麥棉套作模式影響棉花生長(zhǎng)的因素分析及應(yīng)對(duì)措施

李平，謝淑芹

（邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/ 邯鄲市種質(zhì)資源創(chuàng)新與分子輔助育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北邯鄲056001）

棉花是我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)作物，在保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。 近年來(lái)，由于市場(chǎng)的影響和政策的調(diào)整，糧棉爭(zhēng)地矛盾日趨突出，導(dǎo)致棉花的主體地位有所降低。麥棉套作作為一項(xiàng)緩解糧棉爭(zhēng)地矛盾、穩(wěn)定棉花地位的有效措施被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，且麥棉套作模式能較有效地利用時(shí)間、空間、熱量和光能，具有提高土地利用率的優(yōu)點(diǎn)，成為棉花主產(chǎn)區(qū)的一項(xiàng)主要的種植方式[1]。

麥棉套作模式可分為麥套春棉和麥套夏棉兩種方式， 是小麥與棉花在同一時(shí)期共處于同一環(huán)境的雙作物系統(tǒng)。因而，在環(huán)境因子方面必然會(huì)引起小麥與棉花間存在一定的互利或競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系[2-5]。其中，春棉與小麥的共生時(shí)間較長(zhǎng)，因此，關(guān)于麥套春棉對(duì)棉花的影響引起了許多研究者的關(guān)注，且取得了重要進(jìn)展[2-4]。 本文就前人的研究進(jìn)展結(jié)合自己的研究工作分析麥棉套作模式影響棉花生長(zhǎng)的因素，并對(duì)不利因素提出應(yīng)對(duì)措施，以期為麥棉套作模式的田間管理以及麥棉套作的優(yōu)化配置提供參考。

1 麥棉套作模式對(duì)棉花的影響

1.1 麥棉套作模式遮陰對(duì)棉花的影響

一般小麥播種時(shí)間在第一年10 月份， 而棉花在翌年4 月份播種。 棉花播種時(shí)小麥株高已達(dá)54.2～66.8 cm，套作系統(tǒng)內(nèi)的光、溫、水、熱等因子的變化與小麥株高、 長(zhǎng)勢(shì)及麥- 棉種植間距有關(guān)。環(huán)境因子的變化必然會(huì)對(duì)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育狀況及生理特性產(chǎn)生一定影響。 研究表明，麥棉種植模式遮陰會(huì)影響棉苗形態(tài)、 棉苗功能葉的光合性能，主要表現(xiàn)為會(huì)引起棉苗功能葉片變薄，柵欄細(xì)胞密度下降，葉綠體數(shù)量減少并且縮小，還會(huì)引起功能葉的葉綠素含量和光合速率降低，光化學(xué)效率提高[6-7]。而且，通過(guò)不同種植方式形成不同遮陰環(huán)境，進(jìn)而影響棉苗生理代謝，如影響棉苗葉片碳、氮代謝、可溶性蛋白含量和過(guò)氧化物酶 （Peroxidase，POD）活性，同時(shí)影響膜質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（Malondialdehyde，MDA）的累積[8]。 此外，麥棉套種模式形成的遮陰環(huán)境也會(huì)影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。 研究表明，遮陰對(duì)棉鈴的影響會(huì)因果枝和果節(jié)部位而異，遮陰有利于棉株下（1～3 果枝)、中（4～6 果枝)、上（7～9果枝)部果枝內(nèi)圍（1～2 果節(jié))鈴的形成, 不利于外圍（≥3 果節(jié))尤其是頂部果枝（≥10 果枝)外圍鈴形成， 進(jìn)而決定鈴重隨果枝以及果節(jié)部位而變化，而遮陰對(duì)單株平均鈴重影響較小； 在品質(zhì)方面，遮蔭對(duì)棉纖維以及棉籽品質(zhì)性狀的影響主要表現(xiàn)在頂部果枝和上部果枝外圍鈴[9]。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，麥棉套作模式遮陰會(huì)因品種的耐陰性存在差異而影響棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。 因此，麥棉套作模式會(huì)因小麥遮陰造成棉花受光減弱，溫度變低，進(jìn)而阻礙棉花的生長(zhǎng)發(fā)育。

1.2 麥棉套作模式下化感物質(zhì)對(duì)棉花的影響

麥棉套作模式形成的共生系統(tǒng)會(huì)因小麥根系分泌某些化學(xué)物質(zhì)影響棉花的生長(zhǎng)發(fā)育。 研究表明，小麥化感物質(zhì)會(huì)影響棉花種子萌發(fā)，主要影響種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，且不同品種對(duì)化感物質(zhì)的響應(yīng)存在差異[10]。 此外，小麥根系分泌物中化感物質(zhì)也會(huì)抑制葉片生長(zhǎng)，引起棉苗鮮物質(zhì)質(zhì)量下降以及葉面積降低。 進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，小麥化感物質(zhì)通過(guò)降低根系內(nèi)源保護(hù)酶活性， 引起MDA 含量上升，電解質(zhì)滲出率升高，進(jìn)而導(dǎo)致麥套棉弱苗晚發(fā)[11]。 因此，麥棉套作模式會(huì)因小麥根系分泌物中的化感物質(zhì)而抑制棉花的生長(zhǎng)，對(duì)棉花生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。

1.3 麥棉套作模式下環(huán)境因子變化對(duì)棉花的影響

1.3.1 麥棉套作模式下水、肥資源的變化。 麥棉套作模式形成的共生系統(tǒng)會(huì)因小麥與棉花對(duì)水肥資源的吸收，相互之間形成共生與競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。 研究表明，套種棉行土壤水分含量的變化與棉麥套種方式有關(guān)， 其增減頻率受小麥灌水以及降水次數(shù)的影響，而水分含量變幅受小麥灌水量、降水量大小及次數(shù)以及地面覆蓋物影響。 一般而言，露地栽培大于覆蓋栽培；麥棉間距越小，土壤相對(duì)含水量的變幅越大，麥棉間距越大，土壤相對(duì)含水量的變幅越小[12-13]。

麥棉套作模式下，通過(guò)設(shè)置不隔根、紗網(wǎng)隔根和塑膜隔根，發(fā)現(xiàn)在麥棉共處期以紗網(wǎng)隔根處理棉花的土壤全氮、有效磷和速效鉀含量顯著高于不隔根處理以及塑膜隔根處理，分析原因可能是麥棉套作系統(tǒng)中小麥根系分泌物對(duì)棉花土壤養(yǎng)分含量的增加發(fā)揮明顯促進(jìn)作用，說(shuō)明作物間存在營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)償效應(yīng)。 然而，麥棉套作共生期不隔根處理土壤養(yǎng)分含量顯著低于隔根處理，說(shuō)明小麥根系對(duì)棉花土壤養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)作用大于其對(duì)棉花土壤養(yǎng)分的促進(jìn)作用[14]。 曹鴻鳴等運(yùn)用15N 示蹤技術(shù)研究了麥棉套種模式下棉麥氮素吸收與運(yùn)轉(zhuǎn)分配規(guī)律，指出棉花的肥料氮利用率比單作棉降低，而收獲期有較多的氮素滯留于營(yíng)養(yǎng)器官及鈴殼中[15]。

1.3.2 麥棉套作模式下光、熱資源的變化。 麥棉套作模式會(huì)因小麥的遮陰引起套作系統(tǒng)內(nèi)光、熱因子發(fā)生明顯變化，對(duì)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。 研究表明， 麥棉套作模式下熱量不足是造成棉花苗弱、遲發(fā)的主要原因，且棉花的生長(zhǎng)發(fā)育狀況受小麥遮陰程度和遮陰時(shí)間的影響。 其中，遮陰程度隨小麥株高增加而增強(qiáng)，隨麥棉間距的加大而減弱；遮蔭時(shí)間隨小麥成熟期的推遲而延長(zhǎng)[16]。 進(jìn)一步分析認(rèn)為， 麥棉套作模式會(huì)因小麥遮陰造成棉花熱量不足，影響棉花生理活動(dòng)相關(guān)酶類的活性，妨礙棉花的正常生理活動(dòng)。

2 應(yīng)對(duì)措施

麥棉套作模式是依據(jù)小麥和棉花的生理特性，在時(shí)間和空間上的生長(zhǎng)發(fā)育特性而建立的一種種植方式。由于棉花和小麥存在共生期，在水、肥、光、溫資源方面存在競(jìng)爭(zhēng)和互利關(guān)系，進(jìn)而導(dǎo)致套作系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境因子發(fā)生變化， 不利于棉花的生長(zhǎng)發(fā)育，而且小麥根系分泌物中含有的化學(xué)物質(zhì)也會(huì)抑制棉花生長(zhǎng)。 因此，為減緩套作模式對(duì)棉花的不利影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)采取相應(yīng)措施。

2.1 適宜棉麥配套品種的選擇

小麥選用早熟，矮稈抗倒，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病的春性或半冬性品種，如黃淮麥區(qū)可選用中育10 號(hào)、冀麥38 號(hào)和菏麥20 等， 這些小麥品種具有矮桿、早熟，發(fā)育穩(wěn)健以及成穗率高等優(yōu)點(diǎn)。 棉花選用出苗好、苗勢(shì)壯、結(jié)鈴集中、早熟優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)抗病蟲(chóng)的品種，如黃河流域棉區(qū)可選用豫雜35、標(biāo)雜A-2、魯棉研15 和中棉所48 等。

2.2 地膜覆蓋保溫措施

通過(guò)地膜覆蓋措施增加地溫，進(jìn)而增加有效積溫用于補(bǔ)償作物層和耕層土壤熱量虧缺；麥棉套種模式可在棉花移栽后覆蓋地膜，發(fā)揮提溫提墑的效果，并促進(jìn)緩苗和早發(fā)，在黃河流域棉區(qū)一般宜選用40 cm 或50 cm 寬的除草地膜，采用機(jī)械或者人工覆蓋方式，覆膜后放苗要直，并將放苗孔用碎土壓嚴(yán)[17]。

2.3 外源化學(xué)物質(zhì)調(diào)控技術(shù)

利用外源化學(xué)物質(zhì)處理棉花種子，可以促進(jìn)棉種萌發(fā)及棉花的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而緩解小麥根系分泌物中化感物質(zhì)對(duì)棉花的抑制作用[18]。 利用生根粉[19]、2- 氯-6-（三氯甲基）吡啶[20]、殼聚糖[21]、VB6[22]、褪黑素[23]等外源化學(xué)物質(zhì)浸泡棉種或拌種，會(huì)顯著緩解脅迫因子對(duì)棉花種子發(fā)芽的抑制作用，并提高棉種發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、種子活力指數(shù)以及種子萌發(fā)相關(guān)酶的活力。

2.4 肥料運(yùn)籌途徑

根據(jù)小麥與棉花的需肥規(guī)律合理運(yùn)用肥料運(yùn)籌途徑，緩解養(yǎng)分不足對(duì)棉花的不利影響。 在生產(chǎn)上合理運(yùn)用好“三肥”（有機(jī)肥、復(fù)合肥和微肥）的調(diào)控作用，以黃河流域棉區(qū)為例，具體的施肥措施為：麥播前后每公頃施有機(jī)肥45 m3，施復(fù)合肥（含氮、磷、鉀三元素）2 250 kg。 其中25%～30%作底肥，剩余肥料分2 次分別于6 月上旬和7 月中下旬等量追施。 棉花開(kāi)花期噴施硼肥，每7～10 d 噴施一次。 8 月下旬和9 月上旬通過(guò)葉面噴施磷酸二氫鉀和尿素混合液2～3 次， 進(jìn)而保障麥棉套作模式下棉花的營(yíng)養(yǎng)需求[17]。

2.5 麥棉套作模式的優(yōu)化配置

通過(guò)優(yōu)化麥棉種植間距可減少小麥對(duì)棉花的干擾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)棉花效益的增加。 為最大限度的利用光能，實(shí)現(xiàn)棉麥效益的雙豐收，在黃河流域棉區(qū)可采用4-1 式或5-2 式麥棉套種模式。4-1 式：1.2 m為一帶， 即4 行小麥1 行棉花； 小麥的行距為0.167 m，4 行小麥占地0.5 m， 棉行占地0.7 m，麥棉間距0.35 m。5-2 式：1.9 m 為一帶，即5 行小麥2行棉花。 小麥的行距為0.2 m，5 行小麥占地0.8 m，棉行占地1.1 m，麥棉間距0.3 m[24]。