不同種植密度對(duì)棉花生育生理特性的影響

摘 要：以荃銀2號(hào)為研究材料，設(shè)置5個(gè)密度水平，研究密度對(duì)轉(zhuǎn)雙價(jià)（Bt+CPTi）抗蟲(chóng)基因雜交棉群體干物質(zhì)量、LAI、葉綠素含量、光合速率等主要群體質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，干物質(zhì)量以5.4萬(wàn)株/hm2最大，達(dá)164.53g/株。處理M4（5.4萬(wàn)株/hm2）、M5（6.1萬(wàn)株/hm2）最大LAI出現(xiàn)時(shí)間比M1（3.3萬(wàn)株/hm2）、M2（4.0萬(wàn)株/hm2）提前15d左右。各處理葉綠素含量在盛花期最高，處理間無(wú)顯著差異。密度對(duì)棉株光合速率影響較大，生育期內(nèi)各處理間光合速率均表現(xiàn)為差異顯著，M1（3.3萬(wàn)株/hm2）處理與M5（6.1萬(wàn)株/hm2）差異達(dá)極顯著水平。在3.3萬(wàn)～5.4萬(wàn)株/hm2水平范圍內(nèi)，單位面積內(nèi)群體質(zhì)量隨密度的增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。密度為5.4萬(wàn)株/hm2時(shí)皮棉產(chǎn)量最高，為2 071.53kg/hm2。

關(guān)鍵詞： 棉花；密度；生理特性；產(chǎn)量

中圖分類號(hào) S562 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）11-13-03

種植密度作為棉花栽培的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)向來(lái)是研究棉花生產(chǎn)的關(guān)鍵因素[1]。棉花的密度與棉田的群體結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，群體結(jié)構(gòu)適宜的棉田棉花產(chǎn)量和品質(zhì)都較好[2]。密度太小不利于高產(chǎn)，密度過(guò)高棉田群體過(guò)旺不利于管理，且棉花的品質(zhì)受到一定的影響[3-5]。有研究認(rèn)為在一定范圍內(nèi)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)受密度影響較小[6-7]，也有研究認(rèn)為適宜的種植密度因生態(tài)條件和栽培制度而異[8-9]。大多數(shù)研究認(rèn)為密度對(duì)棉花的葉面積、群體冠層內(nèi)的溫度、濕度及光分布均有影響，密度過(guò)高或過(guò)低均不利于高產(chǎn)[10]。

本試驗(yàn)通過(guò)研究不同密度處理對(duì)轉(zhuǎn)雙價(jià)（Bt+CPTi）抗蟲(chóng)基因雜交棉產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，探討密度對(duì)產(chǎn)量、品質(zhì)互作效應(yīng)的最佳模式，為轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2011-2012年在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)科技實(shí)驗(yàn)園進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤為黃褐土，土壤有機(jī)質(zhì)含量1.30%、全氮0.1%、速效氮101.5mg/kg、速效磷8.5mg/kg、速效鉀92.4mg/kg，排灌條件較好。供試品為轉(zhuǎn)雙價(jià)（Bt+CPTi）抗蟲(chóng)基因雜交棉荃銀2號(hào)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置5個(gè)密度處理，分別為3.3萬(wàn)株/hm2（M1）、4.0萬(wàn)株/hm2（M2）、4.7萬(wàn)株/hm2（M3）、5.4萬(wàn)株/hm2（M4）、6.1萬(wàn)株/hm2（M5），4次重復(fù)，共20個(gè)小區(qū)。每小區(qū)植棉4行，行距75cm，株距隨小區(qū)密度變化而相應(yīng)調(diào)整。小區(qū)面積20m2。常規(guī)棉田管理。田間取樣及生理特性測(cè)定按棉花生育進(jìn)程分別于苗期、蕾期、初花期、盛花期和吐絮期進(jìn)行。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.2.1 干物質(zhì)量 每小區(qū)選取代表性棉株5株，105℃殺青30min，80℃烘干稱重。

1.2.2 葉面積指數(shù) 打孔稱重法[10]。用孔徑12mm的單孔打孔器分別從距葉梢和葉柄2cm處開(kāi)始順次打孔，每片葉片共打孔20次，并注意避開(kāi)中心葉脈和已經(jīng)枯萎的部分，將打下的圓形葉片計(jì)數(shù)并裝入紙袋烘干（75℃下烘48h）、稱重（W1，單位：g）；打孔后的葉片裝入紙袋烘干、稱重（W2，單位：g）。計(jì)算公式為：葉面積（cm2）=（W1+W2）×打孔數(shù)×πr2×10-2/W1，其中：r為打孔器的半徑，這里為6mm。

1.2.3 葉綠素含量 采用乙醇提取法測(cè)定[12]。每次測(cè)定時(shí)，各處理稱取5.0g葉片的綠葉部分剪碎，置入盛有95%乙醇50mL容量瓶中，避光保存，待葉片完全變白后在722型分光光度計(jì)上讀取663nm和645nm下的光密度值，按下列公式計(jì)算出Chl a和Chl b（以Ca、Cb表示）的含量：Ca=12.71A663-2.59A645，Cb=22.88A663-4.67A645。

1.2.4 光合速率 采用LCpro+便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。分別于蕾期、盛花期、花鈴期和吐絮期測(cè)定光合速率。每期測(cè)定，于晴朗無(wú)云天氣上午10時(shí)測(cè)定，取代表性棉株3株，每次每一處理選取棉株倒4葉測(cè)定，每處理重復(fù)3次，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用EXCEL軟件完成數(shù)據(jù)處理和作圖，采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度棉花群體干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化 由圖1可以看出，各個(gè)處理的干物質(zhì)量積累動(dòng)態(tài)趨勢(shì)一致，呈S型曲線變化。在盛花期前棉花群體干物質(zhì)積累量均隨密度的增加而增大。盛花期后，M5處理的干物質(zhì)積累量（157.51g/株）小于M4處理（164.53g/株），兩處理的干物質(zhì)積累量均高于M1（144.89g/株）、M2（151.71g/株）和M3（152.81g/株）處理。說(shuō)明提高種植密度可增大棉花群體干物質(zhì)積累量。當(dāng)植棉密度提高到適宜群體（5.4萬(wàn)～6.1萬(wàn)株/hm2）以后，群體干物質(zhì)積累量并非隨密度的增大而相應(yīng)提高。

圖1 不同處理對(duì)棉花群體干物質(zhì)積累的影響

2.2 不同密度棉花群體葉面積系數(shù)變化 圖2表明整個(gè)生育期各處理葉面積動(dòng)態(tài)均呈先上升后下降的趨勢(shì)，且隨密度的增加葉面積指數(shù)增加，各處理間存在差異。M4和M5（高密度）的峰值出現(xiàn)在8月5日左右，峰值分別為3.59、3.44。M1、M2、M3（低密度）處理最大LAI相對(duì)高密度處理出現(xiàn)較晚，出在8月18～20日，分別為2.94、3.17、3.25。這個(gè)與處理最大干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)一致。

圖2 不同處理葉面積系數(shù)變化

2.3 不同密度棉花葉綠素含量分析 葉綠素含量的高低反映葉片光合能力的強(qiáng)弱。由表1可知，各處理的葉綠素含量全生育期呈先升高后降低的趨勢(shì)，在盛花期達(dá)到最高，而后又開(kāi)始下降。葉綠素含量高，有利于光合作用，制造更多的光合產(chǎn)物。各處理在盛花期前葉綠素含量無(wú)顯著差異。盛花期后各處理葉綠素含量分別降低0.32mg/g、0.225mg/g、0.295mg/g、0.14mg/g、0.66mg/g。其中M5處理葉綠素含量相較盛花期含量降低了21%，降低幅度明顯大于其他處理，這可能與高密度種植條件下棉田密度過(guò)大，棉株間的競(jìng)爭(zhēng)加大，個(gè)體得不到充分發(fā)展，干物質(zhì)累積少，棉花生長(zhǎng)發(fā)育中后期，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)失去平衡，脫落較多以及衰老較早有關(guān)。

注：表中不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著，不同大寫(xiě)字母表示在0.01水平差異顯著，下同。

2.4 不同密度棉花群體光合速率變化 由表2可知，各處理在盛蕾至結(jié)鈴期主莖功能葉凈光合速率變化趨勢(shì)一致，均在盛花期達(dá)到最大值。處理M1的光合速率與其他4個(gè)處理差異達(dá)顯著水平。蕾期，M1處理光合速率較低，低密度栽培條件下棉田群體葉面積指數(shù)小，光能利用率低。至盛花期M1光合速率達(dá)最大值，較M2、M3、M4、M5處理分別高出10.1%、11.3%、8.4%、12.2%，這可能與低密度處理群體透光率高、通風(fēng)條件好有關(guān)。各處理主莖葉光合速率隨密度的增加有降低趨勢(shì)。

2.5 不同密度棉花產(chǎn)量分析 由表3可以看出，隨密度增大，各處理單株鈴數(shù)呈下降趨勢(shì)。M1、M2處理單株鈴數(shù)與其他3個(gè)處理相比差異達(dá)顯著水平，M1的單株鈴數(shù)較M2高出13.02%，差異顯著；M3、M4、M5處理間差異不明顯。M1單鈴重較M5高出7.00%，差異顯著。其他處理間單鈴重?zé)o顯著差異。M4處理實(shí)收皮棉產(chǎn)量最高，為2 071.53kg/hm2，與其他4個(gè)處理相較，差異極顯著。產(chǎn)量最低的處理為M1處理，皮棉產(chǎn)量為1 502.45kg/hm2，M4處理較M1處理增產(chǎn)約37.88%。皮棉產(chǎn)量隨密度的增大呈先增后減的趨勢(shì)，說(shuō)明皮棉產(chǎn)量并不總是隨著密度的增大而增加。在3.3萬(wàn)～5.4萬(wàn)株/hm2的密度范圍內(nèi)，各處理隨密度增大，產(chǎn)量增加。

3 結(jié)論和討論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示密度較大的群體，其干物質(zhì)增長(zhǎng)速率較大，花鈴期棉花干物質(zhì)積累最快，加強(qiáng)花鈴期田間管理是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵。董尚力等研究表明不同密度條件下群體總光合物質(zhì)積累量表現(xiàn)為隨密度增加而增加。婁善偉等分析結(jié)果表明，干物質(zhì)積累方面，棉花一生中干物質(zhì)積累的總趨勢(shì)為上升，本研究結(jié)果與前人的結(jié)論一致。不同種植密度對(duì)棉花的生長(zhǎng)有很大的影響，本試驗(yàn)研究結(jié)果表明6.1萬(wàn)株/hm2的種植密度使棉株具有最高的葉面積指數(shù)，種植密度對(duì)葉綠素含量影響不大。萬(wàn)素梅、曹雯梅[12-13]等認(rèn)為，在一定范圍內(nèi)單位面積群體產(chǎn)量隨密度、總鈴數(shù)的增加呈直線增長(zhǎng)趨勢(shì)，但單株鈴數(shù)卻隨密度的增加而減少。本試驗(yàn)結(jié)果表明隨密度增大，單株鈴數(shù)、單鈴重呈下降趨勢(shì)，單位面積鈴數(shù)、皮棉產(chǎn)量呈先增后降趨勢(shì)，密度為5.4萬(wàn)株/hm2時(shí)皮棉產(chǎn)量達(dá)到最大值。

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