羅 振 李維江 董合忠 唐 薇 張冬梅 盧合全 李振懷

摘 要:于2008年在山東臨清、嘉祥和金鄉(xiāng)三地大田條件下研究了不同密度、不同整枝條件下抗蟲雜交棉的庫源比例、產(chǎn)量分布和熟相。試驗采用裂區(qū)設計,主區(qū)由去葉枝和留葉枝構成,副區(qū)包括3.0、4.5、6.0、7.5株/m²4個密度。結果表明:無論是整枝還是密度處理,產(chǎn)量主要分布在棉株下中層(77%～85%)和內(nèi)圍(76%～88%),上層(15%～23%)和外圍(12%～24%)產(chǎn)量分布較少。密度和整枝對棉花產(chǎn)量的空間分布有顯著的效應,但兩者的互作效應不顯著。密度主要影響產(chǎn)量在棉株上的內(nèi)外分布,隨密度升高,產(chǎn)量向內(nèi)圍集中;而整枝則主要影響產(chǎn)量在棉株上的垂直分布,留葉枝使產(chǎn)量上下分布更加分散。土壤肥力和耕作栽培方式的不同可影響葉枝對產(chǎn)量的貢獻率,在臨清,葉枝對產(chǎn)量的平均貢獻率為11.2%;而在嘉祥和金鄉(xiāng),葉枝對產(chǎn)量的平均貢獻率分別為19.4%和18.0%。隨著密度的升高,葉枝對產(chǎn)量的貢獻率顯著降低,密度為3.0、7.5株/m²時3個試驗點葉枝對產(chǎn)量平均貢獻率分別為24.9%和8.9%。留葉枝未影響棉花熟相,但密度影響熟相。適當提高密度可以降低庫源比例,延緩棉花早衰。

關鍵詞:雜交棉;種植密度;葉枝;產(chǎn)量分布;熟相;庫源比例

中圖分類號:S562.01 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2009)12-0043-05

合理密植和整枝是我國棉花生產(chǎn)中應用最為普遍的兩項栽培措施。鑒于抗蟲雜交棉具有生長旺盛、橫向生長優(yōu)勢強、干物質積累多、葉枝優(yōu)勢強等生長發(fā)育特性,低密度種植和充分利用葉枝一直是抗蟲雜交棉配套栽培技術的研究重點[1]。前人研究發(fā)現(xiàn),密度和整枝對棉花產(chǎn)量形成以及產(chǎn)量的空間分布有顯著的影響[2,3],棉株不同部位的成鈴分布及其所占經(jīng)濟產(chǎn)量的份額與最終產(chǎn)量和纖維品質密切相關[4～6]。但迄今關于密度和整枝配合運用對抗蟲雜交棉產(chǎn)量分布、庫源比例以及熟相的效應尚缺少研究。本試驗旨在研究種植密度和留葉枝對抗蟲雜交棉的產(chǎn)量空間分布和熟相的影響,以便確定其合理的密度與整枝方式,控制早衰,實現(xiàn)節(jié)本增產(chǎn)增效。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

田間試驗于2008年在山東棉花研究中心試驗站農(nóng)場(臨清市,115°72′E,36°68′N)、山東圣豐種業(yè)有限公司試驗田(嘉祥縣,116°07′E,35°11′N)和山東潤豐種業(yè)有限公司試驗田(金鄉(xiāng)縣,116°13′E,35°04′N)同時進行。臨清試驗田為連續(xù)植棉多年的一熟棉田,砂壤土;嘉祥和金鄉(xiāng)皆為兩熟棉田,輕壤土,其中前者的前茬作物為小麥,后者的前茬作物為大蒜。

供試棉花(Gossypium hirsutium L.)品種為當前主推的魯棉研25,是中早熟轉Bt(Bacillus thuringiensis)基因抗蟲雜交棉,于2006年通過國家審定。

3個點土壤肥力,都屬于中等偏上。但各點肥力狀況也有所差異,除了速效鉀外,其它營養(yǎng)元素含量嘉祥和金鄉(xiāng)都高于臨清。臨清的速效鉀含量為197.6 mg/kg,嘉祥和金鄉(xiāng)的速效鉀含量分別為185.5 、160.5 mg/kg。堿解氮、有效磷和有機質的含量嘉祥和金鄉(xiāng)都明顯高于臨清,特別是堿解氮和有效磷金鄉(xiāng)分別高出臨清27.8%和45.2%,但3個點的土壤pH值相近(表1)。

1.2 試驗設計和田間管理

各點均采用裂區(qū)設計,主區(qū)為整枝,設去葉枝的正常整枝(R)和留葉枝(M)2個處理;副區(qū)為密度,設3.0、4.5、6.0、7.5株/m² 4個密度處理,隨機區(qū)組排列,重復3次。皆采用4行區(qū),其中臨清點小區(qū)面積30 m²,行長9.53 m,行距0.8 m;嘉祥點小區(qū)面積25.2 m²,行長6.3 m,行距1.0 m;金鄉(xiāng)點的小區(qū)面積33.3 m²,行長8.33 m,行距1.0 m。

臨清點于3月中旬耕地,結合耕地每公頃施雞糞22.5 t、氮磷鉀復合肥(18%N,18%P₂O₅,18%K₂O)600 kg作基肥。3月下旬澆水造墑。根據(jù)墑情和天氣狀況于2008年4月24日播種。按預定株距每穴人工點播脫絨種子8～10粒(發(fā)芽率80%以上),同時在地頭播種預備苗。播種后覆土,然后地膜覆蓋。在棉苗第2片真葉展開后定苗,每穴留健壯棉苗1株,缺苗的地方及時移栽預備苗,使所有小區(qū)皆達到預定留苗密度。

嘉祥和金鄉(xiāng)點采用營養(yǎng)缽育苗移栽。皆于2008年3月底制缽,金鄉(xiāng)點于4月3日播種,5月10日移栽到大蒜田;嘉祥點4月1日播種,5月5日移栽到小麥田。前茬作物收獲后追施氮磷鉀復合肥(18%N,18%P₂O₅,18%K₂O)600 kg/hm²。

去葉枝處理的小區(qū)于現(xiàn)蕾后第5天及時去掉棉株下部的葉枝(保留主莖葉),之后結合其它棉田管理于盛蕾期和花鈴期各整枝(去葉枝和贅芽)1次,7月18～20日打頂;留葉枝的處理保留葉枝和贅芽,但于7月10～15日去葉枝的頂心,7月18～20日去主莖頂心。

根據(jù)長勢情況,臨清點噴施縮節(jié)胺化調2次,金鄉(xiāng)和嘉祥點噴施縮節(jié)胺化控3次;各點見花后每公頃追施尿素150 kg,打頂后再追施尿素75 kg;根據(jù)轉Bt基因抗蟲棉的要求治蟲。其它管理皆按常規(guī)要求進行。

1.3 庫源比例測定

于始絮期(8月25日至9月1日),在每小區(qū)選有代表性的3株棉花,自然拔出后分成根、莖枝、葉片、蕾花鈴。用Li-3000葉面積儀測定單株葉面積。蕾花鈴在105 ℃下殺青2 h,65 ℃下烘12 h稱量。以葉面積載鈴量,即單位葉面積所負載的生殖器官干重(g/m²),作為庫源比例大小的指標。

1.4 產(chǎn)量分布調查

山東棉區(qū)春棉的單株果枝數(shù)一般在15～17個,為便于描述棉花產(chǎn)量在棉株體的上下分布狀況,將棉株上的果枝分為下(第1～5果枝)、中(第6～10果枝)和上(第11及以上果枝)3層;同樣,該區(qū)春棉果枝節(jié)位數(shù)一般4～6個,為便于統(tǒng)計棉花產(chǎn)量在棉株體的內(nèi)外分布,將棉株果枝節(jié)位分為第1、2、3和≥4節(jié)位,第1、2節(jié)位為內(nèi)圍鈴,3和≥4節(jié)位為外圍玲。于開始吐絮前,每個小區(qū)選連續(xù)排列的10株棉花掛牌標記,吐絮后按照果枝和果枝節(jié)位分別收花,同一小區(qū)同果枝節(jié)位的籽棉收在一起(10株棉花葉枝著生的籽棉可混收),晾干后稱重。然后,計算出上、中、下3個部位果枝對產(chǎn)量的貢獻率,不同果枝節(jié)位對產(chǎn)量的貢獻率,以及葉枝對產(chǎn)量的貢獻率,作為棉花產(chǎn)量在棉株空間(上下和內(nèi)外)分布的指標。

1.5 熟相調查

吐絮前每小區(qū)隨機選20株棉花,計數(shù)單株果枝數(shù)、總果節(jié)數(shù)、總鈴數(shù)和爛鈴數(shù),計算蕾鈴脫落率和爛鈴率。在8月底或9月初,目測各個小區(qū)的熟相,根據(jù)葉片數(shù)、葉色和衰老表現(xiàn),將棉株分為嚴重貪青、貪青、正常、早衰和嚴重早衰5個等級,分別用數(shù)字1、2、3、4、5表示和量化,每個小區(qū)隨機選10株棉花,取平均值來表示熟相[7]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

受人工和氣候等的限制,有些項目和指標未能在全部3個試驗點測定,最后獲得了臨清點的產(chǎn)量分布,全部3個點的葉枝產(chǎn)量貢獻率、庫源比例和熟相。將所得數(shù)據(jù)用DPS軟件分析[8]。由于密度和整枝對產(chǎn)量分布、葉面積載鈴量和熟相的互作效應皆不顯著,故表中只列出了主因素效應。

2 結果與分析

2.1 密度和整枝對棉花產(chǎn)量分布的影響

臨清點,不同的整枝方式對不同節(jié)位的產(chǎn)量貢獻率即產(chǎn)量的內(nèi)外分布影響不大,但是對不同部位果枝的產(chǎn)量貢獻率即產(chǎn)量的上下分布有顯著影響。去葉枝時,上、中和下部的產(chǎn)量貢獻率分別為15%、37%和48%;而留葉枝時,上、中和下部的產(chǎn)量貢獻率分別為23%、37%和40%。

不同密度對產(chǎn)量的上下分布影響不明顯,但是對產(chǎn)量的內(nèi)外分布有顯著影響。密度越高產(chǎn)量越向內(nèi)圍集中,密度3.0、7.5株/m²內(nèi)圍鈴(第1、2節(jié)位)的份額分別為76%和88%,外圍鈴(≥3節(jié)位)的份額分別為24%和12%。總體上說棉花的產(chǎn)量主要集中在內(nèi)圍和下部,留葉枝的情況下產(chǎn)量向上分布,隨著密度的升高產(chǎn)量越來越向內(nèi)集中,但整枝方式和不同密度沒有明顯的交互作用(表2)。

2.2 不同密度條件下葉枝對產(chǎn)量的貢獻率

在留葉枝的情況下,葉枝對產(chǎn)量有一定的貢獻率。在臨清,不同密度下葉枝對鈴數(shù)和產(chǎn)量的平均貢獻率分別為18.1%和11.2%;而在嘉祥和金鄉(xiāng),不同密度下葉枝對鈴數(shù)和產(chǎn)量的平均貢獻率分別為27.9%和19.4%,26.1%和18.0%。總體上看,嘉祥和金鄉(xiāng)點葉枝對鈴數(shù)和產(chǎn)量的貢獻率明顯比臨清高。葉枝對鈴數(shù)的貢獻率明顯高于對產(chǎn)量的貢獻率,說明葉枝鈴重較果枝鈴重低。

隨著密度的升高,3個點的葉枝對鈴數(shù)和產(chǎn)量的貢獻率均顯著降低。密度3.0株/m²和7.5株/m²時葉枝對鈴數(shù)平均貢獻率分別為34.5%和14.0%,對產(chǎn)量平均貢獻率分別為24.9%和8.9%(表3)。具體來看,在臨清密度7.5株/m²和3.0株/m²相比葉枝對產(chǎn)量的貢獻率降低11.5個百分點,嘉祥和金鄉(xiāng),分別降低20.7和15.8個百分點。

2.3 密度和留葉枝對棉花載鈴量和熟相的影響葉面積載鈴量是庫源比例的重要指標,對3個點棉花試驗田的測定結果表明,整枝和密度顯著影響葉面積載鈴量。臨清點和金鄉(xiāng)點的測定結果都顯示留葉枝降低了葉面積載鈴量,嘉祥點不同整枝間的差異不顯著;3個點的測定結果都顯示隨著密度升高葉面積載鈴量降低?？傮w來看,保留葉枝和提高密度皆有降低庫源比例的效果。

從不同處理的熟相來看,雖然臨清、金鄉(xiāng)點留葉枝與去葉枝的棉花熟相有差異,但未達到顯著水平,僅嘉祥點的留葉枝和去葉枝間棉花熟相達顯著差異;三個點密度對熟相的影響均達顯著水平?？傮w來看,整枝和棉花熟相無相關性;密度對熟相有顯著影響,低密度條件下容易早衰,而密度過高又表現(xiàn)出貪青晚熟的趨勢(表4)。整枝和密度未見有交互作用。

3 結論與討論

本試驗抗蟲雜交棉產(chǎn)量分布的總體趨勢是:產(chǎn)量主要分布在棉株的下中層(77%～85%)和內(nèi)圍(76%～88%),上層(15%～23%)和外圍(12%～24%)產(chǎn)量分布較少,呈自下而上、自內(nèi)向外遞減的趨勢。留葉枝棉株的產(chǎn)量則主要來自果枝(69.5%～93.7%),葉枝產(chǎn)量所占的份額較低(6.3%～30.5%)。這些結果與前人報道[9,10]基本一致。

近些年來,隨著抗蟲雜交棉的推廣應用,低密度簡化栽培成為雜交棉種植的主要技術,山東很多地方的密度為2.25株/m²左右,江蘇等地不足3.0株/m²。 這種現(xiàn)象已經(jīng)引起了棉花界的廣泛關注[11]。試驗結果表明,密度(3.00株/m²)過低,棉株產(chǎn)量在內(nèi)圍和中下部的分布偏少;密度(7.5株/m²)過高成本增加而且產(chǎn)量變化不明顯。綜合考慮以3.0～4.5株/m²作為山東抗蟲雜交棉的適宜密度比較可行。

去葉枝是我國棉田管理的重要措施,已在長江和黃河流域棉區(qū)應用了50多年[3]。近年來的研究表明,留葉枝對棉花生長有很重要的積極作用[12～15]。特別是隨著抗蟲雜交棉的推廣應用,低密度簡化栽培下需要保留葉枝來增加單位面積總果節(jié)量。適當降低密度并采用合理的配套栽培措施,保留葉枝可以不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)[3]。但密度過低不僅影響個體與群體協(xié)調發(fā)展,制約高產(chǎn)的產(chǎn)量結構的形成進而造成減產(chǎn),同時由于葉枝產(chǎn)量所占份額過大以及葉枝鈴重偏低,使棉花質量降低。本試驗還發(fā)現(xiàn)葉枝產(chǎn)量貢獻率隨密度升高而降低,當密度達到7.5株/m²時,葉枝對產(chǎn)量的貢獻已接近可以忽略的程度,與前人報道[12]以及我們對常規(guī)棉的研究結果一致。需要指出的是,與臨清點相比,金鄉(xiāng)和嘉祥試驗點的葉枝產(chǎn)量貢獻率高出很多,可能是由于金鄉(xiāng)、嘉祥點的土壤肥力條件較好和兩地的耕作栽培方式造成的。土壤肥力和耕作栽培方式不同可影響葉枝對產(chǎn)量的貢獻率,因此,以4.5株/m²作為山東抗蟲雜交棉的適宜密度是比較適宜的。

與棉花基因型、栽培方式不同等因素有關,棉花也有早衰、正常成熟和貪青晚熟之分[15]。棉花早衰最終將導致產(chǎn)量降低和品質下降[16]。本研究發(fā)現(xiàn),密度對庫源關系有顯著的影響,密度由低到高相對應的庫源比例(葉面積載鈴量)也隨之由大到小變化。由于庫源比例與棉花熟相密切相關[17],密度高低對棉花熟相也有顯著的影響,總體上密度過低易早衰,密度過高則出現(xiàn)貪青晚熟現(xiàn)象,這說明適當提高密度可以延緩早衰。需要指出的是,留葉枝雖然在一定程度上降低了庫源比例,但由于留葉枝后棉花根系易早衰[18],似乎抵消了庫源比例降低的效應,因而對棉花熟相影響不大,這與我們以前的研究結果[14,16]一致。

參 考 文 獻:

[1] 王國印,李 妙,張 曉. 抗蟲雜交棉種植密度與葉枝利用效率研究[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學,2003,7(2):1-5.

[2] Craig W, Bednarz, David C,et al.Analysis of cotton yield stability across population densities[J]. Agron. J.,2000,92:128-135.

[3] 董合忠, 李維江, 李振懷,等. 棉花營養(yǎng)枝利用的研究[J].棉花學報,2003, 15(5):313-317.

[4] Jenkins J N,McCarty J C,Parrot W L. Effectiveness of fruiting sites in cotton: Yield[J]. Crop Science,1990, 30:365-369.

[5] Blaise, D. Yield, boll distribution and fiber quality of hybrid cotton (Gossypium hirsutum L.) as influenced by organic and modern methods of cultivation[J]. Journal of Agronomy and Crop Science,2006, 192: 248-256.

[6] 齊子杰. 棉花產(chǎn)量品質及植株形狀的典型相關與通徑分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學,2009,37(4):14-16.

[7] 張冬梅,董合忠,唐 薇,等.濱海鹽堿地不同抗蟲棉品種的產(chǎn)量和熟相及去早果枝的效應[J].棉花學報, 2008, 20(6):431-435.

[8] 唐啟義, 馮明光. 實用統(tǒng)計分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M]. 北京: 科學出版社, 2002.

[9] Boquet D J, Moser E B, Breitenbeck G A. Boll weight and within-plant yield distribution in field-grown cotton given different levels of nitrogen[ J]. Agron. Journal,1994,86:20-26.

[10]邱新平, Hernandez-Jasso A. 三個基因型棉花在不同密度/播期下的植株產(chǎn)量分布[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學, 1995,5: 13-17.

[11]李德成,李 偉.抗蟲雜交棉簡化栽培中的誤區(qū)及改進措施[J]. 中國棉花,2007,34(8):39-45.

[12]徐立華, 朱永歌, 王鐵書,等. 密度對棉花葉枝利用的調節(jié)效應[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學,2000, 5:26-27.

[13]楊鐵剛, 黃樹梅, 孟菊茹. 棉花葉枝和主莖對無機營養(yǎng)(N)的競爭關系研究[J]. 中國棉花, 2002, 29(1): 16-17.

[14]董合忠, 李維江, 唐 薇, 等. 留葉枝對抗蟲雜交棉庫源關系的調節(jié)效應和對葉片衰老與皮棉產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2007, 40(10): 909-915.

[15]董合忠, 牛曰華, 李維江, 等.不同整枝方式對棉花庫源關系的調節(jié)效應[J]. 應用生態(tài)學報, 2008, 19(4):819-824.

[16]董合忠, 李維江, 唐 薇,等. 棉花生理性早衰研究進展[J]. 棉花學報, 2005, 17(1): 56-60.

[17]Dong H Z, LiW J, Tang W,et al. Yield, quality and leaf senescence of cotton grown at varying planting dates and plant densities in the Yellow River Valley of China[J]. Field Crops Research, 2006, 98: 106-115.

[18]張立楨, 李亞兵, 王桂平,等. 留營養(yǎng)枝棉花根系生長發(fā)育與分布規(guī)律的研究[J]. 棉花學報,1998, 10 (6):322-328.