氮肥與縮節(jié)胺對機采棉生長發(fā)育及氮素分布的影響

彭增瑩,張巨松,卡地力亞·阿不都克力木,賀宏偉,劉 群,郭仁松

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院/教育部棉花工程研究中心,烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所,烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花無限生長習性,導致其對不同生長環(huán)境的適應性調(diào)節(jié)多樣且復雜,在充足肥料和灌溉條件下棉花會產(chǎn)生大量營養(yǎng)生長[1,2],采用施肥、化學調(diào)控等手段對協(xié)調(diào)好棉花營養(yǎng)生長與生殖生長關系及獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有實際意義。【前人研究進展】氮素是作物生長發(fā)育必需的礦質(zhì)元素[3],合理施用氮肥是棉花增產(chǎn)的原因之一[4],適宜施氮量可以促進棉花生長,降低蕾鈴脫落率,保證產(chǎn)量[5]。在一定范圍內(nèi),增施氮肥能有效的增加莖粗,使棉花粗壯,有利于承擔后期成鈴數(shù)的增多[6]。縮節(jié)胺是一種抑制類型植物生長調(diào)節(jié)劑,可以控制棉花無限生長、調(diào)節(jié)營養(yǎng)生長與生殖生長[7]、優(yōu)化冠層結構[8]?？茖W合理使用縮節(jié)胺,可提高棉花幼苗活力、改善株型、增強棉花光合作用、減少病蟲害發(fā)生,提高棉花產(chǎn)量與品質(zhì)[9,10]。棉花在中等施氮量與中等化學封頂劑(DPC+)劑量組合下棉花經(jīng)濟器官積累增多,產(chǎn)量提高[11];氮肥與縮節(jié)胺對棉花農(nóng)藝性狀有顯著的互作效應,適量的縮節(jié)胺有利于干物質(zhì)積累向生殖器官運轉[12]?！颈狙芯壳腥朦c】施氮與噴施縮節(jié)胺是棉花獲得高產(chǎn)過程中的必要手段,隨著棉花機械化采收進程的推進,還應對機采棉種植模式下的棉花化學調(diào)控與氮肥施用配套技術做進一步的優(yōu)化。目前,關于氮肥與縮節(jié)胺的研究多集中在打頂劑劑量與施氮量組合、打頂方式、密度、施氮量等單因素的相互組合,常規(guī)縮節(jié)胺用量與施氮量組合對機采棉的研究近年較少。需研究氮肥與縮節(jié)胺對機采棉生長發(fā)育及氮素分布的影響。【擬解決的關鍵問題】以新陸中88號為材料,設置不同施氮量與不同常規(guī)縮節(jié)胺劑量進行試驗,研究氮肥與縮節(jié)胺組合對機采棉生長發(fā)育及氮素分布影響,為新疆南疆棉區(qū)施肥化控技術提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2020年在新疆阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所試驗基地進行,N 39°31′～40°50′、E 79°45′～81°05′,屬暖溫帶大陸性干旱氣候,日照時間長,蒸發(fā)量大;土壤質(zhì)地為沙壤土,0～60 cm耕層土壤pH 8.08,有機質(zhì)含量5.8 g/kg,全氮為0.33 g/kg,水解性氮為39.9 mg/kg,速效磷為10.9 mg/kg,速效鉀為97.3 mg/kg。供試材料為新陸中88號,由新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所提供。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用雙因素裂區(qū)設計,試驗處理:主區(qū)為施氮量(純氮)N1160 kg/hm2、N2320 kg/hm2、N3480 kg/hm2,副區(qū)為縮節(jié)胺劑量 H1189 g/hm2、H2280.5 g/hm2、H3372 g/hm2,對水450 kg/hm2,每個處理重復3次,小區(qū)面積44.85 m2,共27個小區(qū)。采用化學封頂(化學打頂劑向鈴轉,有效成分250 g/L水劑,750 g/hm2,對水450 kg/hm2),所有縮節(jié)胺(DPC)有效成分含量>98 %(南通金陵農(nóng)化有限公司生產(chǎn))。棉花種植采用1膜3行等行距機采棉種植模式,行距為76 cm,株距6 cm,理論密度22×104株/hm2,播種時間2020年4月11日,封頂時間7月15日,其他田間管理同當?shù)卮筇锷a(chǎn)。表1,表2

表1 施氮量及時間

表2 縮節(jié)胺用量

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 生育進程與出葉速度

從棉花播種開始,記載棉花各生育時期。按生育時期調(diào)查各處理棉花真葉數(shù)。

1.2.2.2 農(nóng)藝性狀

自棉花3片真葉起,在棉花各生育時期(3葉、6葉、盛蕾、盛花、盛鈴)定點定株調(diào)查(6株)棉花株高,并計算主莖日增量。盛鈴后期(8月5日)測定株高、倒四葉寬、始果節(jié)高、果枝數(shù)、莖粗。

1.2.2.3 干物質(zhì)積累量

苗期開始,各生育時期選取具有代表性的6株棉花,分開莖、葉、蕾花鈴,放入電熱恒溫鼓風干燥箱105℃殺青30 min,80℃烘干至恒重,測定其干物質(zhì)質(zhì)量。

1.2.2.4 植株氮素

吐絮期烘干的棉株樣品經(jīng)粉碎,過0.50 mm篩,用H2SO4-H2O2消煮后采用奈氏比色法測定植株不同部位全氮含量。

1.2.2.5 產(chǎn)量

吐絮后,各小區(qū)選6.67 m2棉株,調(diào)查株數(shù)、總鈴數(shù),算出單株結鈴數(shù),分上(7果枝以上)、 中(4～6果枝)、下(1～3果枝)部位各取30、40、30個吐絮鈴,共100朵,測其單鈴重,軋花后通過公式計算衣分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)使用SPSS19軟件進行方差分析, 采用Duncan法進行處理間多重比較(P<0.5),利用Excel、Graph Pad整理數(shù)據(jù)并繪圖。

2 結果與分析

2.1 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉生育進程的影響

研究表明,各處理出苗、現(xiàn)蕾、開花時間無明顯差異。盛花開始,隨著施氮量增多,棉花生育時期推后,N3水平較N1、N2盛花時間推遲2、1.4 d,盛鈴時間推遲2.7、0.7 d,吐絮時間推遲5.3、3.6 d。各處理苗期持續(xù)天數(shù)無明顯差異,蕾期、花鈴期隨著施氮量增多延長,表現(xiàn)為N3>N2>N1,相同施氮量下花鈴期隨著縮節(jié)胺用量增多而縮短,表現(xiàn)為H3

表3 不同處理棉花生育時期比較

2.2 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉出葉速度及株高日增量的影響

研究表明,不同處理出苗-3葉的出葉速度沒有明顯差異,3葉-現(xiàn)蕾出葉速度開始加快,施氮水平間表現(xiàn)為N3最快,N3水平下的平均出葉速度達到3.6 d/片,較N1水平縮短0.4 d,較N2水平縮短0.6 d?，F(xiàn)蕾至開花各處理出葉速度較現(xiàn)蕾之前有所降低,在N1、N2水平下,H3劑量下的出葉速度顯著低于H1、H2,N1H3較N1H1、N1H2分別增加1.6、1.6 d/片,N2H3較N2H1、N2H2分別增加1.9、1.8 d/片。

在3葉至盛鈴期間各處理株高日增量均呈現(xiàn)“上升-下降”趨勢,前期棉花生長緩慢,株高日增量在盛蕾后快速上升,隨氣溫升高及肥水的投入,棉花快速生長。3葉至6葉期間株高增長緩慢,N1、N2、N3水平下的平均株高日增量為0.6、0.57、0.8 cm。6葉至盛蕾期植株開始快速生長, N3水平在6葉至盛蕾的株高日增量較N1水平提高25.8 %,較N2提高30 %,N2水平下的株高日增量與縮節(jié)胺劑量呈反比,N2H3處理較N2H1處理降低0.2 cm,較N2H2處理降低0.1 cm;N3水平在盛蕾至盛花較N1提高31.4 %,較N2提高4.0 %,各施氮量下均為H3水平株高日增量最低。表4,圖1

2.3 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉主要農(nóng)藝性狀影響

研究表明,施氮量對棉花株高、倒四葉寬、莖粗有極顯著影響,縮節(jié)胺用量對株高有極顯著影響,二者互作對株高、倒四葉寬有顯著影響;株高隨著施氮量增多而增多,表現(xiàn)為N3>N2>N1,與縮節(jié)胺用量呈反比;倒四葉寬與施氮量呈正比;果枝數(shù)隨施氮量增加呈先增多后減少的趨勢,縮節(jié)胺用量對果枝數(shù)無顯著影響;莖粗與施氮量呈正比,N3明顯高于N1,施氮量對棉花農(nóng)藝性狀影響較大。表5

圖1 不同處理棉花株高日增量變化

表4 不同處理棉花出葉速度比較

2.4 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉干物質(zhì)積累及器官分配的影響

研究表明,各處理前期干物質(zhì)積累量較少,苗期至花期生長緩慢,N1、N2水平下的干物質(zhì)積累量隨縮節(jié)胺劑量增多呈下降趨勢,開花后棉花快速生長,隨施氮量增多,棉花干物質(zhì)呈上升趨勢。各施氮量水平下的干物質(zhì)積累量在鈴期都隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,N1H2處理較N1H1處理提高50.2 %、較N1H3處理提高14.9 %;N2H2處理較N2H1處理提高4.3 %,較N2H3處理提高6.2 %;N3H2處理較N3H1處理提高41.5 %、較N3H3處理提高29.7 %。吐絮期棉花干物質(zhì)積累量隨施氮量增多而增多,表現(xiàn)為N3>N2>N1,干物質(zhì)積累量在N2、N3水平下隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,均為H2最高。圖2

吐絮期各處理的器官占比表現(xiàn)為蕾花鈴>莖>葉,出除H3劑量外,莖器官占比在H1、H2水平下隨施氮量增多而增多;葉器官在N1、N3水平下隨縮節(jié)胺劑量增多而減少,均在H3水平下達到最低,N1H3處理較N1H1處理降低45.1 %、較N1H2處理降低5.2 %,N3H3處理較N3H1處理降低50.6 %,較N3H2處理降低15.0 %。N3H1蕾花鈴占比最少,較其他處理分別降低20.2 %、30.0 %、30.8 %、19.0 %、24.4 %、12.6 %、29.0 %、30.6 %,高施氮量下縮節(jié)胺用量不足會增加營養(yǎng)器官占比,合理的縮節(jié)胺用量可以增加蕾花鈴器官占比。圖3

表5 盛鈴后期各處理棉花主要農(nóng)藝性狀比較

圖2 不同處理各時期棉花干物質(zhì)積累量

圖3 棉花吐絮期各器官占比

2.5 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉氮素積累與分配的影響

研究表明,不同施氮量的氮素總積累存在顯著性差異(P<0.05),表現(xiàn)為N2>N3>N1,N2H2、N2H3、N3H2處理顯著高于其他處理,不同縮節(jié)胺劑量在N1水平下無顯著性差異;N1水平下,莖部氮素吸收量占比隨縮節(jié)胺劑量增多而增多,N2、N3水平下的莖部氮素吸收量隨縮節(jié)胺劑量增多而減少;葉片氮素吸收量占比在 N1、N3水平下隨縮節(jié)胺劑量增多而下降;各處理蕾花鈴氮素吸收量占比均為最大,達到39%～78%,各同施氮量下蕾花鈴氮素吸收量占比隨縮節(jié)胺劑量增多呈現(xiàn)“上升-下降”趨勢,表現(xiàn)為H2>H1,H3,N1H2處理較N1H1處理提高17.9 %、較N1H3處理提高11.9%,N2H2處理較N2H1處理提高2.9%、較N2H3處理提高77.5%,N3H2處理較N3H1處理100%、較N3H3處理提高2.6%,噴施縮節(jié)胺可以提高氮素向生殖器官轉移,H2效果最明顯。除N2H3、N3H1處理,N2、N3水平下的其他處理氮素總積累量顯著高于N1水平,N2、N3水平較N1水平分別提高66.4%、48.2%。表6

2.6 氮肥與縮節(jié)胺對機采棉產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

研究表明,施氮量對單株結鈴數(shù)有顯著性影響,對籽棉產(chǎn)量有極顯著影響;縮節(jié)胺劑量對籽棉產(chǎn)量有極顯著影響,二者對籽棉產(chǎn)量存在極顯著的互作效應。各處理收獲株數(shù)無顯著性差異;各施氮量間單株結鈴數(shù)表現(xiàn)為N2>N3>N1,N2水平較N1水平增多0.7個,較N3水平增多0.5 個,N2、N3水平下的單株結鈴數(shù)隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,N2H2處理較N2H1、N2H3處理分別增多0.3個、0.2個,N3H2處理較N3H1、N3H3處理分別增多1.1個、0.8個;各處理單鈴重無顯著性差異,N1、N2、N3水平下分別為N1H1、N2H2、N3H3處理單鈴重最高;各處理間衣分無顯著差異。籽棉產(chǎn)量在各施氮量下表現(xiàn)為N2>N3>N1,N2水平較N1、N3分別提高21.6%、14.8%;N2、N3水平下籽棉產(chǎn)量隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,均為H2縮節(jié)胺劑量下最高。表7

3 討 論

機采棉花還存在許多農(nóng)機農(nóng)藝配套技術問題[13],氮肥與縮節(jié)胺作為生產(chǎn)中最常見的化肥與生長調(diào)節(jié)劑,合適的施用有助于棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[14]。氮肥會在一定程度上影響棉花株高,用量過多則有抑制效果[15],對始果節(jié)高度、倒四葉寬、真葉數(shù)、果枝數(shù)、莖粗也有一定影響,并在一定范圍內(nèi)隨施氮量增多而增多[16,17]。縮節(jié)胺是一類抑制型植物生長調(diào)節(jié)劑,生育后期噴施縮節(jié)胺可以有效降低株高增長速度,塑造合理株型,提高生殖器官干物質(zhì)占比[9,18]?？s節(jié)胺可以顯著降低棉花株高和果枝長度,減小果枝夾角和葉片面積[19]。試驗研究表明,隨施氮量增多,棉花生育進程推后,株高、倒四葉寬、果枝數(shù)、莖粗增加,與前人研究結果相同[4];相同施氮量下,隨縮節(jié)胺劑量增多,棉花開花、吐絮時間提前,可能是由于縮節(jié)胺調(diào)節(jié)棉鈴內(nèi)部激素,促進棉鈴成熟[20],株高、株高日增量、果枝數(shù)都呈現(xiàn)下降趨勢,與趙文超[21]研究結果相同,但對始果節(jié)高度無顯著影響,與劉銓義[22]研究結果不同,可能是苗期未噴施縮節(jié)胺,化控效果都表現(xiàn)在現(xiàn)蕾后的主莖節(jié)間;在低縮節(jié)胺劑量下,棉花最終干物質(zhì)量隨著施氮量增多呈先升后降趨勢,可能是480 kg/hm2施氮量過高,使棉花營養(yǎng)器官徒長,減少了干物質(zhì)向棉鈴的轉移,后期營養(yǎng)器官脫落,使整株棉花干物質(zhì)量較低,與李勇[15]研究結果相同。

表6 地上部不同器官氮素吸收量及占比

表7 各處理產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素

氮素積累是棉花干物質(zhì)形成的基礎,增施氮肥可以提高棉花對養(yǎng)分的吸收能力,提高氮素等養(yǎng)分的積累量,過量則會導致氮素分配比例不合理[23],研究結果表明,隨施氮量增多,棉花營養(yǎng)器官的氮素吸收量呈上升趨勢,N3水平下,生殖器官氮素積累量隨縮節(jié)胺劑量增多大致呈“上升-下降”趨勢,與前人[24,25]研究結果相同,在N1、N2施氮水平下,棉花氮素總積累量隨縮節(jié)胺劑量增多變化不一致,N1水平下各處理差異不顯著,N2水平下高縮節(jié)胺劑量則降低氮素總積累量,可能是由于低施氮量下噴施縮節(jié)胺效果減弱[12],或者是氮肥與縮節(jié)胺的用量呈線性促控關系[26],H3劑量相對于N2水平下的棉花已經(jīng)過量,導致其干物質(zhì)積累量下降,氮素積累總量下降。試驗表明,隨施氮量增多籽棉產(chǎn)量呈“上升-下降”趨勢,3個施氮水平間表現(xiàn)為N2>N3>N1,除N1水平下的各縮節(jié)胺處理間籽棉產(chǎn)量差異不顯著,N2、N3水平下的籽棉產(chǎn)量均隨縮節(jié)胺劑量增多均呈單峰趨勢,在H2劑量下達到最大;各處理單鈴重差異不顯著,噴施縮節(jié)胺單鈴重有增大的趨勢,與前人[18,27]研究結果相似,單株結鈴數(shù)則隨縮節(jié)胺劑量增多呈“上升-下降”趨勢,在H2劑量下表現(xiàn)最好。結果表明,適量噴施縮節(jié)胺不僅可以降低棉花株高日增量、減少營養(yǎng)器官干物質(zhì)占比、提高生殖器官氮素吸收量,還可以增加單鈴重,與氮肥互作提高單株結鈴數(shù)進而提高籽棉產(chǎn)量。

4 結 論

氮肥對棉花單株結鈴數(shù)與籽棉產(chǎn)量均有顯著性差異,氮肥過多則會使棉花生育期滯后,減少養(yǎng)分由營養(yǎng)器官向生殖器官轉運,最終降低籽棉產(chǎn)量。縮節(jié)胺對棉花籽棉產(chǎn)量存在極顯著性差異,噴施縮節(jié)胺可以提前棉花開花結鈴時間、控制棉花生長、提高生殖器官干物質(zhì)占比。氮肥與縮節(jié)胺對棉花單株結鈴數(shù)、單鈴重與籽棉產(chǎn)量均有顯著性影響,適宜的氮肥與縮節(jié)胺用量可控制棉花株高,增加棉花生殖器官氮素積累量,提高棉花單株結鈴數(shù)與單鈴重,最終提高籽棉產(chǎn)量。在320 kg/hm2施氮量(純氮)下全生育期噴施280.5 g/hm2的縮節(jié)胺棉花生殖器官氮素積累量最大,單株結鈴數(shù)最高,有利于產(chǎn)量形成。