無(wú)膜栽培下行距配置對(duì)棉花新陸中82號(hào)干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響

陳佳林郭子軒毛廷勇常銀平潘夢(mèng)瑤翟云龍陳國(guó)棟

(1.新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 昌吉 831100；2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

合理的種植模式是綜合栽培技術(shù)的核心也是棉花栽培技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題之一，促使作物可以充分利用地力和光能，在生長(zhǎng)季節(jié)充分發(fā)揮作物的自然潛力增加產(chǎn)量，在新疆很多地方都采用不同的株行設(shè)置以適應(yīng)機(jī)械作業(yè)和提升棉花產(chǎn)量、品質(zhì)方面的要求，這種模式將成為棉花經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。光合作用是作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要影響因素，棉花的經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量和生物學(xué)產(chǎn)量主要來(lái)源于光合作用[1]。合理密植，促使大量光線(xiàn)到達(dá)植株基部葉片，增加葉片截獲光的比例[2,3]可促進(jìn)植株生長(zhǎng)。隨著棉花種植技術(shù)成熟，開(kāi)始多方向?qū)で筇岣弋a(chǎn)量方法，探究不同密度下植株對(duì)土肥資源利用程度，結(jié)合滴灌技術(shù)、低密度植棉等方式，棉花行距配置提高棉產(chǎn)量逐漸成為重要的研究方向[4]。近年來(lái)，針對(duì)棉花株行配置[5,6]對(duì)棉花產(chǎn)量的影響進(jìn)行了很多研究。

前人研究結(jié)果表明，在不同行距配置條件下[7-10]，增大寬行與窄行的比值，能改善棉田后期的通風(fēng)透光性，棉田不易蔭蔽，土肥資源利用更快，有利于個(gè)體的發(fā)育，促進(jìn)中下部鈴質(zhì)量的提高。有結(jié)果表明，低密度條件下棉花通過(guò)降低葉片比葉面積，提高了冠層中部和上部葉片的最大光合能力[11,12]，適宜的種植密度在棉田作物的長(zhǎng)久發(fā)展中有深遠(yuǎn)的意義。同時(shí)，株行配置起到的農(nóng)作便利和經(jīng)濟(jì)效益巨大。本試驗(yàn)通過(guò)設(shè)置3種株行距配置來(lái)比較不同行距下棉株干物質(zhì)分配比、干物質(zhì)積累量、棉鈴空間分布、大田產(chǎn)量等差異，得出較適宜的大田種植方式，以期為南疆無(wú)膜棉合理栽培技術(shù)集成提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

供試品種采用抗病性較好的早中熟品種“新陸中82號(hào)”。試驗(yàn)在新疆建設(shè)兵團(tuán)第一師阿拉爾市塔里木大學(xué)東區(qū)胡楊林(N40°32′42″，E81°18′53″)進(jìn)行，該地區(qū)光照資源豐富，常年平均日照達(dá)到3031.2h，屬于暖溫帶沙漠邊緣氣候區(qū)，常年受沙漠影響，降水較少，氣候干燥，晝夜溫差較大，平均氣溫10.7℃。試驗(yàn)地臨近水源，土壤質(zhì)地為沙壤土，pH為7.93，有機(jī)質(zhì)14.55g·kg-1，堿解氮100.17mg·kg-1，速效鉀2.42mg·kg-1、速效氮223.82mg·kg-1。

1.2 方法設(shè)計(jì)和指標(biāo)測(cè)定

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

整個(gè)試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，品種為“新陸中82號(hào)”，采用無(wú)膜種植方式，設(shè)置3種株行配置模式，每個(gè)模式種植寬度為2.22m。3個(gè)模式分別為處理A：3行模式(76cm等行距，株距10.5cm)；處理B：4行模式(76cm加10cm加76cm，平均行距55.5cm，株距10.5cm)；處理C：6行模式(66cm加10cm，平均行距37cm，株距10.5cm)，試驗(yàn)中每個(gè)模式設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)面積為26.4m2。4月19日播種，7月17日打頂，灌溉方式采用滴灌，頭水灌溉充分，灌水保持3d左右1次，在開(kāi)花期施肥量遠(yuǎn)大于蕾期，其它管理同當(dāng)?shù)卮筇锕芾砟Ｊ揭恢隆?/p>

1.2.2 干物質(zhì)測(cè)定

在棉花苗期、盛蕾期、盛花期、盛鈴前期、盛鈴后期、吐絮期的各個(gè)生育時(shí)期，不同模式的各重復(fù)中選取具有代表性的5株棉花，每個(gè)模式共選取15株棉花，最大程度減少誤差。將選好的試樣帶回室內(nèi)分解并在烘箱中105℃殺青30min，之后80℃烘至恒重。冷卻后，分別測(cè)量根、莖、葉、蕾、花、鈴、絮的干物質(zhì)產(chǎn)量并記錄分析。

1.2.3 產(chǎn)量測(cè)定

于收獲期，按照不同株行模式，在每個(gè)重復(fù)下連續(xù)取樣30株，3個(gè)模式總共選樣270株。分別對(duì)上、中、下吐絮鈴稱(chēng)重測(cè)量，計(jì)數(shù)各自總鈴數(shù)、內(nèi)圍鈴、外圍鈴分布，對(duì)單鈴重、皮棉和衣分各產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，實(shí)收籽棉產(chǎn)量計(jì)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用浙大DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)V9.01處理并制圖，采用Excel圖表設(shè)計(jì)。試驗(yàn)中不同字母表示各處理間0.05水平上差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同行距配置下棉花“新陸中82號(hào)”干物質(zhì)積累量

“新陸中82號(hào)”不同時(shí)期干物質(zhì)積累變化如表1所示。從總體表現(xiàn)來(lái)看，3種行距模式下的干物質(zhì)變化趨勢(shì)基本一致，苗期干物質(zhì)積累少而緩慢，進(jìn)入蕾期后開(kāi)始快速增長(zhǎng)，至吐絮期有所下降或基本不變。苗期4行模式的根、葉、莖干物質(zhì)積累量與3行模式、6行模式間差異顯著，積累量最大；盛蕾期各處理干物質(zhì)積累量無(wú)顯著差異，積累量相近；盛花期植株各處理的根、葉干物質(zhì)積累無(wú)顯著差異，莖干物質(zhì)積累量3行模式最高，且與6行模式差異顯著；盛花期的蕾、鈴、花干物質(zhì)積累量3行模式、4行模式與6行模式差異顯著，3行模式積累量最高，4行模式蕾、花、鈴干物質(zhì)積累中等偏上；盛鈴期3行模式的植株干物質(zhì)積累量一直處于最高水平，植株干物質(zhì)積累量在根、葉、蕾、鈴、花等器官與6行模式相比差異顯著；吐絮期各模式根、莖、葉干物質(zhì)積累無(wú)顯著差異，3行種植模式蕾、鈴、花干物質(zhì)積累量與4行模式數(shù)據(jù)相近，較6行模式差異顯著，處于較優(yōu)水平。

表1 不同行距配置下棉花“新陸中82號(hào)”干物質(zhì)積累量

2.2 不同行距配置下棉花“新陸中82號(hào)”不同器官干物質(zhì)分配比例

如表2所示，在3種行距配置中各干物質(zhì)的分配比例可以看出，棉花盛蕾期之前基本進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，3行種植模式的根干重與4行、6行差異顯著，4行、6行作物生長(zhǎng)量較大。4行模式莖生長(zhǎng)量較好，較高于3行、6行，且與3行模式差異顯著。盛蕾期之后干物質(zhì)分配比在生殖器官逐漸增大；盛花期3行、4行干物質(zhì)積累量均高于6行，且與6行存在顯著性差異。此期間3行、4行的水肥營(yíng)養(yǎng)、光資源吸收量配比大于6行，致使后期干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量較高；盛鈴前期至盛鈴后期，3行模式的干物質(zhì)總量一直處于較高水平，在盛鈴后期達(dá)到最高值111.26g，相比4行、6行高出17.42%、32.72%，一膜3行干物質(zhì)積累與4行、6行差異性顯著。此期間蕾、花、鈴干物質(zhì)分配比達(dá)到高峰期，處于生殖生長(zhǎng)高產(chǎn)關(guān)鍵期；吐絮期不同處理模式生殖器官干物質(zhì)占比達(dá)到58%以上，干物質(zhì)總量無(wú)顯著差異。3行種植模式蕾、花、鈴干物質(zhì)分配量最高，占總干物質(zhì)的61.08%，在整個(gè)生育期中，此時(shí)的生殖器官干物質(zhì)分配量達(dá)到最高點(diǎn)，分別比4行、6行的干物質(zhì)分配量高出1.88%和2.86%。

表2 不同行距配置下棉花“新陸中82號(hào)”干物質(zhì)分配比例

2.3 不同行距配置下不同生育時(shí)期棉花“新陸中82號(hào)”干物質(zhì)趨勢(shì)

如圖1所示，棉花從苗期至吐絮期是干物質(zhì)不斷積累的過(guò)程，在吐絮期干物質(zhì)最大量接近120.0g，苗期和盛蕾期3種模式的干物質(zhì)增長(zhǎng)量基本相同，在盛蕾期干物質(zhì)積累量達(dá)30.0g左右，占總干物質(zhì)的1/4，盛蕾期之前干物質(zhì)增長(zhǎng)量較緩慢，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需求量較小，光物質(zhì)合成較低。盛蕾期到盛鈴后期是植株干物質(zhì)增長(zhǎng)量高峰期，總干物質(zhì)占比63%，此時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、水肥需求量達(dá)到最大，是提高棉花產(chǎn)量的重要時(shí)期。在這期間3行模式、4行模式植株生長(zhǎng)量始終高于6行模式，說(shuō)明寬行距種植模式下更有利于棉花生育后期的干物質(zhì)增長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高。盛鈴后期至吐絮期干物質(zhì)增長(zhǎng)率變緩，植株生長(zhǎng)量降低，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和光熱資源利用降低。在棉株生長(zhǎng)吐絮期干物質(zhì)增長(zhǎng)量占總干物質(zhì)的9.0%，棉株基本停止生長(zhǎng)。從3種植模式的干物質(zhì)增長(zhǎng)量表現(xiàn)得出，3行模式、4行種植模式更適宜作物生長(zhǎng)，提高作物單株產(chǎn)量，對(duì)各光熱資源物質(zhì)利用效率更高，6行模式單株作物生長(zhǎng)量較低，養(yǎng)分需求量較大。

圖1 不同時(shí)期棉花“新陸中82號(hào)”總干物質(zhì)變化趨勢(shì)

2.4 不同行距配置下“新陸中82號(hào)”的棉鈴空間分布

如表3所示，在縱向分布上，3種行距配置方式以中、下部棉鈴為主，上部鈴占比最小。3行種植模式下，棉株下部鈴占比37.87%，高出4行、6行3.26%、1.3%。中部鈴占比6行>4行>3行，中部鈴比例隨著平均行距縮小而增大。上部棉鈴占比較小，其中3行模式較4行、6行占比更高。各模式中內(nèi)圍鈴占比最大，占總鈴數(shù)的71.75%～84.07%，不同種植模式的內(nèi)圍鈴和外圍鈴之間差異顯著，6行內(nèi)圍鈴占比84.07%，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要用于內(nèi)圍鈴生長(zhǎng)，供外圍鈴生長(zhǎng)養(yǎng)分不足。3行模式外圍鈴占比28.25%，超出4行、6行6.71%、12.32%。隨著行距增大，養(yǎng)分、光熱資源剩余，可供外圍鈴生長(zhǎng)。行距配置對(duì)棉鈴分布有較大影響。

表3 不同行距配置下“新陸中82號(hào)”棉鈴空間分布

2.5 不同行距配置下棉花“新陸中82號(hào)”的產(chǎn)量差異

如表4所示，3種行距配置中，3行與6行間的單鈴重、單株鈴數(shù)差異顯著，3行模式下單鈴重、單株鈴數(shù)最高，4行模式單鈴重、單株鈴數(shù)中等偏上，6行種植模式密度大導(dǎo)致單株鈴數(shù)遠(yuǎn)低于4行、3行；皮棉、籽棉重量，表現(xiàn)為4行>3行>6行，3行、4行模式數(shù)據(jù)較接近，皮棉重量基本一致；衣分產(chǎn)量，表現(xiàn)為6行>3行>4行，各處理間無(wú)顯著差異；總產(chǎn)量6行最高，且與3行差異性顯著，4行產(chǎn)量較高，3行產(chǎn)量較低。總體趨勢(shì)數(shù)據(jù)顯示，4行配置植株在單鈴重、單株鈴數(shù)、衣分中中等偏上，籽棉、皮棉產(chǎn)量最高。3行配置下植株單鈴重、單株鈴數(shù)最大，籽棉、皮棉、衣分產(chǎn)量偏上與4行接近，總體優(yōu)勢(shì)明顯。

表4 不同行距配置下棉花“新陸中82號(hào)”產(chǎn)量性狀變化

3 討論

3.1 不同行距配置對(duì)棉花“新陸中82號(hào)”干物質(zhì)影響

試驗(yàn)表明，不同行距配置對(duì)棉花干物質(zhì)積累有顯著性影響，棉花群體干物質(zhì)積累隨生育期推進(jìn)而變化轉(zhuǎn)移。光合物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，光合作用是作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵，景巖斌等[13]通過(guò)比較棉株單、雙行種植模式對(duì)產(chǎn)量性狀有顯著增產(chǎn)效果。干物質(zhì)在各器官間的轉(zhuǎn)移數(shù)量與運(yùn)輸速度直接影響到棉花的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與品質(zhì)[20]，不同行距配置方式對(duì)棉花不同層次的干物質(zhì)積累影響顯著，得出適宜的行距配置對(duì)棉花產(chǎn)量有顯著作用。棉花干物質(zhì)積累受土肥、光熱資源限制[19]，適宜的水肥配置下，行距配置可促進(jìn)高產(chǎn)。本試驗(yàn)品種“新陸中82號(hào)”在3種種植模式中，3行、4行模式空間分布能更有效利用光、熱資源，可以獲得充足養(yǎng)料，在各個(gè)生育時(shí)期表現(xiàn)出優(yōu)等水平；相較6行模式空間有限、資源不足，在各時(shí)期的干物質(zhì)積累量較低。

3.2 不同行距配置對(duì)“新陸中82號(hào)”棉鈴空間分布影響

棉花單位面積產(chǎn)量受結(jié)鈴時(shí)間和空間影響，棉鈴伏期是作物開(kāi)花、結(jié)鈴盛期，此期間溫度高、光照足，所得桃大、衣分高、種子質(zhì)量好。新疆光熱充足，內(nèi)圍鈴占比最大，前期營(yíng)養(yǎng)提供較好，有利于高產(chǎn)。3行模式對(duì)光、熱優(yōu)勢(shì)利用充足，在前期多結(jié)伏前桃和伏桃[18]。3行模式下的伏前桃、伏桃占比分別為32.4%、56.2%，對(duì)后期產(chǎn)量效益影響較大；4行模式內(nèi)圍鈴、中部鈴比例較大，有利于后期高產(chǎn)。

3.3 不同行距配置對(duì)“新陸中82號(hào)”棉鈴產(chǎn)量影響

棉花的群體結(jié)構(gòu)很大程度上受種植密度和株行距配置的影響。王聰?shù)萚15]研究表明，高密度棉花種植對(duì)棉株品質(zhì)有較大影響，并表示合理的群體結(jié)構(gòu)更有利于促進(jìn)棉花產(chǎn)量。棉花這種大田作物其產(chǎn)量受多種可控因素和不可控因素影響，包括土肥、光照、水分、種植密度等[16]，抓住可控因素可達(dá)到效益最大化，水肥充足條件下棉花產(chǎn)量受種植密度影響較大。隨著密度的增加單株鈴數(shù)一般呈降低趨勢(shì)，周永萍等[17]認(rèn)為，低密度可以發(fā)揮一定的單株結(jié)鈴優(yōu)勢(shì)。棉花產(chǎn)量受單位面積株數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴重的影響，Anjum等[14]設(shè)置了60cm、75cm和90cm的行距試驗(yàn)，結(jié)果顯示，單株結(jié)鈴數(shù)隨著行距的擴(kuò)大而增大。試驗(yàn)結(jié)果表明，相較于6行高密度模式，3行、4行模式更有利于增加單株鈴數(shù)提高單鈴重，對(duì)光熱資源利用較好，生長(zhǎng)空間更大。4行模式密度小，導(dǎo)致總產(chǎn)量較低于6行模式。

4 結(jié)論

試驗(yàn)表明，棉花“新陸中82號(hào)”在不同行距配置下作物各時(shí)期干物質(zhì)分配量不同。盛蕾期至盛鈴后期干物質(zhì)增長(zhǎng)量占比63%，是作物生長(zhǎng)關(guān)鍵期。盛鈴后期3行、4行種植模式干物質(zhì)積累量為111.26g、94.15g，高出6行干物質(zhì)32.7%、12.3%，3行模式單鈴重、單株鈴數(shù)和4行模式籽棉、皮棉產(chǎn)量皆最高，較6行模式優(yōu)勢(shì)明顯。6行種植模式總產(chǎn)量最大，分別高出3行、4行總產(chǎn)量12.12%、0.21%。3種株行配置中，6行模式雖總產(chǎn)量較大，但其干物質(zhì)、單株表現(xiàn)、各產(chǎn)量性狀并不突出。3行模式單株表現(xiàn)最好，總產(chǎn)量較低。4行種植模式各產(chǎn)量性狀優(yōu)異，總產(chǎn)量?jī)H次于6行模式，更適宜大田種植。