棉花垄作栽培的生态生理效应
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摘要：研究了不同垄作方式对土壤生态环境及棉花产量品质的影响。结果表明，垄作栽培能提高0～20 cm土壤温度，可以降低土壤容重，提高土壤孔隙度和通气性。垄作栽培适宜的垄高（15 cm）能促进棉花早生快发，稳长增蕾铃，子棉产量达4 593 kg/hm2，与垄高25 cm和平作相比，差异达极显著水平。
中图分类号：S562；S318 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）23-5697-03
因作物起垄栽培技术具有增产、节水和管理方便等优点，目前，在多个国家和多种作物上被广泛采用[1，2]。有关棉田垄作栽培的相关机理研究报道较少[3-7]。通过垄作栽培试验探明垄作对棉田土壤环境、棉花生长发育特性的影响，可为垄作棉花规范化栽培提供技术参考。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2012年在湖北省公安县进行。试验设垄高25 cm（A）、垄高15 cm（B）、平作+起垄培蔸（C）和平作（D，CK1） 4个处理，3次重复，随机区组排列，4行区，小区面积33.4 m2。4月19日播种，5月10日移栽，密度25 110株/hm2。供试品种为中棉所63。移栽前各处理开沟施入缓控释肥1 200 kg/hm2，A、B处理起垄覆膜，C、D处理平铺地膜。试验另设大田对照区100 m2为露地垄作[垄高15 cm，E（CK2）]。6月22日揭膜后各处理施尿素150 kg/hm2，然后处理C起垄培蔸，垄高15 cm。打顶后各处理追施尿素120 kg/hm2，各处理化调、病虫草害防治等田间管理相同。
1.2 试验方法
1.2.1 土壤生态效应测定 5月31日测定不同处理的土壤容重、土壤含水量、孔隙度，测定方法为环刀法。6月13～15日连续3 d测定0、5、10、15、20 cm土壤温度，每天3次，测定时间分别为8：00、14：00、20：00。
1.2.2 生育动态调查 不同处理连续标记10株，于6月15日、7月15日、8月15日和9月15日开展生育调查。调查内容包括株高、主茎叶片数、蕾数、花数、铃数、蕾铃脱落个数等。
1.2.3 叶绿素含量测定 于6月15日和7月15日分别测定不同处理功能叶片叶绿素含量（SPAD值）。
1.2.4 产量测定 分小区收花计产，记录10月20日前收花量、10月20日后收花量。
2 结果与方法
2.1 垄作栽培对土壤温度的影响
棉田起垄栽培能提高土壤表层0～20 cm温度（表1）。垄高15 cm和垄高25 cm两个处理与平作相比，土壤深度5 cm时土壤温度分别高0.7、1.0 ℃，土壤深度10 cm时土壤温度分别高0.6、0.7 ℃，土壤深度15 cm时土壤温度分别高0.5、0.7 ℃， 土壤深度20 cm时土壤温度分别高0.2、0.3 ℃。随着土壤深度增加增温的幅度逐渐变小；20 cm时土壤温度垄作与平作相当，垄高为25 cm处理温度比平作只高0.3 ℃。同一处理土壤温度随深度增加逐渐降低。覆膜处理0～20 cm地温比露地高。
2.2 垄作栽培对土壤物理性状的影响
地膜覆盖阻断了土壤水分与大气交流的通道，使土壤水分在膜内循环，土壤水分含量较露地高。土壤容重大小依次为露地垄作、平作、垄高15 cm、垄高25 cm；土壤总孔隙度和土壤通气孔隙度表现出与容重相反的趋势（表2）。多数作物一般要求土壤总孔隙度在50%～56%，土壤总孔隙度过小的土壤紧实，通气透水困难，根系生长困难，需中耕松土；过大的土壤过于疏松，漏水漏肥，易产生“吊根”现象，需培土镇压。垄高25 cm的处理土壤孔隙度偏大，不利于棉花生长。土壤维持适当的通气性也是保证土壤空气质量、提高土壤肥力、使植物根系正常生长所必需的。垄高15 cm通气性适中，有利于棉花生长。表明地膜覆盖加起垄，能改善棉田土壤物理特性，为棉花生长发育提供良好的环境条件。
2.3 垄作栽培对棉花生长发育的影响
不同垄高处理对棉花早发性影响差异较大（表3）。具体表现在移栽后垄高15 cm处理活棵转化快，现蕾早，6月15日调查株高分别比平作和垄高25 cm高1.1 cm和1.4 cm；单株蕾数分别多1.8个和1.0个；果枝始节位分别低0.6节和0.1节。垄面过高不利于棉花早发。
从7月15日和8月15日的调查结果（表4）看，垄高15 cm和平作+起垄培蔸15 cm两个处理生育性状综合表现较好。生长稳健，现蕾多，结铃多，蕾铃脱落少。
2.4 垄作栽培对棉花产量及其构成因素的影响
结合9月15日调查结果，从三桃分布看，垄作15 cm的单株伏前桃数分别比平作+起垄培蔸15 cm、垄作25 cm和平作处理多0.1个、1.8个和0.3个；单株伏桃数分别多0.6个、0.6个和2.1个；单株秋桃数分别多2.4个、3.2个和4.8个；单株总成铃数分别多3.1个、5.6个和7.2个。小区实收计产，与平作相比，适宜的垄高能明显提高棉花产量，但起垄太高不利于棉花生长，产量不增反减。移栽前起垄和现蕾后起垄培蔸增产效果相当，与另外两个处理产量差异均达极显著水平（表5）。
2.5 垄作栽培对棉花纤维品质的影响
由表6可见，不同处理对棉花品质指标影响不同。绒长长短依次为处理A、处理B、处理C=处理D；整齐度高低依次为处理C、处理A、处理B、处理D；马克隆值处理A最高，为5.5，高于其他3个处理；相比平作处理，断裂比强度起垄栽培均呈降低趋势。垄作栽培对棉花纤维品质的影响还需进一步研究。
3 小结与讨论
垄作栽培可以提高0～20 cm土壤温度，改善棉田土壤物理特性，为棉花早生快发提供良好的环境条件。但垄面过高不利于棉花生长，原因是容重偏低、土壤总孔隙度大、通气性过高、保水性差。
垄作栽培适宜的垄高（15 cm）能促进棉花早生快发，稳长增蕾铃，提高单产水平。垄作栽培在棉苗移栽前缓控释肥一次性施入，然后机械起垄，有利于棉花轻简化栽培机械化管理，较棉花蕾期起垄培蔸更有发展潜力。
垄作栽培对土壤微生物、棉花生理生化特性的影响及垄作栽培对水分胁迫的响应还需进一步研究。
参考文献：
[1] 张友昌，张教海，王孝纲，等.垄作的生理生态效应研究进展[J].棉花科学，2012，34（6）：3-8.
[2] 扈 婷，郑华斌，陈 杨，等.垄作栽培条件下作物生理特性研究进展[J].作物研究，2012，26（6）：702-706.
[3] 董合林，刘美荣.垄作与地膜覆盖对麦套春棉产量和霜前花率的影响[J].中国棉花，1997，24（3）：19-20.
[4] 苏彩虹，董忠义.旱地棉田休闲期覆盖垄作效应研究[J].干旱地区农业研究，1996，14（1）： 55-61.
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[6] 李 虹，马 骏，王春玲，等.酒泉市棉花垄作双膜栽培技术[J]. 甘肃农业科技，2011（12）：58-59.
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