麦棉套作模式影响棉花生长的因素分析及应对措施

李平，谢淑芹

（邯郸市农业科学院/ 邯郸市种质资源创新与分子辅助育种重点实验室，河北邯郸056001）

棉花是我国的重要经济作物，在保障国民经济中占有重要的地位。 近年来，由于市场的影响和政策的调整，粮棉争地矛盾日趋突出，导致棉花的主体地位有所降低。麦棉套作作为一项缓解粮棉争地矛盾、稳定棉花地位的有效措施被广泛应用于农业生产，且麦棉套作模式能较有效地利用时间、空间、热量和光能，具有提高土地利用率的优点，成为棉花主产区的一项主要的种植方式[1]。

麦棉套作模式可分为麦套春棉和麦套夏棉两种方式， 是小麦与棉花在同一时期共处于同一环境的双作物系统。因而，在环境因子方面必然会引起小麦与棉花间存在一定的互利或竞争关系[2-5]。其中，春棉与小麦的共生时间较长，因此，关于麦套春棉对棉花的影响引起了许多研究者的关注，且取得了重要进展[2-4]。 本文就前人的研究进展结合自己的研究工作分析麦棉套作模式影响棉花生长的因素，并对不利因素提出应对措施，以期为麦棉套作模式的田间管理以及麦棉套作的优化配置提供参考。

1 麦棉套作模式对棉花的影响

1.1 麦棉套作模式遮阴对棉花的影响

一般小麦播种时间在第一年10 月份， 而棉花在翌年4 月份播种。 棉花播种时小麦株高已达54.2～66.8 cm，套作系统内的光、温、水、热等因子的变化与小麦株高、 长势及麦- 棉种植间距有关。环境因子的变化必然会对棉花的生长发育状况及生理特性产生一定影响。 研究表明，麦棉种植模式遮阴会影响棉苗形态、 棉苗功能叶的光合性能，主要表现为会引起棉苗功能叶片变薄，栅栏细胞密度下降，叶绿体数量减少并且缩小，还会引起功能叶的叶绿素含量和光合速率降低，光化学效率提高[6-7]。而且，通过不同种植方式形成不同遮阴环境，进而影响棉苗生理代谢，如影响棉苗叶片碳、氮代谢、可溶性蛋白含量和过氧化物酶 （Peroxidase，POD）活性，同时影响膜质过氧化产物丙二醛（Malondialdehyde，MDA）的累积[8]。 此外，麦棉套种模式形成的遮阴环境也会影响棉花产量和品质。 研究表明，遮阴对棉铃的影响会因果枝和果节部位而异，遮阴有利于棉株下（1～3 果枝)、中（4～6 果枝)、上（7～9果枝)部果枝内围（1～2 果节)铃的形成, 不利于外围（≥3 果节)尤其是顶部果枝（≥10 果枝)外围铃形成， 进而决定铃重随果枝以及果节部位而变化，而遮阴对单株平均铃重影响较小； 在品质方面，遮荫对棉纤维以及棉籽品质性状的影响主要表现在顶部果枝和上部果枝外围铃[9]。进一步分析发现，麦棉套作模式遮阴会因品种的耐阴性存在差异而影响棉花的产量和品质。 因此，麦棉套作模式会因小麦遮阴造成棉花受光减弱，温度变低，进而阻碍棉花的生长发育。

1.2 麦棉套作模式下化感物质对棉花的影响

麦棉套作模式形成的共生系统会因小麦根系分泌某些化学物质影响棉花的生长发育。 研究表明，小麦化感物质会影响棉花种子萌发，主要影响种子发芽率、发芽指数和活力指数，且不同品种对化感物质的响应存在差异[10]。 此外，小麦根系分泌物中化感物质也会抑制叶片生长，引起棉苗鲜物质质量下降以及叶面积降低。 进一步分析发现，小麦化感物质通过降低根系内源保护酶活性， 引起MDA 含量上升，电解质渗出率升高，进而导致麦套棉弱苗晚发[11]。 因此，麦棉套作模式会因小麦根系分泌物中的化感物质而抑制棉花的生长，对棉花生产产生不利影响。

1.3 麦棉套作模式下环境因子变化对棉花的影响

1.3.1 麦棉套作模式下水、肥资源的变化。 麦棉套作模式形成的共生系统会因小麦与棉花对水肥资源的吸收，相互之间形成共生与竞争关系。 研究表明，套种棉行土壤水分含量的变化与棉麦套种方式有关， 其增减频率受小麦灌水以及降水次数的影响，而水分含量变幅受小麦灌水量、降水量大小及次数以及地面覆盖物影响。 一般而言，露地栽培大于覆盖栽培；麦棉间距越小，土壤相对含水量的变幅越大，麦棉间距越大，土壤相对含水量的变幅越小[12-13]。

麦棉套作模式下，通过设置不隔根、纱网隔根和塑膜隔根，发现在麦棉共处期以纱网隔根处理棉花的土壤全氮、有效磷和速效钾含量显著高于不隔根处理以及塑膜隔根处理，分析原因可能是麦棉套作系统中小麦根系分泌物对棉花土壤养分含量的增加发挥明显促进作用，说明作物间存在营养补偿效应。 然而，麦棉套作共生期不隔根处理土壤养分含量显著低于隔根处理，说明小麦根系对棉花土壤养分的竞争作用大于其对棉花土壤养分的促进作用[14]。 曹鸿鸣等运用15N 示踪技术研究了麦棉套种模式下棉麦氮素吸收与运转分配规律，指出棉花的肥料氮利用率比单作棉降低，而收获期有较多的氮素滞留于营养器官及铃壳中[15]。

1.3.2 麦棉套作模式下光、热资源的变化。 麦棉套作模式会因小麦的遮阴引起套作系统内光、热因子发生明显变化，对棉花的生长发育产生影响。 研究表明， 麦棉套作模式下热量不足是造成棉花苗弱、迟发的主要原因，且棉花的生长发育状况受小麦遮阴程度和遮阴时间的影响。 其中，遮阴程度随小麦株高增加而增强，随麦棉间距的加大而减弱；遮荫时间随小麦成熟期的推迟而延长[16]。 进一步分析认为， 麦棉套作模式会因小麦遮阴造成棉花热量不足，影响棉花生理活动相关酶类的活性，妨碍棉花的正常生理活动。

2 应对措施

麦棉套作模式是依据小麦和棉花的生理特性，在时间和空间上的生长发育特性而建立的一种种植方式。由于棉花和小麦存在共生期，在水、肥、光、温资源方面存在竞争和互利关系，进而导致套作系统内的环境因子发生变化， 不利于棉花的生长发育，而且小麦根系分泌物中含有的化学物质也会抑制棉花生长。 因此，为减缓套作模式对棉花的不利影响，农业生产上应采取相应措施。

2.1 适宜棉麦配套品种的选择

小麦选用早熟，矮秆抗倒，优质、高产、抗病的春性或半冬性品种，如黄淮麦区可选用中育10 号、冀麦38 号和菏麦20 等， 这些小麦品种具有矮杆、早熟，发育稳健以及成穗率高等优点。 棉花选用出苗好、苗势壮、结铃集中、早熟优质和高产抗病虫的品种，如黄河流域棉区可选用豫杂35、标杂A-2、鲁棉研15 和中棉所48 等。

2.2 地膜覆盖保温措施

通过地膜覆盖措施增加地温，进而增加有效积温用于补偿作物层和耕层土壤热量亏缺；麦棉套种模式可在棉花移栽后覆盖地膜，发挥提温提墒的效果，并促进缓苗和早发，在黄河流域棉区一般宜选用40 cm 或50 cm 宽的除草地膜，采用机械或者人工覆盖方式，覆膜后放苗要直，并将放苗孔用碎土压严[17]。

2.3 外源化学物质调控技术

利用外源化学物质处理棉花种子，可以促进棉种萌发及棉花的生长发育，进而缓解小麦根系分泌物中化感物质对棉花的抑制作用[18]。 利用生根粉[19]、2- 氯-6-（三氯甲基）吡啶[20]、壳聚糖[21]、VB6[22]、褪黑素[23]等外源化学物质浸泡棉种或拌种，会显著缓解胁迫因子对棉花种子发芽的抑制作用，并提高棉种发芽率、发芽势、种子活力指数以及种子萌发相关酶的活力。

2.4 肥料运筹途径

根据小麦与棉花的需肥规律合理运用肥料运筹途径，缓解养分不足对棉花的不利影响。 在生产上合理运用好“三肥”（有机肥、复合肥和微肥）的调控作用，以黄河流域棉区为例，具体的施肥措施为：麦播前后每公顷施有机肥45 m3，施复合肥（含氮、磷、钾三元素）2 250 kg。 其中25%～30%作底肥，剩余肥料分2 次分别于6 月上旬和7 月中下旬等量追施。 棉花开花期喷施硼肥，每7～10 d 喷施一次。 8 月下旬和9 月上旬通过叶面喷施磷酸二氢钾和尿素混合液2～3 次， 进而保障麦棉套作模式下棉花的营养需求[17]。

2.5 麦棉套作模式的优化配置

通过优化麦棉种植间距可减少小麦对棉花的干扰，进而实现棉花效益的增加。 为最大限度的利用光能，实现棉麦效益的双丰收，在黄河流域棉区可采用4-1 式或5-2 式麦棉套种模式。4-1 式：1.2 m为一带， 即4 行小麦1 行棉花； 小麦的行距为0.167 m，4 行小麦占地0.5 m， 棉行占地0.7 m，麦棉间距0.35 m。5-2 式：1.9 m 为一带，即5 行小麦2行棉花。 小麦的行距为0.2 m，5 行小麦占地0.8 m，棉行占地1.1 m，麦棉间距0.3 m[24]。