王 燕，王樹林，韓 碩，張 謙，馮國藝，董 明，梁青龍，祁 虹

(1.河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室/國家棉花改良中心 河北分中心，石家莊 050051;2.河北省邢臺廣播電視大學(xué)，河北邢臺 054000)

0 引 言

【研究意義】棉花是河北省主要的經(jīng)濟(jì)作物。近年來，河北省棉花種植面積連年萎縮[1]。機(jī)采棉可以解決植棉過程中最薄弱和消耗勞動力的棉花采收問題[2]。黃河流域傳統(tǒng)棉花群體結(jié)構(gòu)多為塔形[2-3]，適宜機(jī)采的棉花株型為筒形，株高在100 cm左右，果枝始節(jié)高度高于地面20 cm以上，果枝較短并上沖，吐絮集中，株型緊湊等[4]，這些性狀除了品種特性決定外，很大程度上要依靠施肥、化控和株行配置等栽培技術(shù)來塑造，研究河北省棉區(qū)機(jī)采棉模式下，棉花株型對氮肥用量的響應(yīng)規(guī)律，對河北省發(fā)展機(jī)采棉有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】研究表明，氮素虧缺或過量將影響棉花不同生育期各器官干物質(zhì)的積累與分配，使棉花產(chǎn)量降低[5-6]。隨著施肥量的增加葉面積指數(shù)在盛鈴期以前顯著增加，盛鈴期及以后葉面積指數(shù)呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，棉花平均葉簇傾角變大，株型變得緊湊；但施肥量過多會導(dǎo)致棉花群體葉面積增加過多，群體散射輻射與直射輻射透過系數(shù)小，冠層結(jié)構(gòu)不良，削弱棉花個體發(fā)育，造成單株成鈴數(shù)和單鈴重降低[7-8]。徐新霞等[9]認(rèn)為，氮肥基追比為20∶80的處理，機(jī)采棉的光合強(qiáng)度增加，產(chǎn)量提高；楊利勇等[10]研究表明，不同水肥運(yùn)籌方式對產(chǎn)量沒有顯著的互作效應(yīng)，對棉花纖維主要品質(zhì)指標(biāo)均無顯著效應(yīng)?！颈狙芯壳腥朦c】前人關(guān)于棉花的氮肥施用有很多研究，氮肥對機(jī)采棉株結(jié)構(gòu)型塑造的研究多集中在新疆地區(qū)，而對河北省植棉區(qū)氮肥對機(jī)采棉株型塑造的影響有待于進(jìn)一步研究。研究不同施氮量對機(jī)采棉株型結(jié)構(gòu)塑造和產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用田間小區(qū)試驗，設(shè)置0、60、120、180、240、300、360和420 kg/hm2共8個氮肥施用梯度，研究不同施氮量對冀南棉區(qū)機(jī)采棉株高、果枝數(shù)、果枝始節(jié)高度和節(jié)位、果枝長度、果枝節(jié)數(shù)、果枝夾角、吐絮率、葉面積指數(shù)、透光率、葉傾角和產(chǎn)量的影響，篩選出兼顧棉花個體株型、群體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的施氮量，為河北省機(jī)采棉合理施用氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為冀棉803，由河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所提供。試驗于2020年在河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所威縣試驗站(河北省威縣棗園鄉(xiāng)東張莊村)進(jìn)行，供試肥料氮肥為尿素(N 46.4%)、磷肥為重過磷酸鈣(P2O546.0%)、鉀肥為氯化鉀(K2O 60.0%)，均為市場購買。試驗田土壤為沙壤土，肥力中等，連作棉花，土壤基礎(chǔ)地力為0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)11.33 g/kg、全氮0.85 g/kg、堿解氮72.49 mg/kg、速效磷40.61 mg/kg、速效鉀200.8 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置8個氮肥用量，梯度為N 0、60、120、180、240、300、360和420 kg/hm2，分別用N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和N8表示。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)長8 m，寬6 m，面積48 m2，3次重復(fù)。4月16日小區(qū)撒肥，其中氮肥按照不同用量梯度施用，磷肥為P2O5150 kg/hm2，鉀肥為K2O 225 kg/hm2，并灌底墑水；4月24日所有小區(qū)用微耕機(jī)旋耕，耙耱后播種。棉花采用地膜覆蓋，76 cm等行距種植，留苗密度7.5×104株/hm2，2020年4月25日播種，10月30日收獲。田間管理措施同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.2.2 測定指標(biāo)

每小區(qū)選取20株棉花標(biāo)記，于9月10日調(diào)查株高、果枝數(shù)、果枝始節(jié)高度、果枝始節(jié)節(jié)位、果枝長度、果枝節(jié)數(shù)、果枝夾角、和單株鈴數(shù)，其中果枝長度、果枝節(jié)數(shù)和果枝夾角調(diào)查的是第4果枝，9月30日調(diào)查噴施催熟劑前的吐絮鈴數(shù)。每小區(qū)收獲中間部位50朵吐絮鈴用于測定單鈴重和衣分。小區(qū)單獨(dú)收獲計產(chǎn)以計算每公頃產(chǎn)量。

1.2.3 吐絮率

吐絮率(%)=噴施催熟劑前的吐絮鈴數(shù)/單株鈴數(shù)×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 11.0進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥用量對機(jī)采棉株型的影響

研究表明，隨著施氮用量的增加，棉花株高、果枝數(shù)、果枝長度和果枝夾角均呈先升高后降低趨勢；果枝始節(jié)高度呈先降低后升高趨勢，其中N3處理最低；N6和N8處理的果枝節(jié)數(shù)顯著高于N1和N2處理；棉花吐絮率隨著施氮量的增加呈降低趨勢，其中N3～N8沒有顯著差異；氮肥用量對果枝始節(jié)節(jié)位沒有顯著影響。表1

表1 不同氮肥用量下機(jī)采棉株型變化Table 1 Effect of nitrogen application rate on plant-type structure of machine-harvest cotton

2.2 氮肥用量對機(jī)采棉冠層結(jié)構(gòu)的影響

研究表明，與不施氮N1處理相比，施氮處理均顯著增加棉花的葉面積指數(shù)，降低棉花的透光率；N8處理的葉傾角顯著低于N1處理。施氮處理可以增加棉花葉面積指數(shù)，降低透光率和葉傾角，使冠層有效光截獲量顯著增加。表2

表2 不同氮肥用量下機(jī)采棉冠層結(jié)構(gòu)變化Table 2 Effect of nitrogen application rate on canopy structure of machine-harvest cotton

2.3 氮肥用量對機(jī)采棉產(chǎn)量的影響

研究表明，隨著施氮量的增加，棉花單株鈴數(shù)呈先增加后降低趨勢，其中N6處理單株鈴數(shù)最多；隨著施氮量的增加，單鈴重呈增加趨勢，N4～N8處理差異不顯著，但均顯著高于不施氮N1處理；棉花籽棉產(chǎn)量隨氮肥用量增加而增加，以N8處理產(chǎn)量最高，達(dá)到了4 902.41 kg/hm2，但與N6、N7之間差異不顯著，N2、N3和N43個處理間棉花產(chǎn)量差異不顯著，但均顯著高于N1處理；氮肥用量對棉花衣分的影響不顯著。表3

表3 不同氮肥用量下機(jī)采棉產(chǎn)量變化Table 3 Effect of nitrogen application rate on yield of machine-harvest cotton

3 討 論

冀南棉區(qū)傳統(tǒng)棉花株型為塔形，形成“下封上不封”的群體結(jié)構(gòu)，但這種株型是建立在精耕細(xì)作的基礎(chǔ)上，不適用機(jī)采棉株型要求[2]。機(jī)采棉株型應(yīng)該為筒形，棉鈴分布均勻，吐絮集中，能保證較高的采凈率[11-12 ]。氮肥能影響棉花的個體發(fā)育及產(chǎn)量形成，影響棉花株型塑造[13]。研究認(rèn)為，機(jī)采棉對棉花株型有一定要求，新疆地區(qū)機(jī)采棉株高為80～90 cm[14]，黃河流域機(jī)采棉適宜株高為100 cm左右[4]，不施氮肥的N1處理棉花株高最低為86.25 cm，施氮量為180 kg/hm2的N4處理株高最高為115.20 cm，其余施氮量下棉花株高較低且滿足機(jī)采棉要求。研究中不同施氮量處理棉花始節(jié)高度為21.45～25.90 cm，均滿足機(jī)械采收規(guī)定的高度。當(dāng)施氮量為300～420 kg/hm2時，棉花的果枝夾角增加。當(dāng)施氮肥為180 kg/hm2處理時，棉花株高、果枝數(shù)和果枝長度最高，此時棉花株型更大棵。施氮量過多會導(dǎo)致植物貪青晚熟，研究中，棉花的吐絮率隨著施氮量的增加而降低，當(dāng)施氮量超過120 kg/hm2時，棉花的吐絮率沒有顯著變化，可能是棉花全程化控技術(shù)影響了棉花的個體發(fā)育，促進(jìn)早熟[15]，在高施氮肥情況下沒有顯著造成棉花的貪青晚熟。

氮肥用量不足，會導(dǎo)致棉花早衰；氮素顯著影響群體葉面積指數(shù)，過量施氮在盛鈴期可擴(kuò)大葉面積，增加冠層對光能的截獲，容易導(dǎo)致旺長，引起郁閉，導(dǎo)致后期葉面積指數(shù)快速衰減[16]。研究中，不施氮肥會降低群體葉面積低，棉花冠層漏光損失嚴(yán)重，群體光合效率低，不利于高產(chǎn)形成。N2～N7處理時，棉花葉面積指數(shù)增加，透光率和葉傾角降低，使冠層有效光截獲量顯著增加，形成合理的群體冠層結(jié)構(gòu)，與前人研究結(jié)果一致[8]。

棉花單株成鈴數(shù)與棉株體內(nèi)全氮含量密切相關(guān)，較大的氮素累積量有利于獲得較高的單株成鈴數(shù)[17]。在施氮量為300 kg/hm2時，能有效的提高單株鈴數(shù)、單鈴重和產(chǎn)量，并且纖維品質(zhì)最好[18-20]。増施氮肥棉花產(chǎn)量的增加主要是由于單株成鈴數(shù)增多，而單鈴重和衣分的變化較小[18-20]，與研究結(jié)果一致。也有研究認(rèn)為，增加施氮量能夠顯著提高產(chǎn)量和單鈴重，而對單位面積鈴數(shù)和衣分影響不顯著[19-20]。研究中，300～420 kg/hm2處理籽棉產(chǎn)量最高，冀南棉區(qū)氮肥推薦量為300 kg/hm2為宜。

4 結(jié) 論

氮肥用量會顯著影響棉花株高、果枝始節(jié)高度、果枝數(shù)、果枝長度、果枝夾角、果枝節(jié)數(shù)和吐絮率等適宜機(jī)采農(nóng)藝性狀，影響棉花株型塑造。合理施氮肥有助于形成良好的棉花群體冠層結(jié)構(gòu)，增加冠層有效光截獲率，提高棉花產(chǎn)量。冀南棉區(qū)氮肥推薦量為300 kg/hm2。