種植密度對中棉425干物質(zhì)積累與分配的影響*

胡啟星，劉帥，白志剛，孫巨龍，崔愛花

(江西省棉花研究所，江西 九江 332105 )

棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[1]。棉花干物質(zhì)積累是構(gòu)成其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的基礎(chǔ)，干物質(zhì)在各器官間的分配則直接影響到營養(yǎng)生長、生殖生長和群體的發(fā)展動(dòng)態(tài)，進(jìn)而影響到產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。旺長型棉花開花后干物質(zhì)積累量高，但主要積累于營養(yǎng)器官，生殖器官積累量較少；弱苗型棉花干物質(zhì)積累量低，營養(yǎng)器官和生殖器官的干物質(zhì)積累量都較少，最終產(chǎn)量也較低；生長健壯的棉花，干物質(zhì)積累量適中，生殖器官的干物質(zhì)積累較高，產(chǎn)量也較高[3]。

許多學(xué)者針對棉花干物質(zhì)積累和分配，已進(jìn)行了大量的研究，但由于品種、種植地區(qū)、管理措施等的不同，使得結(jié)論不盡相同。劉洪，等[4]認(rèn)為從現(xiàn)蕾到初花期所積累的干物質(zhì)，只有6%～9%分配給蕾鈴；在結(jié)鈴盛期，中熟棉蕾鈴干重占地上部干重的47%～50%，短季棉蕾鈴干重占地上部干重的50%～52%。田紹仁，等[5]研究認(rèn)為：棉花不同時(shí)期的干物質(zhì)分配不同，苗期為“葉>根>莖”，蕾期為“葉>莖>根>蕾”，花鈴期為“鈴>葉>莖>根”，吐絮期為“鈴和絮>莖和根”。徐立華，等[6]認(rèn)為，盛花前干物質(zhì)積累分配到生殖系統(tǒng)中，促進(jìn)果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)及蕾的增加；盛花后干物質(zhì)積累分配到生殖器官中，有利于總鈴數(shù)、成鈴率及鈴重的提高。

種植密度是作物栽培措施中較易調(diào)控的農(nóng)藝措施，密度不同造成作物干物質(zhì)不同進(jìn)而影響作物群體結(jié)構(gòu)，從而使作物溫光等生態(tài)條件產(chǎn)生差異[7-8]。通過探討中棉425在長江流域棉區(qū)不同的種植密度下，各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累與分配的關(guān)系，為中棉425在長江流域棉區(qū)科學(xué)田間管理提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試品種

試驗(yàn)于2020年在江西省棉花研究所試驗(yàn)基地(位于九江市西郊)進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤類型為壤質(zhì)灰潮土，肥力中等；供試品種為中棉425(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所提供)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置6個(gè)密度，分別為D1(1.50萬株/hm2)、D2(3.75萬株/hm2)、D3(6.00萬株/hm2)、D4(8.25萬株/hm2)、D5(10.50萬株/hm2)、D6(12.75萬株/hm2)，3次重復(fù)。棉花播種時(shí)間為5月20日，采用直播方式，行間距為0.76 m，小區(qū)面積為68.40 m2。其他田間管理措施與當(dāng)?shù)孛藁ㄉa(chǎn)一致。

1.3 調(diào)查內(nèi)容與方法

在棉花出苗后，每隔20天對棉花植株進(jìn)行取樣調(diào)查，每個(gè)小區(qū)取代表性棉株2株，3次重復(fù)，按照根、莖、葉、生殖器官等部位將棉株分解，把分好的樣品放置在烘箱內(nèi)，105℃下殺青0.5 h，80℃下烘干至質(zhì)量恒定后，對棉花各部位干物質(zhì)進(jìn)行稱重并記錄，最后根據(jù)各器官干物質(zhì)重分別計(jì)算出棉花干物質(zhì)分配系數(shù)。計(jì)算方法為：干物質(zhì)分配系數(shù)=棉花各器官干物質(zhì)量/棉花總干物質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

相關(guān)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2016錄入和整理分析。

圖1 種植密度對棉花總干物質(zhì)積累的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對棉花干物質(zhì)積累的影響

由圖1可以看出種植密度對棉花干物質(zhì)積累有顯著影響，隨著種植密度的增加，棉花群體總干物質(zhì)積累也在增加；同一密度不同時(shí)期的群體總干物質(zhì)積累量隨著時(shí)間增加呈上升斜線或波浪式增長。在7月10日以前處理間的棉花群體干物質(zhì)量差異不明顯，在7月10日以后，處理間的棉花群體干物質(zhì)量差異越來越大，8月20日至9月10日的群體干物質(zhì)量以D6處理增長速度最快，D2～D5處理增長速率差異不大，但都顯著高于D1處理。9月10日之后群體干物質(zhì)量D2、D3、D6處理不再增加，D1、D4、D5處理仍在增加，但D4、D5和D6處理間差異也越來越小，D4處理干物質(zhì)量超過D5處理。說明密度的增加可以提高棉花群體干物質(zhì)的積累，但密度超過一定量后，群體干物質(zhì)積累量又會(huì)減少。

圖2 種植密度對棉花地下部分干物質(zhì)積累的影響

由圖2可見，棉花地下部分群體干物質(zhì)積累量變化趨勢與群體總干物質(zhì)積累量變化趨勢類似。在7月10日前，處理間地下部分群體干物質(zhì)量差異不明顯，7月10日之后，地下部分干物質(zhì)隨種植密度的增加而增加，但在9月10日之后D4處理地下部分干物質(zhì)量增長速度超過D5處理。

圖3 種植密度對棉花莖枝干物質(zhì)積累的影響

從圖3可以看出，棉花莖枝部位干物質(zhì)量的變化趨勢跟地下部分干物質(zhì)量變化趨勢類似。莖枝干物質(zhì)量在7月10日之前處理間相差不大，在7月30日至8月20日處理間增長速率相近，在8月20日至9月10日除了D6處理增長速率增加外其他處理增長速率趨于平緩，在9月10日之后D1、D2和D3處理間差異越來越小，D4、D5和D6處理間差異也越來越小。說明增加密度可以提高棉花莖枝部位干物質(zhì)量的積累，但密度達(dá)到一定值后，莖枝部位干物質(zhì)量的差異又會(huì)縮小。

圖4 種植密度對棉花葉片干物質(zhì)積累的影響

由圖4可知，葉片群體干物質(zhì)量整體隨密度的增加而增加。其中D6處理在8月20至9月10日增長速率最快，其他處理在這期間增長緩慢或呈下降趨勢，在9月10日之后，所有處理葉片群體干物質(zhì)量均呈下降的趨勢，但D1處理變化不大，棉花葉片群體干物質(zhì)積累從大到小依次為D6、D4、D5、D3、D2、D1。

從圖5可見，棉花生殖器官干物質(zhì)量呈曲線變化，在7月30日之前，處理間差異不大，在9月10日D2、D3、D4處理相近，9月10日至9月30日D4處理還處于快速增長階段，最終超過D5處理，其他處理變化較為緩慢。

圖5 種植密度對棉花生殖器官干物質(zhì)積累的影響

表1 種植密度對棉花地下部分干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

表2 種植密度對棉花莖枝干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

2.2 種植密度對棉花干物質(zhì)分配的影響

由表1可知，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，地下部分干物質(zhì)分配系數(shù)大致呈下降的趨勢；處理間除了7月10日外，其他生育時(shí)期均是隨著密度的增加而升高。

分析表2的數(shù)據(jù)可知，棉花莖枝部位干物質(zhì)量隨著生育期的推進(jìn)，在逐漸增加，在7月30日達(dá)到峰值后再逐漸降低；處理間在7月30日之后表現(xiàn)為隨著密度的增加而增加的趨勢。

從表3可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，各處理葉片干物質(zhì)分配系數(shù)均呈下降的趨勢，9月30日較6月20日平均下降了76.40%；不同密度間葉片干物質(zhì)分配系數(shù)變化不明顯。

表4表明，生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而增加；在8月20日之后，不同密度間生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)隨著種植密度的增加而降低，9月30日D1干物質(zhì)分配系數(shù)為57.21%，而D6干物質(zhì)分配系數(shù)只有49.18%。

表3 種植密度對棉花葉片干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

表4 種植密度對棉花生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

3 討論

棉花高效群體的建立和實(shí)現(xiàn)棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)必須依賴于棉花干物質(zhì)生產(chǎn)[1]。趙中華，等[9]認(rèn)為在一定的密度范圍內(nèi)群體密度對棉花的影響主要表現(xiàn)在干物質(zhì)積累量上。本研究表明種植密度對棉花群體干物質(zhì)累積有顯著影響，隨著種植密度的增加，棉花群體總干物質(zhì)積累也呈增加的趨勢，并呈上升斜線或波浪式線增長。這與劉瑞顯[10]、史偉，等[2]的研究結(jié)果一致。肖熒男，等[11]認(rèn)為棉花各時(shí)期干物質(zhì)積累量，低密度的明顯比其他密度的低，密度對干物質(zhì)積累的影響隨生育期進(jìn)程的推進(jìn)而增強(qiáng)，在開花期才出現(xiàn)比較明顯的差異。本研究也得到類似結(jié)果，花鈴期干物質(zhì)積累增長迅速，加強(qiáng)這一時(shí)期的田間管理有利于提高干物質(zhì)積累。

棉花在生長過程中，干物質(zhì)的生產(chǎn)與分配是一個(gè)統(tǒng)一的庫源協(xié)調(diào)過程[12]，同時(shí)干物質(zhì)分配中心也在不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移，要保證棉花高產(chǎn)需要在增加干物質(zhì)積累量的同時(shí)獲得較高的生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)[2]。種植密度改變了棉花群體干物質(zhì)的分配，過高或過低的種植密度都不利于棉花干物質(zhì)積累和分配[13-15]，本研究也表明了這一點(diǎn)。棉花地下部分和莖枝部位干物質(zhì)分配系數(shù)總體上隨種植密度增加而增加，而棉花生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)隨種植密度的增加而降低。從各個(gè)器官干物質(zhì)積累圖可以看出，D4(8.25萬株/hm2)處理各器官后期干物質(zhì)積累量均超過D5(10.50萬株/hm2)處理，而且從干物質(zhì)分配表中還可以看出D4(8.25萬株/hm2)處理擁有較高的生殖器官群體干物質(zhì)分配系數(shù)，既保證了充足的群體，又保證了健壯的個(gè)體、適宜的干物質(zhì)分配比例。表明D4(8.25萬株/hm2)處理有較高的產(chǎn)量潛力，是中棉425在長江流域廣泛推廣種植的適宜密度。

4 結(jié)論

種植密度對棉花干物質(zhì)積累有顯著影響，隨著種植密度的增加，棉花群體總干物質(zhì)積累也在增加，呈上升斜線或波浪式線增長，但密度達(dá)到適宜的群體后，干物質(zhì)的差異又會(huì)減小。種植密度改變了棉花群體干物質(zhì)的分配，過高或過低的種植密度都不利于棉花干物質(zhì)積累和分配，D4(8.25萬株/hm2)處理表現(xiàn)出較高的生殖器官群體干物質(zhì)量和分配，有較高的產(chǎn)量潛力，是中棉425在長江流域廣泛推廣種植的適宜密度?；ㄢ徠诟晌镔|(zhì)積累最快，這時(shí)期加強(qiáng)田間管理有利于干物質(zhì)的積累，促進(jìn)棉田高產(chǎn)。