阿麗艷·肉孜， 郭仁松， 杜 強， 武 輝， 張巨松*

(1 新疆農業(yè)大學，教育部棉花工程研究中心，烏魯木齊 830052; 2 新疆農科院經濟作物研究所，烏魯木齊 830052)

棗棉間作是目前南疆棉花主產區(qū)普遍推廣的果棉立體種植模式之一，其改變了以往單一棗樹或棉花的平面種植，能有效提高土、 水、 熱、 光資源的利用率，增加經濟產值，有利于農田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但棗棉間作種植模式中棗樹會對棉花產生一定的蔭蔽效應，影響棉花生長發(fā)育、 產量以及棉纖維品質。光照和氮素是影響棉花生長最為重要的兩個因素，對作物生物量的累積、 產量和品質有決定性的作用。在生產中氮素營養(yǎng)是調控作物生長及光合生產的重要手段之一[1-2]。作物的高產是以較高的生物量為前提，而生物量累積又是以氮素吸收為基礎[3]。前人研究認為棉花生物量的累積特征符合Logistic模型，氮素對增長模型的基本形態(tài)影響較小，但對增長速率影響較大[4-6]，因此可以通過不同的施氮量來調節(jié)棉花快速生長期的生長特征值，達到提高產量和品質的目的。施氮量過高時棉花生物量增加幅度變緩，會降低其品質[7]。在產量方面，前人研究指出，作物過多吸收的養(yǎng)分不僅沒有轉換成產量，反而影響作物生長，使產量下降，同時也造成了養(yǎng)分的浪費[8]。施氮量對棉纖維伸長率、 絨長、 馬克隆值影響比較顯著，對比強度、 整齊度影響較小[9]。弱光會導致棉纖維馬克隆值及比強度下降，纖維細度和成熟度降低，棉纖維加長[10-11]。前人對單作系統(tǒng)中氮肥的影響效應研究較為多，而對間作復合系統(tǒng)中棉花干物質積累和不同部位產量構成因素以及棉纖維品質的研究較少。本文研究了棗棉間作條件下不同氮素水平對棉花生物量積累和產量以及棉花植株上、 中、 下不同部位棉纖維品質的影響，以期為棗棉間作模式的合理施氮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

表1 供試土壤基本肥力狀況

1.2 測定項目與方法

干物重的測定 分別于棉花現(xiàn)蕾、 開花、 盛花、 盛鈴和吐絮期采用挖根法取植株樣，挖根深度現(xiàn)蕾期為0—60 cm、 開花期、 盛花為0—140 cm，盛鈴和吐絮期為0—160 cm。在每個試驗小區(qū)的近冠和遠冠區(qū)分別選取有代表性的棉株3株，樣品洗凈后在105℃下殺青30 min，80℃烘至恒重，測定其干物質重。

產量和產量構成因素的測定于9月10日調查各處理小區(qū)第2膜所有株數(shù)及總鈴數(shù); 10月20日調查霜前花率，計算單株有效結鈴數(shù); 在棉株吐絮時，選取60個吐絮鈴，從下到上即在第3果枝(下)、 第4果枝(中)、 和第7果枝(上)3個部位各取20個吐絮鈴，稱重得到單鈴重。軋花后將皮棉重量與鈴重相除可得衣分，皮棉產量為收獲株數(shù)、 單株結鈴數(shù)、 單鈴重和衣分的乘積。

棉纖維品質的測定 取各處理的棉花樣20 g，由農業(yè)部棉花質量監(jiān)督檢驗測試中心(烏魯木齊)測定棉纖維長度、 比強度、 整齊度以及馬克隆值。

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007、 DPS 7.05軟件，LSD法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量對棗棉間作棉花根系和地上部干物質積累特點的影響

由表2可知，不同施氮處理棉花的干物質積累量在近冠區(qū)與遠冠區(qū)均表現(xiàn)為有為N2>N1>N3>N0，差異顯著，干物質快速積累持續(xù)天數(shù)近冠區(qū)與遠冠區(qū)表現(xiàn)為N2>N1>N0>N3，N3處理的干物質積累最大速率出現(xiàn)時間較早，說明較高施氮量可促進棉株提早進入旺盛的營養(yǎng)生長期，但由于持續(xù)時間短，不利于光合產物的積累。

表2 棉花根系和地上部干物質積累模型參數(shù)特征值

2.2 施氮量對棗棉間作棉花產量及其構成因素的影響

由表3可以看出，各處理間棉花產量與棉花生長量的趨勢一致。N2處理的單株結鈴數(shù)顯著大于其他處理(P>0.05)。單鈴重各處理間均表現(xiàn)為N2>N1>N3>N0，施氮量較低的處理衣分值較高，各處理間皮棉產量差異達極顯著水平。N0、 N1、 N2、 N3處理皮棉產量近冠區(qū)比遠冠區(qū)分別少367.0、 256.5、 95.7和132.1 kg/hm2，說明光照對棉花產量有較大影響。在同一冠區(qū)，N1處理的皮棉產量均低于N2，而N2處理在近冠區(qū)的產量為2076.2 kg/hm2，遠冠區(qū)為2171.9 kg/hm2，也為N2高于N1，說明氮素和光照均對棉花產量有顯著影響。

表3 施氮量對棉花產量和產量構成因素的影響

2.3 施氮量對棗棉間作棉花不同部位單鈴重和衣分的影響

中氮(N2)與不施氮(N0)處理棉株上部衣分均表現(xiàn)為遠冠區(qū)大于近冠區(qū)，且近冠區(qū)最大衣分值出現(xiàn)在N1處理，遠冠區(qū)最大衣分值出現(xiàn)在N3處理; 不同施氮量對棉株中部衣分無太大影響，遠冠區(qū)略高于近冠區(qū); 棉株下部近冠區(qū)以N0處理、 遠冠區(qū)N3處理有較高的衣分，說明遮蔭降低棉花的衣分值，并且上部棉鈴需要較多的氮素用于纖維的形成。

表4 施氮量對棉花不同部位單鈴重和衣分的影響

2.4 施氮量對棗棉間作棉花纖維品質的影響

2.4.1施氮量對棗棉間作棉花植株上部棉纖維品質的影響 棉纖維整齊度、 比強度、 馬克隆值隨施氮量的提高呈先增后降的趨勢(表5)。棉纖維長度和比強度在N0、 N1處理表現(xiàn)為近冠區(qū)低于遠冠區(qū)，N2、 N3則表現(xiàn)為近冠區(qū)高于遠冠區(qū)，而整齊度與施氮量的關系與棉纖維長度和比強度的趨勢相反。各處理近冠區(qū)棉纖維伸長率和馬克隆值小于遠冠區(qū)。N1、 N2處理的棉纖維長度、 整齊度、 比強度顯著高于N3，說明施氮過多使棉纖維品質變劣。馬克隆值是細度和成熟度的綜合指標，馬克隆值大表明成熟度高，纖維粗。因此，栽培上不能單純強調細度或成熟度。隨施氮量增加，近冠區(qū)馬克隆值為N2>N1>N0>N3，遠冠區(qū)為N2>N1>N3>N0，與陳亮等[12]得出的施氮使馬克隆值減小的結論不一致。

表5 不同氮素處理棉花不同部位的纖維品質

2.4.2 施氮量對棗棉間作棉花植株中部纖維品質的影響 如表5所示， 棉纖維整齊度和馬克隆值隨施氮量增加呈先升后降趨勢，纖維長度和馬克隆值在N0、 N1處理中表現(xiàn)為近冠區(qū)小于遠冠區(qū)，N2、 N3則相反; 整齊度與施氮量的關系與纖維長度和馬克隆值相反，并且近冠區(qū)以N1、 遠冠以N2整齊度最高。纖維比強度近冠區(qū)均大于遠冠區(qū)，近冠區(qū)纖維比強度隨施氮量增加先增后減，遠冠區(qū)則呈持續(xù)上升的趨勢。對于植株中部的棉纖維來說，施氮量和間作對其馬克隆值和比強度影響較大。間作遮陰棉花在較低施氮量下有較好的整齊度，較高施氮量下有較好的纖維長度和較高的馬克隆值，同時遮陰增加了中部植株棉纖維的比強度。

2.4.3 施氮量對棗棉間作棉花植株下部纖維品質的影響 棉纖維長度各處理近冠區(qū)均小于遠冠區(qū)，N1、 N2與N3差異顯著; 伸長率則是近冠區(qū)大于遠冠區(qū)，并且表現(xiàn)為N3>N0>N2>N1。比強度隨施氮量的增加呈先升后降的趨勢，N1、 N2與N0差異顯著。馬克隆值在近冠區(qū)為N1>N2>N3>N0，遠冠區(qū)則隨施氮量增加而增大，整體呈下部>中部>上部。說明氮肥不足或過多會增大棉纖維伸長率和短絨指數(shù)，降低其長度和比強度。

3 討論與結論

作物的高產是以較高的生物量為前提的，說明作物生物量與產量有密切關系。薛曉萍、 張旺峰等研究表明，棉花生物量動態(tài)積累曲線均符合Logistic模型[5, 13]，肥料因子并不改變其生長模型，但可以影響特征參數(shù)，本文與其結論一致，并且認為棉花單株生物量積累對氮肥反應比較敏感。前人的研究結果顯示，施氮能增加作物產量，但達一定限度后產量不再增加[14]。農林間作下農作物產量的試驗結果也不盡相同[15-16]。優(yōu)化氮肥管理措施能夠顯著提高棉花的纖維長度和比強度，并確保馬克隆值處于最優(yōu)的品質范圍內。在棉花生長的任何時期遮陰都會降低纖維比強度、 成熟度和馬克隆值。間作棉花在較低的施氮量條件下有較好的整齊度，在略高施氮量時有較好的棉纖維長度和比強度以及馬克隆值，同時遮陰減小了棉纖維伸長率。與棉花植株上部比較，中部棉鈴對氮的需求較高，并且施氮不足影響的主要指標是比強度和馬克隆值，而氮肥過量影響的則是纖維長度和整齊度。對于間作和氮肥對棉纖維品質的影響程度方面，對上部和下部的影響大于中部。而中部棉鈴是產量形成的關鍵部位，因此合理的氮肥調控不但能保證棉株中層的產量輸出，而且可促進上部和下部棉產量和品質的最優(yōu)化。

本研究結果表明，棗棉間作棉花生物量動態(tài)積累曲線符合Logistic模型，并且棉花單株生物量積累與根系生物量積累對氮肥的反應更加敏感。近冠區(qū)N2處理可以獲得較高的棉花生物累積量，從而獲得較大的干物質積累速率和較早的最大速率出現(xiàn)時間，利于最終產量的形成。

棗棉間作下施氮能提高棉花單株結鈴數(shù)和單鈴重，不同施氮量對衣分的影響不大，N0和N2處理皮棉產量表現(xiàn)為近冠區(qū)大于遠冠區(qū)，N1和N3則反之，且不論近冠區(qū)還是遠冠區(qū)N2產量最高。相比較而言，較高的施氮量能增大上部鈴重和衣分值，但不利于下部棉鈴的生長發(fā)育，因此可根據(jù)品種和株型來確定適宜的氮肥用量。本試驗認為，在棗棉間作條件下，過量施氮更易加重棉花受互作效應中不利因素的脅迫程度，因此總施氮量在450 kg/hm2為宜。

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