麥棉兩熟種植模式對(duì)棉花產(chǎn)量品質(zhì)形成和資源利用效率的影響.pdf

1、小麥-棉花兩熟種植顯著提高了土地的復(fù)種指數(shù)和產(chǎn)出，緩解了糧棉爭地矛盾，是當(dāng)前我國長江流域棉區(qū)和黃河流域棉區(qū)主要的種植制度。研究不同麥棉種植模式下棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)形成規(guī)律，以及對(duì)溫光、氮素資源利用效率和棉田土壤理化性質(zhì)及可持續(xù)生產(chǎn)力的影響，探索與現(xiàn)階段農(nóng)民生產(chǎn)模式相匹配的兩熟高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高效新型栽培理論和技術(shù)將為農(nóng)作物增產(chǎn)增效提供強(qiáng)有力的科技支撐。本研究以生育期不同的兩個(gè)棉花品種泗雜3號(hào)（中晚熟品種）和中棉所50(早熟品種)為材料，于2

2、011/2012和2012/2013生長季在江蘇省南京市南京農(nóng)業(yè)大學(xué)牌樓試驗(yàn)站(118°50′E，32°02′N)和江蘇省大豐市大豐稻麥原種場(33°20′N，120°46′E)進(jìn)行小麥-棉花兩熟種植模式試驗(yàn)（單作棉、麥棉套作、麥后移栽棉和麥后直播棉）。研究內(nèi)容包括以下幾部分:1、系統(tǒng)研究不同種植模式下棉花的生長物候環(huán)境、農(nóng)田小氣候特征、棉株生長發(fā)育、器官建成動(dòng)態(tài)和生物量累積分配，探討種植模式影響棉花產(chǎn)量形成的生理生態(tài)機(jī)制;2、通過田間

3、試驗(yàn)測定棉株冠層結(jié)構(gòu)、光能截獲分布和生育期累積積溫狀況、研究種植模式對(duì)溫光資源截獲利用的影響;3、系統(tǒng)研究不同種植模式下棉花的氮素累積吸收動(dòng)態(tài)，揭示種植模式對(duì)棉花氮素資源利用和周年氮素平衡的影響;4、通過對(duì)棉田土壤理化性質(zhì)的研究，揭示不同種植模式棉田土壤養(yǎng)分供應(yīng)特征，為棉田合理施肥提供借鑒。主要研究結(jié)果如下:
　　1.“源”“庫”降低限制了兩熟種植模式下棉花產(chǎn)量的形成
　　大田試驗(yàn)和盆栽試驗(yàn)的結(jié)果表明，兩熟種植模式下棉花產(chǎn)量

4、低于單作棉。對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因子進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)造成兩熟種植模式下棉花產(chǎn)量降低的首要因素是鈴數(shù)減少，其次是鈴重的降低。本研究發(fā)現(xiàn)，兩熟種植模式下生育期后延導(dǎo)致棉花的源強(qiáng)和庫容均降低，是限制棉花產(chǎn)量提高的生理生態(tài)學(xué)瓶頸。套作棉苗期受小麥遮陰影響、麥后移栽棉由于移栽遲苗期過長、麥后直播棉由于播期較晚、生長發(fā)育時(shí)間較短造成兩熟種植棉花源強(qiáng)較單作棉均有下降。同時(shí)，兩熟種植模式下棉花生殖生長推遲減弱造成鈴數(shù)減少，庫容降低。套作棉、麥后移栽棉的產(chǎn)量低主要由

5、源強(qiáng)受限引起，麥后直播棉的產(chǎn)量低主要由庫容受限造成。相比中晚熟品種泗雜3號(hào)，早熟品種中棉所50由于生育期較短緩解了生育發(fā)育的延遲，因而在兩熟連作種植系統(tǒng)中具有產(chǎn)量優(yōu)勢。
　　2.生育期物候環(huán)境差異影響了棉花的溫光資源利用效率
　　麥棉兩熟種植模式顯著影響了棉花生長的物候環(huán)境，具有顯著差異的是蕾期和花鈴期的溫度，以及花鈴期棉株冠層內(nèi)的小氣候。物候環(huán)境的差異顯著影響了棉花的溫光資源利用。本研究發(fā)現(xiàn)，棉花較高的輻射利用效率(RUE

6、)與冠層內(nèi)部適宜的光能分布正相關(guān)。兩熟種植棉花的冠層結(jié)構(gòu)較單作棉有所改善，冠層內(nèi)光的穿透性增加，提高了棉株的光合能力，RUE比單作棉增加。中晚熟品種泗雜3號(hào)單作棉和套作棉RUE較高，而早熟品種中棉所50在麥后移栽棉和麥后直播棉中的RUE較高。分析發(fā)現(xiàn)限制兩熟種植棉花產(chǎn)量提高的主要因子是IPAR較低，而不是RUE。棉花生育期間GDD和TPE差異顯著，兩熟種植模式下棉花的TPE顯著低于單作棉。研究表明，提高兩熟種植模式的生產(chǎn)力和資源利用重點(diǎn)

7、應(yīng)是提高輻射資源的截獲。相比中晚熟品種泗雜3號(hào)，早熟品種中棉所50在兩熟連作種植系統(tǒng)中具有較高的溫光資源利用效率。
　　3.兩熟種植模式下棉花氮素利用效率降低
　　棉株氮素積累符合Logistic生長模型，積累特征值受施氮量和種植模式的影響。兩熟種植模式下棉花氮素快速積累期縮短、積累速率降低，導(dǎo)致氮素積累量(128-223kg hm-2)較單作棉降低（161-241 kg hm-2）。兩熟種植降低了棉株氮素積累分配到生殖器官

8、中的比例，以麥后直播棉影響最大。兩熟種植模式下棉花氮素利用效率低于單作棉，尤其是麥后直播棉，主要由生產(chǎn)力較低對(duì)氮素的吸收較小造成。麥棉種植模式影響了周年的氮素平衡，兩熟種植周年氮素盈余（371-606 kg hm-2）顯著高于單作棉（255-318 kg hm-2）。與單作棉相比，麥棉兩熟種植模式更多的氮通過氮揮發(fā)或其它形式損失掉。研究表明，前茬小麥季氮肥殘留不容忽視，棉花季施肥應(yīng)考慮前茬作物的氮肥殘留效應(yīng)。
　　4.兩熟種植提高

9、了棉田土壤養(yǎng)分
　　麥棉種植模式對(duì)棉田土壤物理性質(zhì)影響較小，僅對(duì)土壤溫度影響顯著。兩熟種植棉田花鈴期的日平均溫度和日最高溫度均較單作棉有所升高。種植模式顯著影響了棉田不同生育時(shí)期0-20 cm和20-40 cm土壤養(yǎng)分含量，兩熟種植模式下棉田吐絮期土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀含量均較單作棉有所升高，以麥后直播棉增幅最大，而對(duì)全磷和pH則無顯著影響。這一方面由于前茬作物的秸稈、根系和落葉等是補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的重要來

10、源，另一方面兩熟種植模式下棉花生長發(fā)育緩慢、生物產(chǎn)量較低，養(yǎng)分吸收弱于單作棉，土壤中的肥料殘留導(dǎo)致養(yǎng)分含量升高。
　　本研究結(jié)果表明，在長江流域棉區(qū)麥棉套作周年生產(chǎn)力不高、資源利用效率較低，不適合當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際。麥后移栽棉周年生產(chǎn)力最高，同時(shí)具有較高的資源利用效率，是當(dāng)前長江流域棉區(qū)較為適宜的種植模式。麥后直播棉產(chǎn)量不具有明顯優(yōu)勢，同時(shí)品質(zhì)也低于其余種植模式，但資源利用效率較高，從可持續(xù)發(fā)展角度是最佳模式。本研究發(fā)現(xiàn)，早熟品種在麥后