張 特 王蜜蜂 趙 強(qiáng)

滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

張 特 王蜜蜂 趙 強(qiáng)*

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/ 棉花教育部工程研究中心, 新疆烏魯木齊 830052

為探明縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的互作效應(yīng), 試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 設(shè)置150 (N1)、300 (N2)、450 kg hm–2(N3) 3個(gè)施氮(純N)水平, 525 (D1)、1050 (D2)、2100 g hm–2(D3) 3個(gè)縮節(jié)胺水平, 交互共9個(gè)處理。研究滴施不同劑量氮肥與縮節(jié)胺對(duì)棉花農(nóng)藝性狀、棉鈴時(shí)空分布、干物質(zhì)積累及分配、產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響。結(jié)果表明, 縮節(jié)胺與氮肥互作效應(yīng)對(duì)棉花農(nóng)藝性狀影響顯著, 在低氮狀態(tài)下縮節(jié)胺對(duì)棉花生長(zhǎng)的延緩作用減弱甚至消失。N1處理下, D3處理相比D1處理棉株的株高、果枝始節(jié)高、第4果枝長(zhǎng)、第7果枝長(zhǎng)分別增加12.07、1.54、1.28和1.20 cm。在正常或高氮狀態(tài)下縮節(jié)胺對(duì)棉花生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的延緩作用, 其控制效果并不隨縮節(jié)胺劑量增加而增強(qiáng), N3處理下, D3處理相比D1處理棉株的株高、第1果枝長(zhǎng)、第2果節(jié)間平均長(zhǎng)度分別降低1.05、1.68和1.52 cm。棉株的株高、莖粗與果枝數(shù)隨施氮量增加而增加, N3處理相比N1處理分別增加3.30 cm、0.75 mm與0.29臺(tái); 其果枝長(zhǎng)與果節(jié)間長(zhǎng)在不同施氮量間無(wú)明顯差異。D2處理相比D1與D3處理有利于干物質(zhì)積累及向生殖器官的轉(zhuǎn)運(yùn), 促進(jìn)伏前桃與伏桃的生長(zhǎng), 但滴施縮節(jié)胺不同劑量對(duì)棉花的產(chǎn)量及纖維品質(zhì)等方面無(wú)明顯影響。N1處理下干物質(zhì)積累量高于其他處理13.14%～44.50%; 生殖器官占比較N3處理增長(zhǎng)2.05%～6.30%。D3處理與N1處理下棉花纖維品質(zhì)較好, 籽棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)與單鈴重最高、增產(chǎn)效果較好。因此, 北疆棉區(qū)推薦隨水滴施用量為1050～2100 g hm–2縮節(jié)胺與150 kg hm–2氮肥。

棉花; 縮節(jié)胺; 氮肥; 果枝長(zhǎng)度; 干物質(zhì); 產(chǎn)量

新疆是中國(guó)目前最大的棉花種植區(qū)域, 其棉花總產(chǎn)量占全國(guó)的87.3%, 產(chǎn)值占全疆農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的45%[1]。隨著棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 棉花種植用工多、投入大、效益低的問題凸顯[2], 棉花輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用已成為我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)的必然趨勢(shì), 其中以新疆棉區(qū)水肥一體化技術(shù)因其高度的可控性與精確性而被廣泛應(yīng)用[3]。同時(shí), 部分學(xué)者根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求提出“水肥藥一體化技術(shù)”[4-11], 即通過灌溉系統(tǒng)將肥液、藥液和灌溉水均勻、準(zhǔn)確地輸送到作物的根部土壤, 然后把水分、養(yǎng)分、藥物按照作物全生育周期的需求進(jìn)行設(shè)計(jì), 定量、定時(shí)按比例直接提供給作物, 最終實(shí)現(xiàn)省水、省肥、省藥、省工和高效的目的。在新疆棉區(qū)已有部分地區(qū)進(jìn)行水肥藥一體化的探索及應(yīng)用實(shí)踐, 呂寧等[12]、羅燕娜等[13]、婁善偉等[14]與羅靜靜等[15]開展通過滴施生物藥劑進(jìn)行棉花黃萎病防治研究; 張亞林等[16]、李號(hào)賓等[17]、時(shí)婷等[18]針對(duì)棉田重要害蟲棉蚜及二斑葉螨的隨水滴施防治策略開展了多項(xiàng)研究; 同時(shí), 趙冰梅等[19]研究結(jié)果表明, 在棉田隨水滴施技術(shù)中, 部分劑型的除草劑相對(duì)于傳統(tǒng)施用方法防治效果更佳。除棉田隨水滴施殺菌劑、殺蟲劑、除草劑等常用農(nóng)藥外, 也有研究人員進(jìn)行了針對(duì)土壤酸堿調(diào)理劑、養(yǎng)分平衡劑、生物菌肥等的隨水滴施效果研究。

在棉花種植過程中, 以縮節(jié)胺為代表的棉花化控技術(shù)不可或缺, 但在縮節(jié)胺的施用方式中絕大部分仍為機(jī)械噴施, 在棉花生產(chǎn)中僅為噴施縮節(jié)胺而進(jìn)行機(jī)械作業(yè)會(huì)導(dǎo)致棉株受損、倒伏, 間接傳播病蟲害, 進(jìn)而影響產(chǎn)量。葉面噴施縮節(jié)胺的有效期只有14 d左右, 因此滴灌棉田全生育期一般需噴施4～ 5次, 這不僅增加成本, 也不利于技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。滴灌棉田全生育期一般滴水8～10次, 平均7～10 d滴水1次, 幾乎覆蓋棉花全部化控時(shí)期?？s節(jié)胺的滴施可以減少農(nóng)機(jī)資金投入, 避免機(jī)耕道對(duì)棉花的損傷, 節(jié)約成本。當(dāng)前關(guān)于縮節(jié)胺的隨水滴施研究較為缺乏, 楊建榮等[20]通過盆栽試驗(yàn)表明隨水滴施縮節(jié)胺對(duì)棉花幼苗無(wú)顯著影響。前人對(duì)縮節(jié)胺和氮肥對(duì)棉花的影響研究已經(jīng)很多, 但將滴施縮節(jié)胺與氮肥共同調(diào)控棉花生長(zhǎng)的研究成果鮮有報(bào)道, 為此, 本試驗(yàn)將化控技術(shù)與膜下滴灌相結(jié)合, 探索縮節(jié)胺的新的施用模式, 研究隨水滴施下氮肥與縮節(jié)胺對(duì)棉花株型及產(chǎn)量的影響, 旨在為棉花生產(chǎn)全程簡(jiǎn)化栽培與節(jié)本增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2017年與2018年在新疆昌吉回族自治州瑪納斯縣六戶地鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)地塊前茬為棉花, 土質(zhì)為壤土, 棉花播前0～20 cm耕層土壤pH 8.3, 含有機(jī)質(zhì)11.1 mg kg–1、速效氮23.2 mg kg–1、速效磷6.8 mg kg–1、速效鉀255 mg kg–1。試驗(yàn)地塊除氮肥外磷鉀肥作為基肥一次施用, 磷肥(P2O5)用量為160 kg hm–2, 鉀肥(K2O)施用量為80 kg hm–2(2年用量基本一致)。棉花品種為新陸早57號(hào)(2017年)與新陸早60號(hào)(2018年), 由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。試驗(yàn)藥劑為98%縮節(jié)胺原藥, 由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供; 氮肥為尿素(N46%), 于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)購(gòu)買。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)利用施肥罐滴肥的原理, 各小區(qū)均安裝15 L小型施肥罐, 同時(shí)在施肥罐上設(shè)置控水閥門, 并可由此閥門向施肥罐內(nèi)注入, 以控制水量。在棉花蕾期開始滴頭水并施縮節(jié)胺, 頭水不施肥, 頭水后每隔10 d左右滴水1次, 全生育期滴水9次, 氮肥施用8次。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì), 設(shè)施氮量和縮節(jié)胺用量2個(gè)處理因素。設(shè)置150 (N1)、300 (N2)、450 kg hm–2(N3) 3個(gè)施氮(純N)水平, 525 (D1)、1050 (D2)、2100 g hm–2(D3) 3個(gè)縮節(jié)胺水平, 施用時(shí)期為蕾期至盛花期, 分4次滴施, 滴施時(shí)間與劑量詳見表1和表2 (2017年與2018年時(shí)期相近)。試驗(yàn)地塊種植模式為1膜6行, 行距為66 cm+10 cm, 株距10 cm。交互共9個(gè)處理, 每處理3次重復(fù), 每小區(qū)面積為69 m2。中耕、脫葉等其他栽培措施參照一般高產(chǎn)田要求進(jìn)行。

表1 滴施縮節(jié)胺時(shí)間及劑量

表2 滴施氮肥時(shí)間及劑量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 在棉花收獲期(9月10日)進(jìn)行農(nóng)藝性狀的調(diào)查, 測(cè)量棉花株高(子葉節(jié)至頂端)、莖粗、果枝臺(tái)數(shù)、第1、第4與第7果枝長(zhǎng)度、果節(jié)間長(zhǎng)度及主莖節(jié)間長(zhǎng)度等農(nóng)藝性狀。每個(gè)處理選取長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性的10株棉花(邊行、中行各5株), 重復(fù)3次。

1.3.2 棉鈴時(shí)空分布 分別于7月15日、8月15日及9月5日調(diào)查各處理棉鈴個(gè)數(shù), 統(tǒng)計(jì)伏前桃、伏桃和秋桃的數(shù)量。于9月10日對(duì)不同處理的棉株進(jìn)行成鈴幾何空間調(diào)查, 調(diào)查內(nèi)圍鈴與外圍鈴鈴數(shù)及比例。

1.3.3 干物質(zhì)積累 自棉花蕾期至吐絮期間的各個(gè)生育時(shí)期, 各小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株棉花按照莖、葉(營(yíng)養(yǎng)器官)、蕾、花、鈴(生殖器官)等分開, 放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱105℃ 30 min, 然后80℃恒溫至恒重, 記錄重量。

1.3.4 產(chǎn)量及構(gòu)成因素 于棉花吐絮期在每個(gè)處理選取6.67 m2的樣點(diǎn), 重復(fù)3次, 調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)全部株數(shù)和鈴數(shù), 計(jì)算出棉花密度和單株結(jié)鈴數(shù)并估算產(chǎn)量; 同時(shí)在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的棉株5株, 每株分層取上、中、下吐絮棉鈴15個(gè), 進(jìn)行稱重及軋花, 測(cè)定鈴重及衣分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2010軟件整理數(shù)據(jù), 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析, 采用鄧肯新復(fù)極差檢驗(yàn)法對(duì)不同處理之間所得的均值進(jìn)行多重比較, 然后經(jīng)過檢驗(yàn)(=0.05), 采用SigmaPlot 12.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉株農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 對(duì)棉株主莖農(nóng)藝性狀的影響 由表3可知, 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花株高、莖粗與果枝始節(jié)高產(chǎn)生顯著影響, 對(duì)主莖葉片數(shù)與果枝臺(tái)數(shù)影響較小。D1與D2處理下棉花株高隨施氮量的增加而增加; 低氮(N1)處理下, D3處理的株高均顯著高于D1與D2處理, 平均增長(zhǎng)12.07 cm; 高氮(N3)處理下, D3處理的株高顯著低于D1處理(2018)或與D1及D2處理無(wú)顯著差異(2017)。2018年各處理與2017年D2處理下, 棉花莖粗隨施氮量增加而增加。除2018年D1處理外, 同一氮肥水平下, 莖粗會(huì)隨縮節(jié)胺用量增加而增加, D3處理的莖粗相比D2處理平均增加0.54 mm。果枝始節(jié)高在不同縮節(jié)胺處理下存在極顯著差異, D1處理的果枝始節(jié)高度最低, 相比D2與D3處理分別降低3.15 cm與2.33 cm。主莖葉片數(shù)與果枝臺(tái)數(shù)在2018年滴施縮節(jié)胺各處理間存在極顯著差異, 但在2017年并無(wú)相似表現(xiàn), 可能是由于外部環(huán)境或采樣棉株差異造成。

表3 不同處理對(duì)棉花主莖農(nóng)藝性狀的影響

D1: 縮節(jié)胺525 g hm–2; D2: 縮節(jié)胺1050 g hm–2; D3: 縮節(jié)胺2100 g hm–2; N1: 施氮量150 kg hm–2; N2: 施氮量300 kg hm–2; N3: 施氮量 450 kg hm–2。D: 縮節(jié)胺處理; N; 施氮量處理。同列不同小寫字母表示同一年份處理在0.05水平差異顯著。*和**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

D1: DPC of 525 g hm–2; D2: DPC of 1050 g hm–2; D3: DPC of 2100 g hm–2; N1: nitrogen rate of 150 kg hm–2; N2: nitrogen rate of 300 kg hm–2; N3: nitrogen rate of 450 kg hm–2. D: DPC treatment; N: nitrogen fertilizer treatments. Values followed by different lowercase letters in the same column are significant difference at the 0.05 probability level among the treatments.*,**mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.1.2 對(duì)棉株果枝與果節(jié)間長(zhǎng)度的影響 由圖1可知, 2018年各處理棉花的第1果枝長(zhǎng)與第4果枝長(zhǎng)無(wú)顯著差異且無(wú)明顯規(guī)律。同一縮節(jié)胺水平下, 2017年N1處理的第1果枝長(zhǎng)與第4果枝長(zhǎng)均為最高, 相比N2與N3處理, 第1果枝分別平均增長(zhǎng)0.33 cm、0.70 cm; 第4果枝分別平均增長(zhǎng)0.56 cm、0.81 cm。縮節(jié)胺使用量對(duì)第4果枝長(zhǎng)存在顯著影響, 隨縮節(jié)胺用量的增加而增加, D3處理的平均長(zhǎng)度較D1處理增加1.54 cm。2018年D1、D3處理與2017年D2、D3處理下, N1處理的第7果枝長(zhǎng)顯著高于N3處理。同時(shí)2017年D2與D3處理的平均第7果枝長(zhǎng)相比D1處理顯著增長(zhǎng)1.68 cm、1.54 cm。

由表4可知, 各處理對(duì)第1果枝第1果節(jié)間長(zhǎng)度無(wú)明顯影響, 但氮肥處理對(duì)其第2果節(jié)存在較為顯著的影響, 但2年數(shù)據(jù)規(guī)律相反。第1果枝第2果節(jié)間長(zhǎng)度在2018年隨氮肥用量增加而增加, N2、N3處理相比N1處理長(zhǎng)度增加2.40～3.12 cm; 在2017年隨氮肥用量而減少, N1處理相比N2、N3處理長(zhǎng)度增加1.03～1.27 cm。2017年縮節(jié)胺用量對(duì)第4果枝第1果節(jié)間長(zhǎng)度存在顯著影響, D1處理下其長(zhǎng)度較D2與D3處理減少1.36 cm與1.81 cm。2017年與2018年第2果節(jié)均在D2與D3處理下隨氮肥用量的增加而減少。第7果枝的第1果節(jié)(2017)與第2果節(jié)(2018)均受到縮節(jié)胺與氮肥互作的極顯著影響, 同時(shí)2年試驗(yàn)中第1果節(jié)受縮節(jié)胺影響較大且規(guī)律較為一致, 長(zhǎng)度均為D2

圖1 2017年與2018年不同處理對(duì)棉花第1、第4、第7果枝長(zhǎng)度的影響

處理同表3。柱上不同小寫字母分別表示同部位果枝處理間在0.05水平差異顯著。

Treatments are the same as those given in Table 3. Values followed by different lowercase letters in the same fruit branch are significant difference at the 0.05 probability level among the treatments.

表4 不同處理對(duì)棉花不同果枝第1、第2果節(jié)長(zhǎng)的影響

(續(xù)表4)

處理同表3。同列不同小寫字母表示同一年份處理在0.05水平差異顯著。*和**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

Treatments are the same as those given in Table 3. Values followed by different lowercase letters in the same column are significant difference at the 0.05 probability level among the treatments.*,**mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.2 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉鈴時(shí)空分布的影響

由表5可知, 2018年伏前桃占比隨氮肥增加而增加, N3處理相比N1處理增長(zhǎng)幅度為4.73%～ 12.56%, 同時(shí)D1處理的伏前桃占比遠(yuǎn)高于D2與D3處理。伏桃占比與伏前桃占比略呈相反趨勢(shì)。2017年伏前桃占比與伏桃占比無(wú)明顯規(guī)律。同一縮節(jié)胺水平下, 高氮(N3)處理的秋桃占比較高, 相比N1與N2處理增加0.74%～3.39%?？s節(jié)胺對(duì)2017年秋桃占比產(chǎn)生較大影響, D1處理的秋桃占比相比D2與D3處理增加4.50%左右。

由表6可知, 內(nèi)外圍鈴分布方面, 除D3N3處理較為異常外, 內(nèi)圍鈴占比隨縮節(jié)胺與氮肥用量的減少而增加, D1N1的內(nèi)圍鈴占比最高, 為90.00% (2018)和81.71% (2017)。外圍鈴占比規(guī)律與其相反。說明較高的縮節(jié)胺與氮肥用量有利于外圍鈴的形成與發(fā)育。

2.3 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉株干物質(zhì)積累與分配的影響

由圖2可知，縮節(jié)胺施用量對(duì)干物質(zhì)積累總量影響較大，D2處理相較于D1、D3處理有明顯增長(zhǎng)。2018年處理后25～55 d與2017年處理后10～50 d，D2處理的干物質(zhì)積累總量相比其他處理分別增長(zhǎng)6.09%～32.43%與10.43%～29.94%。氮肥用量對(duì)棉花前期的干物質(zhì)積累總量有較大影響，N1處理后0～15 d (2018年)與0～10 d (2017年)分別高于其他處理13.14%～29.86%與14.18%～44.50%。在生育后期N1處理的干物質(zhì)積累量與N2、N3處理無(wú)明顯差異，僅在2017年N1處理后20～50 d，相比其他處理增加13.41%～20.98%。同時(shí)，棉花的干物質(zhì)積累速率僅在2017年不同縮節(jié)胺用量下存在一定差異，D2處理的積累速率較高，相比D1與D3處理在各階段平均增加32.64%與37.51%。

干物質(zhì)分配比例方面，2018年處理后0～25 d，D2與D3處理的生殖器官干物質(zhì)占比較D1處理增加1.98%～8.64%；處理后35～55 d，其在縮節(jié)胺處理間無(wú)顯著差異。2017年處理后20～50 d，D2與D3處理的生殖器官占比較高，相對(duì)D1處理增長(zhǎng)幅度達(dá)到3.67%～9.27%。氮肥處理間生殖器官占比規(guī)律較為一致，N1處理的生殖器官干物質(zhì)占比較高，2年試驗(yàn)中，其占比相比N3處理增長(zhǎng)2.05%～6.30%。

2.4 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響

由表7可知, 2018年棉花單株結(jié)鈴數(shù)在各縮節(jié)胺處理間存在極顯著差異, 可能是由于其密度不均所造成的, 各處理對(duì)其他產(chǎn)量構(gòu)成因素及最終產(chǎn)量無(wú)顯著影響。部分處理在衣分方面出現(xiàn)顯著差異, D3N1處理的衣分相比D1N1顯著增加2.13%, 同時(shí)D3處理的平均衣分比D1處理高0.81%。因此D3處理的平均籽棉與皮棉產(chǎn)量較高, 相比D1處理增加7.26%與9.46%。2017年不同氮肥處理對(duì)棉花的單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重、籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量產(chǎn)生顯著或極顯著影響, 以上產(chǎn)量構(gòu)成均隨氮肥用量的減少而增加。N1處理的單株結(jié)鈴數(shù)與單鈴重相比N3處理增加15.71%與7.01%; 籽棉與皮棉產(chǎn)量增加11.46%與11.48%?？s節(jié)胺處理對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素?zé)o顯著影響, 但對(duì)籽棉產(chǎn)量存在一定的影響, D3處理的籽棉產(chǎn)量相比D2與D1處理增加3.89%～7.25%。

表5 不同處理下棉花“三桃”占比

處理同表3。Treatments are the same as those given in Table 3.

(圖2)

處理同表3。Treatments are the same as those given in Table 3.

表6 不同處理下棉鈴的內(nèi)外圍鈴分布占比

處理同表3。Treatments are the same as those given in Table 3.

表7 不同處理對(duì)棉花產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

(續(xù)表7)

處理同表3。同列不同小寫字母表示同一年份處理在0.05水平差異顯著。*和**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

Treatments are the same as those given in Table 3. Values followed by different lowercase letters in same column are significant difference at the 0.05 probability level among the treatments.*,**mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

由表8可知, 除2017年棉纖維馬克隆值受縮節(jié)胺處理的顯著性影響外, 縮節(jié)胺處理與氮肥處理對(duì)其他棉花纖維品質(zhì)指標(biāo)無(wú)顯著影響, 兩者互作對(duì)棉花纖維的長(zhǎng)度整齊度與紡織一致性有顯著影響(2018)。2017年D1處理的馬克隆值較D2、D3處理增加, 而品級(jí)降低。2年試驗(yàn)數(shù)據(jù)中D3N1處理的棉花纖維品質(zhì)在纖維長(zhǎng)度, 斷裂比強(qiáng)度、長(zhǎng)度整齊度與紡織一致性方面均有較好表現(xiàn), 而D1N1 (2018)與D3N3 (2017)處理的部分纖維品質(zhì)較差。

3 討論

3.1 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響

農(nóng)藝性狀是判斷棉花生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo), 對(duì)棉花后期的產(chǎn)量形成有重要影響[21]。李春燕等[22]試驗(yàn)結(jié)果表明, 棉花株高、莖粗隨著施氮量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì), 且存在顯著性差異, 果枝始節(jié)高差異不顯著, 與本試驗(yàn)研究結(jié)果相似。眾多研究已表明縮節(jié)胺對(duì)棉花株高、果枝長(zhǎng)度及果枝始節(jié)高的抑制作用。趙文超等[23]研究表明, 常規(guī)施用縮節(jié)胺時(shí)劑量越大, 株高降低幅度越大。本試驗(yàn)中縮節(jié)胺在隨水滴施下劑量之間的差別并不機(jī)械遵守劑量越大、控制效果越強(qiáng)的預(yù)期, 在低施氮量下D3處理相比D1與D2處理棉株株高較高, 在中高施氮量下D3處理株高較低或相近。McConnell等[24]研究表明, 134 kg hm–2氮肥下縮節(jié)胺處理的棉花株高抑制率為11.82%, 相比202 kg hm–2氮肥處理其降低9.87%。同時(shí)秦鴻德等[25]、黎芳[26]試驗(yàn)結(jié)果表明, 施氮量對(duì)棉花果枝及果節(jié)長(zhǎng)度無(wú)顯著影響, 低氮量處理下棉株的中下部果枝長(zhǎng)略高于較高施氮量處理, 本試驗(yàn)在果枝長(zhǎng)度方面均為低施氮量處理下其長(zhǎng)度較長(zhǎng),與其結(jié)論較為一致。表明縮節(jié)胺與氮肥在滴施狀態(tài)下存在極顯著的互作效應(yīng); 氮肥施用量會(huì)影響棉花對(duì)縮節(jié)胺的響應(yīng)程度, 在低氮狀態(tài)下縮節(jié)胺對(duì)棉花的延緩生長(zhǎng)作用減弱甚至消失, 在正?；蜉^高氮狀態(tài)下縮節(jié)胺對(duì)棉花產(chǎn)生一定的延緩生長(zhǎng)作用, 但其控制程度與劑量之間尚未明晰。

本試驗(yàn)中D3處理下棉株的株高、果枝始節(jié)高、第4果枝長(zhǎng)與第7果枝長(zhǎng)較D1處理均有不同程度的增長(zhǎng)。前人研究表明, 縮節(jié)胺處理會(huì)提高棉花根系活力、改善根系細(xì)胞的ROS代謝, 增加根系對(duì)于N、P、K的吸收[27-28], 且棉花的葉柄硝態(tài)氮含量隨縮節(jié)胺用量的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[24]。同時(shí)姜益娟等[29]試驗(yàn)證明葉柄硝態(tài)氮含量與棉花的株高呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。故筆者猜想本試驗(yàn)中滴施高劑量縮節(jié)胺或可促進(jìn)棉花根系的生長(zhǎng)及對(duì)氮素的吸收, 進(jìn)而促進(jìn)棉花株高及果枝的伸長(zhǎng)。趙強(qiáng)等[30]研究表明, 縮節(jié)胺處理的棉花后期存在“反跳”現(xiàn)象, 相比對(duì)照棉花上部主莖長(zhǎng)度與株高顯著增加, 本試驗(yàn)中棉花的株高與果枝長(zhǎng)度規(guī)律與其相似。上述提出的2種關(guān)于試驗(yàn)中規(guī)律的可能性, 依據(jù)本試驗(yàn)中數(shù)據(jù)不能將其較好的區(qū)分, 需在后續(xù)研究中對(duì)棉花主莖進(jìn)行持續(xù)性測(cè)量或測(cè)定棉株內(nèi)氮含量或可明晰該規(guī)律的具體原因。

表8 不同處理對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

處理同表3。同列不同小寫字母表示同一年份處理在0.05水平差異顯著。

Treatments are the same as those given in Table 3. Values followed by different lowercase letters in same column are significant difference at the 0.05 probability level among the treatments.

3.2 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花棉鈴時(shí)空分布的影響

縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花的“三桃”比例有一定影響, 本試驗(yàn)中較低的氮肥用量與較高的縮節(jié)胺用量均能促進(jìn)伏桃占比的增加, 進(jìn)而促進(jìn)生育期的提前; 而較高的氮肥施用量與低縮節(jié)胺用量則有利于秋桃的形成, 與劉燕等[31]、徐新霞等[32]試驗(yàn)結(jié)果較為一致。試驗(yàn)中D1N1內(nèi)圍鈴占比較高可能是由于棉株受氮素供應(yīng)限制, 150 kg hm–2氮肥施用量導(dǎo)致棉花生育期提前, 無(wú)法為外圍鈴的形成提供足夠的時(shí)間與養(yǎng)分; 同時(shí)由于超量的化控(2100 g hm–2縮節(jié)胺用量)促進(jìn)有限的同化物優(yōu)先向棉鈴運(yùn)輸, 進(jìn)而提高了外圍鈴占比與單鈴重, 這與前人研究結(jié)果基本一致。各處理對(duì)果枝第2果節(jié)的影響結(jié)合“三桃”比例規(guī)律, 表明隨水滴施縮節(jié)胺對(duì)于棉株的果枝發(fā)育中期與成鈴前中期有較為明顯的影響, 而氮肥處理對(duì)果枝發(fā)育及成鈴后期產(chǎn)生明顯影響。

3.3 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花干物質(zhì)積累與分配的影響

干物質(zhì)積累量是形成產(chǎn)量的基礎(chǔ), 合理的化控技術(shù)可以顯著增加棉花干物質(zhì)生產(chǎn)和積累, 協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)。Zhao等[33]研究顯示, 縮節(jié)胺化控技術(shù)可促進(jìn)棉花干物質(zhì)積累, 能夠增加棉花地上部分干物質(zhì)重。在本試驗(yàn)中滴施1050 g hm–2縮節(jié)胺處理下棉花的干物質(zhì)積累總量、積累速率及生殖器官占比較高, 可能是由于1050 g hm–2縮節(jié)胺在滴施狀態(tài)下可以促進(jìn)棉花根系生長(zhǎng), 增強(qiáng)棉花根系吸收能力, 具體影響因素有待在后續(xù)研究中探明。

馬宗斌等[34]研究表明, 施氮量過低時(shí), 干物質(zhì)積累量較少; 施氮量過高時(shí), 有利于營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)。阿麗艷·肉孜等[35]研究指出, 不同施氮量下棉花干物質(zhì)累積存在顯著差異, 氮素缺乏或過量均影響其干物質(zhì)在不同生育時(shí)期的累積量。本試驗(yàn)結(jié)果表明, 棉花生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)隨施氮量逐漸升高而降低, 這與代英男等[36]、馬一學(xué)等[37]研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)中, 低氮量處理棉花的干物質(zhì)累積量在生育前期較高, 在后期差異減小; 隨施氮量的增加, 棉花干物質(zhì)積累增加幅度較小, 與前人研究有較大差異, 可能是由于試驗(yàn)地前期常年大量施用氮肥, 導(dǎo)致土壤全氮含量較高, 較低施氮量或可獲得較高的干物質(zhì)積累量。

3.4 滴施縮節(jié)胺與氮肥對(duì)棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)各處理的產(chǎn)量構(gòu)成因素中, 隨水滴施2100 g hm–2縮節(jié)胺有利于增加棉花單株結(jié)鈴數(shù)與單鈴重, 同時(shí)雖然其收獲株數(shù)間并無(wú)顯著差異, 但D3N3與D3N1處理的收獲株數(shù)有較為明顯的減少, 或可使試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的偏差, 可能由此導(dǎo)致該處理的棉花株型規(guī)律異常。在各處理中300 kg hm–2氮肥施用量與2100 g hm–2縮節(jié)胺處理(2018年)的產(chǎn)量表現(xiàn)較為優(yōu)異, 其中D3N3的籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量均為最高。棉纖維品質(zhì)方面, D1N1處理棉花的各項(xiàng)指標(biāo)均為最低, 可能是由于其棉株早衰, 部分棉鈴發(fā)育較差。其余各處理間無(wú)明顯差異, 縮節(jié)胺及氮肥處理均對(duì)棉纖維品質(zhì)無(wú)顯著影響。

田曉莉等[38]試驗(yàn)表明, 縮節(jié)胺作為一種安全性較高的易降解農(nóng)藥, 在土壤中的降解半衰期為7.2～13.0 d, 同時(shí)縮節(jié)胺進(jìn)行常規(guī)噴施時(shí)可增加棉花側(cè)根數(shù), 提高根系活力。本試驗(yàn)中縮節(jié)胺與氮肥均進(jìn)行膜下滴灌與棉花根系密切接觸, 縮節(jié)胺在降解過程中或可對(duì)根系產(chǎn)生更為有效及持久的影響。新疆棉花品種繁多, 對(duì)縮節(jié)胺的敏感度不同, 隨水滴施縮節(jié)胺可能對(duì)敏感品種的苗期與蕾期化控有較高的容錯(cuò)率, 可盡量避免因縮節(jié)胺噴施不當(dāng)造成的棉花畸形及產(chǎn)量降低等風(fēng)險(xiǎn)。目前除縮節(jié)胺系統(tǒng)化控措施外, 縮節(jié)胺包衣緩釋技術(shù)及化學(xué)打頂技術(shù)已成為新疆棉區(qū)較為廣泛應(yīng)用的技術(shù), 在今后研究過程中, 可將隨水滴施縮節(jié)胺與兩者結(jié)合, 簡(jiǎn)化栽培措施, 降低生產(chǎn)成本, 形成機(jī)采棉提質(zhì)增效新技術(shù)。

本試驗(yàn)將縮節(jié)胺使用劑量設(shè)置為525～2100 g hm–2,在此范圍內(nèi)棉花株型變化規(guī)律不明顯, 如果繼續(xù)增大縮節(jié)胺施用量, 會(huì)產(chǎn)生何種變化, 還有待進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。本研究為新疆干旱區(qū)膜下滴灌棉田2年的研究結(jié)果, 在不同膜下滴灌年限下, 隨水滴施縮節(jié)胺的應(yīng)用效果還需進(jìn)一步研究與驗(yàn)證。

4 結(jié)論

隨水滴施縮節(jié)胺用量在1050～2100 g hm–2時(shí), 均可對(duì)棉花株高、果枝始節(jié)高、果枝長(zhǎng)度起到抑制作用, 其作用效果與應(yīng)用劑量之間無(wú)明顯的線性關(guān)系, 同時(shí)對(duì)產(chǎn)量與品質(zhì)無(wú)明顯影響。施氮量為150 kg hm–2時(shí), 棉花的株高、莖粗、果枝長(zhǎng)等表現(xiàn)較好, 生殖器官占干物質(zhì)總量比例較多。隨水滴施1050～2100 g hm–2縮節(jié)胺與150 kg hm–2氮肥(純氮)時(shí), 棉花纖維品質(zhì)較好, 籽棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)與單鈴重最高、增產(chǎn)效果優(yōu)。因此, 隨水滴施模式下, 北疆棉區(qū)推薦用量為1050～2100 g hm–2縮節(jié)胺與150 kg hm–2氮肥。

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Effects of DPC and nitrogen fertilizer through drip irrigation on growth and yield in cotton

ZHANG Te, WANG Mi-Feng, and ZHAO Qiang*

College of Agriculture, Xinjiang Agricultural University / Engineering Research Centre of Cotton, Ministry of Education, Urumqi 830052, Xinjiang, China

In order to explore the effects of DPC (1,1-dimethyl-piperidinium chloride) and nitrogen fertilizer on agronomic traits and clarify the interaction effect of DPC and nitrogen fertilizer through drip irrigation in cotton, we performed a two-factor randomized block design with three nitrogen levels (pure N, N1: 150 kg hm–2, N2: 300 kg hm–2, and N3: 450 kg hm–2) and three DPC levels (D1: 525 g hm–2, D2: 1050 g hm–2, and D3: 2100 g hm–2). These groups interacted with each other and formed nine treatments. The effects of different groups on agronomic traits, the spatial and temporal distribution of boll, the accumulation and distribution of dry matter, yield, and fiber quality were investigated in cotton. The results showed that the interaction between DPC and nitrogen fertilizer had a significant impact on the agronomic traits of cotton; The retarding effect of DPC on cotton growth was weakened or even disappeared under the low nitrogen condition. Under N1 treatment, compared to D1 treatment, plant height, initial node height of fruit branch, length of fourth, and seventh fruit branch of D3 treatment increased by 12.07, 1.54, 1.28, and 1.20 cm, respectively. Under normal or high nitrogen conditions, DPC had a certain retarded effect on cotton growth, but the control effect did not increase with the increasing DPC doses. Under N3 treatment, compared with D1 treatment, the plant height, first fruit branch length, and the average internode length of the second fruit of D3 treatment decreased by 1.05, 1.68, and 1.52 cm, respectively. Plant height, stem diameter, and fruit branch number of cottons increased with the increase of nitrogen application rate. Compared with N1 treatment, N3 treatment increased 3.30 cm, 0.75 mm and 0.29 sets, respectively. There were no significant differences in the length of fruit branch and internode among the different nitrogen application rates. The drip application of D2 treatment was beneficial for dry matter accumulation and translocation to reproductive organs. It promoted pre-ambient and ambient peaches growth, but there was not significant effect on cotton yield and fiber quality. The total dry matter accumulation was 13.14%–44.50% higher in N1 than that in other treatments. The percentage of reproductive organs increased by 2.05%–6.30% compared with N3 treatment. When applying 2100 g hm–2DPC and 150 kg hm–2nitrogen fertilizer with water drop, the cotton fiber quality, seed cotton yield, boll number per plant, and boll weight per plant were the highest; and the effect of yield increase was better. In conclusion, we recommended to apply 1050–2100 g hm–2DPC and 150 kg hm–2nitrogen fertilizer with drip irrigation in the cotton area of northern Xinjiang.

cotton; DPC; nitrogen fertilizer; fruit branch length; dry matter; yield

10.3724/SP.J.1006.2022.14026

本研究由新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項(xiàng)(2020A01002-2), 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2018AB039)和新疆維吾爾自治區(qū)科技支疆項(xiàng)目(2018E02030)資助。

This study was supported by the Major Science and Technology Special Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region (2020A01002-2), the Science and Technology Research Project of the Corps (2018AB039), and the Science and Technology Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region (2018E02030).

趙強(qiáng), E-mail: qiangzhao99@163.com

E-mail: 18240968114@163.com

2021-02-13;

2021-04-26;

2021-06-15.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20210615.1050.002.html