膜下滴灌棉花不同氮肥施用策略对棉花生长的影响

膜下滴灌棉花不同氮肥施用策略对棉花生长的影响

0施肥量与施肥时间[研究意义]棉花是中国重要的作物，也是新疆的主要支柱之一。当前棉花施肥方面磷、钾肥以基施为主,氮肥则采用基追施结合的方法。在实际生产中如何科学施用氮肥成为棉花高产、优质、低耗栽培中的关键施肥技术。【前人研究进展】棉花干物质是形成产量的基础,合理的施肥可以显著增加棉花干物质生产和积累,协调营养生长和生殖生长。大量研究表明,作物的高产、优质是以较高的生物量为前提。近年来,有关施肥、栽培模式对棉花干物质积累的动态和生长发育变化的研究增多,侧重点集中在棉花生长发育期间的几个主要生育时期,通过系统、定量地对棉花不同器官干物质累积的动态特征研究,并以此来确定合理的施肥量和追肥时间。【本研究切入点】关于不同氮肥施用策略对棉株干物质累积及产量构成影响的研究甚少。【拟解决的关键问题】就水氮耦合条件时不同追施氮肥策略下棉花各生育期棉株干物质积累的动态变化以及对产量构成的影响进行观测分析,揭示棉株干物质积累的动态增长特点与规律,为生产实践中氮肥的合理利用提供科学依据。1材料和方法1.1蒸发量和降水量试验在新疆库尔勒市包头湖农场进行,试验区属于典型干旱气候,年平均降雨量为56.2mm,年平均蒸发量为2497.4mm,年均日照时数2878h,≥10℃的积温4252.2℃,无霜期205d。土壤为沙壤土,地下水位2.0～2.5m。1.2基施肥量与灌溉试验设计施肥策略与灌溉量两个因素。施肥策略设计为5个水平,即在总施肥量相同的情况下,各生育期追肥量的比例有所不同。施纯氮总量为385kg/hm2,列出各水平氮肥施用比例。灌溉量设2个水平,分别为W1(4800m3/hm2)和W2(5400m3/hm2),W1是达到高产的最低灌溉量,W2是保证高产的较高灌溉量。灌水制度根据试验区天气特征和高产棉花需水规律制定。完全组合后共10个处理,重复3次,共30个小区,随机区组排列。试验用新陆中21号的新品系8081,一膜单管,覆膜种植,行距(15+60+15+60)cm,株距10cm,一膜四行精量播种,4月15日播种,4月22日出苗。所有处理磷肥用量相同,均为基施P2O5207kg/hm2,不施钾肥。追肥用尿素,用施肥罐控制施肥量,随水滴施。灌溉方式为膜下有压滴灌,用水表控制每次灌水量。表1,表21.3关键时期积累与充放电量分别在棉花生长的蕾期、花铃前期、盛铃期、吐絮期,每个小区随机选取有代表性的棉株3株,在105℃下杀青,将其阴干,采用称重法测定干物质量。再用Excel、DPS等统计软件进行数据分析。Logistic方程形式和几个特征值如下:Y=K/(1+ea-bx).其中:Y为棉花出苗后Xd时干物质积累量(g);X为棉花出苗后天数(d);K为干物质最大积累量(g);a、b为待定系数。根据方程推导,可得出:X0=a/b,X1=[a-ln(2+1.732)]/(-b),X2=[a+ln(2+1.732)]/(-b).(1)当X=X0时,干物质积累速率最大,其值为V=-bK/4。(2)X1、X2是模拟曲线的两个突变点,在X1之前和X2之后,干物质积累都很慢,在X1和X2之间,Y与X几乎呈线性关系,即为棉花生长的关键时期,△X=X2-X1,棉花进入关键时期所持续的天数。(3)GT=-bK(X2-X1)/4,称“生长特征值”(棉花关键时期积累量达最大积累量的65%以上)。棉花测产方法为试验测产区域内一定面积,调查结铃数,计算小区株数、铃数及单株铃数。棉花吐絮后每小区分3次采收下、中、上部30、40和30朵完全吐絮棉桃,测定平均单铃重和衣分,计算产量。2结果与分析2.1棉干物质积累棉花产量形成的物质基础是干物质的积累,干物质的积累及分配状况直接影响着棉花的产量。无论灌溉量高低,各处理棉株的干物质量累积动态均呈现“S”型曲线,蕾期至花铃前期干物质积累缓慢,花铃前期至盛铃期增长迅速,并达到高峰,进入吐絮期后增长又趋于缓慢。但在不同施肥策略下各个处理在生育期各阶段的干物质积累量又有差异,因此各处理的“S”型曲线不是重合的,其斜率变化是有差异的。图1各处理在整个生育期施氮总量是相同的,只是在各生育阶段追施氮肥的数量(即占全部施肥量的比例)不同。为了解在同一时间段相同的施肥量,但分次施肥的数量不同对植株生长的影响,在试验中特别设计在棉花蕾期、花铃前期、花铃盛期3个时间段各2次追肥,N1、N2、N3、N4处理在每个时段的施肥量相同,但2次追肥的比例不同。用Logistic生长函数对不同施氮策略下各个处理的棉花干物质积累总量进行拟合,X1和X2将Logistic生长函数的“S”型干物质积累曲线分为3个阶段:在X1时间内,即从播种至播种后82d,棉株处于苗期至蕾期,干物质总量积累呈缓慢上升的趋势;在X1～X2时间内,即播种后83～114d(7月7日～8月7日)积累速度迅速加快;此时棉株处于营养生长与生殖生长并进的花期和盛铃期,是生长最旺盛的时期;在X2时间后,即从播种后115d至生育期结束,积累速度又减缓。△X表示了作物旺盛生长期的时间长短。表3在低灌溉量下(W1=4800m3/hm2)不同施氮策略处理的棉花干物质最大积累量在58.4～62.75g/株,以N4处理(各生育时期追肥量为蕾期、花铃期均前重后轻,盛铃期前轻后重)干物质最大积累量最高,速度特征值也最大达2.55g/d,干物质积累速率也远高于其它处理,但其旺盛生长期△X却是最短的;而N1处理(各生育时期追肥量为蕾期、花铃期均前轻后重,盛铃期前重后轻)其旺盛生长期△X虽较其它处理延长4～16d,但其干物质积累速率及速度特征值都较其它处理低,干物质最大积累量也最低。在高灌溉量下(W2=5400m3/hm2)不同施氮策略处理的棉花干物质最大积累量在58.55～65.45g/株,仍然以N4处理干物质最大积累量最高,其干物质积累速率也远远高于其它处理,与低灌溉量下不同,N4处理旺盛生长期△X较其它处理推后1～10d,而N1处理旺盛生长期虽最短仅有18d,但其速度特征值却高于其它处理,各个处理干物质最大积累量高低顺序为N4<N1<N2<N3,以N3处理干物质最大积累量及干物质积累速率较低。在灌溉量不同时各个处理的干物质积累及其特征值也有所差异,N1处理在高灌溉量下干物质最大积累量、干物质积累速率及生长特征值均高于低灌溉量下,但N1处理生长关键期在低灌溉量下却比高灌溉量下推迟14d;N4处理在高灌水量下干物质最大积累量、干物质积累速率均高于低灌溉量条件下,且N4处理的生长关键期在高灌溉量下比低灌溉量下推迟12d;而N2、N3处理,无论灌溉量高低,其干物质最大积累量、干物质积累速率及生长特征值变化不明显,说明在N4处理(各生育时期追肥比例依次为5.96%、4.47%、18.63%、16.4%、4.47%和9.69%)低灌溉量下能够获得较高的干物质积累量,为棉花高产奠定良好的基础。2.2不同处理对干物质积累总量的影响干物质的积累是棉花产量形成的物质基础,干物质积累的多少直接影响着棉花产量的高低。把不同处理干物质积累总量的变化趋势与对应的棉花皮棉产量变化趋势联系起来分析,两者的变化趋势有很好的一致性,各个处理干物质积累总量越高的处理其棉花产量也相应越高。在施肥策略相同情况下,N1、N3、N4、N5处理在低灌水量下能获得较高的干物质积累总量和产量,而N2处理在高灌水量下有较高的干物质积累总量和产量;总体上看,无论灌水高低,均以N4处理(各时期追肥比例为5.96%、4.47%、18.63%、16.4%、4.47%和9.69%)的干物质积累总量最大,其产量也最高;虽然在2种灌水量下干物质积累总量值大小相差不大,但产量却存在一定差异,低灌水量下N4处理皮棉产量为2887kg/hm2,而高灌水量下的皮棉产量为2712kg/hm2。表明过高的灌水量不一定能够获得高的棉花产量。图22.3n4处理的产量表现氮素是影响产量和品质的关键性因素之一,对不同追施氮肥下各个处理棉花产量构成进行方差分析和多重比较,结果表明:不同追施氮肥下各处理间棉花单铃重、株数、衣分差异不显著,而单株铃数N4处理和N1、N2处理之间存在极显著差异,N4处理单株铃数比N1、N2、N3处理分别约多0.7、0.6和0.27个/株;同时籽棉产量和皮棉产量均以N4处理(各时期追肥比例为5.96%、4.47%、18.63%、16.4%、4.47%和9.69%)最高,与N1、N2处理间也存在极显著差异。N4处理的籽棉产量分别比N1、N2、N3增加10.8%、23.8%和1.3%;N4处理的皮棉产量分别比N1、N2、N3增加10.9%、27.4%和3.3%;可以看出单株铃数少的处理其产量也低,说明不同追施氮肥引起处理间单株铃数差异可能是导致产量差异的主要原因之一。表43不同施肥策略对马铃薯干物质积累的影响氮肥用量、灌水量等都是影响棉花干物质积累的主要因素,尤其是在棉花生长的关键时期,棉花干物质的积累呈现慢-快-慢的积累规律。而研究也得出相似的结果。大量的研究也证实了作物干物质积累与含氮量呈线性正相关性,而研究进一步显示棉花干物质的积累量与产量存在很好的一致性。而不同的施肥策略引起各个处理间单株铃数存在的显著差异可能是导致产量差异的主要原因。新疆是中国主要的产棉区,而且是滴灌技术非常成熟的地区,通过不同施肥策略对植株干物质的积累的动态变化进行研究,以确定最优施肥策略,是合理有效的进行水肥调控,实现棉花高产、稳产的有效方法之一。4阶段及施肥量对棉产量的影响4.1从整个生育期看,无论灌水高低,不同追施氮肥策略下各个处理的棉株干物质的累积动态,均是“S”型曲线。用Logistic生长函数对不同氮肥追施比例下各处理的棉花干物质积累总量进行拟合,模型拟合较好。棉花播种后第83～114d期间,是棉株生长最旺盛的时期,也是形成产量的关键时期(初花期至盛铃期)。所以此阶段应特别注重追施氮肥比例。4.2施肥策略