粮棉轮作与土壤深翻对棉花生育性状及产量的影响

祁虹 王树林 王燕 张谦 冯国艺 林永增 梁青龙

摘 要：试验采用随机区组设计，研究了粮棉轮作种植模式与土壤深翻对棉花生长发育及产量性状的影响。结果表明，轮作促进了棉花的营养生长与生殖生长，无论是在旋耕条件下还是在深翻条件下，棉花株高、真叶数、果枝数、蕾铃数、单铃质量均较连作有不同程度提高，籽棉产量在旋耕与深翻条件下分别较连作提高4.5%与2.6%。土壤深翻前期抑制棉花生长，棉花株高、真叶数均低于旋耕处理，但棉花中后期优势明显，果枝数、单株成铃数、单铃质量均高于旋耕处理，籽棉产量在连作与轮作条件下分别较旋耕处理提高4.0%与2.1%。粮棉轮作与土壤深翻相结合是提高棉花产量的有效措施。

关键词：粮棉轮作；土壤深翻；棉花生育；产量

中图分类号：S562 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.029

Abstract： Adopting randomized block design，the effects of wheat-maize-cotton rotation system and soil deep ploughing on cotton development traits and yield was studied. The results showed that rotation promoted vegetative and reproductive growth of cotton， and the plant height， true leaves， fruit branches， squares and bolls， boll weight were all increased in rotary tillage and deep ploughing. Cotton yield was increased by 4.5% and 2.6% compared with succession cropping under rotary tillage and deep ploughing conditions respectively. Deep ploughing restrained cotton growth in early stage， and the plant height， true leaves were lower than that of rotary tillage， but in middle and late stage cotton growth showed obvious superiority， and fruit branches， bolls per plant， boll weight of deep ploughing were higher than that of rotary tillage. Cotton yield was increased by 4.0% and 2.1% compared with rotary tillage under succession cropping and rotation conditions respectively. Wheat-maize-cotton rotation system combined with deep ploughing was effective measures to increase cotton yield.

Key words： wheat-maize-cotton rotation system；deep ploughing；cotton development；yield

河北省既是种粮大省，也是植棉大省，粮棉争地矛盾历来十分突出[1-2]。近年来，随着国家对粮食安全问题的日益重视，如何增加粮食产量成为人们关注的热点话题，河北省中南部地区为传统旱地棉花产区，棉花长期连作导致棉花生产出现诸多问题，一是土壤中枯萎病、黄萎病等致病菌数量积累引起的棉花早衰、减产[3-4]，二是传统的旋耕方式导致犁底层变浅，土壤通透性降低，影响棉花根系下扎，同时土壤蓄水、供水能力下降[5-7]，三是土壤养分主要集中在上部耕层，垂直分布不均衡，且田间杂草危害严重[8-10]。随着水利条件的改善，该地区具备了种植粮食的生产条件，但受水资源限制[11]，完全改种粮食仍存在地下水供给不足的问题。针对这一现状，在河北省中南部传统一熟旱地棉区开展棉花-小麦-玉米两年三熟粮棉轮作种植模式研究，即种植一年棉花，棉花收获后改种小麦、玉米，玉米收获后进行一次土壤深翻，第2年再种植棉花。这一粮棉轮作两年三熟种植模式既可有效增加粮食产量，又可兼顾河北省压采地下水任务。本试验在棉花连作、粮棉轮作模式下开展深翻与常规旋耕的对比研究，探索实现棉花增产的技术途径。

1 材料和方法

1.1 试验地与供试品种

试验设在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站进行，前茬棉花，土壤为沙壤土，肥力中等，有机质8.1 g·kg-1，全氮0.609 g·kg-1，速效磷24.7 mg·kg-1，速效钾137.4 mg·kg-1。棉花品种采用冀杂1号。

1.2 试验设计与方法

试验采用随机区组设计，设置4个处理。处理A：棉花连作，旋耕；处理B：棉花连作，深翻；处理C：粮棉轮作，旋耕；处理D：粮棉轮作，深翻。具体内容为：试验田2013年前连作棉花30年，棉花连作处理2014年、2015年种植棉花，粮棉轮作处理2013年棉花收获后播种小麦，2014年小麦收获后播种玉米，玉米收获后2015年播种棉花。深翻处理为棉花连作在棉花收获后深翻40 cm，粮棉轮作处理在玉米收获后深翻40 cm，来年播种棉花，棉花收获后旋耕播种小麦；旋耕处理为小麦、棉花播种前进行旋耕。

试验田棉花连作处理肥料一次性底施，施纯N 225 kg·hm-2，P2O5 120 kg·hm-2，K2O 180 kg·hm-2，粮棉轮作处理棉花施N 225 kg·hm-2，K2O 180 kg·hm-2；小麦施纯N 300 kg·hm-2（50%底施，50%拔节期追施），P2O5 150 kg·hm-2；玉米施纯N 225 kg·hm-2， K2O 75 kg·hm-2。

棉花、小麦、玉米其它管理同大田。

1.3 调查项目

试验每小区固定20株，于5月25日、6月15日调查棉花株高、主茎真叶数，7月1日、7月15日、8月15日调查棉花株高、果枝数，6月15日调查蕾数，7月1日调查幼铃数，7月15日、8月15日、9月10日调查单株成铃数，10月25日小区收获一次计产。每小区收获20株棉花所有吐絮铃测定单铃质量、衣分。

2 结果与分析

2.1 不同处理对棉花株高的影响

从表1中可以看出，轮作明显增加了棉花不同生育时期的株高，旋耕条件下5个时期轮作较对照分别增加1.8，4.8，9.2，3.1，8.7 cm，深翻条件下轮作较对照分别增加1.9，1.8，2.9，0.2，5.4 cm。这一结果表明，轮作对于促进棉花的生长有明显的作用。

深翻处理对棉花株高前期生长有抑制作用，中后期则促进作用明显。在连作条件下，深翻在苗期株高较对照低0.7 cm，到6月15日时较对照高1.1 cm，随着生育期的推进，深翻处理株高一直高于对照；在轮作条件下深翻处理7月1日前株高均低于旋耕处理，到7月15日以后明显高于旋耕处理。

从棉花株高生长趋势来看，7月15日前是棉花株高生长的高峰期，7月15日后对照株高增量仅有3.4 cm，而深翻处理、轮作旋耕处理、轮作深翻处理株高增量则分别是7.0，9.0，12.2 cm，这也表明深翻与轮作处理均对棉花中后期生长具有明显的促进作用。

2.2 不同处理对棉花真叶与果枝数的影响

从表2可知，5月25日与6月25日真叶数轮作高于连作，旋耕条件下多0.2片与0.6片，深翻条件下多0.1片与0.3片，因此轮作对于棉花前期真叶数有提高作用；深翻处理则低于旋耕处理，连作条件下少0.2片与0.3片，轮作条件下少0.1片与0.4片，深翻对棉花前期生长有抑制作用。

从7月1日到8月15日的果枝数来看，7月1日不同处理间果枝数差异不大，7月15日与8月15日果枝数轮作高于连作，旋耕条件下多0.1，0.3台，深翻条件下多0.2，0.1台，轮作效应明显；深翻处理对果枝数影响也较大，7月15日与8月15日连作条件下分别多0.6，0.6台，轮作条件下多0.7，0.4台；深翻对棉花后期果枝数提高作用较大。

2.3 不同处理对棉花蕾铃数的影响

从表3可知，6月15日单株现蕾数轮作高于连作，旋耕与深翻条件下分别多0.8，1.0个，7月1日幼铃数轮作在旋耕与深翻条件下分别较连作增加0.1与0.3个，7月15日、8月15日与9月10日单株成铃数轮作均高于连作处理，表明无论是在旋耕条件下还是在深翻条件下，轮作对棉花生殖生长在整个生育期均具有明显的促进作用。

深翻处理对棉花前期的生殖生长抑制作用明显，6月15日现蕾数连作与轮作条件下分别较旋耕少1.2与1.0个，7月1日幼铃数则分别少0.6与0.4个，进入7月15日后，深翻处理表现出明显的后发优势，7月15日成铃数深翻较旋耕在连作条件下多0.4个，在轮作条件下多0.3个，8月15日为1.2，0.2个，9月10日则为1.2，0.3个。

2.4 不同处理对棉花产量及产量构成的影响

从产量构成来看（表4），轮作单株铃数和单铃质量均高于连作，在旋耕条件下分别高1.5个与0.3 g，在深翻条件下高0.6个与0.4 g，而衣分不同处理间则差异不显著，籽棉产量轮作处理在旋耕与深翻条件下分别较连作提高4.5%与2.6%，轮作深翻处理则较连作旋耕处理增产6.7%，皮棉产量亦有不同程度提高。

深翻对棉花产量构成亦有正向作用，在连作条件下，深翻处理单株铃数与单铃质量较旋耕增加1.2个与0.1 g，在轮作条件下增加0.3个与0.2 g，衣分深翻处理在连作和轮作条件下均低于旋耕处理，籽棉产量深翻处理在连作与轮作条件下分别较旋耕处理提高4.0%与2.1%，皮棉产量深翻处理也高于旋耕处理。

3 结 论

轮作对于农作的生长发育及产量有明显的促进作用，本试验中，小麦-玉米-棉花轮作对棉花的营养生长与生殖生长促进作用明显，无论是在旋耕条件下还是在深翻条件下，均表现为棉花株高增加，真叶数、果枝数提高，蕾铃数、单铃质量明显高于连作处理，但衣分变化不大，籽棉产量在旋耕条件下提高4.5%，在深翻条件下提高2.6%，皮棉产量也有提高。

关于深翻对作物生长的影响之前也有不少报道，本试验研究发现，深翻后对棉花前期营养生长具有抑制作用，无论是在连作还是在轮作条件下，苗期棉花株高、真叶数、蕾铃数均低于旋耕处理，但进入中后期深翻处理则棉花表现出了明显的后发优势，棉花株高、果枝数、成铃数、单铃质量均较旋耕处理有不同程度的提高，籽棉产量在连作条件下提高4.0%，在轮作条件下提高2.1%。

在粮棉轮作模式下，适当对土壤进行深翻，可实现轮作效应与深翻效应的叠加，大幅度提高棉花产量，本试验中籽棉产量提高6.7%，皮棉产量提高4.5%，是实现棉花增产提效的有效措施。

参考文献：

[1]毛树春.棉花优质高产的理论与技术[M].北京：中国农业出版社，1999.

[2] 刁光中.黄淮海棉区麦棉两熟研究现状和发展[J].中国棉花，1990（1）：6-8.

[3]刘瑜，梁永超，褚贵新，等.长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活性与酶学性状的影响[J].生态环境学报，2010，19（7）：1586-1592.

[4]单鸿宾，梁智，王纯利，等.棉田连作对土壤微生物及酶活性的影响[J].中国农业科技导报，2009，11（1）：113-117.

[5]吴玉红，田霄鸿，池文博，等.机械化保护性耕作条件下土壤质量的数值化评价[J].应用生态学报，2010，21（6）：1468-1476.

[6]CORNISH P S，LYMBERY J R.Reduced early growth of direct drilled wheat in southern New South Wales：cause and Consequences[J].Animal Production Science，1987，27（6）：869-880.

[7]冯跃华，邹应斌，ROLAND J B，等.免耕直播对一季晚稻田土壤特性和杂交水稻生长及产量形成的影响[J].作物学报，2006，32（11）：1728-1736.

[8]孙国跃，周萍，王祝余.响水县耕地地力变化趋势及应用对策[J].河北农业科学，2011，15（4）：29-32.

[9]李彰，熊瑛，吕强，等.微生物土壤改良剂对烟草生长及耕层环境的影响[J].河南农业科学，2010 （9）：56-60.

[10]刘鹏涛，冯佰利，慕芳，等.保护性耕作对黄土高原春玉米田土壤理化特性的影响[J].干旱地区农业研究，2009，27（4）：171-175.

[11]何旭平，纪从亮.现代中国棉花育种与栽培概论[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007：201-219.