辽河流域棉区棉花无膜栽培试验研究

李瑞春，徐敏，金路路，王子胜

（辽宁省经济作物研究所，辽宁 辽阳 111000）

农业地膜覆盖技术最早是由日本科学家在20 世纪50年代发明的，70年代传至我国，随后被广泛使用，极大地促进了国内干旱半干旱和高海拔地区的农业发展[1]。地膜覆盖能够有效提高农田地温，减少土壤水分蒸发，促进作物生长，提高单产[2]。同时，地膜覆盖也能够有效防治杂草，减轻除草压力，减少水肥的无效消耗。

作为典型的喜温作物，地膜覆盖技术提高了棉花水分利用率，有利于春季出苗和早发，既是高产的关键，也是优质的基础[3]。地膜覆盖栽培改变了国内棉花的栽培方式，但是长期使用地膜，尤其使用方法不适当、残膜回收不彻底，会对农业生产造成一系列不利影响，包括对农田土壤结构造成破坏，使其理化特征发生改变，导致棉花出苗率、籽棉产量下降，同时残膜混入原棉中严重影响原棉品质[4-7]。Kim 等[8]发现土壤中的残膜仍具有持续吸附农药的性质，导致土壤生物群落改变，并进一步影响土壤质量和土壤中N2O 的排放。为此，人们采取了提高地膜厚度、研发残膜回收机械、增加人力等方式，虽然降低了残膜污染，但是提高了生产成本，成为制约我国棉花产业国际竞争力的主要因素。有鉴于此，我国从2014年开始大规模尝试无膜棉花栽培，并在短时间内取得了极大的成功。为了适应形势的发展，国家棉花产业技术体系辽河综合试验站也开展了无膜棉花的试验研究，并取得了一定的经验。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况。试验于2018—2020年在辽宁省经济作物研究所试验地进行。

1.1.2 试验材料。选用材料为辽宁省经济作物研究所选育成功的棉花品种辽棉34（辽审棉2017001）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计。采用大区对比法进行，设4月15 日、4月22 日、4月29 日3 个播种时间（间隔1 周），每处理225 m2。大垄双行、无膜栽培，以同时期覆膜栽培（先覆膜，后打孔播种）为对照。其他栽培管理措施按照当地生产实际进行。

1.2.2 指标测定方法。利用数显式地温测量仪，对0~20 cm耕层温度进行测量，5 cm 为1 层，共测量4 层（表1）。

表1 播种期气象条件汇总

1.2.3 数据整理。采用Excel 2013 进行数据整理和作图。

2 结果与分析

2.1 播种前耕层温度比较

图1 和图2 为未进行播种的裸地和覆膜状态，图3 和图4 分别为4月15 日已完成播种的裸地和覆膜状态。

从图1、图2 可以看出，覆膜条件下，耕层土壤温度要高于裸地，尤其在浅层（0~5 cm）差别明显，并且随气温的变化而明显波动；随着耕层深度的增加，温度差别逐渐缩小，同时对气温的敏感程度也缩小。值得注意的是，当天气晴好且气温高于15℃时，覆膜条件下表层土壤的温度

图1 无膜栽培未播种状态地温分布

图2 覆膜栽培未播种状态地温分布

2.2 不同播期生育时期比较

综合3年的试验结果，第1 期播种处理，播后即灌水（4月17 日），覆膜棉花4月29 日出苗，无膜棉花5月4日出苗、6月13 日现蕾，出苗情况良好。第2 期播后干旱，至5月12 日降雨，覆膜于5月3 日出苗，无膜于5月16日出苗、6月19 日现蕾。第3 期覆膜于5月6 日出苗，无膜于5月16 日出苗、6月24 日现蕾。随着生育时期的延长，温度升高，覆膜与无膜棉花的生育期逐渐趋同。

根据田间调查情况，无膜栽培的棉花与覆膜栽培相比，前期生育期相差较明显，平均延后6 d 左右，后缩小至变化缩小。

表2 无膜棉花生育时期比较

图3、图4 比较了经过人为扰动，即完成播种的耕层温度变化情况。结果表明：裸地条件下，经过人为扰动，耕层温度有所下降但幅度很小；覆膜条件下，人为扰动对耕层温度的影响较大，其对气温的变化更加敏感。推测原因在于无膜条件下，播种后经过镇压，土壤结构较为紧密；覆膜条件下，播种后没有镇压，同时地膜被破坏，保温性能也有所降低。3 d。随着生育时期的延长，温度逐渐升高，覆膜与无膜棉花的生育期逐渐趋同，到开花期基本趋同。

图3 无膜栽培已播种状态地温分布

图4 覆膜栽培已播种状态地温分布

2.3 不同播期产量及产量性状比较

从表3 可以看出，无膜栽培棉花的株高和第1 果枝高度要低于覆膜栽培棉花，但果枝数和单株铃数增加明显；单铃重有所增加，但衣分降低明显；产量降低10%左右。总体说来，与覆膜对照相比，4月22 日播种的无膜棉花发育比较均衡，优势明显，且产量较高。

从表3 可以看出，无膜栽培棉花的总体发育情况和产量都低于覆膜栽培棉花。总体说来，4月15 日播种的无膜栽培棉花可以达到较为理想的产量。第2 期（4月22日）播种的棉花产量不理想，其原因在于播后干旱，影响了棉花的出苗。

表3 无膜棉花产量及产量性状对照

2.4 不同播期纤维品质比较

从表4 可以看出，无膜棉花的纤维品质要优于覆膜棉花，这个现象值得注意。较早播种的棉花纤维品质优于较晚播种的棉花，这一点与预期相符。

表4 无膜棉花纤维品质调查

3 结论与讨论

3.1 地膜覆盖对浅耕层土壤温度影响较大

通过对比可以看出，地膜覆盖主要提高了土壤表层（0~10 cm）的温度，而这也正是通常的播种深度，所以地膜覆盖对于提前出苗具有一定的积极作用。同时，浅层土壤对气温的变化也比较敏感，会随着气温的变化发生剧烈的波动，而覆膜状态下，温度变化相对平稳。由此可见，地膜覆盖对于提升耕层的温度、促进种子萌发和根系生长具有十分重要的作用。需要引起注意的是，当天气晴好时，不同耕层的土壤温度差别较大；而阴天条件下，由于日照不充足，耕层土壤的温度差别不大。因此，充足的日照有利于地膜覆盖发挥应有的作用。

3.2 地膜覆盖主要影响前期植株的发育

根据田间调查情况，无膜栽培的棉花与覆膜栽培相比，前期生育期相差较明显，平均延后5 d 左右，后缩小至3 d。随着生育时期的延长，温度逐渐升高，覆膜与无膜棉花的生育期逐渐趋同，到开花期基本趋同。总体来看，由于无膜棉花前期发育受到影响，收获时，其株高降低、果枝段数和单株铃数有所减少，会对产量造成一定的影响；同时，其衣分、子指也有所降低，但纤维品质没有明显变化。

3.3 无膜棉花栽培关键在于保证出苗

相对于覆膜栽培，无膜的保墒保水性能较差，对于普遍春旱的地区来说，提升墒情、保证出苗就成为关键。无膜栽培播前灌水提高墒情，可有效提高出苗率、加快出苗进程。播后，也应该时刻关注气象条件，根据实际需要，采取喷灌、漫灌等形式适当补水提高墒情。

随着气候条件的改善，尤其是气温的提升，加上棉花品种不断改进，在辽河流域棉区于4月中下旬进行无膜棉花栽培完全可以获得成功。通过3年的试验，认为无膜棉花栽培春季提墒、保墒最关键。另一方面，无膜棉花栽培的关键还在于是否能抵抗春季低温，2020年4月中下旬异常低温且持续时间较长，但并没有对棉花造成实质的影响，说明辽河流域棉区完全可以推广无膜棉花栽培，以减少地膜污染、降低生产成本。