卡地力亞·阿不都克力木，張巨松，陳 振，賀宏偉，崔建平，林 濤，郭仁松

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)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(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花機(jī)械采收已成為新疆棉花主要采收方式[1]。76 cm等行距種植模式下，棉花株型滿足機(jī)采要求，更適宜機(jī)械采收，機(jī)采品質(zhì)好[2]。但在新疆高密度種植的條件下，該種植模式下棉株間對(duì)水肥的競爭非常激烈，不利于產(chǎn)量的穩(wěn)定。適宜的種植密度和氮肥施用量是棉花生長發(fā)育關(guān)鍵因素，可協(xié)調(diào)棉花群體指標(biāo)，促進(jìn)棉花增產(chǎn)。密度與氮肥適宜比例在不同植棉區(qū)獲得的結(jié)論各異，原因是棉花生產(chǎn)受到氣候、土壤狀況、棉花品種、栽培技術(shù)水平等多因素的影響。研究1膜3行模式下適宜機(jī)采棉株距與施氮比例，對(duì)保證機(jī)采種植模式下棉花的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】氮肥與密度是影響作物產(chǎn)量的栽培措施[3]。適宜的氮肥水平下，合理密植可改善作物群體質(zhì)量，提高作物產(chǎn)量。棉花相比其他作物生育期長需肥量多、且對(duì)氮肥較敏感。生產(chǎn)中常施大量氮肥以期獲得高產(chǎn)，但肥料施用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致棉花徒長或早衰。合理的追施氮肥可以改變棉花干物質(zhì)和氮素積累過程，優(yōu)化各器官的積累與分配，調(diào)節(jié)快速生長期的早晚和持續(xù)時(shí)間。新疆南疆機(jī)采棉最佳施氮量為300～320 kg/hm2[4，5]，棉花氮肥追施“前重后輕”的處理籽棉產(chǎn)量最高為2 055.5 kg/hm2較對(duì)比增加了27.6%[6]。殷星等[7]試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的氮肥施用次數(shù)下，氮肥分配“前重后輕”處理 棉花干物質(zhì)重和籽棉產(chǎn)量均顯著高于“前輕后重”處理 ，分別增加 7.0% ～21.5%。馬宗斌等[8]試驗(yàn)表明，氮肥前移或后移均不于提高產(chǎn)量，基肥∶ 花鈴肥∶蓋頂肥為 0.4∶0.4 ∶0.2時(shí)有利于棉花高產(chǎn)。【本研究切入點(diǎn)】當(dāng)前新疆南疆76 cm等行距種植模式下，種植密度和氮肥施用沿用1膜6行條件下的施肥經(jīng)驗(yàn)，目前對(duì)南疆棉區(qū)新型機(jī)采棉配置模式(76 cm等行距模式)的種植密度和氮肥運(yùn)籌方式的研究未見報(bào)道。亟需研究氮肥追肥時(shí)期和比例對(duì)機(jī)采棉生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用田間試驗(yàn)，設(shè)置3個(gè)氮肥追施比例與3個(gè)株距，分析不同氮肥運(yùn)籌及種植株距對(duì)棉花生長特性及產(chǎn)量的影響，研究南疆棉田機(jī)采條件下的適宜種植密度及施氮量，為新疆南疆棉花的適宜種植密度及氮素優(yōu)化管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于 2019年 4 ～10 月在新疆阿瓦提縣新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。該地地處天山南簏，塔克拉瑪干沙漠北緣，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫 10．40℃，年均日照時(shí)間2 750 ～ 3 029 h，無霜期 183 ～ 211 d，年平均降水量 46．70 mm，年平均蒸發(fā)量 1 890．70 mm。供試棉花品種為新陸中88號(hào)，試驗(yàn)地前茬作物為棉花，土壤質(zhì)地為砂壤土。播種前測(cè)定土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)，土壤耕層0～60 cm，土壤pH 7.8，有機(jī)質(zhì)含量5.7 g/kg，全氮為0.6 g/kg，水解性氮為50.3 mg/kg，速效磷為19.6 mg/kg，速效鉀為108 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè)3個(gè)主區(qū)為氮肥，總施氮量(純氮)為320 kg/hm2,3個(gè)氮肥追施比例。副區(qū)為株距分別為D1:10 cm、D2：8 cm、D3：10 cm。供試品種為新陸中88號(hào)，采用1膜3行等行距機(jī)采棉種植模式，行距為76 cm，幅寬2.3 m，小區(qū)長7.5 m，寬6.5 m：48.75 m2，重復(fù)3次，總占地面積為1 316 m2?？偟喂嗔? 800 m3/hm2。4 月10 日人工點(diǎn)播，4月21日出苗，7 月 10 日人工打頂。主區(qū)3個(gè)氮肥追施比例，整個(gè)生育期的其他管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?表1

表1 施肥方案Table 1 Fertilization Program(kg/hm2)

1.2.2 生育進(jìn)程

調(diào)查并記載各小區(qū)棉花出苗、現(xiàn)蕾、初花、盛花、盛鈴、吐絮的日期，以大田 50%棉株達(dá)到各時(shí)期調(diào)查數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

1.2.3 農(nóng)藝性狀

在棉花收獲階段，每小區(qū)均選取長勢(shì)均勻的棉株 10 株，調(diào)查各小區(qū)棉花品種的株高、莖粗、葉片數(shù)、果枝數(shù)、果枝始節(jié)位、始果節(jié)高度。

1.2.4 棉鈴時(shí)間分布

每小區(qū)中選擇邊行及中行各50 株棉花，分別于 7 月 15 日調(diào)查伏前桃數(shù)，8 月 15 日調(diào)查伏桃數(shù)，9 月 10 日調(diào)查秋桃數(shù)，以棉花的“三桃”(伏前桃、伏桃和秋桃)數(shù)平均值作為單株棉花的“三桃”成鈴數(shù)。

1.2.5 棉鈴空間分布

在吐絮期，每小區(qū)中選擇邊行及中行各50 株棉花，按空間將棉鈴分為橫向分布和縱向分布，橫向分布為內(nèi)圍鈴(果枝 1～2 果節(jié)所結(jié)棉鈴)和外圍鈴(果枝第 3 果節(jié)及以上果節(jié)所結(jié)棉鈴)，下(第 1～4)、中(第 5～8)、下(第 9以上)果枝所結(jié)棉鈴。

1.2.6 棉花蕾鈴脫落

采用田間調(diào)查觀測(cè)的方法，每個(gè)小區(qū)選擇長勢(shì)均勻一致的代表性棉株10株，從棉花的現(xiàn)蕾期開始至吐絮期，分別統(tǒng)計(jì)棉花蕾鈴脫落的情況。棉花某一時(shí)期的蕾鈴脫落率等于該時(shí)期內(nèi)脫落的蕾鈴數(shù)與總蕾鈴數(shù)的比值。

1.2.7 測(cè)產(chǎn)

在棉花收獲時(shí)期調(diào)查每個(gè)小區(qū)的實(shí)際收獲株數(shù)及棉鈴總數(shù)，并在每個(gè)小區(qū)拾取棉株上、中、下部吐絮棉鈴各30、40、30個(gè)，稱量、計(jì)算棉株各部位棉鈴單個(gè)重量和衣分值。根據(jù)棉花產(chǎn)量構(gòu)成，計(jì)算籽棉、皮棉產(chǎn)量。

1.2.8 纖維品質(zhì)

將采拾的棉纖維樣品晾干后扎花處理，稱取各處理棉樣各20 g 送至新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定棉纖維品質(zhì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Office 2016 和 SPSS19.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析，用最小顯著差異法( LSD) 檢驗(yàn)平均數(shù)(P<0.05) ，用 Graphpad Prism 8.進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理生育進(jìn)程的比較

研究表明，氮肥與株距對(duì)機(jī)采棉的生育進(jìn)程存在顯著的影響。生育期持續(xù)時(shí)間N1>N2>N3。氮肥與株距對(duì)機(jī)采棉的生育進(jìn)程存在顯著的影響。N1處理生育期最長可達(dá)143 d，N3處理生育期最短為133 d。各處理對(duì)棉花出苗及現(xiàn)蕾時(shí)間并無影響，開花后各處理的差異較大。前期氮肥比例大后期少的N3處理晚開花卻早吐絮，較其他處理晚開花1～2 d。而前期氮肥比例小后期氮肥比例大的處理N1，早開花晚吐絮；且N1比N3生育期長2～4 d。N3模式下的棉花要比 N2、N1模式提早 2 ～ 5 d 進(jìn)入盛鈴期，說明N3模式種植有利于棉花早熟。N1處理的花鈴期最長，較其他處理長1～7 d，導(dǎo)致棉花吐絮最晚。株距對(duì)棉花生育進(jìn)程的影響較小，株距越大進(jìn)入花鈴期的時(shí)間早，且花鈴期持續(xù)時(shí)間越短，D1處理較D2、D3處理短2～4 d、3～6 d。但苗期和蕾期所持續(xù)時(shí)間無太大差異。減小株距會(huì)適當(dāng)延長棉花生育期。表2

表2 不同處理下棉花生育進(jìn)程Table 2 Effect of Different planting modes on Cotton Growth Process

2.2 不同處理下農(nóng)藝性狀

研究表明，株高的范圍是75.6～85.6 cm，N3D1處理最高。在相同株距條件下，株高、莖粗、真葉數(shù)、果枝始節(jié)高均呈現(xiàn)N3>N2>N1的趨勢(shì)，N3處理莖粗最大，且與其他處理存在顯著性差異。果枝數(shù)與鈴數(shù)則呈現(xiàn)N2>N3>N1的趨勢(shì)，其中N2的結(jié)鈴數(shù)比N1、N3高8.7% ～23.3%、8.82% ～36.5% 。相同的氮肥條件下以上指標(biāo)均呈現(xiàn)D1>D2>D3，株距越大單株優(yōu)勢(shì)越明顯。除D3外D1、D2株高均在80 cm以上，增加株距有利于棉花株距增加。表3

表3 不同處理主要農(nóng)藝性狀比較Table 3 Comparison of main agronomic traits in different treatments

2.3 不同處理對(duì)棉鈴時(shí)間分布的影響

研究表明，各處理三桃比例呈現(xiàn)伏桃>伏前桃>秋桃。相同株距條件下，各氮肥處理間伏前桃呈現(xiàn)N3>N2>N1的規(guī)律，N3顯著高于N2和N1，分別比N2、N1提高了2.69%～5.06%、3.98%～6.34%。隨著后期施氮量的增大，秋桃比例相應(yīng)增加，呈現(xiàn)N1>N2>N3的規(guī)律。N3、N2處理分別比N1低6.98%～7.28%、4.71%～8.98%。而相同氮肥追施條件下，伏前桃比例呈現(xiàn)D1>D2>D3，秋桃比例呈現(xiàn)D3>D2>D1。伏桃是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵，D1與D1伏桃比例均第一D2處理，故D2的棉鈴時(shí)間分配較合理。圖1

圖1 不同處理下棉鈴時(shí)間分布變化Fig.1 Effect of different treatments on the time distribution of cotton bolls

2.4 不同處理對(duì)棉鈴空間分布的影響

研究表明，在縱向分布上各處理棉鈴以中、下部為主，上部鈴比例最小。在橫向分布上，各處理棉鈴以內(nèi)圍鈴為主，占總鈴數(shù)的77.78%～87.33%，在相同氮肥追施下，棉花單株內(nèi)外圍鈴數(shù)均呈株距的增加而增加。在相同株距處理下，總鈴數(shù)表現(xiàn)為N2>N3>N1。其中下部鈴以N2處理最多，平均為4.11個(gè)，較N1、N2分別高出21.1%、12.39%，且存在顯著性差異。表4

表4 不同處理下棉鈴的橫縱向空間分布Table 4 Horizontal and vertical spatial distribution of cotton bolls under different treatments

2.5 不同處理對(duì)棉花蕾鈴脫落率的影響

研究表明，不同處理下棉花各生育時(shí)期蕾鈴脫落率，從蕾期各處理的蕾鈴脫落率隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而增大，最大值在花鈴盛期，在花鈴后期下降。在蕾期各氮肥處理間蕾鈴脫落率無差異，不同株距間存在差異D1與D3間存在顯著差異。相同株距條件下，前期氮肥少后期多的處理N1在花鈴前期與花鈴后期蕾鈴脫落率顯著高于N2、N3處理。由于后期養(yǎng)分供應(yīng)不足，在花鈴后期N3的蕾鈴脫落率顯著高于N1與N2處理。而氮肥均施的D2處理在整個(gè)生育期保持相對(duì)較低的蕾鈴脫落率，保持較高成鈴數(shù)。圖2

圖2 不同處理下蕾鈴脫落率變化Fig.2 The effect of different treatments on the shedding rate of bud bell

2.6 不同處理對(duì)棉花產(chǎn)量影響

研究表明，氮肥追施對(duì)單鈴重與衣分的影響表現(xiàn)為N2>N3>N1，但各處例之間無明顯差異。相同株距處理下，不同氮肥追施策略下單株結(jié)鈴數(shù)差異達(dá)到顯著水平，N2與N3、N1存在明顯差異，其中處理N2D1的單株結(jié)鈴數(shù)最高為8.2。在相同氮肥追施策略水平下，不同株距單位面積收獲株數(shù)與單株結(jié)鈴數(shù)達(dá)到顯著水平，單鈴重與衣分間未達(dá)到顯著水平。收獲株數(shù)呈現(xiàn)D3>D2>D1，單株結(jié)鈴數(shù)呈現(xiàn)D1>D2>D3，各處理間均存在顯著差異。籽棉產(chǎn)量最高在N2D3處獲得為6 591.02 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量最高在N2D2處獲得為3 025.65 kg/hm2，2處理籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量與其他處理存在顯著性差異(P<0.05)。表5

表5 不同處理下棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素變化Table 5 Cotton yield and yield components under different treatmentsing

2.7 不同處理下棉花纖維品質(zhì)變化

研究表明，氮肥追施策略對(duì)棉花纖維品質(zhì)有顯著影響。氮肥顯著影響棉花纖維長度、纖維指數(shù)及馬克隆值，纖維長度與表現(xiàn)為N2>N3>N1，且N2與N1之間存在顯著差異，纖維整齊度也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。纖維指數(shù)、纖維比強(qiáng)度與馬克隆值則表現(xiàn)為N3>N2>N1。而成熟度則表現(xiàn)為氮肥后移的處理N1高于N2、N3。氮肥均施對(duì)可增強(qiáng)纖維長度與纖維整齊度，而氮肥前移則可增大纖維指數(shù)、纖維強(qiáng)度與馬克隆值與成熟度。密度對(duì)纖維品質(zhì)影響較小，只有馬克隆值之間差異顯著，隨著株距的增大而增大的趨勢(shì)，在D1處達(dá)到最大，較D2、D3存在顯著差異，分別高5.53%～11.49%、3.15%～12.01%。適宜的氮肥追施策略可以改善棉花品質(zhì)，密度對(duì)纖維品質(zhì)影響不大。表6

表6 不同處理下棉花的纖維品質(zhì)變化Table 6 The changes of fiber quality of cotton under differeneatmentsing

3 討 論

3.1 氮肥追施及株距對(duì)棉花生育時(shí)期及農(nóng)藝性狀的影響

氮肥追施比例及種植株距對(duì)棉花生育進(jìn)程及農(nóng)藝性狀有顯著影響。研究表明[9]前期氮肥多后期氮肥少可縮短棉花生育期，前輕后重的處理有利于延長生育期。鄭劍超[10]研究指出氮肥前移花鈴期持續(xù)時(shí)間短，前期氮肥少吐絮晚生育期長。與試驗(yàn)中結(jié)果一致，氮肥前期多的處理較其他2個(gè)處理花鈴期縮短2～8 d，并提前2～5 d吐絮。氮肥前移會(huì)縮短生育期，棉花后期所需養(yǎng)分得不到供應(yīng)從而提前吐絮，氮肥后移會(huì)延長生育期貪青晚熟。在相同氮肥條件下隨著密度的增加，生育期會(huì)略有推遲，與支曉宇等[11]的研究結(jié)果一致。

研究表明[12]，氮肥追施比例對(duì)棉花株高、莖粗、果枝數(shù)及果枝始節(jié)高度有顯著影響，隨著氮肥前期比例的增大以上指標(biāo)均增大。而陳亮[13]的研究指出，氮肥追施比例對(duì)棉花果枝始節(jié)數(shù)無顯著影響，株高隨著前期氮肥用量的增加而增加，與試驗(yàn)結(jié)果一致，株高、莖粗、果枝數(shù)隨著前期氮肥比例的增加而增加，氮肥前移有利于棉花前期的生長。

3.2 氮肥追施及株距對(duì)棉鈴時(shí)空分布及蕾鈴脫落的影響

種植密度和施氮是通過改變棉花單株與群體之間的關(guān)系，對(duì)溫、光、水、肥競爭強(qiáng)度的不同，最終形成棉鈴時(shí)空分布的差異性[14]。彭加旭[15]研究發(fā)現(xiàn)，增加密度，各處理伏前桃比例無顯著差異。對(duì)伏桃比例的影響表現(xiàn)為中等密度較高。馬宗斌等[16]的試驗(yàn)表明，伏桃和早秋桃這部分優(yōu)質(zhì)鈴表現(xiàn)為先隨著密度增加而增加，但當(dāng)密度過大時(shí)又表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。鄭劍超[10]的研究氮肥前移可增加遮蔭條件下棉花伏桃比例，減少秋桃比例。王士紅[14]試驗(yàn)結(jié)果表明，從空間分布來看，內(nèi)圍鈴是構(gòu)成產(chǎn)量的主要部位，內(nèi)圍鈴收獲皮棉占比達(dá) 77.95%～78.99%，在中高密度時(shí)內(nèi)圍鈴增多，可獲得較高皮棉產(chǎn)量。辛明華等[17]的試驗(yàn)結(jié)果表明，內(nèi)圍鈴數(shù)隨密度增大而增加，密度越高下部鈴占比越高， 其中密度 18.0×104株/hm2處理下中部鈴比例最多，外圍鈴比例適宜。試驗(yàn)結(jié)果表明，前期氮肥多伏前桃比例高，后期氮肥比例多秋桃比例高，三桃比例均不適宜。均施氮肥的處理N2三桃比例最為適宜。

3.3 氮肥追施及株距對(duì)棉花產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

殷星等[7]的研究表明，氮肥前移的處理能增加棉花產(chǎn)量。這與鄭劍超等的結(jié)論相同。鄭劍超[18]的研究結(jié)果表明，氮肥前移可增加棉花單鈴重與單株結(jié)鈴數(shù)增加產(chǎn)量，認(rèn)為氮肥前移通過延長棉鈴生育的時(shí)期來增加單鈴重，與試驗(yàn)結(jié)果并不一致，試驗(yàn)中氮肥均施的處理N2通過提高單株結(jié)鈴數(shù)與衣分而達(dá)到高產(chǎn)。這可能是因?yàn)榉N植模式及追施時(shí)期不同所導(dǎo)致的。馬宗斌等[8]的研究表明，氮肥前移或后移均不利于提高產(chǎn)量，與試驗(yàn)結(jié)果相同。在相同氮肥追施下隨著株距的減小，單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重、衣分均呈減小，而收獲株數(shù)呈增加的趨勢(shì)，這與霍飛超等[19]的結(jié)果一致。李鵬程等[20]研究結(jié)果表明，中密中氮處理能合理調(diào)控成鈴數(shù)與鈴質(zhì)量的關(guān)系，獲得了最高籽棉產(chǎn)量。試驗(yàn)在N2、N3處理下皮棉產(chǎn)量呈現(xiàn)隨著株距減小先增后減的趨勢(shì)，最高皮棉產(chǎn)量在N2D2處獲得，為3 025.65 kg/hm2。

周永萍等[21]研究表明，不同種植密度對(duì)棉纖維上半部平均長度、整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度與伸長率無顯著影響，只有馬克隆值隨著種植密度的增大呈先降低后升高的趨勢(shì)，與試驗(yàn)研究結(jié)果一致。辛明華等[17]在南疆的試驗(yàn)表明，棉花密度 18.0×104株/hm2下籽棉產(chǎn)量最高，纖維品質(zhì)總體最好。合理施用氮肥能改善棉纖維品質(zhì)，王士紅等[22]的試驗(yàn)結(jié)果表明，增加氮肥會(huì)造成營養(yǎng)生長旺盛，行間郁閉嚴(yán)重，影響纖維品質(zhì)，而密度提高對(duì)纖維品質(zhì)無顯著影響。試驗(yàn)表明，氮肥均施的處理的纖維品質(zhì)較優(yōu)，氮肥前期施用量多會(huì)造成后期營養(yǎng)供應(yīng)不足造成纖維品質(zhì)降低，后期氮肥施用量多棉花營養(yǎng)生長旺盛而貪青晚熟，棉鈴?fù)滦跬碛绊懫焚|(zhì)。這與鄭劍超[10]的研究結(jié)果一致。祝珍珍[23]則認(rèn)為在棉花氮肥運(yùn)籌方面，棉花后期施氮比例增大會(huì)有利于品質(zhì)的提高，可能是因?yàn)樽肥┐螖?shù)不同的原因。

4 結(jié) 論

4.1氮肥前期比例增加(N3)較其他兩處理生育期提前 2 ～5 d，單株長勢(shì)較強(qiáng)。前期施氮多可以營造良好的長勢(shì)。而株距越大生育期越提前，單株優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)。株距為10 cm的處理D1，株高最高為85.6 cm，鈴數(shù)最多為11.2。

4.2N3雖前期長勢(shì)較優(yōu)但因后期氮肥供應(yīng)不足導(dǎo)致后期蕾鈴脫落率較高，總鈴數(shù)不及氮肥均施的處理N2，N2較N3多0.9～1.4個(gè)。N2內(nèi)圍鈴百分比最高為81.8%～89.9%，N2內(nèi)圍鈴百分比最高為82.2%～89.9%。在棉鈴時(shí)間分布及空間分布上N2及D2處理比例較為合理。

4.3氮肥均施的處理N2通過增加單株結(jié)鈴數(shù)及單鈴重達(dá)到增產(chǎn)的效果，且纖維品質(zhì)較N1、N3更佳。在氮肥處理N2、N3條件下，株距為8 cm(D2)產(chǎn)量最高，皮棉產(chǎn)量3 025.65 kg/hm2及2 829.92 kg/hm2。在這2種氮肥追施策略下增大株距不會(huì)造成減產(chǎn)。