棗棉間作行距和灌水量對棉花干物質(zhì)及產(chǎn)量的影響

王飛 陳旭 萬素梅 李燕芳 陳國棟 胡守林

摘要：研究行距水分對間作棉花干物質(zhì)積累的影響，解析干物質(zhì)與產(chǎn)量間的關系，為干旱區(qū)棗棉間作高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。通過在新疆維吾爾自治區(qū)南疆干旱地區(qū)設置試驗，研究棗棉間作行距（棗樹間2行棉花、棗樹間4行棉花）、水分（充分灌水、正常灌水、輕度水分虧缺、中度水分虧缺）對棉花的干物質(zhì)積累及產(chǎn)量構成的影響。結果表明，行距因素中，棗樹間4行棉花處理（M2）的產(chǎn)量要好于棗樹間2行棉花處理（M1）;水分因素中，正常灌水（W3）處理下的棉花干物質(zhì)積累量、生殖器官與營養(yǎng)器官干物質(zhì)比值（RVR）、皮棉產(chǎn)量表現(xiàn)最佳，其次為輕度水分虧缺（W2）處理下的棉花，中度水分虧缺（W1）下的棉花表現(xiàn)不佳;因此，棗樹間4行棉花（M2）的栽培模式，能夠有效發(fā)揮間作棉花群體效應，提升產(chǎn)量;正常灌水（W3）與輕度水分虧缺（W2）下的棉花皮棉產(chǎn)量表現(xiàn)最好且兩者間差異性不顯著，這表明適當?shù)乃痔澣蹦軌蚴归g作棉花充分利用水分資源，發(fā)揮節(jié)水灌溉優(yōu)勢，保證間作棉花產(chǎn)量，且能有效降低生產(chǎn)成本。

關鍵詞：棗棉間作;灌水量;產(chǎn)量;干物質(zhì)積累;行距;RVR

中圖分類號： S344.2;S562.07 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）09-0070-04

農(nóng)林復合模式相比傳統(tǒng)單作種植模式，能夠使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)由“單維”向“多維”轉(zhuǎn)變，使得整個農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的環(huán)境、生物等因素能夠被充分利用。農(nóng)林復合模式還能夠在有限的土地資源上生產(chǎn)出盡可能多的農(nóng)產(chǎn)品，提升土地資源利用率，有效緩解“人地矛盾”以及“農(nóng)林爭地矛盾”;除此之外，農(nóng)林復合模式還能夠有效覆蓋林間裸露土地，減少土地的水肥流失，減緩土地侵蝕速度，防止土壤沙化，能夠有效防止揚塵以及沙塵暴等環(huán)境問題，改善田間氣候環(huán)境[1]。

棗棉間作模式中，棉花與棗樹間的距離大小，對棉花生長發(fā)育、干物質(zhì)積累以及最終產(chǎn)量有直接影響，距棗樹距離越近的棉花，受棗樹樹冠遮陰越嚴重，邊行效應越明顯[2]。除此之外，水分因素對于棗棉間作復合系統(tǒng)來說同樣十分重要，新疆維吾爾自治區(qū)尤其是南疆地區(qū)，由于深處內(nèi)陸，屬于干旱半干旱地區(qū)，全年降水量少，并且由于光照強烈，導致水分蒸發(fā)量大，最終導致了植株間的水分爭奪。有研究表明，灌水量不足會導致棉花植株的吐絮期提前，營養(yǎng)沒辦法足量向棉花生殖器官轉(zhuǎn)移，造成棉鈴的單鈴質(zhì)量降低，并且還會使葉面積降低，導致棉鈴脫落過多，致使棉花產(chǎn)量降低，尤其在棗棉間作模式下，水分的短缺還會造成棗樹與棉花間的水分爭奪，不利于雙方的生長發(fā)育[3];而灌溉水分過多時，則會導致棉株上部葉片增大，對棉株下部遮陰效果加重，造成棉株中下部結鈴減少，并且還會造成棉花由生殖生長向營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變，導致產(chǎn)量下降[4-5]。因此，適宜的灌水量對于棗棉間作復合系統(tǒng)的健康良性發(fā)展至關重要?？v觀以往研究，對于灌水量的研究多集中于單作種植模式，本研究通過對棗棉間作模式下不同灌水量對棉花各器官干物質(zhì)積累量的影響，并加入行距配置因素，進行綜合分析，為棗棉間作模式的可持續(xù)發(fā)展提供科學的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗在新疆維吾爾自治區(qū)阿拉爾市塔里木大學園藝實驗站棗樹園（40°32′34″N，81°18′07″E，海拔1 015 m）進行。該試驗區(qū)屬暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，太陽輻射為559.4～612.1 kJ/cm2，無霜期為180～224 d;年平均降水量為40.1～82.5 mm，年平均蒸發(fā)量為1 976.6～2 558.9 mm，地下水埋深在3 m以下，屬于典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。塔里木大學內(nèi)園藝實驗站的土壤為沙壤土。

1.2 試驗設計

試驗供試棉花品種為新陸中36號，供試棗樹為酸棗嫁接紅棗，棗樹行距3 m，株距1 m。

本試驗于2017年開展，采用兩因素裂區(qū)區(qū)組設計，行距設置為主區(qū)，不同灌水量設置為副區(qū);設置2個行距配置，分別為距離棗樹1.45 m處栽種2行棉花（M1），以及距離棗樹1 m處栽種4行棉花（M2），棉花株距為10 cm;2個行距配置下的棉花分別設置4個不同灌水量：W4（充分灌水，6 000 m3/hm2）、W3（正常灌水，5 250 m3/hm2）、W2（輕度水分虧缺，4 500 m3/hm2）、W1（中度水分虧缺，3 750 m3/hm2）4個水分梯度;共8個處理，設3次重復，小區(qū)長為10 m，寬為3 m，面積30 m2;全生育期灌水8次，采用滴灌，其他管理措施同大田管理。

1.3 測定指標

干物質(zhì)指標：各處理取具有代表性的生長一致的5株棉株;在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期進行取樣，帶回實驗室進行室內(nèi)試驗，將植株分為蕾、花、鈴、葉、莖、根（地下部分是根），放入烘箱中，105 ℃殺青30 min后調(diào)至80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱各部分干物質(zhì)量。

產(chǎn)量指標：試驗小區(qū)內(nèi)實收測產(chǎn)。

RVR=生殖器官干物質(zhì)/營養(yǎng)器官干物質(zhì)。

式中：RVR反映植株整體干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量之間的關系。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003進行處理，DPS 7.55進行方差分析與顯著性檢驗（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 不同行距與灌水量對間作棉花干物質(zhì)積累的影響

2.1.1 不同行距與灌水量對間作棉花干物質(zhì)總量積累的影響 干物質(zhì)積累量大小對植株產(chǎn)量有直接影響。由圖1可知，隨著生育期的推進，棉花干物質(zhì)積累量不斷遞增，不同處理下的棉花，干物質(zhì)積累量在蕾期至花鈴期增長最快，其余生育期干物質(zhì)積累量的變化趨勢趨于平緩;各處理下棉花干物質(zhì)積累量的差距在蕾期之前較小，從蕾期開始，各處理之間的差距逐漸增大，并在吐絮期達到最大;在行距不同的情況下，由于群體優(yōu)勢，棉花干物質(zhì)整體積累量表現(xiàn)為M2處理>M1處理;在灌水量不同的情況下，各處理下的棉花干物質(zhì)積累量為W3>W2>W4>W1。

2.1.2 不同行距與灌水量對間作棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的影響 由圖2可知，各處理下棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量在蕾期之前呈較慢的增長趨勢，從蕾期開始至花鈴期為止，營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量增長較快，在花鈴期達到最大值后，各處理下棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量開始降低，干物質(zhì)積累量變小，且趨勢呈“S”形;不同水分處理下，W2處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量要多于其他灌水量處理下的棉花，W1處理的棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量最少;因此，在不同行距配置中營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為M2處理>M1處理，在不同灌水量配置中表現(xiàn)為W2處理>W3處理>W4處理>W1處理。

2.1.3 不同行距與灌水量對間作棉花生殖器官干物質(zhì)積累的影響 棉花在生育中后期以生殖生長為主，生殖器官干物質(zhì)積累量的多少能夠直接反映棉花產(chǎn)量。由圖3可知，從花鈴期開始，隨著生育期的推進，棉花生殖器官干物質(zhì)積累量呈快速增加趨勢;不同行距下的棉花生殖器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為M2處理>M1處理;不同水分處理下，W3處理的生殖器官干物質(zhì)積累量最高，W1處理最低。水分過度虧缺會導致棉花光合作用減弱，不利于有機質(zhì)的積累，導致供給棉花生長發(fā)育的營養(yǎng)不足，不利于有機質(zhì)向生殖器官輸送，不利于棉花生殖生長;因此，在不同行距配置下生殖器官干物質(zhì)表現(xiàn)為M2處理>M1處理，在不同灌水量配置下表現(xiàn)為W3處理>W2處理>W4處理>W1處理。

RVR的大小可以反映植株干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量之間的關系，RVR與植株產(chǎn)量呈正相關關系[6]。由圖4可知，RVR整體呈現(xiàn)遞增趨勢，其中M2W3處理的RVR最高，其次為M2W2處理， 而M1W1處理的RVR最小;相同灌水條件下M2處理的RVR整體大于M1處理，通過該圖能夠初步判斷各處理下棉花的產(chǎn)量水平，其中M2W3處理的棉花產(chǎn)量明顯要高于其他處理，而M1W1處理的棉花產(chǎn)量水平最低。

2.2 不同灌水量及行距對間作棉花干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

由表1可知，隨著生育期推進，各處理下間作棉花營養(yǎng)器官與生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)在不同生育時期的差異較大;不同處理下，間作棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配系數(shù)呈逐漸減少趨勢，而生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)呈逐漸增加趨勢。

花鈴期是棉花營養(yǎng)生長與生殖生長并進時期。在M1配置中，各處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配系數(shù)表現(xiàn)為W1>W2>W4>W3，生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)呈現(xiàn)為W3>W4>W2>W1;在M2配置中，各處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配系數(shù)呈現(xiàn)為W1>W2>W4>W3，生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)呈現(xiàn)為W3>W4>W2>W1。

在吐絮期的M1配置中，各處理下的營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配系數(shù)表現(xiàn)為W1>W4>W2>W3，生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)表現(xiàn)為W3>W2>W4>W1;M2配置中，各處理下的營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配系數(shù)表現(xiàn)為W1>W4>W2>W3，生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)表現(xiàn)為W3>W2>W4>W1;在相同行距配置中，兩者系數(shù)表現(xiàn)的趨勢基本一致;從花鈴期開始，同一生育期內(nèi)，相同灌水條件下營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配系數(shù)表現(xiàn)為M1處理>M2處理，生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)表現(xiàn)為M2處理>M1處理。

2.3 不同灌水量及行距對間作棉花產(chǎn)量的影響

棉花營養(yǎng)器官與生殖器官的干物質(zhì)分配對棉花經(jīng)濟產(chǎn)量有直接影響，這源于棉花源和庫之間營養(yǎng)的分配，在此方面，已有許多相關性研究[7-8]予以證實。

由表2可知，相同灌水量條件下M1處理的棉花單株結鈴數(shù)整體高于M2處理。M1W3處理的單株結鈴數(shù)最多（13.3個/株），其次為M1W2處理（11.9個/株）;M2W2、M2W3、M2W4、M1W1、M1W4處理之間棉花的單株結鈴數(shù)差異性不顯著;M2W1的單株結鈴數(shù)最少，為3.6個/株;通過數(shù)據(jù)分析表明，各處理的單株結鈴數(shù)表現(xiàn)為M1W3>M1W2>M2W3>M2W2>M1W4=M2W4>M1W1>M2W1。

單鈴質(zhì)量方面，M2W2處理（5.44 g）最高，其次是M1W2處理（5.39 g），其中M1W1處理的單鈴質(zhì)量（4.07 g）最低，最高與最低之間差值為1.37 g;通過數(shù)據(jù)分析表明，各處理的單鈴質(zhì)量表現(xiàn)為M2W2>M1W2>M2W3>M1W3>M2W4>M1W4>M2W1>M1W1。

從衣分來看，M2W2處理（45.84%）最高，其次為M1W2處理（45.44%）;綜合比較的結果表明，各處理的衣分表現(xiàn)為M2W2>M1W2>M2W1>M1W1>M2W3>M1W3>M2W4>M1W4。

產(chǎn)量上，M1與M2配置中，W3處理的棉花籽棉和皮棉產(chǎn)量最高，其次為W2處理，各處理的籽棉和皮棉產(chǎn)量均表現(xiàn)為W3>W2>W4>W1;M1與M2配置中，各處理的棉花籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量表現(xiàn)趨勢一致;分析得出，相同灌水量條件下M2處理的籽棉與皮棉產(chǎn)量要高于M1處理，其中W4處理的棉花由于小鈴、弱鈴較多且中下部結鈴性差，致使產(chǎn)量偏低，由此說明灌水量過多，反而會導致棉花產(chǎn)量降低;綜合比較的結果表明，各處理的產(chǎn)量表現(xiàn)為M2W3>M2W2>M1W3>M1W2>M2W4>M1W4>M2W1>M1W1。

3 討論與結論

在棗棉間作模式下，不同行距和灌水量處理下的棉花干物質(zhì)積累量不同，而棉花干物質(zhì)積累量的多少是棉花產(chǎn)量形成的直接影響因素，且干物質(zhì)在棉花植株內(nèi)各部位的分配與積累是棉花產(chǎn)量提高的關鍵[9]。棉花生殖器官與營養(yǎng)器官干物質(zhì)比值的大小可以反映植株整體干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量之間的關系。本試驗中，M2W3與M2W2處理的RVR要高于其他處理，并且產(chǎn)量（表2）所呈現(xiàn)出的趨勢與RVR值趨勢一致，這與周曉彬等的觀點[6]一致。

間作模式中合理的行距配置對于棉花產(chǎn)量的形成有重要影響，棉花產(chǎn)量隨種植密度的增大而增加，而單株鈴數(shù)則隨種植密度的增大而減小;其中，單鈴質(zhì)量受密度影響不大[10]。本試驗中，M1處理棉花由于行距較大，受棗樹遮陰影響小于M2處理，M1處理能充分發(fā)揮個體優(yōu)勢并能更好地利用光能資源，相同灌水量條件下單株結鈴數(shù)要多于M2處理;而行距配置對單鈴質(zhì)量的影響不大，M1與M2處理的單鈴質(zhì)量差異較小;但M2處理由于群體效應，產(chǎn)量要高于M1處理。

對處于干旱地區(qū)的作物來說，水分是其生長發(fā)育的重要因素，水分的豐缺對作物的影響會從最終產(chǎn)量上直觀地反映出來，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，灌水量的多少會直接影響棉株成鈴。本試驗中，正常灌水（W3）處理下的棉花鈴數(shù)要高于其他處理下的棉花，而中度水分虧缺處理（W1）的棉花鈴數(shù)最少，灌水量不同的情況下，鈴數(shù)、產(chǎn)量表現(xiàn)為W3>W2>W4>W1，這與陳玉梁等的研究結果[11]一致，相比于正常灌水量，輕度水分虧缺處理（W2）在水量投入較少的情況下，提升了棗棉間作系統(tǒng)的水分利用率，并且在皮棉產(chǎn)量方面，輕度水分虧缺處理（W2）與正常灌水量處理（W3）的棉花皮棉產(chǎn)量差異不顯著，因此，輕度水分虧缺處理（W2）充分發(fā)揮了節(jié)水灌溉的優(yōu)勢。

不同行距和灌水量能夠直接影響棗棉間作下棉花產(chǎn)量的形成。2種行距配置中，相比于棗樹行間2行棉花（M1）的配置，棗樹行間4行棉花（M2）更能夠充分發(fā)揮群體效應，增加產(chǎn)量;因此，適當增加一定范圍內(nèi)的棉花群體數(shù)量，能夠有效發(fā)揮群體優(yōu)勢，使群體產(chǎn)量隨行距增加而增加，有效提升間作棉花產(chǎn)量[12-13]。灌水量方面，適當?shù)乃痔澣笨梢哉{(diào)整棉花株型，提高棉花結鈴數(shù)量，但水分過度虧缺與水分過量灌溉都不利于間作棉花產(chǎn)量提升;輕度水分虧缺處理（W2）在結鈴數(shù)、皮棉產(chǎn)量上與正常灌水量處理（W3）相比差異不顯著，因此在實際栽培中，適當減少灌水量，形成輕度水分虧缺，可以提升作物群體的抗逆性，并能夠很好地利用棗棉間作微環(huán)境對作物群體的影響機制，發(fā)揮節(jié)水灌溉的優(yōu)勢，保證間作棉花產(chǎn)量穩(wěn)定[14]，水分與行距因素結合，對于促進棗棉間作模式的發(fā)展，能夠起到重要作用，為干旱地區(qū)棗棉間作高產(chǎn)栽培奠定基礎。

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