出苗期遇雨对不同播种方式棉花出苗及产量的影响

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本站小编 Free考研考试/2021-12-26

卢合全, 代建龙, 李振怀, 李维江, 徐士振, 唐薇, 张冬梅, 孔祥强, 罗振, 辛承松, 董合忠. 出苗期遇雨对不同播种方式棉花出苗及产量的影响[J]. 中国农业科学, 2018, 51(1): 60-70 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2018.01.006
LU HeQuan, DAI JianLong, LI ZhenHuai, LI WeiJiang, XU ShiZhen, TANG Wei, ZHANG DongMei, KONG XiangQiang, LUO Zhen, XIN ChengSong, DONG HeZhong. Effects of Rainfall at Emergence on Stand Establishment and Yield of Cotton Under Different Seeding Patterns[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2018, 51(1): 60-70 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2018.01.006

0 引言

【研究意义】节本增效是棉花生产健康发展的必然要求,轻简化栽培是实现棉花节本增效的重要途径^[1-4],而播种保苗的简化则是棉花轻简化栽培的重要一环^[5]。深入研究适应黄河流域棉区生态和生产条件的播种方式和保苗技术,对提高区域棉花生产水平至关重要^[6]。【前人研究进展】黄河流域棉花一般于4月份播种,此时气温变化大,加之棉花属于子叶全出土类型,对种子质量、环境条件和播种技术要求严格^[7]。在地膜推广应用前,低温和雨后土壤板结常导致露地直播棉田缺苗断垄而减产。自1979年开始应用地膜以后,通过先播种后覆膜,出苗后及时放苗的栽培措施在一定程度上解决了低温、降雨导致的出苗差和棉苗晚发的问题,较露地直播有明显的增产效应^[3,8-12]。但是,这种播种方式需要人工放苗,比较费工费时,且工作效率低。近年来,西北内陆棉区兴起机械覆膜后打孔播种方式,即先铺地膜,后在地膜上打孔播种。每穴播1—2粒精加工种子再覆土,出苗后不放苗,也不间苗和定苗,在充分利用地膜增温保墒效应的同时减免了放苗工序,省工省时,在播种期降雨稀少的西北内陆棉区得到大面积推广应用^[2,5]。在无霜期短、倒春寒频发的地区,也有为了实现早播,在地膜上打孔播种再覆盖一层地膜（双膜覆盖）^[13],棉花出苗后再揭去上层膜,进而提高出苗率的报道^[14]。但是,先覆膜、后播种、免放苗的播种方式,以及双膜覆盖方式在黄河流域尚少见研究和应用。【本研究切入点】目前已知,先播种后覆膜再放苗、先覆膜再打孔播种免放苗和双膜覆盖3种播种方式在播种出苗期降雨稀少的地区皆可采用,但黄河流域棉区播种出苗期常伴有降雨发生,这种先覆膜再打孔播种免放苗方式是否适用取决于降雨是否影响棉花出苗和成苗。因此,研究明确降雨对不同播种方式棉花出苗和产量的影响,对确定适宜的播种方式、改进播种保苗技术具有重要的实践意义。【拟解决的关键问题】以当前主推棉花品种为试验材料,通过人工模拟降雨,在大田条件下研究出苗期降雨对不同播种方式棉花出苗率、生长发育、干物质积累、产量及产量构成的效应,为黄河流域棉区改进棉花播种保苗技术提供支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验条件

大田试验于2013—2015年在山东棉花研究中心试验站（临清,115°72′E,36°68′N）进行。试验田为连续植棉多年的一熟棉田,砂壤土,连续2年秸秆还田,中等偏上地力,0—20 cm土层碱解氮59.1 mg·kg^-1,有效磷37.9 mg·kg^-1,速效钾185.1 mg·kg^-1,有机质13.1 g·kg^-1,有良好的排灌条件。
供试棉花（Gossypium hirsutium L.）品种为山东省主推品种K836,为中早熟转Bt（Bacillus thuringiensis）基因抗虫棉,于2012年通过山东省农作物品种审定委员会的审定。

1.2 试验设计与田间管理

试验采用裂区设计,主区为降雨,设不降雨（0 mm）和人工模拟降雨（10 mm）2个水平;副区为播种方式,分别为露地直播（SWM：人工穴播,不覆膜）、播后覆膜（SBM：先播后覆膜,再人工放苗）、膜上播种（SAM：先覆膜,后打孔播种,免放苗）和双膜覆盖（SDM：先覆下层膜,膜上打孔播种,再覆上层膜,出苗时揭去上层膜）4种方式,其中播后覆膜处理是当前黄河流域棉区普遍应用的方式。人工模拟降雨是在播后第3天采用数字水表配合垂直旋转下喷式喷头喷水模拟降雨。
除双膜覆盖的上层膜采用0.004 mm厚地膜外,其余地膜均采用厚度0.008 mm的地膜。于播种后7 d,揭去双膜覆盖处理的上层膜。播前精选棉种,发芽率85%以上。副区采用6行区等行距种植,行距76 cm,行长10 m,小区面积均为45.6 m²,重复3次。
两年皆于3月中下旬耕地,结合耕地施鸡粪18—22.5 t∙hm^-2。3月下旬灌水造墒。分别于2014年4月28日和2015年4月26号人工穴播,每穴3粒。结合播种,每年施氮磷钾复合肥（18% N、18% P₂O₅、18% K₂O）300 kg∙hm^-2作基肥。
所有处理均花后追施尿素150 kg∙hm^-2,同时追施硫酸钾75 kg∙hm^-2;依天气和长势情况灌溉和化控,其中2014年盛花期浇水1次,化控4次;2015年所有处理出苗后均未浇水,化控5次;所有处理采用粗整枝方式,即在现蕾后5 d一次性去掉第1果枝以下的所有叶枝和主茎叶,以后不再整枝,于7月16日打顶。其他管理措施同一般大田管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤温度和土壤板结程度播种当天,在距播种穴3 cm、土层深5 cm处布设曲管地温计,每天8：00和14：00观察记录土壤温度,每天2次观察的平均值计为当天平均地温;观察时间从播种当天到揭去双膜覆盖处理的上层膜时为止。播后第8天调查记录出现板结的播种穴数,以板结穴数/总播种穴数×100%计算板结率。
1.3.2 出苗率和株高播种后第10天调查棉花出苗株数,出苗株数/总播种粒数×100%计算出苗率。当播后覆膜（CK）处理现蕾时,调查各小区的株高、真叶数。
1.3.3 干物质积累与分配以播后覆膜处理的生育进程为参照,分别在现蕾期、初花期、盛铃期和始絮期取样测定。从每个小区随机选3棵代表性棉株,将棉株分成根（子叶节以下）、茎（枝）、叶（子叶、主茎叶、果枝叶）、果（蕾花铃）,用LI-3100C叶面积仪测定单株叶面积,分器官烘干称重。
1.3.4 产量和产量结构吐絮后分3期（霜前2期,霜后1期）收获每个小区的籽棉,晒干后称重计产;每次收获时收取有代表性的50铃,晾干后称重,取平均数作为全株平均铃重,根据籽棉产量和全株平均铃重计算单位面积铃数。然后按小区轧花,计算皮棉产量。
1.3.5 早熟性以霜前收获的籽棉与总籽棉重量的比值（%）,即霜前花率,作为早熟性的指标。

1.4 数据分析

由于2013年在人工模拟降雨10 mL后又遭遇自然降雨,因不降雨处理受自然降雨的影响大,该年度的试验数据作废,本文只采用2014和2015年的数据。用Microsoft Excel 2007计算数据,用DPS 7.05 统计软件进行分析和差异显著性检验^[15]。分析发现,降雨和播种方式对棉花产量、产量构成和早熟性的效应受年份的影响较大,因此这些指标的统计结果分年度列出;降雨和播种方式对干物质积累、叶面积指数的影响受年份的影响较小,因此这些指标的统计结果按两年的平均值列出。

2 结果

2.1 降雨对不同播种方式地温和土壤板结程度的影响

2.1.1 降雨对不同播种方式5 cm地温的影响 2014—2015年不同处理5 cm地温的测定结果（表1、表2）表明,播种后无论是否遇到降雨,露地直播处理的地温最低,膜上播种和播后覆膜处理的地温基本一致,双膜覆盖的地温最高,而且在遇到降雨时,双膜覆盖处理的保温、增温效果更好。
2014年,没有遭遇降雨的情况下,各处理5 cm地温呈缓慢上升趋势。播种后6 d,播后覆膜、膜上播种和双膜覆盖处理的日平均地温分别比露地直播增加了2.10℃、2.05℃和3.58℃,增幅分别为11.0%、10.8%和18.9%;遭遇人工模拟降雨10 mm的情况下,各处理当天地温下降,然后温度逐渐升高,播种后6 d ,播后覆膜、膜上播种和双膜覆盖处理较露地直播的日平均地温分别高2.2℃、1.8℃和4.4℃,增幅依次为12.0%、10.1%和24.3%（表1）。
Table 1
表1
表12014年降雨对不同播种方式5 cm地温和土壤板结程度的影响
Table 1Effects of rainfall on 5 cm soil temperature and soil hardness rate under different seeding patterns in 2014

处理 Treatment		5 cm日平均地温Average daily soil temperature at 5 cm depth (℃)						板结率 Soil hardness (%)
降雨 Rainfall	播种方式 Seeding pattern	播后1 d 1 DAS	播后2 d 2 DAS	播后3 d 3DAS	播后4 d 4 DAS	播后5 d 5 DAS	播后6 d 6 DAS	板结率 Soil hardness (%)
0 mm	露地直播SWM	18.2c	18.4c	18.6c	18.8c	19.6d	20.0c	0.3e
	播后覆膜SBM	18.8b	19.6b	20.1b	20.7b	23.3b	23.7b	0.3e
	膜上播种SAM	18.7b	19.5b	20.1b	20.6b	23.2b	23.8b	0.6e
	双膜覆盖SDM	19.3a	20.4a	22.6a	22.9a	24.0a	25.9a	0.3e
10 mm	露地直播SWM	18.2c	18.4c	16.8d	17.3d	17.6e	18.7d	33.6a
	播后覆膜SBM	18.8b	19.6b	18.3c	19.7bc	20.7c	23.1b	4.6c
	膜上播种SAM	18.7b	19.5b	18.2c	19.6bc	20.7c	23.1b	29.3b
	双膜覆盖SDM	19.3a	20.4a	21.1a	22.6a	24.2a	25.5a	2.6d

SWM, SBM, SAM and SDM represent seeding without mulching, seeding before mulching, seeding after mulching and seeding with double mulching, respectively. DAS represents days after seeding. Values within the same column followed by different small letters are significantly different at the 5% probability level. The same as belowSWM、SBM、SAM和SDM分别代表露地直播、播后覆膜、膜上播种和双膜覆盖。DAS表示播后天数。同一栏中标以不同小写字母的值在5%水平差异显著。下同

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2015年,播后第2天受天气降温影响,各处理5 cm地温迅速下降,然后逐步升高。播种后6 d,没有降雨情况下,播后覆膜、膜上播种和双膜覆盖处理的日平均地温分别比露地直播增加了1.0℃、1.0℃和1.86℃,增幅依次为5.7%、5.7%和10.4%;人工模拟降雨情况下,播后覆膜、膜上播种和双膜覆盖处理的日平均地温分别比露地直播增加了0.8℃、0.77℃和1.93℃,增幅依次为4.6 %、4.5%和11.2 %（表2）。
Table 2
表2
表22015年降雨对不同播种方式5 cm地温和土壤板结程度的影响
Table 2Effects of rainfall on 5 cm soil temperature and soil hardness rate under different seeding patterns in 2015

处理 Treatment		5 cm日平均地温Average daily soil temperature at 5 cm depth per day (℃)						板结率 Soil hardness (%)
降雨 Rainfall	播种方式 Seeding pattern	播后1 d 1 DAS	播后2 d 2 DAS	播后3 d 3DAS	播后4 d 4 DAS	播后5 d 5 DAS	播后6 d 6 DAS	板结率 Soil hardness (%)
0 mm	露地直播SWM	17.3d	16.6c	17.0d	17.7c	18.7d	20.0d	2.3c
	播后覆膜SBM	17.6c	17.2b	17.9c	19.1b	20.2c	21.4c	2.0c
	膜上播种SAM	17.6c	17.2b	17.9b	19.1b	20.2c	21.4c	2.6c
	双膜覆盖SDM	17.8a	17.5a	18.5a	20.2a	21.6a	22.9a	1.6c
10 mm	露地直播SWM	17.3d	16.6c	15.8f	16.4e	17.3g	19.5e	32.3a
	播后覆膜SBM	17.6b	17.2b	16.2e	17.2d	18.4e	21.1c	3.7c
	膜上播种SAM	17.6b	17.2b	16.2e	17.2d	18.3f	21.0c	27.0b
	双膜覆盖SWM	17.8a	17.5a	17.9b	19.1b	20.5b	21.7b	3.7c

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2.1.2 降雨对不同播种方式土壤板结程度的影响两年的试验结果（表1、表2）表明,没有遇到降雨的情况下,各处理的播种穴基本没有表土板结;人工模拟降雨对播后覆膜和双膜覆盖的板结率影响较小,只有3%—4%,却显著增加了露地直播和膜上播种的板结率,达到28%—33%。

2.2 降雨对不同播种方式棉花出苗和植株生长的影响

2.2.1 降雨对不同播种方式棉花出苗的影响分析2014—2015年的结果发现,播种方式和降雨对棉花出苗有影响（图1）,且存在显著的互作效应（表3、表4）。2014年,没有遭遇降雨时,膜上播种和双膜覆盖与传统播后覆膜的出苗率相当,皆达到80%左右,但露地直播的出苗率比播后覆膜降低12.6%（表3）;遭遇人工模拟降雨时,双膜覆盖与播后覆膜的出苗率相当,但露地直播和膜上播种比播后覆膜分别降低了43%和31%。2015年结果和趋势（表4）与2014年一致。

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图1降雨10 mm对不同播种方式出苗的影响
-->Fig. 1Effects of 10 mm rainfall on stand establishment under different seeding patterns
-->

2.2.2 降雨对不同播种方式棉株生长的影响降雨对不同播种方式棉花苗期的生长有影响,且两个因素的互作效应显著（表3、表4）。2014年,没有遇到降雨时,露地直播处理的株高最低,双膜覆盖和膜上播种与播后覆膜处理的株高相当;与播后覆膜处理相比,露地直播显著降低了棉花的真叶数和单株生物量,膜上播种与播后覆膜基本没有差异,而双膜覆盖的真叶数最多,单株生物量也最高。在遭遇模拟降雨10 mm后,双膜覆盖和膜上播种与播后覆膜的株高、真叶数和单株生物量相当,但露地直播比播后覆膜的株高、真叶数和单株生物量分别降低了36%、26%和31%。2015年降雨对不同播种方式的棉花生长发育情况的影响（表4）与2014年基本一致。
Table 3
表3
表32014年降雨对不同播种方式棉花出苗和植株生长的影响
Table 3Effects of rainfall on cotton emergence, growth and development under different seeding patterns in 2014

降雨 Rainfall	播种方式 Seeding pattern	种植密度 Planting density (hills/hm²)	出苗率 Rate of emergence (%)	株高 Plant height (cm)	真叶数 Number of true leaves	生物量 Biomass (g/plant)
0 mm	露地直播SWM	52500	66.0c	10.7d	6.7d	3.46f
	播后覆膜SBM	52500	78.6ab	16.0a	7.7b	6.36b
	膜上播种SAM	52500	78.3ab	16.1a	7.8b	6.39b
	双膜覆盖SDM	52500	80.0a	16.6a	8.2a	7.06a
10 mm	露地直播SWM	52500	35.0e	8.9e	5.7e	3.04g
	播后覆膜SBM	52500	78.0b	15.2bc	7.7b	5.02d
	膜上播种SAM	52500	46.7d	14.8c	7.0c	5.46e
	双膜覆盖SDM	52500	79.2ab	15.9ab	7.9ab	5.73c

Emergence rates were determined at 10 days after seeding. Height, number of true leaf and biomass were determined at squaring stage of SBM. The same as below播后10 d调查棉花出苗率。播后覆膜处理现蕾时,取样测定棉花的株高、真叶数和单株生物量。下同

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Table 4
表4
表42015年降雨对不同播种方式棉花出苗和植株生长的影响
Table 4Effects of rainfall on cotton emergence, growth and development under different seeding patterns in 2015

降雨 Rainfall	播种方式 Seeding pattern	种植密度 Planting density (hills/hm²)	出苗率 Rate of emergence (%)	株高 Height (cm)	真叶数 Number of true leaves	生物量 Biomass (g/plant)
0 mm	露地直播SWM	52500	62.7b	10.3d	6.1d	3.41f
	播后覆膜SBM	52500	77.3a	15.4ab	7.7ab	6.23b
	膜上播种SAM	52500	77.0a	15.5a	7.6b	6.31b
	双膜覆盖SDM	52500	78.1a	15.7a	8.0a	6.92a
10 mm	露地直播SWM	52500	34.6d	9.1e	5.6e	3.04g
	播后覆膜SBM	52500	77.3a	14.2c	7.6b	4.91d
	膜上播种SAM	52500	44.3c	14.0c	7.3c	4.23e
	双膜覆盖SDM	52500	79.0a	14.6bc	7.7ab	5.57c

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2.3 降雨对不同播种方式棉花产量和产量构成的影响

2.3.1 降雨对不同播种方式棉花产量的影响降雨和播种方式对棉花产量有影响,且还存在显著的互作效应,并且两年的趋势相同（表5、表6）。没有遭遇人工降雨时,不论是籽棉产量还是皮棉产量,连续两年都是膜上播种和双膜覆盖与播后覆膜处理的产量相当,并且均显著高于露地直播;而遭遇人工模拟降雨10 mm时,都是双膜覆盖和播后覆膜处理的产量相当,均显著高于膜上播种和露地直播,其中2014年膜上播种比播后覆膜的籽棉和皮棉产量分别低30%和30.2%,2015年分别低28%和29%。
2.3.2 降雨对不同播种方式棉花产量构成的影响分析两年的数据发现,降雨和播种方式对单位面积铃数的互作效应显著,且两年的趋势基本一致（表5、表6）。没有遭遇模拟降雨时,双膜覆盖、膜上播种和播后覆膜的单位面积铃数基本相同,均显著高于露地直播处理;遭遇人工模拟降雨时,双膜覆盖和播后覆膜的单位面积铃数基本没有差异,但膜上播种和露地直播的单位面积铃数显著减少,2014和2015年膜上播种的单位面积铃数比播后覆膜分别减少26.6%和25.1%。
降雨对铃重基本没有影响,但播种方式对铃重影响显著（表5、表6）。膜上播种和双膜覆盖与播后覆膜的铃重基本一致,均显著高于露地直播。
Table 5
表5
表52014年降雨对不同播种方式棉花产量、产量结构和早熟性的影响
Table 5Effects of rainfall on cotton yield, yield components and earliness under different seeding patterns in 2014

降雨 Rainfall	播种方式 Seeding pattern	籽棉 Seed cotton (kg·hm^-2)	皮棉 Lint yield (kg·hm^-2)	铃数 Boll density (bolls/m²)	铃重 Boll weight (g)	早熟性 Earliness (%)
0 mm	露地直播SWM	2926c	1170c	55.9b	5.2c	74.3c
	播后覆膜SBM	4078a	1631ab	74.5a	5.4ab	90.4ab
	膜上播种SAM	4070a	1628ab	75.3a	5.4ab	90.9a
	双膜覆盖SDM	4117a	1647a	73.9a	5.6a	91.1a
10 mm	露地直播SWM	2420e	968e	47.2c	5.2c	71.1d
	播后覆膜SBM	4008b	1604b	72.0a	5.3bc	89.5b
	膜上播种SAM	2800d	1119d	52.8b	5.3bc	90.5a
	双膜覆盖SDM	4053a	1621ab	75.0a	5.4abc	90.7a
	变异来源Source of variance
	降雨Rainfall (R)	0.0007	0.0001	0.0039	0.069	0. 1109
	播种方式Seeding pattern (SP)	0.0001	0.0001	0.0001	0.0002	0.0001
	降雨×播种方式R×SP	0.0001	0.0001	0.0001	0.1276	0.2813

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Table 6
表6
表62015年降雨对不同播种方式棉花产量、产量结构和早熟性的影响
Table 6Effects of rainfall on cotton yield, yield components and earliness under different seeding patterns in 2015

降雨 Rainfall	播种方式 Seeding pattern	籽棉 Seed cotton (kg·hm^-2)	皮棉 Lint yield (kg·hm^-2)	铃数 Boll density (bolls/m²)	铃重 Boll weight (g)	早熟性 Earliness (%)
0 mm	露地直播SWM	2844b	1137b	55.4b	5.1b	75.3b
	播后覆膜SBM	3913a	1565a	73.3a	5.4ab	91.6a
	膜上播种SAM	3905a	1562a	71.7a	5.5a	91.3a
	双膜覆盖SDM	3920a	1568a	71.3a	5.5a	91.3a
10 mm	露地直播SWM	2303d	921d	45.2c	5.1b	72.6b
	播后覆膜SBM	3890a	1556a	70.1a	5.3ab	90.8a
	膜上播种SAM	2783c	1113c	52.5b	5.3ab	90.3a
	双膜覆盖SDM	3894a	1557a	73.3a	5.4ab	89.9a
	变异来源Source of variance
	降雨Rainfall (R)	0.0002	0.0002	0.0081	0.1181	0.1363
	播种方式Seeding pattern (SP)	0.0001	0.0001	0.0001	0.0011	0.0001
	降雨×播种方式R×SP	0.0001	0.0001	0.0001	0.3806	0.4303

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2.3.3 降雨对不同播种方式棉花早熟性的影响两年的结果均表明,降雨对早熟性没有显著的影响,播种方式和降雨对早熟性的互作效应也不显著,但播种方式则显著影响了棉花的早熟性（表5、表6）。双膜覆盖和膜上播种与播后覆膜的早熟性相当（90%左右）,均显著高于露地直播处理（72%左右）。

2.4 降雨对不同播种方式棉花干物质积累和叶面积指数的影响

2.4.1 降雨对不同播种方式棉花干物质积累的影响表7显示,不论是否降雨和何种播种方式,棉花群体干物质积累量随生育进程的推进而递增;降雨和播种方式对群体干物质积累均有显著影响,两年的趋势也相同。没有遭遇降雨时,在各生育阶段,都是双膜覆盖和膜上播种与播后覆膜处理的群体干物质积累量相当,并且均显著高于露地直播处理;而遭遇模拟降雨10 mm时,连续两年都是双膜覆盖和播后覆膜的群体干物质量相当,与播后覆膜相比,膜上播种处理4个生育时期的群体生物产量分别降低43.6%、40.1%、43.5%和43.1%,露地直播分别降低54.6%、49.5%、56.0%和55.8%。
Table 7
表7
表72014—2015年降雨和播种方式对棉花干物质积累的影响
Table 7Effects of rainfall on dry matter accumulation under different seeding patterns at different stages in 2014 and 2015

降雨 Rainfall	播种方式 Treatment	生物产量Total biomass (kg·hm^-2)
降雨 Rainfall	播种方式 Treatment	现蕾期 Squaring stage	初花期 Early florescence	盛铃期 Peak boll-setting period	始絮期 Initial boll opening
0 mm	露地直播SWM	203c	2785b	6441b	6938c
	播后覆膜SBM	289ab	3681a	8190a	8570ab
	膜上播种SAM	286ab	3666a	8179a	8534ab
	双膜覆盖SDM	289a	3708a	8198a	8598a
10 mm	露地直播SWM	127e	1845d	3578d	3761e
	播后覆膜SBM	280b	3653a	8126a	8511b
	膜上播种SAM	158d	2187c	4592c	4843d
	双膜覆盖SDM	289b	3686a	8135a	8528ab

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2.4.2 降雨对不同播种方式棉花叶面积指数的影响对各时期棉花叶面积指数统计结果进行显著性分析发现（表8）,没有遭遇降雨时,各时期膜上播种和双膜覆盖的叶面积指数与播后覆膜基本相当,而露地直播比播后覆膜分别降低了22.2%、23.7%、22.8%和13.3%;遭遇人工模拟降雨10 mm时,双膜覆盖和播后覆膜的叶面积指数基本相同,但与播后覆膜比,膜上播种各时期的群体叶面积指数分别降低34.3%、40.0%、46.9%和26.3%,露地直播分别降低54.3%、56.6%、56.1%和47.2%。
Table 8
表8
表8降雨对不同播种方式棉花叶面积指数的影响
Table 8Effects of rainfall on leaf area index under different seeding patterns

降雨 Rainfall	播种方式 Treatment	现蕾期 Squaring stage	初花期 Early florescence	盛铃期 Peak boll period	始絮期 Beginning of boll opening
0 mm	露地直播SWM	0.28b	1.35b	3.28b	3.53b
	播后覆膜SBM	0.36a	1.77a	4.25a	4.07a
	膜上播种SAM	0.35a	1.77a	4.25a	4.08a
	双膜覆盖SDM	0.36a	1.77a	4.28a	4.07a
10 mm	露地直播SWM	0.16d	0.76d	1.86d	2.15d
	播后覆膜SBM	0.35a	1.75a	4.24a	4.07a
	膜上播种SAM	0.23c	1.05c	2.25c	3.00c
	双膜覆盖SDM	0.35a	1.76a	4.27a	4.06a

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3 讨论

3.1 不同播种方式的增温和保苗效应

土壤耕层温度影响作物出苗、生长发育和产量^[16-21]。地膜覆盖能有效地增加生育期积温,尤其在作物生育前期有明显的增温效果^[20]。黄河流域棉区棉花种子播种深度一般不超过3 cm,因此5 cm地温对种子发芽和成苗影响最大,并且,在一定温度范围内,温度越高,越利于种子萌动^[22]。本研究发现,无论是否降雨,露地直播的地温最低,膜上播种和播后覆膜基本一致,而双膜覆盖的增温效应最好,这与王琪^[23]、艾先涛^[13]和白灯莎·买买提艾力等^[14]在其他地区的研究结果一致。
试验发现,没有遇到降雨的情况下,所有处理基本没有发生土表板结;人工模拟降雨对播后覆膜和双膜覆盖的板结率影响不大,只有3%—4%,却显著增加了露地直播和膜上播种的板结率,达到28%—33%。本研究还表明,2015年不同播种方式的出苗情况受降雨的影响与2014年完全一致。其中2014年,没有遭遇降雨时,膜上播种和双膜覆盖与传统播后覆膜的出苗率相当,皆达到80%左右,而露地直播的出苗率比播后覆膜处理降低12.6%（表3）;遭遇人工模拟降雨10 mm时,双膜覆盖与播后覆膜的出苗率相当,但露地直播和膜上播种比播后覆膜的出苗率分别降低了43%和31%。由此可见,降雨10 mm显著增加了露地直播和膜上播种的板结率,进而导致出苗率显著降低,而降雨对播后覆膜和双膜覆盖的土表板结率和出苗影响不大。进一步说明,出苗期遭遇降雨对露地直播和膜上播种的出苗是重要威胁,而双膜覆盖和播后覆膜在出苗保苗方面具有明显的优势。

3.2 不同播种方式对产量结构和产量的效应

棉花产量是通过结铃来形成的,单位面积的铃数、铃重和衣分对皮棉产量均有影响,其中单位面积的铃数和铃重是变化最大的2个因素^[24]。本研究发现,出苗期降雨对铃重基本没有影响,但播种方式对铃重有影响,双膜覆盖和膜上播种与播后覆膜的铃重相当,均显著高于露地直播。试验结果还表明,没有遭遇降雨时,双膜覆盖、膜上播种和播后覆膜的单位面积铃数基本相同,均显著高于露地直播处理;人工模拟降雨10 mm对双膜覆盖和播后覆膜的单位面积铃数基本没有影响,但显著降低了膜上播种和露地直播的单位面积铃数。棉花产量与单位面积铃数及铃重的变化趋势一致。没有遭遇人工降雨时,不论是籽棉产量还是皮棉产量,连续两年都是膜上播种和双膜覆盖与播后覆膜处理的产量相当,并且均显著高于露地直播;遭遇降雨10 mm时,都是双膜覆盖和播后覆膜处理的产量相当,膜上播种和露地直播显著低于播后覆膜。
合理的干物质积累、分配是棉花夺取高产的基础,一定密度范围内,增加收获密度能显著提高棉花群体干物质积累量,提高盛花后的干物质积累是获得高产的重要途径^[25-26]。叶面积指数是影响群体光合能力的重要因素,叶面积指数的大小及高值持续期是反映棉花群体高效利用光能的重要指标,棉花群体光合速率及皮棉产量一般随叶面积指数增大而提高^[24]。本研究发现,在没有遭遇降雨时,双膜覆盖和膜上播种与播后覆膜的群体干物质积累量和叶面积指数基本一致,均显著高于露地直播;棉花生育进程中,露地直播缺少地膜的增温保墒效应,植株个体发育受到抑制,导致其群体干物质积累量和叶面积指数偏小。在遭遇降雨时,双膜覆盖和播后覆膜的干物质积累量和叶面积指数相当,膜上播种和露地直播显著低于播后覆膜;膜上播种虽然有地膜增温保墒效应,个体发育较好,但收获密度显著降低,导致其群体干物质积累量和叶面积指数显著下降;表明不论是否遭遇降雨,双膜覆盖和播后覆膜均具有较高的群体生产能力和叶面积指数,减少了漏光损失,延长了叶片功能期,为提高生殖器官物质积累量和增加单位面积铃数打下了物质基础,这也是其产量增加的原因。
尽管棉花自我补偿能力和调节能力较强,对密度有很宽泛的适应性^[5,27-30],DONG等^[28]也研究指出,中国黄河流域棉区非盐碱地高产棉田的合理密度范围在4.5—7.5株/m²,但是本试验遭遇降雨时,露地直播和膜上播种出苗率显著降低,收获密度显著低于合理密度的下限4.5株/m²,进而导致产量显著降低。

4 结论

一播全苗、苗全苗匀、壮苗早发是实现棉花丰产的基础环节。露地直播虽然没有残膜污染,但出苗差、产量低。播后覆膜可以降低降雨和低温的影响,但放苗要耗费人工。膜上播种减免了放苗环节,省工省力,但遭遇降雨时,出苗差、产量低,对于那些青睐膜上播种的农民,必须要有应对措施：一是种子质量要好,提高出苗能力;二是加大播种量;三是降雨后要及时破除板结,加强管理等。双膜覆盖可以减少低温、降雨的影响,与农机相结合能实现轻松放苗,而且在棉花生长中前期能够充分发挥双层地膜的增温保水作用,产量与播后覆膜相当或略好,但是要增加一层地膜的成本;为降低成本,双膜覆盖的上层膜采用0.004 mm厚地膜,边放苗边回收。综上所述,根据当地生态条件,特别是降雨概率选择适宜的播种方式是保证一播全苗,夺取高产的重要途径。
（责任编辑杨鑫浩）
The authors have declared that no competing interests exist.