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不同施氮量对短季棉生长发育及产量构成的影响

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王海洋王为高进施洋王永慧戚永奎陈建平葛兆建潘宗瑾

摘要：为明确短季棉适宜的施氮量，进行不同施氮量（0、75、150、225、300 kg/hm2）对短季棉中棉所50生长发育及产量构成影响的研究。结果表明，不同施氮量对中棉所50生长发育影响较大。随着施氮量的增大，棉株生育期会略推迟，株高先增高后略降低;果枝数、单株果节数均先增加后略降低。不同施氮量棉株结铃分布总体表现为随着施氮量增加，果枝变长，棉株成铃向上、向外延伸，增加施氮量有利于提高上部铃、外围铃的成铃比例，中下部铃、外围铃的比例则相对减少。不同施氮量处理对棉花产量形成及籽棉产量影响较大，随着施氮量的增加，单株成铃数、总铃数、铃质量均有先增加后减少的趋势。增施氮肥使棉花子指略有提高，衣分、霜前花率略有下降。表明适当施氮量有利于提高短季棉的总铃数和铃质量，从而增加产量。随着施氮量增加，不同处理籽棉产量有先增加后减少的趋势，在江苏沿海地区中等肥力土壤条件下短季棉施氮水平宜控制在225 kg/hm2左右，该条件下籽棉产量最高。

关键词：施氮量;短季棉;生长发育;产量;构成因素

中图分类号： S562.06 ?文献标志码： A ?文章编号：1002-1302（2020）10-0109-05

收稿日期：2019-05-14

基金项目：国家重点研发计划（编号：2018YFD0100405）; 转基因重大专项（编号：2018ZX08009-18B）; 国家重点实验室开放课题（编号：CB2019A05）; 国家星火计划（编号：2015GA690024、2015GA690026）。

作者简介：王海洋（1970—），男，江苏阜宁人，副研究员，主要从事棉花栽培技术研究。E-mail：fnnwhy@163.com。

通信作者：潘宗瑾，助理研究员，主要从事棉花育种栽培研究。E-mail：ww462@126.com。

盐城市地处江苏沿海地区，是传统的产粮大市，为充分利用棉花无限生长的习性，发挥个体生产潜力，盐城地区通常采取棉花营养钵育苗移栽、宽行稀植、大水大肥、主攻秋桃的高产栽培技术途径[1]。特别是杂交棉推广以来，逐步形成了以个体换群体、以时间换空间为显著特点的杂交棉栽培技术体系[2]。在这种栽培方式下，棉花的单株生产力得到了充分发挥，在节约用种量、避免蕾期田间荫蔽等方面十分有效[2]，但这种栽培方式的不足一是劳动强度大，二是育苗及生产周期长，受自然灾害影响的风险增大，三是制钵、移栽、收花环节费时费工成本高，花工多，效益低，且棉花成熟吐絮期长，不利于发展机械化收花[1]。上述栽培方式已不适应当前新的生产形势，加之江苏沿海地区经济较为发达，就业渠道较广，农村劳动力转移多，劳动力紧缺且成本较高，这种劳动密集型的棉花生产方式将无以为继。同时，由于棉铃形成的时空变化很大，大量依靠秋桃增产、棉株外围铃比例增加也导致棉花纤维品质降低，特别是纤维品质的一致性差[3]。棉花产量进一步提高受到单株生产力的限制，加之植棉比较效益降低，导致棉花种植面积大幅下降，棉花生产迫切需要省工简化栽培新技术，研究和开发省工简化的棉花种植技术十分必要[1]。因此，近年来棉花麦（油）后直播栽培已成为长江流域棉花栽培研究的热点[4]。近年来，随着经济的发展、人口的增加，粮食安全越来越重要，出现了粮棉争地的矛盾[5]。推广麦后直播棉正是顺应了新形势的需求，短季棉具有生育期短、不早衰的优点，可在麦后直播，利于机械化播种，与传统营养钵育苗移栽相比，不但省工省时，节约了生产成本，还节省了劳动力，且可实现麦棉两熟，不影响粮食的产量，有效缓解粮棉争地的矛盾，越来越受到重视[6]。王志勇等指出，我国棉花施肥存在有机肥投入不足，化肥用量不断增加，养分施用不平衡，且单一施用化学肥料和氮肥不合理施用现象突出，造成氮肥利用率、棉花产量和品质下降、生产成本增加和环境污染，氮肥已成为土壤乃至地下水潜在的硝酸盐或亚硝酸盐污染源等一系列问题[7]。而棉花成铃的时空分布对产量和品质也有较大的影响，在最佳成铃部位多结铃是高产优质的关键[8]。为此笔者于2017年进行了短季棉施氮量试验，比较不同施氮量对短季棉生长发育和棉铃时空分布及产量的影响，旨在明确江苏沿海棉区短季棉高产与高效氮肥最佳施用量。以期为短季棉品种在江苏沿海地区的推广种植、增产增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 基本情况

供试品种为短季抗虫棉中棉所50，由中国农业科学院棉花研究所育成。试验于2017年在江苏沿海地区农业科学院所试验场进行，采用随机区组设计，试验地前茬为小麦，土质为沙壤土，土壤肥力中等。有机质含量为1.58%，速效磷含量为 16.5 mg/kg，速效钾含量为241.0 mg/kg。试验田间管理及病虫害的防治均为常规管理。

1.2 试验设计

试验采用单因素设计，为小麦后直播，种植密度为5.25万株/hm2，设5个施氮量处理：（1）0 kg/hm2 氮;（2）75 kg/hm2氮;（3）150 kg/hm2氮;（4）225 kg/hm2氮;（5）300 kg/hm2氮。试验采用随机区组排列，3次重复，四周设保护行。小区为5行区，行长5 m，宽4 m，小区面积20 m2，行距0.80 m，株距0.24 m。

1.3 試验实施

2017年6月6日小麦后板茬免耕穴播种植，苗长至2张～3张真叶时定苗。氮肥在出苗后分2次施用，分别为是6月20日、8月7日，2次施用尿素量比例为4 ∶ 6。8月10日打顶。在全生育期观察记录生长发育情况。各小区籽棉前后收花3次，分收、分晒、分称、分别计产，并分别进行考种及品质分析。于9月16日调查不同处理棉花株高、果枝台数、大铃、小铃、花、蕾和脱落状况，统计成铃的空间分布。测定不同处理的中期花单铃质量和小样衣分。

1.4 统计分析

数据采用Excel 软件进行统计与分析，采用Duncans新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对短季棉生育期的影响

从表1可以看出，在相同播种期的情况下，随着施氮量的增加，现蕾期、开花期、吐絮期均略推迟，不同处理间现蕾期、开花期、吐絮期相差0～7 d。表明增加施肥量有助于植株个体营养生长发育，开花后随着棉株的生长，田间荫蔽逐渐加重，增加施肥量会导致棉株旺长，贪青迟熟。不同处理的开花期、吐絮期以处理1最早，处理5最迟，其他处理介于二者之间。

2.2 不同处理对短季棉农艺性状的影响

从表2可以看出，不同处理随施氮量增加，株高、单株果枝数、单株果节数均先明显增加，后又略有减少，表明施氮量的增加可促进植株生长;氮肥过量时棉株易徒长，营养生长过旺，田间荫蔽加重，影响生殖生长，株高降低，单株果节数、果枝数会略有减少。不同处理株高、单株果枝数、单株果节数均以处理4最高，处理5次之，处理1最低，其他处理介于中间。

2.3 不同施氮量对棉花成铃空间分布的影响

2.3.1 不同施氮量对棉花成铃垂直分布的影响

从表3可以看出，随着施氮量增加，不同处理下部果枝的成铃数明显减少，以处理1最多，处理3次之;不同处理中部、上部果枝的成铃数有先增加后减少的趋势，均以处理4最多，中部果枝的成铃数以处理2、处理3、处理4较多，上部果枝的成铃数以处理4、处理5较多。从棉花上部、中部、下部3部位成铃数占总成铃数的比例来看，总体来看，以中部成铃率最高。在不同施氮量处理下，随着施氮量的增加，下部果枝成铃数占总成铃数的比例下降，而上部果枝成铃数占总成铃数的比例则相对上升。表明施氮量的变化对单株成铃的垂直分布有明显的影响，施氮量越高，棉株成铃的重心越向上移。合理施氮有利于减少棉株中下部果枝幼铃的脱落，增加了结铃数[9]。

2.3.2 不同施氮量对棉花成铃水平分布的影响从表4可以看出，不同施氮量处理棉花果枝不同节位成铃数均是由内向外降低，均以1～2果节最多，3～4 果节较少;从相同果节来看，不同处理随着施氮量的增加，第1～2果节成铃数占总成铃的比例逐渐降低，第3～4果节单株成铃数和占总成铃数的比例均逐渐提高;第1～2果节成铃数以处理3最高，处理4次之;第3～4果节成铃数以处理4最高，处理5次之。总体上低施氮量处理外围铃数占总成铃数的比例较低，高施氮量处理外围铃数占总成铃数的比例较高，不同处理棉株果节成铃数均是由内向外降低，不同处理、不同节位结铃性状存在差异，总的规律均为内围铃 >外围铃。从总体上看，在试验设计的施氮量范围内，随施氮量增加，内围铃（第1、2果节成铃数）占总成铃数的比例降低;外围铃（第3、4果节成铃数）占总成铃数的比例提高。表明施氮量的变化对单株成铃的水平分布也有明显影响，施氮量增加，果枝延长，棉株成铃向外延伸，增加施氮量有利于提高外围铃的成铃比例[10]。因此在高产栽培的时候，应合理施氮（处理3、处理4），在保证内围果节结铃率的前提下，进一步增结外围铃，以提高产量[9]。

2.4 不同处理对棉花产量构成因素的影响

表5结果表明，不同施氮量处理对棉花产量构成因素的影响明显。部分处理间的总铃数差异达极显著水平。随着施氮量的增大，不同处理总铃数有先增加后减少的趋势。不同处理总铃数以处理4最多，处理3次之，处理1最少。表明合理施氮可使总铃数增加，原因是合理施氮提高了分生组织的生产力，使花芽数增加[9]。随着施氮量的增大，不同处理单铃质量有先增加后减少的趋势，可能与高施氮处理外围铃所占比例较高、平均铃质量低有一定的关系。不同处理单株成铃数与单铃质量以处理4最高，处理3次之，处理1最低。表明施氮量过少时植株生长量不足，单株成铃数和总铃数减少，铃质量低;适当增加施氮量时，植株生长量增加，铃质量、单株成铃数和总铃数增多;但施氮过量会导致棉株营养生长过于旺盛，田间荫蔽加重，影响生殖生长，使有效成铃数和铃质量下降，导致籽棉产量降低[10]。子指、衣分测定结果表明，增施氮肥使棉花子指略有增加，衣分略有下降。表明过量施氮虽能使棉籽质量略有增加，但衣指和衣分却有下降趋势[9]。适当施氮有利于提高棉花总铃数和铃质量，从而增加产量[9]。

2.5 不同处理对棉花产量的影响

不同处理实收棉花产量差异较大，方差分析结果表明，不同处理间的籽棉产量差异达极显著水平。随着施氮量的增大，总体上籽棉产量有先增加后减少的趋势（表5）。分析施氮量与籽棉产量之间的关系可得到方程y=-0.026 3x2+10112x+2 569.3，r2=0.804 9，从方程的性质来看，曲线是开口向下的抛物线（图1），以处理4的籽棉产量最高，为3 760.0 kg/hm2，处理3次之，以处理1的籽棉产量最低，为2 705.0 kg/hm2，其他处理籽棉产量介于中间。随着施氮量的增大，不同处理霜前花率有降低的趋势。不同处理霜前花率以处理1最高，处理5最低，其他处理的霜前花率介于二者中间。试验结果表明，不同施氮量对短季棉的生长发育和产量构成因素影响较大，对籽棉产量和霜前花率的影响也较大。一般情况下，施氮水平提高有助于植株个体生长发育，形成壮苗，表现在株高、果枝台数和总果节数增加，尤其是單株铃数增加，有利产量提高，但过高的施氮水平不仅会加剧群体与个体的矛盾，还会使棉株营养生长过于旺盛，棉田荫蔽加重，光照不足，影响生殖生长，使其成铃数减少、铃质量降低、成熟推迟，引起减产和纤维品质下降，还会增加成本，对环境造成不利影响[7-8]。因此，短季棉施氮量要求控制在一个合理水平，并根据前作作物施肥情况、土壤肥力水平、播种期早晚和密度大小作适当调整。在江苏沿海棉区中等肥力土壤条件下短季棉施氮水平宜控制在225 kg/hm2左右，籽棉产量可达最高水平。

3 结论与讨论

在江苏沿海棉区本试验施氮量范围内，施氮量的变化对单株成铃的垂直分布和水平分布均有明显的影响。棉花不同部位的果枝成铃数均以中部果枝和果枝内围（第1、2果节）最高。随着施氮量的增加，上部果枝成铃数和外围铃（第3～4果节成铃）数占总成铃数的比例上升，中下部铃数和外围铃数的比例则相对减少。表明施氮量越高，棉株成铃的重心越向上移，果枝越长，棉株成铃越向上、向外延伸。在高产栽培条件下，应合理施氮，处理3、处理4的施氮水平较为合理，必须主攻中下部果枝的成铃率和内围1～2果节的成铃率，减少棉株中下部果枝幼铃的脱落，在保证内围结铃率的前提下，进一步增结上部铃和外围铃，以提高产量[10]。

试验结果表明，不同施氮量对短季棉的生长发育和产量构成因素影响较大，对籽棉产量、霜前花率和棉花经济性状的影响也较大。一般情况下，施氮水平提高有助于植株个体生长发育，形成壮苗，表现在株高、果枝数、单株果节数和单株干物质量增加，尤其是单株铃数增加，从而促进增产，但是施氮量过高时营养生长过于旺盛，田间总生长量大，易导致群体过大，棉株光照不足，影响生殖生长，不利于提高总成铃数和铃质量，导致产量降低，在一定程度上延长了棉花的整个生育期，影响了棉花的成熟度和品质，增加了生产成本，影响了植棉效益。因此，施氮量要求控制在合理水平，并根据前作施肥情况、土壤肥力水平、播种期早晚和密度高低作适当调整。做到合理施氮是棉花获得高产的关键因素，在江苏沿海棉区中等肥力土壤条件下，施氮量宜控制在225 kg/hm2左右，在此條件下个体优势和群体优势得到最大的协调发展，生育进程较快，籽棉产量最高，霜前花率较高，是江苏沿海棉区适宜的施氮量。略高于河南短季棉棉花高产适宜施氮量为165.60～195.00 kg/hm2的结果[8]，这是由于不同棉区的生态条件、品种、种植方式、密度及产量水平差异，以及氮磷钾配比和前茬作物施肥情况等多种因素影响所致。在实际应用中，要结合上述情况灵活应用。

在适宜的施氮水平下，有利于减少棉株中下部果枝及内围果节幼铃的脱落，提高单株结铃数，促进增结伏桃，显著增加总铃数。同时有利于提高衣分、单铃籽棉质量和铃壳比，提高光合产物的经济利用率[9]。对照目前生产中熟棉的常规施氮量，短季棉在氮肥用量上可较常规棉节省40%左右;由于生育期短，在合理施氮条件下开花、结铃、吐絮集中，霜前皮棉比例高达 85%～90%。

现代植棉还应考虑高产和高效之间的关系，高产不一定高效，本试验施氮量150 kg/hm2虽比施氮量225 kg/hm2产量略低，但降低施氮量可减少植棉经济和环境成本，提高效益。今后植棉应综合考虑各方面的因素，在确定施氮量时应该将高效作为首要目标进行考虑。

相关研究发现，棉田氮肥利用率会随施氮量的增加而减少[11-12]，施氮能显著增加棉花产值，显著提高棉花产量和单株成铃数，氮肥利用率随施氮量的增加而降低[13-14]。段云佳等的研究结果表明，过多过少施氮会推迟棉株干物质积累起始时间和最大积累速率出现时间，均不利于棉花光合产物特征参数的协调[15]。本研究结果表明，施氮能明显增加棉花单株成铃数、产量，同时还表明，随着施氮量的增大，会降低棉花的霜前花率。

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