糧棉輪作與土壤深翻對棉花生育性狀及產(chǎn)量的影響

祁虹 王樹林 王燕 張謙 馮國藝 林永增 梁青龍

摘 要：試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，研究了糧棉輪作種植模式與土壤深翻對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量性狀的影響。結(jié)果表明，輪作促進(jìn)了棉花的營養(yǎng)生長與生殖生長，無論是在旋耕條件下還是在深翻條件下，棉花株高、真葉數(shù)、果枝數(shù)、蕾鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量均較連作有不同程度提高，籽棉產(chǎn)量在旋耕與深翻條件下分別較連作提高4.5%與2.6%。土壤深翻前期抑制棉花生長，棉花株高、真葉數(shù)均低于旋耕處理，但棉花中后期優(yōu)勢明顯，果枝數(shù)、單株成鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量均高于旋耕處理，籽棉產(chǎn)量在連作與輪作條件下分別較旋耕處理提高4.0%與2.1%。糧棉輪作與土壤深翻相結(jié)合是提高棉花產(chǎn)量的有效措施。

關(guān)鍵詞：糧棉輪作；土壤深翻；棉花生育；產(chǎn)量

中圖分類號：S562 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.029

Abstract： Adopting randomized block design，the effects of wheat-maize-cotton rotation system and soil deep ploughing on cotton development traits and yield was studied. The results showed that rotation promoted vegetative and reproductive growth of cotton， and the plant height， true leaves， fruit branches， squares and bolls， boll weight were all increased in rotary tillage and deep ploughing. Cotton yield was increased by 4.5% and 2.6% compared with succession cropping under rotary tillage and deep ploughing conditions respectively. Deep ploughing restrained cotton growth in early stage， and the plant height， true leaves were lower than that of rotary tillage， but in middle and late stage cotton growth showed obvious superiority， and fruit branches， bolls per plant， boll weight of deep ploughing were higher than that of rotary tillage. Cotton yield was increased by 4.0% and 2.1% compared with rotary tillage under succession cropping and rotation conditions respectively. Wheat-maize-cotton rotation system combined with deep ploughing was effective measures to increase cotton yield.

Key words： wheat-maize-cotton rotation system；deep ploughing；cotton development；yield

河北省既是種糧大省，也是植棉大省，糧棉爭地矛盾歷來十分突出[1-2]。近年來，隨著國家對糧食安全問題的日益重視，如何增加糧食產(chǎn)量成為人們關(guān)注的熱點話題，河北省中南部地區(qū)為傳統(tǒng)旱地棉花產(chǎn)區(qū)，棉花長期連作導(dǎo)致棉花生產(chǎn)出現(xiàn)諸多問題，一是土壤中枯萎病、黃萎病等致病菌數(shù)量積累引起的棉花早衰、減產(chǎn)[3-4]，二是傳統(tǒng)的旋耕方式導(dǎo)致犁底層變淺，土壤通透性降低，影響棉花根系下扎，同時土壤蓄水、供水能力下降[5-7]，三是土壤養(yǎng)分主要集中在上部耕層，垂直分布不均衡，且田間雜草危害嚴(yán)重[8-10]。隨著水利條件的改善，該地區(qū)具備了種植糧食的生產(chǎn)條件，但受水資源限制[11]，完全改種糧食仍存在地下水供給不足的問題。針對這一現(xiàn)狀，在河北省中南部傳統(tǒng)一熟旱地棉區(qū)開展棉花-小麥-玉米兩年三熟糧棉輪作種植模式研究，即種植一年棉花，棉花收獲后改種小麥、玉米，玉米收獲后進(jìn)行一次土壤深翻，第2年再種植棉花。這一糧棉輪作兩年三熟種植模式既可有效增加糧食產(chǎn)量，又可兼顧河北省壓采地下水任務(wù)。本試驗在棉花連作、糧棉輪作模式下開展深翻與常規(guī)旋耕的對比研究，探索實現(xiàn)棉花增產(chǎn)的技術(shù)途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗地與供試品種

試驗設(shè)在河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所威縣試驗站進(jìn)行，前茬棉花，土壤為沙壤土，肥力中等，有機(jī)質(zhì)8.1 g·kg-1，全氮0.609 g·kg-1，速效磷24.7 mg·kg-1，速效鉀137.4 mg·kg-1。棉花品種采用冀雜1號。

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置4個處理。處理A：棉花連作，旋耕；處理B：棉花連作，深翻；處理C：糧棉輪作，旋耕；處理D：糧棉輪作，深翻。具體內(nèi)容為：試驗田2013年前連作棉花30年，棉花連作處理2014年、2015年種植棉花，糧棉輪作處理2013年棉花收獲后播種小麥，2014年小麥?zhǔn)斋@后播種玉米，玉米收獲后2015年播種棉花。深翻處理為棉花連作在棉花收獲后深翻40 cm，糧棉輪作處理在玉米收獲后深翻40 cm，來年播種棉花，棉花收獲后旋耕播種小麥；旋耕處理為小麥、棉花播種前進(jìn)行旋耕。

試驗田棉花連作處理肥料一次性底施，施純N 225 kg·hm-2，P2O5 120 kg·hm-2，K2O 180 kg·hm-2，糧棉輪作處理棉花施N 225 kg·hm-2，K2O 180 kg·hm-2；小麥?zhǔn)┘僋 300 kg·hm-2（50%底施，50%拔節(jié)期追施），P2O5 150 kg·hm-2；玉米施純N 225 kg·hm-2， K2O 75 kg·hm-2。

棉花、小麥、玉米其它管理同大田。

1.3 調(diào)查項目

試驗每小區(qū)固定20株，于5月25日、6月15日調(diào)查棉花株高、主莖真葉數(shù)，7月1日、7月15日、8月15日調(diào)查棉花株高、果枝數(shù)，6月15日調(diào)查蕾數(shù)，7月1日調(diào)查幼鈴數(shù)，7月15日、8月15日、9月10日調(diào)查單株成鈴數(shù)，10月25日小區(qū)收獲一次計產(chǎn)。每小區(qū)收獲20株棉花所有吐絮鈴測定單鈴質(zhì)量、衣分。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對棉花株高的影響

從表1中可以看出，輪作明顯增加了棉花不同生育時期的株高，旋耕條件下5個時期輪作較對照分別增加1.8，4.8，9.2，3.1，8.7 cm，深翻條件下輪作較對照分別增加1.9，1.8，2.9，0.2，5.4 cm。這一結(jié)果表明，輪作對于促進(jìn)棉花的生長有明顯的作用。

深翻處理對棉花株高前期生長有抑制作用，中后期則促進(jìn)作用明顯。在連作條件下，深翻在苗期株高較對照低0.7 cm，到6月15日時較對照高1.1 cm，隨著生育期的推進(jìn)，深翻處理株高一直高于對照；在輪作條件下深翻處理7月1日前株高均低于旋耕處理，到7月15日以后明顯高于旋耕處理。

從棉花株高生長趨勢來看，7月15日前是棉花株高生長的高峰期，7月15日后對照株高增量僅有3.4 cm，而深翻處理、輪作旋耕處理、輪作深翻處理株高增量則分別是7.0，9.0，12.2 cm，這也表明深翻與輪作處理均對棉花中后期生長具有明顯的促進(jìn)作用。

2.2 不同處理對棉花真葉與果枝數(shù)的影響

從表2可知，5月25日與6月25日真葉數(shù)輪作高于連作，旋耕條件下多0.2片與0.6片，深翻條件下多0.1片與0.3片，因此輪作對于棉花前期真葉數(shù)有提高作用；深翻處理則低于旋耕處理，連作條件下少0.2片與0.3片，輪作條件下少0.1片與0.4片，深翻對棉花前期生長有抑制作用。

從7月1日到8月15日的果枝數(shù)來看，7月1日不同處理間果枝數(shù)差異不大，7月15日與8月15日果枝數(shù)輪作高于連作，旋耕條件下多0.1，0.3臺，深翻條件下多0.2，0.1臺，輪作效應(yīng)明顯；深翻處理對果枝數(shù)影響也較大，7月15日與8月15日連作條件下分別多0.6，0.6臺，輪作條件下多0.7，0.4臺；深翻對棉花后期果枝數(shù)提高作用較大。

2.3 不同處理對棉花蕾鈴數(shù)的影響

從表3可知，6月15日單株現(xiàn)蕾數(shù)輪作高于連作，旋耕與深翻條件下分別多0.8，1.0個，7月1日幼鈴數(shù)輪作在旋耕與深翻條件下分別較連作增加0.1與0.3個，7月15日、8月15日與9月10日單株成鈴數(shù)輪作均高于連作處理，表明無論是在旋耕條件下還是在深翻條件下，輪作對棉花生殖生長在整個生育期均具有明顯的促進(jìn)作用。

深翻處理對棉花前期的生殖生長抑制作用明顯，6月15日現(xiàn)蕾數(shù)連作與輪作條件下分別較旋耕少1.2與1.0個，7月1日幼鈴數(shù)則分別少0.6與0.4個，進(jìn)入7月15日后，深翻處理表現(xiàn)出明顯的后發(fā)優(yōu)勢，7月15日成鈴數(shù)深翻較旋耕在連作條件下多0.4個，在輪作條件下多0.3個，8月15日為1.2，0.2個，9月10日則為1.2，0.3個。

2.4 不同處理對棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從產(chǎn)量構(gòu)成來看（表4），輪作單株鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量均高于連作，在旋耕條件下分別高1.5個與0.3 g，在深翻條件下高0.6個與0.4 g，而衣分不同處理間則差異不顯著，籽棉產(chǎn)量輪作處理在旋耕與深翻條件下分別較連作提高4.5%與2.6%，輪作深翻處理則較連作旋耕處理增產(chǎn)6.7%，皮棉產(chǎn)量亦有不同程度提高。

深翻對棉花產(chǎn)量構(gòu)成亦有正向作用，在連作條件下，深翻處理單株鈴數(shù)與單鈴質(zhì)量較旋耕增加1.2個與0.1 g，在輪作條件下增加0.3個與0.2 g，衣分深翻處理在連作和輪作條件下均低于旋耕處理，籽棉產(chǎn)量深翻處理在連作與輪作條件下分別較旋耕處理提高4.0%與2.1%，皮棉產(chǎn)量深翻處理也高于旋耕處理。

3 結(jié) 論

輪作對于農(nóng)作的生長發(fā)育及產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用，本試驗中，小麥-玉米-棉花輪作對棉花的營養(yǎng)生長與生殖生長促進(jìn)作用明顯，無論是在旋耕條件下還是在深翻條件下，均表現(xiàn)為棉花株高增加，真葉數(shù)、果枝數(shù)提高，蕾鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量明顯高于連作處理，但衣分變化不大，籽棉產(chǎn)量在旋耕條件下提高4.5%，在深翻條件下提高2.6%，皮棉產(chǎn)量也有提高。

關(guān)于深翻對作物生長的影響之前也有不少報道，本試驗研究發(fā)現(xiàn)，深翻后對棉花前期營養(yǎng)生長具有抑制作用，無論是在連作還是在輪作條件下，苗期棉花株高、真葉數(shù)、蕾鈴數(shù)均低于旋耕處理，但進(jìn)入中后期深翻處理則棉花表現(xiàn)出了明顯的后發(fā)優(yōu)勢，棉花株高、果枝數(shù)、成鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量均較旋耕處理有不同程度的提高，籽棉產(chǎn)量在連作條件下提高4.0%，在輪作條件下提高2.1%。

在糧棉輪作模式下，適當(dāng)對土壤進(jìn)行深翻，可實現(xiàn)輪作效應(yīng)與深翻效應(yīng)的疊加，大幅度提高棉花產(chǎn)量，本試驗中籽棉產(chǎn)量提高6.7%，皮棉產(chǎn)量提高4.5%，是實現(xiàn)棉花增產(chǎn)提效的有效措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛樹春.棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的理論與技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1999.

[2] 刁光中.黃淮海棉區(qū)麥棉兩熟研究現(xiàn)狀和發(fā)展[J].中國棉花，1990（1）：6-8.

[3]劉瑜，梁永超，褚貴新，等.長期棉花連作對北疆棉區(qū)土壤生物活性與酶學(xué)性狀的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010，19（7）：1586-1592.

[4]單鴻賓，梁智，王純利，等.棉田連作對土壤微生物及酶活性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2009，11（1）：113-117.

[5]吳玉紅，田霄鴻，池文博，等.機(jī)械化保護(hù)性耕作條件下土壤質(zhì)量的數(shù)值化評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21（6）：1468-1476.

[6]CORNISH P S，LYMBERY J R.Reduced early growth of direct drilled wheat in southern New South Wales：cause and Consequences[J].Animal Production Science，1987，27（6）：869-880.

[7]馮躍華，鄒應(yīng)斌，ROLAND J B，等.免耕直播對一季晚稻田土壤特性和雜交水稻生長及產(chǎn)量形成的影響[J].作物學(xué)報，2006，32（11）：1728-1736.

[8]孫國躍，周萍，王祝余.響水縣耕地地力變化趨勢及應(yīng)用對策[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，15（4）：29-32.

[9]李彰，熊瑛，呂強(qiáng)，等.微生物土壤改良劑對煙草生長及耕層環(huán)境的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010 （9）：56-60.

[10]劉鵬濤，馮佰利，慕芳，等.保護(hù)性耕作對黃土高原春玉米田土壤理化特性的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2009，27（4）：171-175.

[11]何旭平，紀(jì)從亮.現(xiàn)代中國棉花育種與栽培概論[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007：201-219.