種植模式對(duì)機(jī)采棉生長(zhǎng)及棉田水分利用效率的影響

姜 艷，王 鵬，徐 飛，劉東洋

(1.石河子大學(xué) 農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，新疆石河子 832000；2. 新疆農(nóng)墾科學(xué)院 作物研究所，新疆石河子 832000；3. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)果業(yè)有限公司，烏魯木齊 830001)

棉花是新疆主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前新疆棉花種植面積達(dá)全國(guó)棉花總面積的76%，產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的84.6%，已成為新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支柱[1-3]。然而由于新疆干旱荒漠區(qū)降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，鹽堿土分布廣泛的氣候背景，水資源嚴(yán)重匱乏已成為制約新疆棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)水資源短缺問(wèn)題，保障新疆棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高農(nóng)田水分利用效率(WUE)是重要的節(jié)水途徑之一。

另一方面，近年來(lái)國(guó)家大力推廣機(jī)采棉技術(shù)，至2015年底，新疆兵團(tuán)機(jī)采棉面積已占近70%，初步實(shí)現(xiàn)了兵團(tuán)棉花的機(jī)械化采摘覆蓋工作[4]。為了適應(yīng)采棉機(jī)要求，多種機(jī)采棉種植模式相繼產(chǎn)生，國(guó)外機(jī)采棉主要采用單行等行距種植模式。新疆兵團(tuán)根據(jù)積溫少、無(wú)霜期短等氣候特征，總結(jié)出以一膜六行(66 cm+10 cm寬窄行)、一膜四行(66 cm+10 cm寬窄行)、一膜四行(64 cm+ 12 cm寬窄行)與一膜三行(76 cm+76 cm+ 76 cm等行距)等為代表的種植模式。然而，不同種植模式會(huì)改變灌溉制度、棉田養(yǎng)分積累、分配和運(yùn)移等，繼而對(duì)棉花生長(zhǎng)產(chǎn)生不同程度的影響[5-9]。上述4種種植模式可保證每株棉花獲得的灌水量一致，但種植密度、株行距、覆膜寬度等都存在較大差異，這勢(shì)必會(huì)影響棉田土壤生態(tài)環(huán)境和棉田微氣候條件，從而引發(fā)棉花生長(zhǎng)、產(chǎn)量問(wèn)題以及棉田蒸騰、耗水、WUE等水資源利用問(wèn)題。因此，很有必要對(duì)北疆常見(jiàn)機(jī)采棉種植模式下的棉花生長(zhǎng)、產(chǎn)量、棉田WUE進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，這對(duì)優(yōu)化新疆現(xiàn)有的機(jī)采棉種植模式，高效利用有限的農(nóng)業(yè)水資源，實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)節(jié)水，保障新疆棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義[8-11]。

此前，已有學(xué)者研究了棉花株行距配置、密度等對(duì)棉花產(chǎn)質(zhì)量和品質(zhì)的影響[12-19]。如，蔣從軍等[17]認(rèn)為機(jī)采棉寬窄行一膜六行(64 cm+ 12 cm)與一膜三行等行距(76 cm+76 cm+ 76 cm)、一膜四行寬窄行(64 cm+12 cm)相比，籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均最高。廖凱等[18]分析得出等行距棉花較寬窄行棉花種植密度低，但平均產(chǎn)量更高，品質(zhì)更好。崔岳寧等[19]對(duì)不同行距種植模式機(jī)采棉品質(zhì)比較分析后認(rèn)為，等行距 76 cm模式下棉花各方面品質(zhì)優(yōu)于66 cm+10 cm寬窄行棉花?？梢钥闯鲆延醒芯看蠖嘀皇轻槍?duì)單個(gè)種植模式對(duì)棉花產(chǎn)質(zhì)量品質(zhì)的影響進(jìn)行分析。在棉田WUE方面，寧松瑞等[16]曾對(duì)新疆棉花傳統(tǒng)種植模式、機(jī)采模式及超寬膜模式下的水分利用效率和效益進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為超寬膜模式棉花的水分利用效率明顯高于傳統(tǒng)模式。然而有關(guān)新疆普遍推廣的多種不同機(jī)采棉種植模式下棉田WUE的相關(guān)研究較為缺乏。為此，本試驗(yàn)以瑪河流域4種典型機(jī)采棉種植模式為切入點(diǎn)，開展不同機(jī)采棉種植模式對(duì)棉株生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成影響的研究，試圖總結(jié)不同模式下機(jī)采棉花的產(chǎn)量形成規(guī)律；同時(shí)對(duì)上述4種典型種植模式下的WUE進(jìn)行對(duì)比分析，以期篩選出有利于提高新疆棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的節(jié)水高效機(jī)采棉種植模式，為新疆機(jī)采棉的推廣與可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年和2018年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)八師石河子總場(chǎng)進(jìn)行。該區(qū)域位于荒漠綠洲過(guò)渡帶，地處東經(jīng)85°50′～86°02′，北緯44°18′～ 45°12′，海拔約440 m，屬典型的干旱荒漠區(qū)，主要土壤類型是灰漠壤土。無(wú)霜期160～180 d， ≥10 ℃積溫3 800 ℃，日照時(shí)數(shù)豐富，約2 600～3 000 h。年均降雨量?jī)H200 mm左右，年蒸發(fā)量1 700～ 2 200 mm，且風(fēng)沙頻繁，水資源短缺。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選擇4種不同棉花種植模式，包括一膜三行(76 cm+76 cm+76 cm)等行距、一膜四行(64 cm+12 cm)寬窄行、一膜四行(66 cm+10 cm)寬窄行、一膜六行(66 cm+10 cm)寬窄行，分別用F3(76)、F4(64+12)、F4(66+10)和F6(66+10)表示，不同種植模式下的多種株行距配置，具體如圖1所示。

F3(76)模式理論密度為15.8萬(wàn)株/hm2，覆膜寬度約為2.05 m；F4(64+12)模式理論密度為18.5萬(wàn)株/hm2，覆膜寬度約為1.45 m；F4(66+10)模式理論密度為18.5萬(wàn)株/hm2，覆膜寬度約為 1.45 m；F6(66+10)理論密度為23.7萬(wàn)株/hm2，覆膜寬度約為2.05 m。以上種植模式均采用一膜三管配置，株距均為12 cm。全生育期滴水10次，6月初灌頭水，之后每隔10 d左右滴水1次，直至8月底停水。根據(jù)4種不同種植模式下的種植密度和灌溉定額，使單株棉花灌水量保持平均約 0.023 m3/株。整個(gè)生育期灌溉施肥同步。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及計(jì)算方法

1.3.1 株高和葉面積指數(shù) 在播種后28、35、44、52、60、71、85、100 d，隨機(jī)選取10株植株用卷尺測(cè)量棉花株高(cm)，10株平均值代表棉田株高。播種后35、50、65、80、95、110和117 d隨機(jī)選取5株棉株采用 LAI-2000冠層儀(Li-cor，USA)測(cè)定葉面積指數(shù)(Leaf area index，LAI)。

1.3.2 干物質(zhì)質(zhì)量 在播種后35、50、65、80、95、110和130 d，不同生育階段隨機(jī)選取5株棉花，從莖干底部剪斷去雜，在105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，冷卻稱量即為單株棉花干物質(zhì)質(zhì)量(kg/hm2)。棉花群體干物質(zhì)質(zhì) 量=棉花干物質(zhì)質(zhì)量均值×種植密度。

1.3.3 棉花產(chǎn)量及構(gòu)成要素 棉花收獲期，在每個(gè)種植模式的棉田正中間選取1個(gè)2 m×3 m的樣方，在此樣方內(nèi)調(diào)查棉花總株數(shù)、鈴數(shù)，算出單株鈴數(shù)和單位面積總鈴數(shù)等農(nóng)藝性狀。同時(shí)在各樣方中隨機(jī)選取5～6株長(zhǎng)勢(shì)均勻、具有代表性的棉株測(cè)量鈴質(zhì)量用來(lái)計(jì)算棉田籽棉產(chǎn)量。

1.3.4 收獲指數(shù) 棉花收獲指數(shù)(Harvest index,HI)，是棉花經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量占總生物產(chǎn)量的比值，是棉花高產(chǎn)的指標(biāo)性因素。當(dāng)HI較低時(shí)，即使棉株生物量高，最終產(chǎn)量也不會(huì)很高。為了更進(jìn)一步明確不同種植模式下棉花產(chǎn)量問(wèn)題，采用如下方法計(jì)算棉花HI[20]：

HI=棉花籽棉產(chǎn)量/棉花地上干物質(zhì)總量

(1)

1.3.5 棉花耗水量 采用水量平衡法計(jì)算棉花全生育期耗水量，公式如下：

ET=P+U+I-R-D-△S

(2)

式中，ET為棉田耗水量(mm)，P為降水量(mm)，U為地下水補(bǔ)給量(mm)，I為灌水量(mm)，R為地表徑流量(mm)，D為深層滲漏量，△S為試驗(yàn)初期和末期土壤水分變化量(mm)。由于本試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦、降雨稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水埋藏較深，因此U、R 和 D可忽略不計(jì)，耗水量計(jì)算公式簡(jiǎn)化為：

ET=P+I-ΔS

(3)

其中，△S=φ×b×h。在棉花播種前和收獲后，用土鉆取土(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)，烘干法測(cè)定土壤水分，取其平均值作為樣地土壤含水率φ(%)；b為土壤體積質(zhì)量 (g/cm3)，環(huán)刀法測(cè)定；h為土層深度(mm)。

1.3.6 水分利用效率 水分利用效率按下式計(jì)算[21]：

WUE=Y/ET

(4)

式中，WUE為水分利用效率 (kg/hm2·mm)；Y為單位面積籽棉產(chǎn)量 (kg/hm2)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植模式對(duì)棉花形態(tài)指標(biāo)的影響

株高、LAI和干物質(zhì)積累量反映棉花不同時(shí)期的長(zhǎng)勢(shì)情況。由圖2可知，棉花在播種后35 d左右，各模式間棉花株高、LAI以及干物質(zhì)積累量差異不明顯(P>0.05)，可能是因?yàn)槊藁ㄔ诿缙谏L(zhǎng)較慢，導(dǎo)致種植模式的影響不顯著。播種后44 d為棉花蕾期，不同種植模式下株高、LAI和干物質(zhì)積累量表現(xiàn)出一定的差異。其中種植模式F3(76)株高顯著高于其他3種種植模式，F(xiàn)6(66+10)模式株高最小。播種后71 d棉花進(jìn)入花鈴期，株高增長(zhǎng)速度減緩并趨于平穩(wěn)，至播種后100 d時(shí)，株高相對(duì)播種后85 d平均僅增加3.15 cm。

各種植模式LAI隨生育期的變化呈單峰曲線變化，均在花鈴期(播種后80 d)達(dá)到最大值，其中F6(66+10)模式顯著大于其他種植模式(P< 0.05)，種植模式間LAI大小表現(xiàn)為：F6(66+10)>F4(66+10)>F4(64+12)>F3(76)，花鈴期后LAI下降，但種植模式間下降幅度有所差異；至播種后110 d盛鈴期，各種植模式棉花LAI大小表現(xiàn)為： F3(76)>F4(66+10)>F4(64+12)>F6(66+10)，可以看出在2017-2018兩年觀測(cè)期間，F(xiàn)6(66+10)模式棉花的LAI下降最為劇烈，2 a降幅達(dá)30.7%～ 29.9%；F3(76)模式下降最為平緩，2 a僅下降 16.8%～17.7%；F4模式下兩種不同寬窄行配置的LAI下降也較為平緩。

地上部棉花干物質(zhì)質(zhì)量從播種開始繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，但總體趨勢(shì)表現(xiàn)為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段干物質(zhì)積累較為緩慢(0～50 d)，其中高密度F6(66+10)種植模式干物質(zhì)量最大，其次是F4(64+12)，然后是F4(66+10)，F(xiàn)3(76)模式干物質(zhì)質(zhì)量最小，F(xiàn)6(66+10)模式高于F3(76)模式約10.43%～17.92%。進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段(65 d)，各模式干物質(zhì)質(zhì)量快速增加，其中F3(76)模式增加最快，超過(guò)F6(66+10)模式約4.26%～5.38%；隨著生育進(jìn)程期的推移，各種植模式間干物質(zhì)量逐漸顯示出較大差異。干物質(zhì)量峰值均出現(xiàn)在盛鈴后期(95 d)，F(xiàn)3(76)模式顯著大于其他模式(P<0.05)；其次是F4(66+10)，與其他模式差異也達(dá)到顯著水平(P<0.05)；F4(64+12)與F4(66+10)差異不顯著；F6(66+10)模式干物質(zhì)量最小。吐絮階段(播種后110 d)干物質(zhì)量開始下降，但F3(76)模式依然保持最大，且顯著高于最小的F6(66+10)模式約20.73%～23.20%。

2.2 種植模式對(duì)棉花產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表1可以看出，低密度F3(76)模式下其株數(shù)和總鈴數(shù)均顯著小于其他模式(P<0.05)，但其株鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量顯著大于其他模式(P< 0.05)；而高密度F6(66+10)模式下株數(shù)和總鈴數(shù)都是最多的，且與其他模式差異達(dá)到顯著水平(P< 0.05)，但F6(66+10)模式下株鈴數(shù)顯著小于其他模式(P<0.05)。其中F3(76)模式株鈴數(shù)比F6(66+10)高58.6%～64.6%，差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)；F3(76)模式比F4模式下的兩種寬窄行配置也大24.4%～26.1%，差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。F4(64+12)、F4(66+10)模式與F6(66+10)模式單鈴質(zhì)量的差異均沒(méi)有達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

表1 不同種植模式下棉花產(chǎn)量構(gòu)成因子Table 1 Components of cotton yield under different planting modes

2.3 不同種植模式下籽棉產(chǎn)量和干物質(zhì)質(zhì)量及收獲指數(shù)

不同種植模式對(duì)干物質(zhì)質(zhì)量的影響有所不同(表2)，在低密度F3(76)種植模式下干物質(zhì)質(zhì)量最大，且與F4(64+12)與F4(66+10)和 F6(66+10)模式差異顯著(P<0.05)；中等密度F4種植模式下的兩種株行距配置F4(64+12)與F4(66+10)之間干物質(zhì)質(zhì)量無(wú)顯著差異，但二者顯著高于高密度F6(66+10)種植模式(P<0.05)。

表2 不同種植模式下籽棉產(chǎn)量、干物質(zhì)質(zhì)量和收獲指數(shù)Table 2 Seed cotton yield,dry mass accumulation and harvest index under different planting modes

種植模式對(duì)籽棉產(chǎn)量的影響顯示，在低密度F3(76)種植水平下，2017、2018連續(xù)兩年均表現(xiàn)為F3(76)模式籽棉產(chǎn)量顯著高于其他模式(P< 0.05)，中等密度F4(64+12)、F4(66+10)模式與高密度F6(66+10)種植模式差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，但F4(64+12)與F4(66+10)模式籽棉產(chǎn)量差異不顯著(P>0.05)。各種植模式對(duì)收獲指數(shù)HI的影響表現(xiàn)為，F(xiàn)3(76)模式HI最大，為0.49，顯著高于其他3種模式(P<0.05)，F(xiàn)6(66+10)模式HI最低，2017年和2018年分別為0.45和0.46，顯著低于F3(76)模式和F4模式(P<0.05)，F(xiàn)4模式下的兩種株行距差異不顯著。

總體看來(lái)，與其他種植模式相比，高密度F6(66+10)種植模式雖然密度大，但對(duì)棉花干物質(zhì)積累量和籽棉產(chǎn)量均有顯著下降(P<0.05)，說(shuō)明株高、后期LAI 偏小以及株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量等影響到棉花干物質(zhì)積累和籽棉產(chǎn)量，高密度種植F6(66+10)不利于提高棉花產(chǎn)量。

2.4 不同種植模式對(duì)棉田總耗水量和水分利用效率的影響

4種種植模式下棉花總耗水量顯示，F(xiàn)3(76)、F6(66+10)模式用水量較大，F(xiàn)4模式用水量較小，其中F3(76)、F6(66+10)模式比F4模式耗水量減少約4.41%～5.56%。方差分析顯示，F(xiàn)3(76)、F6(66+10)模式與F4模式下的兩種株行距配置耗水量差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。WUE分析表明(表3)：低密度種植F3(76)模式下棉花具有最高的WUE，中密度種植模式F4(66+10)次之，高密度種植模式F6(66+10)最低。其中，2017、2018兩年觀測(cè)結(jié)果均顯示，F(xiàn)3(76)模式與F4(66+10)模式的WUE差異不顯著(P>0.05)，但二者顯著高于F4(64+12)和F6(66+10)(P<0.05)。

表3 不同種植模式下耗水量和水分利用效率Table 3 Water consumption and water use efficiency under different planting modes

3 討論與結(jié)論

不同種植模式下棉花的株高基本呈現(xiàn)出比較一致的變化趨勢(shì)。各生長(zhǎng)發(fā)育階段，低密度F3(76)模式下棉花株高處于最高水平，而高密度F6(66+10)模式的株高為最低，這與各模式間的種植密度有關(guān)。種植密度是影響棉花生長(zhǎng)的主要因素之一，F(xiàn)3(76)等行距低密度下，棉花株高優(yōu)勢(shì)明顯，較寬窄行中密度F4及高密度F6模式分別高 23.8%、29.0%。株高與密度呈負(fù)相關(guān)，株高隨群體密度增大而降低，在低密度條件下尤為明顯，這與其他研究結(jié)論吻合[22-23]。F6寬窄行種植密度最大，棉田太陽(yáng)輻射最弱，不利于棉花光合作用，因此該模式下棉花生長(zhǎng)狀況較差。因此，高密度F6模式株高偏低，不太利于機(jī)采。增加行距，降低種植密度可以有效增加株高，F(xiàn)3和F4模式下株高便于機(jī)械采收。

各種植模式干物質(zhì)積累量在出苗～現(xiàn)蕾(0～50 d)期間，F(xiàn)6(66+10)模式積累的干物質(zhì)量最大，較F3(76)模式大約10.43%～17.92%，較F4(66+10)大6.14%～8.60%，較F4(64+12)大6.72%～ 10.83%。可以看出，出苗～現(xiàn)蕾期間幾種模式之間干物質(zhì)量差別不大，這是因?yàn)榍捌诿拗陚€(gè)體小，個(gè)體之間存在的競(jìng)爭(zhēng)也較小，不同模式干物質(zhì)量大小主要取決于種植密度，所以高密度F6(66+10)模式的干物質(zhì)積累量最大，低密度F3(76)模式最小，F(xiàn)4模式下的兩種株行距沒(méi)有明顯差異?，F(xiàn)蕾后(65 d后)，棉花進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)階段，隨著棉花的生長(zhǎng)，F(xiàn)3(76)模式下干物質(zhì)積累量急劇增加并超過(guò)F6(66+10)模式，最大超量達(dá) 23.2%，這是由于F6(66+10)模式雖然密度大，但是相對(duì)F3(76)行距較小，生長(zhǎng)后期兩行間棉株存在對(duì)營(yíng)養(yǎng)、水分、陽(yáng)光等因素的競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)，最終導(dǎo)致F6(66+10)模式棉株長(zhǎng)勢(shì)勢(shì)頭較弱，干物質(zhì)積累相對(duì)其他模式較少。

LAI是反映作物群體光合性能的重要指標(biāo)之一，適宜的LAI可以提高棉花產(chǎn)量[24]。本研究顯示4種種植模式LAI均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)，花鈴期之前LAI隨行距的減小而增大，至盛鈴期達(dá)到最大，即F3(76)最小、F6(66+10)最大。這是因?yàn)镕6(66+10)模式為高密度種植，棉花群體優(yōu)勢(shì)大，生長(zhǎng)發(fā)育前期LAI最大，而F3(76)模式在較大的等行距條件下，生育前期群體密度小、植株漏光損失大，光能利用率低，因此LAI 增長(zhǎng)速度相對(duì)較慢，F(xiàn)6(66+10)模式密度大，棉花群體光能利用率高，LAI增長(zhǎng)最快。進(jìn)入花鈴期后，各模式LAI開始迅速降低，且行距越小，LAI 下降速率越快，即F3(76)最大，F(xiàn)6(66+10)最小。這是因?yàn)殡S著生育時(shí)期的不斷推進(jìn)，F(xiàn)6(66+10)模式群體密度過(guò)大，導(dǎo)致冠層環(huán)境惡化，棉株個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育受阻，進(jìn)而冠層中下部葉片加速衰老，LAI降低，而F3(76)模式恰好相反。

棉花的產(chǎn)量與單位面積的棉株數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量等因素有關(guān)。本研究中，F(xiàn)3(76)模式籽棉產(chǎn)量比F6(66+10)模式高16.3%～17%%，是因?yàn)殡m然F6(66+10)模式密度最大，棉株數(shù)量多于F3(76)模式，但單株鈴數(shù)F3(76)模式顯著高于F6(66+10)模式約36.9%～39.3%；單鈴質(zhì)量F3(76)模式比F6(66+10)模式質(zhì)量約20.8%，可能是低密度下株行距間光熱資源合理分布，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)最好，最終促進(jìn)了單株鈴數(shù)及單鈴質(zhì)量的增加，彌補(bǔ)了低密度下群體較小、棉株數(shù)量少的劣勢(shì)，說(shuō)明總鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量是籽棉產(chǎn)量的決定性因素。除此之外，F(xiàn)3(76)模式產(chǎn)量顯著高于F6(66+10)模式也可能是由于不同行距配置下棉花葉片的光合性能不同，F(xiàn)3(76)模式較F6(66+10)模式，更有利于棉株果枝的生長(zhǎng)，F(xiàn)3(76)模式下形成的棉株冠層結(jié)構(gòu)較其他模式更有利于通風(fēng)透光。因此，F(xiàn)3(76)模式的棉行距配置為更有利于提高新疆機(jī)采棉產(chǎn)量的種植模式。而F4模式下的兩種株行距配置表現(xiàn)為F4(66+10)模式籽棉產(chǎn)量大于F4(64+12)模式，這與前人研究結(jié)果一致，即在密植條件下，適當(dāng)增大寬行與窄行的比值，能從一定程度上改善棉田生長(zhǎng)后期的通風(fēng)透光性，棉田不易蔭蔽，有利于個(gè)體的發(fā)育，從而提高中下部棉鈴質(zhì)量[25-26]。結(jié)合本試驗(yàn)可知， F4(66+10)模式其寬窄行比值大于F4(64+12)模式，導(dǎo)致F4(66+10)模式產(chǎn)量大于F4(64+12)。此外，4種種植模式對(duì)棉花HI的影響表現(xiàn)為F3(76)模式HI最大，顯著高于其他3種模式，F(xiàn)6(66+10)模式HI最小，這進(jìn)一步說(shuō)明機(jī)采棉F6(66+10)模式下棉花的經(jīng)濟(jì)效益最低。

4種種植模式下棉花WUE表現(xiàn)為F3(76)>F4(66+10)>F4(64+12)>F6(66+10)，其中F3(76)與F4(66+10)模式差異不顯著(P>0.05)，但二者顯著高于F4(64+12)和F6(66+10)(P<0.05)，F(xiàn)4(64+12)與F6(66+10)間差異也達(dá)到顯著水平(P<0.05)。說(shuō)明F3(76)模式下棉花群體的抗旱性最強(qiáng)，F(xiàn)4模式下的兩種株行距配置棉田也有一定的抗旱性，在缺水狀態(tài)下，這3種種植模式均能適應(yīng)干旱，減小水分對(duì)棉花產(chǎn)量的危害。其中，F(xiàn)6(66+10)模式WUE最低，一方面是因?yàn)镕6(66+10)模式下的窄行棉株間“爭(zhēng)水爭(zhēng)肥”現(xiàn)象嚴(yán)重；另一方面從植物生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，這可能是因?yàn)樵撃Ｊ较旅芏忍?，棉株葉片重疊程度重，棉田小氣候環(huán)境不利于棉株生長(zhǎng)發(fā)育，且有可能使地下根系生長(zhǎng)空間受到限制，造成棉株形態(tài)矮小，整體產(chǎn)量較低。而與此同時(shí)該模式的高密度種植使得其單位面積耗水量最高，從而導(dǎo)致水分利用效率最低。F4模式下的兩種株行距配置既保證了群體密度，也保證了棉株寬窄行、株行距合理配置，優(yōu)化了整個(gè)棉田生態(tài)結(jié)構(gòu)，因此，其棉花株高、干物質(zhì)質(zhì)量、葉面積等狀況較好，WUE較高。而F3(76)模式由于地膜較為寬，其保墑作用可有效減少田間水分的散失，導(dǎo)致單位面積耗水量最少，同時(shí)該模式是低密度種植，棉田環(huán)境更有利于棉花生長(zhǎng)，籽棉產(chǎn)量最大，因此WUE最大。除此之外，不同種植模式對(duì)棉花根區(qū)土壤水鹽分布會(huì)有一定影響，這也可能影響棉花生長(zhǎng)和WUE，但相關(guān)結(jié)果仍有待更進(jìn)一步的研究。

低密度F3(76)模式下最有利于棉花株高、干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)的提高，從而提高棉花產(chǎn)量；而高密度F6模式下棉花各生長(zhǎng)指標(biāo)最不利于產(chǎn)量提高；F4(66+10)和F4(64+12)適中，其中F4(66+10)模式籽棉產(chǎn)量大于F4(64+12)模式。

水分利用效率WUE 表現(xiàn)為F3(76)最大，F(xiàn)6(66+10)最小；F4模式下的兩種模式WUE為F4(66+10)>F4(64+12)。因此，認(rèn)為北疆各機(jī)采棉種植模式下，F(xiàn)3(76)模式棉花群體的抗旱性最強(qiáng)，F(xiàn)4兩種株行距配置也有一定的抗旱性，在棉田缺水狀態(tài)下，這3種種植模式均能從一定程度上減輕水分對(duì)棉花產(chǎn)量的危害。而F6(66+10)模式雖然為現(xiàn)階段推廣面積較大的一種模式，但其并不利于產(chǎn)量提高，也不利于增強(qiáng)其抗旱性，因此不是最優(yōu)的種植模式。

不同種植模式影響棉花株行距配置及群體密度，行距的過(guò)分窄小，有可能使地下根系生長(zhǎng)空間受到限制，同時(shí)減少地上部分棉花個(gè)體間光熱資源的分布，從而導(dǎo)致棉田生長(zhǎng)環(huán)境狀況較差，直接影響棉花生長(zhǎng)、產(chǎn)量以及水分利用情況。建議北疆應(yīng)對(duì)現(xiàn)有采棉機(jī)種植模式進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)提高棉花產(chǎn)量和WUE，增加種棉收益。