滩涂盐碱地不同种植方式的生态效应及对棉花产量的影响

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　　摘要：以转Bt基因抗虫棉品种苏棉28号为材料，设计露地直播、地膜平铺、沟畦覆盖小垄、沟畦覆盖高垄4个不同处理，研究不同种植方式对滩涂盐碱地棉花出苗率、成苗率、产量、农艺性状和干物質量的影响。结果表明，与露地直播相比，地膜平铺、沟畦覆盖小垄和沟畦覆盖高垄都能显著提高耕作层地温，降低土壤含盐量，沟畦覆盖高垄比沟畦覆盖小垄的抑盐效果更好;地膜覆膜显著提高了棉花的出苗率、成苗率、果枝台数、干物质量和产量，并且都是以沟畦覆盖高垄效果最好。与沟畦覆盖小垄相比，沟畦覆盖高垄的成苗率和籽棉产量分别提高了18.2%和6.6%。沟畦覆盖高垄优化了棉花出苗和前期生长发育的环境，是实现盐碱地抗虫棉高产的重要途径。
　　 关键词：棉花;地膜覆盖;产量;成苗;出苗;农艺性状;干物质量
　　 中图分类号： S562.01  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）15-0137-04
　　 随着城市化进程的加快发展，粮棉争地矛盾问题日益突出。发掘新的植棉区来扩大棉花种植面积是保障棉花产业可持续发展的重要途径之一[1]。棉花耐盐性较强，是开发盐碱地的先锋作物[2]。开发利用边缘土地植棉，如在滩涂盐碱地植棉已成为棉花生产的主要方向。因此，研究适应滩涂盐碱地高效植棉新技术，提高棉花产量是农民增收和加快围垦滩涂改造的共同需求[3]。
　　立苗是盐碱地植棉的首要难题[4]。地膜覆盖具有保墒增温、抑盐和控制早期田间杂草等功能，是盐碱地植棉的重要保证措施。沟畦覆膜栽培是在栽培畦面上做成沟，两边起垄，沟内种植作物后覆盖地膜的一种地膜覆盖栽培技术[5]。该技术在我国北方干旱地区广为推广，具有节水抗旱、抑制盐分的作用，但该技术在长江流域棉田应用较为少见。起垄播种是利用土壤表层积盐的特点和“盐向高处爬”的水盐运动规律，使沟内盐分向垄上聚集，减少种植区土壤盐分的含量[6]。已有研究报道，垄的高度在一定程度上会影响种植区土壤降盐的效果[7]。因此，本试验设计不同的起垄高度，以传统的露地栽培和地膜平铺为对照，在滩涂盐碱地棉区研究不同垄高下沟畦覆盖对棉花出苗、成苗以及产量等的生物学效应。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验设计
　　试验于2012年在江苏省盐城市大丰金海农场滩涂盐碱地进行。试验棉田土壤全盐含量在0.21%～0.28%之间，0～20 cm土壤含有机质0.77%，全氮 12.45 mg/kg，速效磷24.57 mg/kg，速效钾 267.43 mg/kg。试验设4个处理，分别为露地直播、地膜平铺、沟畦覆盖小垄（垄高5～8 cm）和沟畦覆盖高垄（垄高17～20 cm）4个处理。试验采取随机区组设计，3次重复，小区长8.00 m，面积51.20 m2，密度为5.25万株/hm2。供试品种为苏棉28号，试验于4月27日直播，先在小区里按120 cm开深沟起垄，垄宽20 cm，在两垄内侧5 cm处的畦面上按40 cm的行距开播种沟，沟深8～10 cm，按预定株距每穴人工点播棉种8粒，覆潮土2.0～2.5 cm 后铺上地膜并拉紧，用土压实。覆膜的小区棉花齐苗后，用刀具破口放苗，并在周围壅土堵孔，3叶时定苗，每穴留苗1株。其他管理措施按当地高产栽培要求进行。
　　1.2 数据收集
　　1.2.1 土壤地温和盐分测定 于苗期、蕾期、花铃期不同时段，测定棉花近根区土壤5、10、15、20 cm土层地温变化情况，计算其平均值;于蕾期测定土壤5、10、15、20 cm土层盐分，计算其平均值。土壤地温和盐分采用Spectrum公司生产的ECMETR11+电导仪进行测定。
　　1.2.2 生长发育动态及产量形成调查 苗期调查：出苗率和成苗率。成苗率的计算方法参照文献[8]进行。群体动态调查：选取连续10株长势一致的植株挂牌，定期调查株高、真叶数、果枝数等农艺性状。
　　1.2.3 干物质积累 于苗期、蕾期、开花期、花铃期、盛铃期、吐絮期取样，分茎、叶、花蕾铃3个部分测定干物质量。
　　1.2.4 产量测定 10月底调查实收密度和单株成铃，并选择有代表的棉株，采摘50个棉桃，测定铃质量、衣分，计算理论产量。
　　1.2.5 数据处理 试验数据采用Excel、SPSS等软件系统进行数据处理、统计分析并作图。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同种植方式对盐碱地棉花出苗率和成苗率的影响
　　由图1可知，覆盖地膜能显著提高盐碱地棉花出苗率。沟畦覆盖高垄和沟畦覆盖小垄的出苗率基本一致，略高于地膜平铺处理。沟畦覆盖高垄成苗率为69.1%，比沟畦覆盖小垄成苗率提高了18.2%。说明沟畦覆盖高垄处理更有利于盐碱地棉花立苗和棉苗生长。
　　2.2 不同种植方式对土壤温度和含盐量的影响
　　耕作层（0～20 cm）平均地温的测试结果（表1）表明，覆膜处理在前2个时期的增温效果显著。与露地直播相比，覆膜处理5月5日（出苗前）平均地温增加1.87 ℃，增幅8.0%;5月30日（苗期）平均地温增加1.37 ℃，增幅5.3%;6月20日（蕾期）平均地温增加0.73 ℃，增幅2.5%，3个覆膜处理间地温无显著性差异。与露地直播相比，覆膜处理都能有效地降低土壤含盐量。地膜平铺和沟畦覆盖小垄处理之间土壤含盐量均值无显著性差异，而沟畦覆盖高垄处理的土壤含盐量显著低于其他处理，说明沟畦覆盖加两侧起高垄降盐效果更好。
　　2.3 不同种植方式对盐碱地棉花农艺性状的影响
　　表2表明，覆盖地膜具有促进棉株早发、生长的功效，能够显著增加棉花株高、真叶数和果枝台数。覆膜处理间，又表现为沟畦覆盖高垄效果最好。与露地直播相比，沟畦覆盖高垄下真叶数和果枝台数分别增加了3.0张/株和2.2台/株，而地膜平铺分别增加了2.0张/株和1.3台/株。 　　2.4 不同种植方式对盐碱地棉花干物质积累动态的影响
　　 由图2可以看出，随着棉花生育进程，茎秆干物质量、叶片干物质量和生殖器官干物质量积累动态表现出不同的变化趋势。不同处理下茎秆干物质量的积累随时间的推移呈逐步增加的趋势，而叶片和生殖器官则分别表现为抛物线和典型的“S”型趋势。覆膜处理营养器官和生殖器官干物质积累量和积累速率都显著高于露地直播处理，且该差异在8月10日（结铃期）以后逐步加大。不同处理间又表现为沟畦覆盖高垄>沟畦覆盖小垄>地膜平铺>露地直播。
　　2.5 不同种植方式对盐碱地棉花产量及产量构成的影响
　　表3表明，与露地直播相比，地膜覆盖增加了棉花铃数、铃质量及产量，其中以沟畦覆盖高垄增幅最大，其次为沟畦覆盖小垄、地膜平铺。沟畦覆盖小垄和地膜平铺处理间差异不显著。沟畦覆盖高垄处理下铃数比地膜平铺和沟畦覆盖小垄分别提高9.7%和5.6%;籽棉产量分别提高9.6%和6.6%。覆膜处理对品种衣分没有显著性影响。
　　进一步分析表明，结铃期至吐絮期棉花营养器官干物质积累量、生殖器官干物质积累量和总干物质积累量与子棉产量呈显著或极显著正相关关系（r=0.746*、0.874* *、0.825* *）。
　　3 讨论与结论
　　地膜覆盖栽培为20世纪盐碱地植棉技术的一大突破。前人的研究表明，地膜覆盖能够阻隔土壤热量向外辐射，保持和增加耕作层土壤温度，减少土壤水分的蒸发，保持根区土壤水分，有效地抑制盐分的上升，从而改善土壤的理化性状，为棉花的出苗、成苗创造良好的农田生态环境，缓解了盐碱地棉花缺苗断垄的问题[9]。本研究在江苏省大丰滨海盐碱地开展的试验结果进一步证实了其生态效应和生物学效应，同时发现沟畦覆盖起垄种植能进一步增强地膜覆盖的有利效应。对地温和土壤盐分含量的测定表明，尽管3种地膜覆盖方式下棉田前期的地温基本一致，但沟畦覆盖高垄的根区土壤含盐量显著低于地膜平铺和沟畦覆盖小垄，显著提高棉花出苗率，促进了棉苗的生长，进一步增强了地膜覆盖的抑盐效果。究其原因，可能一是因为相对于小垄，高垄本身土壤体积较大，能够聚集的土壤盐分较多，累积淡化播种层的盐分浓度程度较大;二是在降雨期间，高垄能汇集更多的雨水，减少径流，使水和盐渗透到更深的土层[10]，为根系生长提供了更适宜的土壤环境。
　　本研究结果表明，地膜覆盖能显著增加盐碱地棉花产量，从产量构成因素方面看，膜覆盖的增产效应主要是结铃数和铃质量的增加，而对衣分的影响较小。这与李振怀等的研究结果[11]基本一致，但与韩勇等的覆盖地膜仅提高铃数而铃质量没有变化的结果[12]不太一致。这可能与选用的材料不同有关。作物干物质生产量是实现高产的前提，提高盛花后群体干物质生产量是高产棉花群体最本质的指标[13]。本研究中沟畦覆盖高垄种植方式相对其他覆膜处理虽未能显著增加棉花真叶数和果枝台数，但能显著提高结铃期至吐絮期干物质质量积累量。相关分析结果表明，结铃期至吐絮期棉花营养器官干物质积累量、生殖器官干物质积累量和总干物质积累量与籽棉产量呈显著或极显著正相关关系，说明在盐碱地植棉，提高结铃期至吐絮期干物质积累量更利于获得较高的产量。综上所述，沟畦覆盖高垄能有效降低棉苗根区盐分，促进棉花早发稳长，提高棉花群体干物质积累量，有利于盐碱地棉花稳产增产。
　　参考文献：
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