迟播减氮对冀中南棉花生长生理和产量的影响

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棉花轻简化栽培是我国棉花种植的发展趋势,研究播期与氮素对棉花生长生理和产量的关系具有重要意义。试验于2019年和2020年,以转基因抗虫棉农大601为试验材料,采取裂区设计,主区为播期(常规播期(S1):4月22日左右;推迟播期(S2):5月5日左右),副区为施氮量(不施氮(N0):0 kg/hm2;减量施氮(N1):2019年为 144kg/hm2,2020 年为 180kg/hm2;常规施氮(N2):240kg/hm2),研究迟播减氮对棉花光合荧光参数、干物质积累与分配及产量的影响。探究迟播减氮条件下棉花生长特性和产量变化规律,以期为河北省棉花生产提供理论依据。主要研究结果如下:1.推迟播期后,生育进程加快,棉花的全生育期,各生育阶段除开花-吐絮外,所经历的时间均变短,出苗速度加快,较常规播期最多缩短4 d。推迟播期后,棉花株高和茎粗上升,两年三地平均值株高增加3.06 cm,茎粗增加0.22 mm。随施氮量的提高,棉花株高和茎粗上升,NO显著低于N1和N2(P<0.05),两年三地株高、茎粗平均值分别低15.56cm、17.24cm和2.44 mm、2.92mm。叶面积指数(LAI)在棉花生育期内先升后降,除清苑2020年S1N0和S2N0外,LAI均在盛铃期达到最大值(4.0左右)。LAI在播期推迟后上升,在氮肥减施后降低,但都未达到显著水平,NO水平下由于土壤供氮不足,LAI显著下降(P<0.05)。LAI的变化直接影响棉花群体透光率(CLP),CLP在棉花生育期内呈“V”字形,与LAI的趋势相反,由于LAI的下降,S1N0和S2N0的CLP在盛铃期和吐絮期显著高于其余处理。2.棉花主茎功能叶净光合速率(Pn)、实际光化学效率(φPSⅡ)和叶绿素含量(Chla+b)在生育期内,呈先升高后降低的趋势,播期推迟后,Chla+b和Pn上升,棉花吐絮期S2较S1三地Pn平均值两年分别提高6.2%和3.9%。叶绿素荧光参数中φPSⅡ和最大光化学效率(Fv/Fm)随播期变化不明显。减氮导致Chla+b、Pn、φPSⅡ和F v/Fm在棉花盛铃期和吐絮期的下降,但差异不显著(P>0.05);NO水平下,Chla+b显著降低(P<0.05),导致参与光合作用的叶绿素组织减少,进而Pn降低,两年三地Pn平均值较N1和N2分别降低53.3%和56.1%,同时φPSⅡ和Fv/Fm由于氮素的制约,棉花遭受胁迫,其值也显著下降(P<0.05)。播期和氮素的互作效应没有对Chla+b、Pn、φPSⅡ和Fv/Fm等指标产生显著影响(P>0.05)。3.推迟播期后,棉花单株干物质量在棉花生育前期(盛蕾期、初花期)较常规播期降低,在棉花生育后期(盛花期、盛铃期、吐絮期)棉花单株干物质量较常规播期上升,随施氮量增加而上升,在两年三地棉花吐絮期,S1N0和S2N0的单株干物质量低于其余处理30~40g,差异达显著水平(P<0.05)。推迟播期后,生殖器官的分配比率在棉花的花铃期和吐絮期较常规播期下降,随氮肥施用量的减少,生殖器官的干物质分配比率上升,减量施氮的生殖器官干物质分配比率相较于常规施氮升高,最多升高7.1%,最少为0.1%,但未达到显著水平(P>0.05)。单株干物质量和生殖器官的分配比率未在播期和氮素的互作条件下产生显著影响(P>0.05)。4.推迟播期后伏前桃数量降低,伏桃和秋桃的数量增多,其中秋桃随播期的变化差异显著;伏桃和秋桃所占的比例较常规播期提高,伏桃和秋桃所占的比例随施氮量的提高也呈升高的趋势。推迟播期后,单铃重和衣分下降,导致籽棉产量降低,S2较S1三地平均值两年籽棉产量分别降低0.6%和1%,马克隆值、断裂比强度、整齐度和伸长率随播期变化不明显;氮素水平下马克隆值、整齐度有下降的趋势,随施氮量上升单位面积铃数有增加趋势,衣分上升,单铃重变化不明显,NO籽棉产量显著降低(P<0.05),两年三地平均值均低于N1和N2 11.8%。播期和氮素的互作效应下,单铃重、衣分和单位面积铃数均未达到显著水平(P>0.05),2020年沧州和威县两年的籽棉产量达到显著水平(P<0.05)。综上所述,推迟播期后,棉花生育后期的LAI、Pn、Chla+b等指标的升高延缓了棉花的衰老,但干物质向营养器官分配较常规播期有所上升致使其产量的下降,同时单铃重、衣分的下降也不利于产量的提高。减氮水平下LAI、Chla+b、Pn、Fv/Fm和φPSⅡ等虽然较常规施氮水平下降,但差异不显著,致使减氮水平下棉花也能拥有较高的干物质积累,同时减氮水平下单铃重和衣分的上升也是其产量维持在较高水平的保证。综合两年三地试验,以常规播期、常规施氮量处理(S1N2)籽棉产量最高,但常规播期减量施氮处理(S1N1)和推迟播期减量施氮处理(S2N1)的籽棉产量与其差异未达到显著水平,说明在冀中南地区推广迟播减氮是可行的。
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