密度与化控对麦后直播棉产量及矿质元素积累的影响

吴莘玲，耿吉嘉，曹丽芳，林远，刘晓飞，蔡泽洲，陈媛，张祥，陈德华

（扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点，江苏扬州225009）

棉花是我国最重要的经济作物，也是除粮食之外最重要的农产品和战略物资，对于保障以棉花为主要原料的纺织工业健康持续发展意义重大[1-3]。 长江流域棉区是我国重要棉区之一，营养钵育苗移栽是其传统的种植方式，但该方式存在制钵、移栽用工多，劳动强度大，苗床管理复杂，生育期过长，尤其是成铃吐絮期长、成铃吐絮不集中等问题[4]，已不适应当前农业发展趋势。而小麦后直播棉可采用机械化播种，且成铃和吐絮集中， 利于最终实现一次性人工采收或机械采收，被认为是长江流域棉花发展的主要方向。 但目前其配套栽培技术还未完善，有待进一步研究。

前人已明确氮、磷、钾等元素对促进棉花生长发育，提高产量品质具有明显作用[5-7]。 张学昕等[8]提出，增施氮、磷、钾肥可促进棉花各器官的干物质积累量， 且能显著增加籽棉和皮棉产量，增产幅度分别为9.42%～81.71%和15.51%～136.96%。 而氮、磷、钾等元素吸收与利用均可被栽培技术所调控，密度、化控便是其中重要手段。Craig 等[9]认为合理密植有利于棉花群体的通风透光， 增加叶面积对光的截获和光能的利用，有利于棉花对氮、磷、钾的吸收，尤其是生殖器官的养分积累，是实现棉花增产的重要技术措施。 李蕾[10]则发现，在12 万～24 万株·hm－2条件下，棉株总氮、 磷含量变化表现为随密度加大而降低。化控主要是利用生长物质调控棉花生长发育和矿质营养吸收，从而提高产量和品质[11-13]。 棉太金是一种利用延缓剂DPC（Mepiquat 1，1-Dimethylpiperidinium，甲哌嗡）与促进剂2-N，N- 二乙氨基乙基己酸酯（DTA-6）互补增效作用的棉花专用型生长调节剂，对棉花生长发育、营养吸收、株型塑造均有显著的调控效果[14-16]。

但目前密度与棉太金化控对长江流域小麦后直播棉生长发育研究还未见系统报导。 因此，本研究探讨密度、棉太金对小麦后直播棉产量及氮、磷、钾等元素吸收利用的影响，从而为长江流域棉花高产、优质栽培提供实践指导。

1 试验材料与方法

1.1 试验设计

于2011―2012 年在扬州大学农学院试验田进行，气象条件见表1。 试验地为砂壤土，土壤有机质含量17.8 g·kg－1、水解氮64.8 mg·kg－1、速效磷25.6 mg·kg－1、速效钾85.4 mg·kg－1。 采用小麦后直播方式播种， 供试品种为早熟品种国欣早11-1，采用双因素随机区组设计，设置密度和棉太金用量2 个因素，密度设75 000、90 000、105 000株·hm－23 个水平，分别以D1、D2、D3 表示；棉太金用量分别为0 mL·hm－2、1 170 mL·hm－2、2 340 mL·hm－2，分别以CK、T1、T2 表示，具体运筹方式见表2。 共9 个处理，3 次重复，27 个小区。试验小区面积为38.4 m2，每个小区6 行，行距81 cm， 行长8 m。 2011 年6 月7 日和2012 年6月8 日播种， 氮肥（纯N）、 磷肥（P2O5）、 钾肥（K2O）的用量分别为150、75、150 kg·hm2。 两年均于10 月10 日喷施噻苯隆脱叶催熟剂（由中国农业大学提供）进行脱叶和催熟。其他管理措施按当地常规进行。

表1 棉花生长发育期气象（2011―2012 年）Table 1 Meteorological during cotton growth and development （2011-2012）

表2 棉太金系统化控运筹Table 2 Miantaijin system control treatments （mL·hm－2）

1.2 调查和测定项目

1.2.1 不同器官干物质积累及其氮、磷、钾的含量测定。 于7 月15 日（盛蕾期）、8 月5 日（盛花期）、9 月20 日（吐絮）每小区随机取2 株具有代表性棉株，将地上部分成茎、叶、铃3 部分烘干、称量，并进行全氮、磷、钾的含量测定。 全氮用H2SO4-H2O2-靛酚蓝比色法测定；全磷用钼酸铵比色法测定；全钾用火焰光度计法，测定方法参见文献[17]。

1.2.2 产量及其构成因素。 于9 月20 日调查每个小区实收密度及中间2 行的棉铃数，计算获得单株铃数。 同时将中间2 行所有的棉铃晒干后称量获得铃重。 计算获得理论籽棉产量，按实际收获的小区棉花籽棉产量换算成公顷产量。

1.3 数据分析

本实验数据用SPSS 17.0 和DPS 7.55 进行数据处理，用Excel 2003 进行作图。

2 结果与分析

2.1 密度、棉太金化控对小麦后直播棉产量及构成因素的影响

表3 表明，密度、棉太金均显著影响籽棉产量。 不同处理间相比，2 年中D3T1 籽棉产量均最高，且显著高于D1CK、D1T2、D2CK、D2T2。 说明105 000 株·hm－2密度配合施用1 170 mL·hm－2棉太金有利于国欣早11-1 籽棉产量提高。

进一步分析表明，不同处理群体成铃数表现与产量一致，两年均为D3T1 、D2T1 较高。 方差分析表明，密度对群体成铃数有显著影响，3 个密度下铃数表现为D3＞D2＞D1， 且D3 显著高于D1；不同化控处理间相比，T1 与T2 间成铃数无显著差异，但均显著高于CK，可见，棉太金化控有利于提高棉花群体成铃。

2011 年以D1T1 铃重最高， 其次为D3T1；2012 年则以D2T1 与D3T1 最高，D1T1、D2T2 其次。 方差分析表明，密度对铃重无显著影响；施用棉太金可显著提高铃重， 尤其以T1 处理最为明显。 因此，适宜的棉太金用量有利于提高国欣早11-1 铃重。

表3 密度和棉太金对小麦后直播棉产量及构成的影响Table 3 Effects of density and Miantaijin on yield and composition of direct-seeded cotton after wheat

表3 （续）Table 3 (Continued)

综上， 在90 000～105 000 株·hm－2密度范围内，配合施用1 170 mL·hm－2棉太金有利于国欣早11-1 在小麦后直播种植方式下，提高群体成铃数、铃重，从而实现高产。

2.2 密度、 棉太金化控对氮磷钾吸收和积累的影响

2.2.1 对氮的吸收与积累。 氮素总吸收量结果（表4）表明，D2T1 总吸收量最高，其次为D3T1与D1T1，三者之间差异不显著，但它们均显著高于其它处理。 进一步分析表明，在相同密度下，以T1 处理群体氮素吸收量最高， 其次是T2，最低为CK；而在相同棉太金用量下，以D2、D3 处理较高。

表4 密度与棉太金对棉花氮吸收的影响（2012 年）Table 4 Effects of density and Miantaijin on nitrogen absorption in cotton (2012)

表4 （续）Table 4 (Continued)

籽棉产量与氮素总吸收量相关性分析（图1）表明，在本试验氮素吸收积累范围内，两者呈显著线性正相关关系（r＝0.757*），即籽棉产量随着氮素吸收量的增加而增加。 因此，在小麦后直播种植棉花方式下提高群体氮素吸收量有利于提高产量。 综上，中、高密度配合适宜的棉太金用量可促进棉株群体氮素吸收，从而为最终籽棉产量形成奠定物质基础。

图1 籽棉产量与矿质元素吸收量相关性Fig. 1 Correlation between cotton yield and uptake of mineral elements

进一步分析不同生育期氮素吸收量表明，D2T1、D3T1 随着生育进程推进， 氮素吸收量与吸收比例均呈逐渐增加趋势，而其它处理则呈先上升，至盛蕾—盛花期达最大，然后下降的趋势。相关性分析（图2）表明，最终籽棉产量与出苗—盛蕾期、盛蕾—盛花期氮素吸收量均呈开口向下的抛物线关系，且相关性达显著水平（r＝0.640*、r＝0.634*），而籽棉产量与盛花—吐絮期氮素吸收量则呈显著线性正相关关系（r＝0.742*）。 说明长江流域小麦后直播棉在盛花期前应保持较为适宜的氮素吸收量，吸收氮素过多或过少均不利于最终产量形成；但提高盛花—吐絮期氮素吸收量有利于产量的增加。

图2 不同生育期籽棉产量与氮素吸收量关系Fig. 2 Relationship between seed cotton yield and nitrogen absorption at different growth stages

2.2.2 对磷的吸收与积累。 表5 表明，D2T1、D2T2 磷素总吸收量较高， 且显著高于D1CK、D1T2、D2CK、D3CK。 棉太金用量对磷吸收量影响显著，T1、T2 明显高于CK；密度对磷吸收量无显著影响，但D2 密度下吸收量较高。 因此，中密度配合适宜的棉太金用量可促进棉株群体磷素吸收。 籽棉产量与磷素总吸收量相关性分析（图1）进一步表明，两者呈显著线性正相关关系（r＝0.668*），即籽棉产量随着磷素吸收量的增加而增加。 因此，在小麦后直播种植棉花方式下提高群体磷素吸收量有利于提高产量。

表5 密度与棉太金对群体磷吸收的影响（2012 年）Table 5 Effects of density and Miantaijin on population phosphorus absorption (2012)

表5 （续）Table 5 (Continued)

不同生育期磷素吸收量表明，所有处理磷素吸收量与吸收比例均随生育期推进而逐渐增加。籽棉产量与不同生育期磷素吸收量相关性分析（图3）表明，籽棉产量与出苗—盛蕾期、盛花—吐絮期磷素吸收量呈显著或极显著开口向上的抛物线关 系（r＝0.790**、r＝0.661*）；盛蕾—盛花期则未发现明显的相关性。 说明出苗—盛蕾期、盛花—吐絮期磷素的吸收对于最终籽棉产量具有明显的作用，促进这两个时期磷素吸收与积累有利于长江流域小麦后直播棉获得高产。

图3 不同生育期籽棉产量与磷素吸收量关系Fig. 3 Relationship between seed cotton yield and phosphorus absorption at different growth stages

2.2.3 对钾的吸收与积累。 表6 表明，D2T1 钾总吸收量最高，D3T1 其次， 分别是116.4 kg·hm－2、113.1 kg·hm－2。 进一步分析表明，在相同密度下，钾的总吸收量以T1 处理最高； 而在相同棉太金用量下，以D2、D3 较高。

随着生育进程推进，各处理钾吸收量呈增加趋势，至盛花—吐絮期达到最高。 相关性分析（图4）表明，籽棉产量与盛花—吐絮期的钾吸收量呈

显著线性正相关关系（r＝0.752*），说明在盛花后应增加钾吸收量，以促进最终产量的形成。

表6 密度与棉太金对群体钾吸收的影响（2012 年）Table 6 Effects of density and Miantaijin on potassium absorption in cotton (2012)

图4 籽棉产量与盛花—吐絮期钾素吸收量关系Fig. 4 Relation between seed cotton yield and potassium absorption during peak-flowering stage-boll opening stage

3 讨论

3.1 中高密度配合适宜棉太金可促进长江流域小麦后直播棉产量形成

栽培密度、化控是棉花优质、高产的重要因素[18-20]。 根据不同种植密度配合相应化控能够改善田间通风、 光照条件并提高叶片光合能力。本研究表明，在90 000～105 000 株·hm－2密度下配合1 170 mL·hm－2棉太金，小麦后直播更易实现高产， 籽棉产量达3 551.3～3 687.5 kg·hm－2，而韦陈华等[21]认为，在长江流域，小麦后直播棉在密度150 000 株·hm－2配合施用240 mL·hm－2缩节胺条件下产量高且成铃集中利于机械化采收；本试验籽棉产量最高时密度略低于此研究结果，这可能是由于棉太金对棉株株型调控效应略低于缩节胺，但其改进棉花光合生产能力较强[22]，促进单株生产能力效果更强， 进而提高群体成铃数，从而实现高产。 前人研究表明，在长江流域小麦后直播棉种植方式下，群体成铃数对最终籽棉产量贡献率更高，本文研究得出提高群体成铃数有利于实现高产，这与前人的观点一致[23]。但在本文中铃重对籽棉产量贡献率表现并不稳定，这与传统棉花栽培中，提高铃重可实现棉花高产并不完全一致[24]，此方面还有待进一步研究。

3.2 中高密度配合适宜棉太金可促进长江流域小麦后直播棉氮磷钾吸收与积累

在本试验条件下，棉太金化控对氮、磷、钾吸收存在显著影响， 并在中高密度 （90 000～105 000 株·hm－2）和适宜棉太金处理下（苗期：90 mL·hm－2、 盛蕾期：180 mL·hm－2、 盛花期：360 mL·hm－2、盛铃期：540 mL·hm－2），氮、磷、钾吸收积累量最高。 说明中高密度配合适当棉太金施用量可提高棉株群体对氮、磷、钾元素的吸收，进而为长江流域小麦后直播棉提高产量奠定基础。

徐娇[25]研究发现，在一定密度范围内（10 000～30 000 株·hm－2），随种植密度的增加，氮、磷、钾吸收量呈抛物线关系，并非植株养分总吸收量越高产量越高。 而本文发现，在长江流域，小麦后直播棉最终籽棉产量与氮、磷吸收积累量呈显著线性正相关关系；与钾吸收量呈开口向上抛物线关系。 这可能是由于本种植方式极大的减少了N、P、K 肥施用量， 造成最终3 种元素积累量仍低于最适宜的积累量，但有关长江流域小麦后直播棉最适宜的矿质营养元素积累量还有待进一步研究明确。

此外，最终籽棉产量与不同时期氮、磷、钾元素吸收积累量关系并不完全一致。 娄善伟[26]等对新疆棉花的研究发现， 吐絮期棉株N、P、K 积累量最高的处理与产量最高的处理一致。 本文研究发现，最终籽棉产量与盛花—吐絮期3 种元素吸收积累量均呈显著或极显著线性正相关关系，与前人结论一致。 因此，促进该时期矿质营养元素吸收积累将有利于该种植方式下获得高产。

4 结论

长江流域棉区， 密度90 000 ～105 000株·hm－2和1 170 mL·hm－2条件下配合棉太金化控（苗期：90 mL·hm－2、盛蕾期：180 mL·hm－2、盛花期：360 mL·hm－2、 盛铃期：540 mL·hm－2）可提高小麦后直播棉群体整个生育期尤其是盛花—吐絮期氮、磷、钾等元素的吸收，从而为产量形成奠定基础，最终实现高产。