赵后秀 郝先哲 石峰 李军宏 梁琪 王潭刚 田立文 罗宏海 王军
doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.03.004
摘 要：【目的】研究有机液体肥对新疆南疆膜下滴灌棉花冠层特征、产量和品质的影响。
【方法】选用塔河2号为参试品种，以单施化肥棉田为对照（CK），设置有机液体肥处理（T1、T2、T3、T4、T5），测定并分析不同处理下株高、主茎叶片数、叶面积指数、叶倾角、产量和品质的变化。
【结果】与CK相比，施用有机液体肥提高了棉花株高、主茎叶片数、叶面积指数、叶倾角与地上部生物量。当籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上时，棉花株高、主茎叶片数、叶面积指数和叶倾角较CK分别增加1.3～10.3 cm、2.0～2.3片、1.7～2.9、5.6～9.3°，营养和生殖器官干物质重较CK分别增加了1.3～25.7和0.1～44.5 g/株。且当籽棉产量超过6 000 kg/hm2时，籽棉产量、单铃重、总铃数较CK分别增加了17.2%～31.9%、15.5%～28.8%和3.5%～10.1%。此外，与CK相比，施用有机液体肥还提高了棉花上半部纤维平均长度、整齐度和断裂比强度。
【结论】与单施化肥相比，施用有机液体肥能够改善棉花冠层结构，促进干物质积累，增产提质，且成本低，易操作，适合新疆南疆棉区推广应用。
关键词：棉花；
有机液体肥；
品质；
产量；
冠层特征
中图分类号：S562 文献标志码：A 文章编号：1001-4330（2024）03-0556-09
收稿日期（Received）：
2023-08-05
基金项目：
国家自然科学基金项目（32260539）
作者简介：
赵后秀（1999-），男，江苏宿迁人，硕士研究生，研究方向为作物高产生理与节水栽培，（E-mail）2545747822@qq.com
通讯作者：
王军（1980-），男，新疆人，研究员，博士，硕士生导师，研究方向为作物高产生理与节水栽培，（E-mail）108689011@qq.com
0 引 言
【研究意义】新疆是我国重要的优质棉主产区，棉花种植面积及产量均处于全国首位［1］。合理施肥可以构建棉花优良群体和个体结构，提高棉花产量与品质［2-3］。但过量施肥或化肥不合理施用，以及肥料施用比例失衡，会造成土壤肥力降低和土壤板结［4-5］。因此，研究有机液体肥合理施用协调增产的关系对新疆南疆有机液体肥的应用有实际意义。【前人研究进展】有机无机配施是棉花获得较高产量的重要措施［6］。王宁等［7］ 研究发现，单施化肥较有机无机肥配施会明显降低棉花单株铃数，造成籽棉产量损失。殷彩云等［8］研究表明，在新疆南疆棉田垦区，加大棉田有机肥、生物菌肥的施入，不仅可减少氮、磷、钾肥的施用，还能促进棉花生殖生长，进而使产量水平得到大幅提高。以有机无机肥配施固体化肥或有机肥作基肥施用方式施用时耗时、费力，且由于其肥效迟缓而难以及时供应养分等问题［9］。有机液体肥是一种具有丰富有机质的功能性液体肥料，其养分含量高，便于配方施肥和滴灌施肥，易于被农作物直接吸收；
在提高土壤肥力水平，增强作物抗病和抗逆能力的同时，还有利于棉花塑造优质株型，有效改良棉花冠层结构，促进棉花生物量向生殖器官分配，进而增加棉花产量［10］，世界上一些发达国家使用较普遍［11］。【本研究切入点】目前大部分研究主要集中于固体化肥减量投入方面，而对有机液体肥替代潜力的研究较少，导致有机液体肥未能在生产中广泛使用，特别是在棉花生产中的推广应用仍然较少［12-13］。需研究有机液体肥对新疆南疆膜下滴灌棉花冠层特征、产量和品质的影响。【拟解决的关键问题】以单施化肥处理为对照，分析施用有机液体肥后棉花的冠层结构、干物质积累和产量等变化，研究有机液体肥提高棉花产量的途径，为新疆南疆棉花高效生产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验于2021年在新疆生产建设兵团第三师主要植棉团场（44团、49团、51团、53团）进行。棉花品种选用塔河2号，生育期为136 d左右，植株呈塔形，果枝为二式果枝，果节密，叶片较小，叶裂较深，主茎粗壮，叶枝发达，果枝始节位6节左右，棉铃较大，具有抗枯萎病，耐黄萎病的特性［14］。
表1
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
放置有機液体肥5个处理（T1、T2、T3、T4、T5），以单施化肥为对照（CK），共计6个处理。表1～2
试验点棉花种植均采用205 cm超宽膜，1膜6行，宽窄行（66 cm+10 cm+66 cm）种植，株距为9.5 cm，密度14 000株/hm2。有机液体肥有效成分为可溶性有机物（腐殖酸≥ 30 g，氨基酸≥ 10 g/L）、微量元素（锰、锌、硼≥ 1 g/L）、微生物菌群（枯草芽孢杆菌≥ 2×108g）和pH 4.5～6.5。棉花全生育期有机液体肥随水滴施7次，总滴灌量4 200 m3/hm2，共施用肥料2 250 kg/hm2。常规用肥处理（CK）施用尿素（N 46%）600～675 kg/hm2，磷酸一铵（N 12%，P2O5 61%）225～300 kg/hm2，硫酸钾（K2O 50%）150～225 kg/hm2，随水滴施7次。田间其他管理同膜下滴灌高产棉田。表3
1.2.2 测定指标
1.2.2.1 棉花冠层结构
采用LAI-2200冠层仪测定棉花叶面积指数、平均叶倾角。将探头水平放置于棉花冠层上方，按下测定按钮，两声蜂鸣后将探头放入群体内地面上，仍保持水平，按下测定按钮，两声蜂鸣后水平均匀移动探头，选择冠层内不同位置测量4次，重复3次。并在每个取样点随机选取有代表性棉花5株，测定棉花株高、主茎叶片数。
1.2.2.2 棉花干物质积累量
于取样点各选取有代表性棉花5株，从子叶节处剪去地上部植株，分成茎、叶、籽棉、铃壳等器官分开洗净后装袋带回实验室，105℃杀青0.5 h，80℃条件下烘干至恒重后称重。
1.2.2.3 棉花产量及纤维品质
于收获期，参照代表性面积为2.93 m×2.30 m的样点，重复3次，调查样点内全部株数和结铃数，折算出单位面积株数和单株铃数。同时，在样点内选取长势一致的棉株按自然高度分上部、中部、下部各取吐絮棉铃50个，重复3次，分别装入纸袋，装袋带回实验室分别称量，计算单铃重。纤维品质包括（上半部平均长度、整齐度、马克隆值、断裂比强度、伸长率），所用仪器为HFT9000型大容量纤维测试仪，校准仪器用HVI校准棉样。
1.3 数据处理
采用Microsoft Office 2010和SPSS19.0整理分析处理数据并进行相关分析，用Origin 2022作图。
2 结果与分析
2.1 不同有机液体肥处理下棉花冠层结构变化
2.1.1 株 高
研究表明，有机液体肥处理下，棉花株高的生长速度动态变化呈现为盛花期前较快，盛花期后较慢的趋势。其中T3、T5的株高在盛蕾期至盛铃后期显著高于其余条田（P＜0.05），盛铃期较CK分别提高了13.3%和9.7%。施用有机液体肥在棉花吐絮期除T3株高显著高于CK外（P＜0.05），其余条田较CK差异不显著（P>0.05）。在盛花期至吐絮期内，施用有机液体肥T3、T5的株高较CK的增幅分别为12.5%和18.1%，且当籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上时，株高表现为67～76 cm。图1
2.1.2 主茎叶片数
研究表明，棉花主茎叶片数总的变化趋势从盛蕾期开始迅速增长，于盛铃期至最高，而后逐渐下降。盛蕾期至盛铃后期施用有机液体肥的棉花主茎叶片数高于CK，其中T2、T3的主茎叶片数在盛铃期较CK显著增加12.5%和15%。盛铃后期至吐絮期各条田的棉花主茎叶片数大幅减少。施用有机液体肥实现籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上高產水平时，应保持棉花盛铃期的主茎叶片数不低于16片。图2
2.1.3 叶面积指数
研究表明，棉花叶面积指数随着生育时期的推进呈现先增后减的变化趋势，盛花期至盛铃后期达到峰值后，于吐絮期逐渐下降。在整个生育进程中，除T1于盛铃期和吐絮期的叶面积指数接近CK外，其余条田棉花各生育时期的叶面积指数均高于CK，其中T2、T3于盛铃后期的叶面积指数为5.7和7.1，较CK分别增加了44.9%和41.2%。施用有机液体肥棉花的叶面积指数于吐絮期仍能保持在4.5以上（T1除外），较单施化肥提高了13.3%～22.8%。图3
2.1.4 叶倾角
研究表明，在生育期内各条田棉花叶倾角均呈单峰折线，盛铃后期出现峰值。施用有机液体肥各条田于盛花期至盛铃期棉花叶倾角增长速率较小；
于盛铃期至盛铃后期呈现快速增长趋势，且与CK相比，施用有机液体肥棉花的叶倾角在盛铃后期提高了6.5%～18.3%，叶片较直立。籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上时，棉花盛铃后期叶倾角表现为47～51°，较CK提高了11.8%～18.3%。图4
2.2 不同有机液体肥处理下棉花干物质积累变化
研究表明， T1、T3的地上营养器官干物质重在盛铃后期至吐絮期高于CK，其中，盛铃后期施用有机液体肥营养器官干物质重较CK分别增加38.6%和50.1%，在吐絮期较CK提高了31.5%和36.3%。同时，施用有机液体肥棉花的生殖器官干物质重于盛铃后期至吐絮期较CK有所增长，分别增加了21.6%～35.0%和23.4%～50.0%。T3在整个生育期内的地上营养器官和生殖器官干物质重显著高于CK，其中生殖器官干物质重在盛蕾期、盛花期、盛铃后期较CK显著增长了82.1%、66.1%和60.3%。表4
2.3 产量及其构成
研究表明，施用有机液体肥T2、T3条田籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上，籽棉产量显著高于CK（P＜0.05），分别提高17.2%和31.9%。有机液体肥处理棉花单铃重显著高于CK（T4除外），T2、T3的单铃重较CK显著增加了15.5%和25.8%。除T3的单株铃数显著高于CK，T5的单株铃数显著低于CK外，其余各条田的棉花单株铃数较CK差异不显著。施用有机液体肥各处理籽棉产量差异明显，各处理间籽棉产量水平差异性较大。若籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上，应保证单铃重大于5.8 g，总铃数大于109×104个/hm2。
表5
2.4 纤维品质
研究表明，施用有机液体肥T1、T3条田的上半部纤维平均长度、整齐度、断裂比强度和伸长率高于CK。籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上时，T3的上半部平均长度、整齐度、断裂比强度和伸长率较CK分别高出11.1%、1.8%、13.1%和4.3%。同时，施用有机液体肥也提高了棉花马克隆值（T1除外），籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上时，T2、T3的马克隆值较CK分别增长8.5%和20.4%。在该地区施用有机液体肥能够增加棉花籽棉产量至6 000 kg/hm2以上，且提高棉花上半部纤维平均长度、整齐度、断裂比强度和伸长率，一定程度提高了棉花纤维品质。表6
2.5 棉花生育时期参数的相关性
研究表明，在P1时期，单铃重与叶倾角呈显著正相关；
籽棉产量与主茎叶片数、叶面积指数和地上生殖器官干物质重呈显著正相关。在P2时期，单铃重与地上营养器官干物质重呈显著正相关；
籽棉产量与叶面积指数呈显著正相关。在P3时期，单铃重与地上营养器官干物质重呈显著正相关；
籽棉产量与叶面积指数呈显著正相关。单铃重和籽棉产量的增加与地上部干物质重的增加直接相关，地上部干物质重的增加能显著提高棉花单铃重。表7
3 讨 论
3.1
施用生物有机液体肥能够促进棉花干物质的积累及其向生殖器官分配的平衡，提高单株结铃数和单铃重，进而增加棉花产量［15］。孙桂兰等［16］研究表明，施用有机肥提高了棉花单铃重和绒长，显著提高了籽棉产量，且增产效果随着有机肥用量的增大愈加明显。有机肥替代化肥施用可以提高棉花的单株铃数，单铃重，增产效果极显著［17］。试验表明，施用有机液体肥较单施化肥，产量有所提高，其中有机液体肥T2、T3处理较单施化肥增产效果显著，籽棉产量达到了6 000 kg/hm2以上，增幅为17.2%～31.9%，且籽棉产量的增加主要表现为单铃重和铃数的提高。黄炳川等［18］研究发现，花铃期施用适量有机液体肥可提升棉花叶片的净光合速率，加速地上部干物质积累，进而提高棉花产量。有机液体肥能够促进棉花营养生长，提高根系对氮、磷、钾的吸收量，明显增加棉花中后期干物质积累［19］。研究发现，施用有机液体肥增加了棉花地上部生殖器官干物质重，进而加速了营养物质向花蕾铃器官转运，从而使产量得到大幅提高。当灌溉水中钠离子含量较高时，则会抑制棉花生长和产量形成［20］。新疆南疆地区淡水资源缺乏，长期滴灌咸水会造成土壤盐渍化加剧和出苗率降低［21］。研究中，施用有机液体肥各处理籽棉产量差异明显，是由于灌溉水矿化度高，长期灌溉造成土壤中钠离子含量过高，加剧了土壤次生盐渍化，导致处理间产量水平差异性较大。
3.2
李鹏兵等［22］研究表明提高棉花株高、叶面积指数能显著增加棉花成铃数，进而形成较高的籽棉产量水平。棉花株高、叶倾角与叶面积指数的增加，加速了营养器官干物质积累，进而促进铃数和籽棉产量的增加［23］。研究中，施用有机液体肥籽棉产量可达到6 000 kg/hm2以上，得益于棉花株高、主茎叶片数的提升和冠层结构的优化。可能与施用有机液体肥后提高棉花叶绿素含量，降低生长后期叶面积指数，改善了冠层中下部的光分布，保证了生育后期较高的群体光合速率有关［24］。
3.3
研究发现，施用有机液体肥较单施化肥提升了蛋白质含量、脂肪含量等品质指标［25］。郝先哲［26］研究表明，施用有机液体肥对棉花纤维品质无显著影响。研究结果表明，施用有机液体肥增加了棉花上半部纤维平均长度、整齐度、断裂比强度和马克隆值，是由于马克隆值受铃期最高温度的影响，当棉花铃期受到高温胁迫时，马克隆值极显著增加［27］，而新疆南疆地区夏季气温高，极限高温区间为37～38℃［28］。
4 结 论
施用有机液体肥可以促进棉花形成合理的冠层结构，与单施化肥相比，其株高、主茎叶片数、叶面积指数和叶倾角分别增加1.3～10.3 cm、2.0～2.3片、1.7～2.9和5.6～9.3°，叶片表现密集且直立，棉花有效养分吸收率提升，且当籽棉产量达到6 000 kg/hm2以上时，干物质转运、积累加速，棉花铃数和单铃重显著提高，最终产量水平大幅增长。
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Effects of organic liquid fertilizer on canopy characteristics，yield and quality of cotton
ZHAO Houxiu1，HAO Xianzhe2，SHI Feng1，LI Junhong1，LIANG Qi1， WANG Tangang3，TIAN Liwen4，LUO Honghai2，WANG Jun1
（1.Agricultural College of Shihezi University /Key Laboratory of Oasis Eco-Agriculture of Xinjiang Production and Construction Corps，Shihezi Xinjiang 832003，China; 2.Key Laboratory of Water-Saving Oasis Agriculture in Northwest China，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Institute of Farmland Water Conservancy and Soil Fertilizer，Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation Sciences，Shihezi Xinjiang 832000，China; 3.Institute of Agricultural Science，the Third Division of Xinjiang Production and Construction Corps，Tumushuke Xinjiang 843900，China; 4.Institute of Economic Crops，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China）
Abstract：【Objective】 To ascertain the effects of organic liquid fertilizer on canopy characteristics，yield and quality of cotton under membrane drip irrigation in southern Xinjiang.
【Methods】 Tahe No.2 was selected as the test variety，and the cotton field with single fertilizer application was used as the control（CK）.Organic liquid fertilizer treatment（carried out in the five fields of T1，T2，T3，T4 and T5） was set.The changes of plant height，main stem and leaf number，leaf area index，leaf dip angle，yield and quality under different treatments were measured and analyzed.
【Results】 Compared with CK，the application of organic liquid fertilizer increased plant height，leaf number，leaf area index，leaf inclination and aboveground biomass of cotton.When the seed cotton yield reached 6，000 kg/hm2，plant height，leaf number of main stem，leaf area index and leaf inclination angle increased by 1.3-10.3 cm，2.0-2.3，1.7-2.9 and 5.6-9.3° compared with CK，respectively.Compared with CK，the dry matter weight of nutrition and reproductive organs increased by 1.3-25.7 g/plant and 0.1-44.5 g/plant，respectively.When the seed cotton yield exceeded 6，000 kg/hm2，the seed cotton yield，single boll weight and total boll number increased by 17.2%-31.9%，15.5%-28.8% and 3.5%-10.1% compared with CK，respectively.In addition，compared with CK，the average length，uniformity and breaking strength of the top half of cotton were improved by applying organic liquid fertilizer.
【Conclusion】 Compared with single application of chemical fertilizer，the application of organic liquid fertilizer can improve cotton canopy structure，promote dry matter accumulation，increase yield and improve quality with low cost and easy operation，which is suitable for popularization and application in cotton area in southern Xinjiang.
Key words：cotton; organic liquid fertilizer; quality; yield; canopy characteristics
Fund project：
National Natural Science Foundation of China（32260539）
Correspondence author：WANG Jun（1980-），male，from Xinjiang， researcher，doctor，research direction of high yield physiology and water-saving cultivation of crops，（E-mail） 108689011@qq.com
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