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长江流域棉区夏播中中棉425的适宜播期研究

2020-09-01 210 上传者：管理员

摘要：为探究中棉425在长江流域棉区作短季棉夏播适宜的播种时间,于2019年在赣北地区进行田间播期试验,研究不同播期条件对中棉425冠层PAR截获率空间分布、农艺性状及产量、品质的影响。结果表明,在长江流域棉区,5月10日和5月30日播期处理在一定时期内均不利于冠层对PAR的截获,5月10日和5月20日播期处理在生育后期仍能保持较高的生物量;中棉425籽棉产量、单铃重和衣分随播期的推迟有逐渐降低的趋势,不同播期对棉花纤维长度、整齐度、比强度、马克隆值均没有显著的影响。可以看出,5月10～20日是短季棉中棉425在长江流域棉区较为适宜的夏播播期。

关键词：
中棉425
产量
播期
短季棉
长江流域棉区
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近年来,我国耕地面积日益缩减,粮棉争地的矛盾不断凸显。因此,提高单位面积上的棉花产量是当前亟需解决的问题[1,2],短季棉具有生育期短,经济系数高等特点,对提高我国长江流域和黄河流域棉区的复种指数具有重要意义[3]。随着我国棉花轻简化种植技术的推广,短季棉的优势更加突出[4]。

播期是调整棉花生育进程的重要手段,可充分发挥棉花的增产潜能,是关键的栽培管理技术之一[5]。适宜的播期对于构建良好的群体结构、提高产量具有重要作用[6]。短季棉新品种中棉425(国审棉20190013)具有良好的早熟性以及丰产性,为进一步提高该品种的植棉效益,作者在长江流域棉区研究探讨了不同播期对中棉425冠层PAR截获率空间分布、农艺性状、产量性状及纤维品质等的影响,为棉花新品种中棉425在长江流域棉区的推广提供技术支撑。

1、材料与方法

1.1 试验设计

田间试验于2019年在江西省棉花研究所试验基地(江西省九江市,29°42′N,115°51′E)进行,试验材料为中棉425(CCRI425),由中国农业科学院棉花研究所提供。试验采用随机区组设计,设置3个播期处理,分别为M1(5月10日)、M2(5月20日)、M3(5月30日),3次重复,采用直播方式,等行距种植,行距为76cm,每小区面积为54.72m2。

该地块土壤类型为壤质灰潮土,耕作表层有机质含量为15.0g/kg,全氮为10.7g/kg,速效磷为60mg/kg,速效钾为251mg/kg。耕作制度为多年棉花连作,冬季空闲。田间施肥、打顶、化控等管理方式同当地一致。

1.2 调查内容与方法

在试验小区棉花全部进入花铃期阶段,依据天气情况,选择在8月13日进行冠层光合有效辐射(Photosyntheticallyactiveradiation,PAR)的测定。测定方法为:于上午10:00～11:00,采用SY-HGY型光合有效辐射传感器和专用数据采集器(中国农业科学院棉花研究所研发),在每个试验小区内选取长势均匀且具有代表性的2行棉花,并于棉行间纵向和横向每隔20cm将PAR传感器向上进行PAR测定,即在冠层空间横向宽80cm、纵向高110cm范围内进行网格法测量。棉花群体冠层PAR截获率计算采用李亚兵[7]方法。

分别于各播种期后的30d、50d、70d、90d、110d进行棉株取样,取样方法为选择该小区内长势均匀且具有代表性的2株棉花,按棉株根、茎、叶、生殖部分进行分开,并分别进行烘干称重,计算各部位生物量。叶面积指数(Leafareaindex,LAI)获得方法:取棉株叶片鲜样平铺于白色底板上,于底板上方固定高度架设摄像头(美国微软公司)进行拍照,用图形处理软件Image-ProPlus6.0(美国MediaCybernetics公司)计算单株叶面积,由单株叶面积、株数和种植面积计算得出LAI。

在棉花打顶后(8月中旬)选定连续生长的10株棉花调查株高、果枝数和始果枝着生位节数,在收获前选定连续生长的10株棉花调查单株铃数,并于每个试验小区内采收正常吐絮棉铃50个计算铃重,然后用皮辊轧花机(SY-20)获取皮棉,以50铃皮棉质量计算衣分。

于50铃皮棉中抽取样品约25g由农业农村部棉花品质监督检验测试中心(安阳)测定纤维品质。

1.3 数据处理

数据采用MicrosoftExcel和SAS进行统计分析,采用单因素方差分析和Duncan`s检验进行差异显著性检验。

2、结果与分析

2.1 播期对中棉425冠层PAR截获率空间分布的影响

由图1可知,8月13日各处理棉花群体已经封行,但M2处理群体郁蔽程度最高,其次是M1,M3处理最低,此时,M1、M2和M3处理群体PAR截获率分别为0.42、0.58和0.33;各处理群体PAR截获率空间分布均为冠层内部位置(距棉行0～20cm处)较高,冠层外部(距棉行20～40cm处)较低,各处理冠层内部位置PAR截获率分别为0.47、0.60和0.37,冠层外部位置为0.29、0.55和0.30;各处理冠层上部(距地面55～110cm)PAR截获率分别为0.19、0.38和0.08,冠层下部(距地面0～55cm)分别为0.60、0.77和0.59。

图1花铃期(8月13日)棉花冠层PAR截获率空间分布

图2距棉行宽20cm处PAR截获率纵向变化

在距棉行20cm处,PAR截获率由下向上逐渐减小,M1、M2和M3处理PAR截获率分别在距地面高20cm、60cm和40cm处减小速率加大(图2);各处理在距地面高0cm处PAR截获率均在0.80以上,在距地面高20cm处PAR截获率均在0.70以上,在距地面高60cm以上部位PAR截获率M1、M3处理均在0.20以下,而M2处理仍保持较高的截获能力。

从距地面高40cm处PAR截获率横向变化来看,M1、M3处理棉行中间位置PAR截获率较低,M2处理则保持较高水平(图3);各处理在距棉行横向距离为40cm处PAR截获率分别为0.32、0.76和0.40,可以看出,该时期M2处理在冠层下部棉花封行程度较高。

图3距地面高40cm处PAR截获率横向变化

2.2 播期对中棉425农艺性状的影响

中棉425单株干物质量随播种后时间的增加大致呈先增大后降低的趋势(图4)。在播种后30d内单株干物质量增加缓慢,在播种后30～90d单株干物质量增加较快,其中M3处理在播种后70d达到峰值,为160.73g,M1和M2处理在播种后90d达到峰值,分别为172.10g和166.93g;M3处理单株干物质量达到峰值的时间较M1、M2处理提前约20d,M3处理在播种后110d干物质量明显低于M1、M2处理,为117.64g。

图4中棉425单株干物质量随播种后时间变化

棉花群体LAI随播种后时间大致呈先增加后降低的趋势(图5),并在播种后90d达到峰值,此时M1、M2和M3群体LAI分别为3.70、3.98和3.99;在播种后70d时,LAI随播期的推迟呈增大趋势,此时3个播期LAI分别为2.37、3.49和3.80;在播种后110d时,M3处理LAI最低,为3.12,其次是M1处理,M2处理LAI最高,为3.92。

图5中棉425LAI随播种后时间变化

2.3 播期对中棉425产量性状和纤维品质的影响

M1、M2处理棉株株高差异不显著(p>0.05),但均显著高于M3处理(p≤0.05);不同处理棉株果枝数随播期变化趋势不明显,M2处理显著低于M1、M3处理(p≤0.05),为每株11.2个果枝,M1处理果枝数相对较多,为每株12.0个果枝;不同处理始果枝位差异不显著(p>0.05),但随播期的推迟,始果枝位逐渐降低(表1)。

M1和M2处理籽棉产量显著高于M3(p≤0.05),其中,M1处理籽棉产量相对最高,为4005.30kg/hm2,分别较M2、M3处理增产4.34%、19.91%;单铃重随播期的推迟呈逐渐降低的趋势,各处理之间表现出显著差异,且M1处理单铃重最大,达到5.22g,M3处理单铃重最低,为4.47g;不同处理单株铃数差异不显著(p>0.05),但M2处理相对较多,为11.6个;衣分随播期的推迟表现出逐渐减小的趋势,M1处理分别较M2、M3高3.99%、6.58%(表1)。

不同播期处理对棉花纤维长度、整齐度、断裂比强度、马克隆值均没有显著影响(p>0.05),且随播期的推迟没有明显的变化趋势;M1处理棉花纤维伸长率显著大于M2、M3处理,为5.80%,M3处理棉花伸长率最低,为5.67%(表2)。

3、讨论与结论

棉花冠层PAR截获率空间分布是反映冠层结构是否合理的重要标志之一[8]。本研究中,M2处理的群体在花铃期具有较高的PAR截获率,且在冠层下部PAR截获率达到0.77,这表明该时期虽然各处理冠层PAR截获率均已达到较高水平,但M2处理棉行封行程度相对更高,冠层对PAR的截获能力更强,这可能是由于早播(5月10日)使短季棉中棉425在该时期出现一定程度的早衰,而晚播(5月30日)又容易造成棉株个体生长受限[9]。

播期推迟,棉花有效生育时间缩短,影响棉株生物量和养分的积累[10],本研究中,M3播期单株干物质量在播种后70d增长速率较块,而M1、M2播期在播后0～70d增长速率缓慢,在70～90d增长速率较快,这与不同播期造成的棉花生长过程中积温不同有关,与前人研究结果相似[11]。

本试验条件下,中棉425籽棉产量在M1处理(5月10日)播期下最高,其次是M2处理(5月20日),该短季棉品种随着播期的提前,籽棉产量、衣分均有所提高,这与早播条件下棉花生育期内温度、光照资源优于正常播期有关[12,13]。在产量构成因素中,中棉425单铃重在不同播期条件下有显著差异,单株铃数差异不显著,这与随龙龙,等[14]的研究一致。有研究表明,棉花纤维品质主要受遗传因素的影响,但环境条件和栽培措施也会对纤维品质造成一定的影响[15]。

前人研究发现,早播可获得较高的纤维长度和强度[16],而本研究中,棉花纤维长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值在不同播期下均没有显著差异,伸长率随播期的推迟出现一定程度的降低,这可能是由于本试验与前人研究中品种、试验点以及管理措施等的不同造成的[17]。

综合以上分析表明,在长江流域棉区,中棉425早播或晚播均不利于冠层对PAR的截获,5月10日和5月20日播期处理在生育后期仍能保持较高的生物量,5月20日和5月30日播期的处理在生育前期LAI较高,5月30日播期的处理在生育后期LAI降低速率较快;随着播期的推迟,籽棉产量和单铃重、衣分有逐渐降低的趋势,不同播期对棉花纤维长度、整齐度、比强度、马克隆值均没有显著的影响,伸长率随播期的推迟逐渐降低。适当的早播(5月10日～20日)对中棉425在长江流域棉区作夏播栽培具有一定的优势,实际生产中应依据当地天气、生长环境来选择适宜的播期。

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