物由營養生長向生殖生長轉變迅速，F3 處理下的干物質快速積累持續時間較F1、F2處理平均提高8.91 天和15.26 天。在同一化學調控處理下，炭基肥配施化肥處理干物質快速積累持續時間均以T3 處理最長，并且全生育期的單株干物質積累均以T3 處理最優，顯著高于常規施肥處理。

炭基肥配施化肥可以明顯提高作物產量[18]。但關于炭基肥配施化肥與化學調控結合對棉花產量的影響研究較少。棉花產量直接影響其本身的經濟價值[19]。化學調控和適量施肥可以促進產量提高，為作物生長發育提供原料[20]。本試驗結果為:F1T3、F2T3、F3T3 處理下棉花產量最高，分別為6 250.03、6 446.54、6 845.44 kg/hm2，一定范圍內棉花產量隨氟節胺濃度的增加而提升。這與王玉嬌等[21]的結果一致。本研究表明，炭基肥配施化肥與化學調控對棉花生長指標、干物質積累和產量有顯著影響，F3T3 處理增產達到最優。主要是由于該組合(F3T3)條件能夠限制棉花頂端優勢，同時也為植株生長提供充足養分，增加了物質積累，為棉花的生長和產量形成奠定充足基礎。