炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響

程凱樂(lè)，王悅，高山，王有武，羅新寧，蘇青華，徐項(xiàng)宇

(塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

棉花是世界上主要農(nóng)作物之一。我國(guó)作為發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國(guó)，是世界上最大的棉花生產(chǎn)和加工國(guó)。新疆地處中國(guó)西北，土地貧瘠且土壤鹽漬化嚴(yán)重[1]。干旱缺水致使產(chǎn)量降低，而農(nóng)民為了增產(chǎn)普遍會(huì)盲目增施肥料，造成土地肥力不均、成本提高等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙棉花經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。氟節(jié)胺作為生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，在協(xié)調(diào)棉花生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分運(yùn)輸及改善株型等方面具有顯著作用[2]。肥料是棉花生長(zhǎng)的主要養(yǎng)分來(lái)源之一，氟節(jié)胺是棉花生產(chǎn)的重要化學(xué)調(diào)控劑，兩者配合對(duì)棉花生長(zhǎng)起著重要作用[3]。

Rodgers[4]研究表明，肥料與化學(xué)調(diào)控配合能使棉鈴發(fā)育誘導(dǎo)信號(hào)增強(qiáng)，促進(jìn)棉花干物質(zhì)積累。張?zhí)氐萚5]研究發(fā)現(xiàn)在一定化學(xué)調(diào)控基礎(chǔ)上，肥效的提升可以顯著增加棉花產(chǎn)量。

劉生榮等[6]認(rèn)為肥料與化學(xué)調(diào)控技術(shù)存在一定的互增性促控關(guān)系，即肥料增加，化學(xué)調(diào)控愈顯重要。目前有關(guān)炭基肥配施化肥并與氟節(jié)胺組合處理對(duì)棉花生長(zhǎng)影響的研究報(bào)道較少。單一和過(guò)量施用無(wú)機(jī)速效肥會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)以及肥料利用率低等問(wèn)題[7]。常規(guī)施用無(wú)機(jī)肥的情況較為廣泛，有機(jī)肥的投入普遍較低。化肥的不科學(xué)施用不僅使土壤容重增加、土壤板結(jié)酸化、土壤微生物多樣性及生物活性降低，還會(huì)造成土壤肥力下降[8]。與長(zhǎng)期生產(chǎn)中形成的農(nóng)藝措施相比，化學(xué)調(diào)控技術(shù)出現(xiàn)的較晚，其特點(diǎn)是速度快，效果好，節(jié)省人力[9]。但使用不當(dāng)后果嚴(yán)重，易造成脫花落果，降低產(chǎn)量[10]。為此，本試驗(yàn)以塔河2 號(hào)棉花品種為材料，研究3 個(gè)氟節(jié)胺調(diào)控濃度下不同比例炭基肥配施化肥對(duì)棉花生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的影響，以確立合適的化學(xué)調(diào)控濃度和肥料配比，為南疆棉花合理高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021年4—10月在新疆阿克蘇地區(qū)第一師三團(tuán)九連示范地中進(jìn)行。該點(diǎn)位于塔里木盆地西北邊緣(40°36′N，80°04′E)，海拔1 003.06 m，年均降水量57.7 mm，年均蒸發(fā)量2 088.4 mm，年均氣溫13.2℃，無(wú)霜期220 天，年日照時(shí)數(shù)2 900 h，4—10月平均日照9.5 h。地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣極端干燥。試驗(yàn)地為沙壤土，耕層土壤基本理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)含量8.07 g/kg、堿解氮29.17 mg/kg、速效磷34. 35 mg/kg、 速效鉀151. 45 mg/kg，pH 值8.08。

供試棉花品種:中熟陸地棉塔河2 號(hào)。供試化肥:尿素(N 46%)、重過(guò)磷酸鈣(P2O546%)、硫酸鉀(K2O 50%)；供試炭基肥:有機(jī)質(zhì)含量46.58%，總養(yǎng)分(N＋P2O5＋K2O)含量≥5%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

采用兩因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為化學(xué)調(diào)控，副區(qū)為炭基肥配施化肥處理?；瘜W(xué)調(diào)控設(shè)3 個(gè)氟節(jié)胺濃度，即750 mL/hm2(F1)、1 050 mL/hm2(F2)、1 350 mL/hm2(F3)；炭基肥配施化肥處理設(shè)6 個(gè)，具體見(jiàn)表1。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次。小區(qū)面積33.4 m2。株行距47.5 cm×10.5 cm，每穴下籽2～3 粒，播深3.5 cm，設(shè)2 條地膜覆蓋保護(hù)行。炭基肥隨基肥撒施，其他田間管理措施均按大田管理操作進(jìn)行。

表1 炭基肥配施化肥處理

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 在棉花各生育期各小區(qū)連續(xù)選代表性植株5 株，定點(diǎn)定株標(biāo)記，測(cè)定株高、莖粗、果枝長(zhǎng)度。

1.3.2 干物質(zhì)積累量 于棉花苗期、蕾期、花期、鈴期、吐絮期各小區(qū)選取5 株具有代表性棉株，按莖、葉和生殖器官分開(kāi)，然后105℃殺青30 min、85℃烘至恒重，冷卻后測(cè)定其干物質(zhì)重。

1.3.3 棉花產(chǎn)量 棉花收獲時(shí)，每小區(qū)逐行逐株調(diào)查單株鈴數(shù)、單鈴重、收獲株數(shù)，計(jì)算籽棉產(chǎn)量和衣分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用Origin 2020 制圖，采用DPS 9.5 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花株高的影響

由圖1 可以看出，棉花株高隨生育期的推進(jìn)呈上升趨勢(shì)，出苗41～90 天增長(zhǎng)迅速，出苗90～118 天增長(zhǎng)趨于平緩。在同一化學(xué)調(diào)控條件下，株高隨炭基肥配施量增加先升高后不斷下降，表現(xiàn)為T3>T2>T1>T4>T5>T6。T3 處理下F1、F2 和F3 化學(xué)調(diào)控的最終株高分別為100.68、79.68、85.30 cm，比T2 高1.9%～10.6%，比T1 高7.3%～16.7%，比T4 高10.2%～18.0%，比T5 高11.7%～24.0%，比T6 高15.5%～25.3%。由此可以說(shuō)明炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控能顯著影響棉花株高。

圖1 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控下棉花株高動(dòng)態(tài)變化

2.2 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響

由表2 可以看出，棉花農(nóng)藝性狀受化學(xué)調(diào)控影響較大，隨著氟節(jié)胺濃度的增加，株高逐漸降低，F(xiàn)3、F2 比F1 分別顯著降低18.28%、15.83%；莖粗逐漸增大，F(xiàn)3、F2 較F1 分別顯著增加26.06%、16.46%。F3、F2 處理下倒一果枝長(zhǎng)度較F1 分別顯著減少29.02%和18.15%；倒二果枝長(zhǎng)度較F1 分別減少35.33%和13.47%；倒三果枝長(zhǎng)度分別減少32.34%和10.27%；倒四果枝長(zhǎng)度分別減少35.05%和11.47%。F3 處理的倒二、倒三、倒四果枝長(zhǎng)度均顯著高于F1，說(shuō)明化學(xué)調(diào)控能顯著影響棉花的生長(zhǎng)發(fā)育。

由表2 看出，炭基肥配施化肥對(duì)棉花株型的影響較為顯著，株高、莖粗、倒一果枝長(zhǎng)度均隨炭基肥配施量增加呈先升后降的趨勢(shì)。當(dāng)炭基肥配施量從零增加到2.7 t/hm2時(shí)，棉花株高最高，增幅達(dá)21.78%，差異達(dá)顯著水平；莖粗增加1.71 mm，增幅達(dá)18.10%，差異達(dá)到顯著水平。倒一果枝長(zhǎng)度以T3 處理最大，顯著高于T4、T5，而與其他處理無(wú)顯著差異；倒二果枝長(zhǎng)度以T6 最大；倒三、倒四果枝長(zhǎng)度各處理間無(wú)顯著差異。

表2 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控下棉花農(nóng)藝性狀變化

化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響效應(yīng)(F 值)均達(dá)到極顯著水平，肥料處理對(duì)株高、莖粗的影響效應(yīng)達(dá)極顯著水平，對(duì)倒一、倒二果枝長(zhǎng)度影響達(dá)顯著水平，肥料與化學(xué)調(diào)控互作效應(yīng)對(duì)農(nóng)藝性狀的影響達(dá)到顯著或極顯著水平。

2.3 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花干物質(zhì)積累的影響

由表3 可知，隨著生育期的推進(jìn)，棉花干物質(zhì)積累量逐漸增加。相同化學(xué)調(diào)控不同肥料處理?xiàng)l件下，各時(shí)期單株干物質(zhì)積累量均隨著炭基肥配施比例的升高而出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。整體干物質(zhì)積累以F3 處理較高，在各化學(xué)調(diào)控條件下，炭基肥配施化肥處理單株干物質(zhì)積累量均高于傳統(tǒng)施肥處理(T6)，其中各時(shí)期均以F1T3、F2T3 和F3T3 處理單株干物質(zhì)積累量最多，并與傳統(tǒng)施肥處理間差異顯著。

表3 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控處理對(duì)棉花單株干物質(zhì)積累的影響

2.4 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花干物質(zhì)積累分配的影響

由圖2 看出，隨生育期推進(jìn)，棉花營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)分配率呈逐漸下降趨勢(shì)，生殖器官干物質(zhì)分配率均表現(xiàn)為單峰上升趨勢(shì)。相同化學(xué)調(diào)控處理下，各肥料處理的營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)分配率均從花期到鈴期迅速下降，說(shuō)明該時(shí)期干物質(zhì)積累正是從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)變最快的時(shí)期，當(dāng)生育期從鈴期向絮期遞進(jìn)時(shí)，干物質(zhì)積累逐漸平緩。

圖2 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花干物質(zhì)積累分配的影響

2.5 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控下棉花干物質(zhì)積累方程模型及其特征分析

進(jìn)一步利用Logistic 方程對(duì)不同處理組合進(jìn)行干物質(zhì)擬合后發(fā)現(xiàn)，方程的R2均大于0.94(P<0.01)，說(shuō)明方程成立且擬合程度高，該方程可以很好解釋作物的生長(zhǎng)狀況。從表4 中可以看出，3個(gè)化學(xué)調(diào)控處理下最大干物質(zhì)積累量均出現(xiàn)在T3 處理，F(xiàn)1T3 單株干物質(zhì)積累量為78.35 g，較F1T6 處理高27.43 g；F2T3 單株干物質(zhì)積累量為53.12 g，較F2T6 高17.18 g；F3T3 單株干物質(zhì)積累量為92.75 g，較F3T6 高39.56 g，F(xiàn)3 處理干物質(zhì)積累的變化幅度較大。3 個(gè)化學(xué)調(diào)控處理下單株干物質(zhì)積累量整體表現(xiàn)為隨著炭基肥配施量的升高呈現(xiàn)先升高后下降趨勢(shì)，與實(shí)際結(jié)果相同。3個(gè)化學(xué)調(diào)控處理下干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率隨炭基肥配施量的升高呈現(xiàn)先升高后下降趨勢(shì)，最大值為2.09 g/(株·d)。F3 處理下干物質(zhì)快速積累的起始時(shí)間較常規(guī)施肥處理有所延后。F1 處理的干物質(zhì)快速積累時(shí)間持續(xù)32.97～60.69 天，F(xiàn)2 處理持續(xù)34.84～46.62 天，F(xiàn)3 處理持續(xù)52.16～60.97 天。

表4 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控下棉花干物質(zhì)積累方程模擬及其特征

2.6 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表5 可以看出，炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控可以顯著增加籽棉產(chǎn)量。隨著炭基肥配施量的增加，棉花單鈴重、單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量和衣分均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，單鈴重、單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量和衣分的均值都高于傳統(tǒng)施肥處理T6，整體最高值出現(xiàn)在3 個(gè)氟節(jié)胺濃度處理下的T3 處理。根據(jù)差異顯著性檢測(cè)(F 值)可知，籽棉產(chǎn)量和衣分是差異的主要因素。籽棉產(chǎn)量受氟節(jié)胺處理和炭基肥配施處理的影響極顯著(P<0.01)，但不受二者交互作用的影響。衣分受炭基肥配施量的影響極顯著(P<0.01)。各氟節(jié)胺濃度處理下衣分最大值較T6 提高5.61%～6.82%，氟節(jié)胺處理對(duì)衣分無(wú)顯著影響。

表5 炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 討論與結(jié)論

農(nóng)藝性狀可以在一定程度上反映作物的生長(zhǎng)狀況是否良好[11]。施用氟節(jié)胺和炭基肥可以顯著改善作物生長(zhǎng)，并在農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)施肥處理，這與王智慧等[12]的研究結(jié)果一致。作物生長(zhǎng)過(guò)程中炭基肥能持續(xù)釋放養(yǎng)分，保證整個(gè)生育期所需[13]。而化學(xué)調(diào)控處理能有效控制棉花株高，同時(shí)使株型更為緊湊[14]。在1 050 mL/hm2和1 350 mL/hm2氟節(jié)胺處理下棉花頂端果枝長(zhǎng)度明顯低于750 mL/hm2處理。

干物質(zhì)積累能直接影響作物成熟期的產(chǎn)量占比，干物質(zhì)積累量大是產(chǎn)量提升的關(guān)鍵[15]。王淑君等[16]發(fā)現(xiàn)施用炭基肥可以提高作物地上部干物質(zhì)積累。吳玥等[17]也同樣發(fā)現(xiàn)化學(xué)調(diào)控在促進(jìn)作物從生殖生長(zhǎng)向營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變中有著重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)，炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控組合處理能夠促進(jìn)棉花干物質(zhì)積累，干物質(zhì)積累量以及最大積累速率均出現(xiàn)在F3T3 處理。噴施氟節(jié)胺后，作物由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變迅速，F(xiàn)3 處理下的干物質(zhì)快速積累持續(xù)時(shí)間較F1、F2處理平均提高8.91 天和15.26 天。在同一化學(xué)調(diào)控處理下，炭基肥配施化肥處理干物質(zhì)快速積累持續(xù)時(shí)間均以T3 處理最長(zhǎng)，并且全生育期的單株干物質(zhì)積累均以T3 處理最優(yōu)，顯著高于常規(guī)施肥處理。

炭基肥配施化肥可以明顯提高作物產(chǎn)量[18]。但關(guān)于炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控結(jié)合對(duì)棉花產(chǎn)量的影響研究較少。棉花產(chǎn)量直接影響其本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[19]?；瘜W(xué)調(diào)控和適量施肥可以促進(jìn)產(chǎn)量提高，為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供原料[20]。本試驗(yàn)結(jié)果為:F1T3、F2T3、F3T3 處理下棉花產(chǎn)量最高，分別為6 250.03、6 446.54、6 845.44 kg/hm2，一定范圍內(nèi)棉花產(chǎn)量隨氟節(jié)胺濃度的增加而提升。這與王玉嬌等[21]的結(jié)果一致。本研究表明，炭基肥配施化肥與化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花生長(zhǎng)指標(biāo)、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量有顯著影響，F(xiàn)3T3 處理增產(chǎn)達(dá)到最優(yōu)。主要是由于該組合(F3T3)條件能夠限制棉花頂端優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也為植株生長(zhǎng)提供充足養(yǎng)分，增加了物質(zhì)積累，為棉花的生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成奠定充足基礎(chǔ)。