扁稈荊三棱種群密度對棉花形態(tài)指標、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

蔡曉虎　林萍　史亞輝等

中圖分類號：S 562，S 451 文獻標識碼：A DOI：10.16688/j.zwbh 2020179

棉花是一種重要的經(jīng)濟作物和油料作物，在新疆甚至全國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)非常重要的地位。隨著棉花種植模式的改變，扁稈荊三棱Bolboschoenus planiculmis（F.Schmidt）T.V. Egorova成為棉田主要危害雜草之一。扁稈荊三棱屬多年生草本植物，繁殖能力及適生能力強，主要危害水稻和棉花等作物。雜草對棉花的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)具有很大的影響。棉田雜草危害已成為制約我國棉花高效生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，且雜草的密度是影響雜草與棉花之間競爭作用的重要因素之一。

目前國內(nèi)外關于扁稈荊三棱對棉花危害的研究報道很少，扁稈荊三棱與棉花的競爭關系尚不明確。而關于其他雜草對棉花的危害有不少研究。有研究發(fā)現(xiàn)裂葉牽牛Ipomoea hederacea的密度為每米行長0～0. 87株時，每米行長增加0.1株，棉花產(chǎn)量損失增加5.9%;當密度超過每米行長0. 87株時，每米行長增加0.1株，棉花產(chǎn)量損失僅增加0.5。蒼耳Xanthium strumarium密度在每米行長0～2.1株時，其總干物質(zhì)質(zhì)量隨密度的增加呈線性增長;當密度達每米行長2. 1～4.3株時，由于種內(nèi)競爭，其總干物質(zhì)質(zhì)量增加的幅度逐漸減小。也有研究認為棉花營養(yǎng)生長對雜草的敏感度要明顯低于生殖生長，而棉花營養(yǎng)生長對某些雜草競爭反應較弱;但有些則報道了雜草對棉花株高和莖粗的抑制作用。彭俊等研究發(fā)現(xiàn)蘪草Schoenoplectus triqueter離棉花距離越近對棉花影響越大，李淑英等研究發(fā)現(xiàn)隨著反枝莧Amaranthus retroflexus密度增加，單位面積反枝莧生物量增加，對棉花生長和產(chǎn)量的抑制作用明顯增強。

近年來，新疆棉田扁稈荊三棱危害越發(fā)嚴重，種群密度越來越大，且沒有好的藥物對扁稈荊三棱進行防除。為了明確不同扁稈荊三棱種群密度對棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，進行了本試驗。

1材料與方法

1.1試驗材料和試驗田概況

試驗于2019年在石河子大學教學試驗場進行。棉花品種為‘新陸早60號。試驗田塊為多年連作棉田，扁桿荊三棱種群密度大，土質(zhì)為壤土，肥力中上。于4月19日播種，種植模式為寬窄行66cm+10cm，株距9.0cm，棉田實際棉花株數(shù)約為15萬株/hm²。播種后覆蓋地膜，采用滴灌法澆水，并于7月12日打頂。

1.2方法

選取扁稈荊三棱種群密度較大的棉田。試驗小區(qū)大小為2.3 m×1.0 m，并于5月22日采用拔出或移栽的方式將扁稈荊三棱定植為6個密度梯度，分別是0、20、40、60、80、100株/m²。除雜草外的其他管理措施均按大田正常管理。每個處理設3個重復。定植扁稈荊三棱后每隔10 d測1次棉花株高、莖粗和主莖節(jié)數(shù)，打頂期測棉花果枝數(shù)，采收期測棉花上、中和第1節(jié)到第3節(jié)果枝單鈴重和單株結鈴數(shù)，測棉花產(chǎn)量和衣分，并將棉纖維送至石河子纖維檢驗所測纖維長度、馬克隆值、纖維整齊度、短纖維指數(shù)、纖維強度和纖維成熟度。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SPSS 19.0軟件進行顯著性方差分析，用Excel軟件進行處理及作圖。

2結果與分析

2.1扁稈荊三棱對棉花株高的影響

由圖1可知，扁稈荊三棱對棉花株高有明顯影響。扁稈荊三棱不同種群密度下的棉花株高均低于對照，且隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減小。8月1日時扁稈荊三棱種群密度為100株/m²處理的棉花最矮，為44. 22cm，相對于對照株高減少了28. 00 cm。扁稈荊三棱種群密度為20株/m²處理的棉花植株高于其他扁稈荊三棱密度下的棉花植株，為57. 94cm，相對于對照棉花株高減少了14. 28 cm。6月22日前即棉花苗期扁稈荊三棱種群密度對棉花株高的影響很大，尤其是6月12日至6月22日對棉花株高影響最大。6月22日至7月12日棉花生長速度減緩，扁稈荊三棱各種群密度對棉花株高的影響也均減小。7月12日棉花打頂，打頂后扁稈荊三棱對棉花株高的影響不明顯。可見，扁稈荊三棱在棉花苗期對棉花株高的影響大于蕾期，而打頂后對棉花株高的生長幾乎沒有影響。

2.2扁稈荊三棱對棉花莖粗的影響

由圖2可知，扁稈荊三棱對棉花莖粗的影響明顯，8月1日時扁稈荊三棱種群密度為100株/m²處理的棉花莖粗最小，為0. 76 cm，相對于對照1.17 cm減少0. 41 cm。在6月22日前扁稈荊三棱對棉花莖的橫向生長影響明顯，且隨扁稈荊三棱種群密度的增加而增大。6月22日至8月1日，對照的棉花莖粗增加了0. 25cm，而扁稈荊三棱種群密度為20株/m²時棉花莖的橫向生長受到抑制，莖粗僅增加0.19 cm。扁稈荊三棱種群密度為60株/m²和80株/m²時對棉花莖粗的生長影響不大，6月22日至8月1日莖粗生長量分別為0. 24cm和0.25cm?？梢娒藁缙跁r扁稈荊三棱對棉花莖粗生長影響最大，而在棉花蕾期和花鈴期扁稈荊三棱種群密度低時對棉花莖粗的生長有抑制作用。

2.3扁稈荊三棱對棉花主莖節(jié)數(shù)的影響

由圖3可知，棉花主莖節(jié)數(shù)明顯受到扁稈荊三棱的影響，且影響程度隨扁稈荊三棱種群密度的增加而增大。扁稈荊三棱種群密度為100株/m²時對棉花主莖節(jié)數(shù)的影響最大，8月1日棉花主莖節(jié)數(shù)僅為9. 11節(jié)，而對照的棉花主莖節(jié)數(shù)最大為12. 78節(jié)。扁稈荊三棱種群密度為20株/m²和40株/m2時對棉花主莖節(jié)數(shù)影響不大，8月1日棉花主莖節(jié)數(shù)分別為12. 33節(jié)和12. 00節(jié)。6月2日至6月22日，扁稈荊三棱對棉花主莖節(jié)數(shù)影響較大，6月22日至7月12日，扁稈荊三棱對棉花主莖節(jié)數(shù)的生長影響減小。而7月12日以后，即打頂后棉花主莖節(jié)數(shù)不再增加。

2.4扁稈荊三棱種群密度對棉花果枝數(shù)的影響

由圖4可知，扁稈荊三棱種群密度對棉花果枝數(shù)影響顯著（P<0.05），且棉花果枝數(shù)隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減少，其中對照的棉花果枝數(shù)最多為6.67苔/株，扁稈荊三棱種群密度為100株/m²時棉花果枝數(shù)最少，為2.00苔/株，比對照減少了4.67苔/株。當扁稈荊三棱種群密度為20株/m²和40株/m²時棉花果枝數(shù)差異不顯著，分別為5. 22苔/株和5.11苔/株。

2.5扁稈荊三棱對棉花不同部位結鈴數(shù)的影響

由圖5可知，扁稈荊三棱種群密度對棉花結鈴數(shù)影響顯著（P<0.05），棉花第6節(jié)果枝以上結鈴數(shù)隨著扁稈荊三棱種群密度的增加而減小，且所有處理下棉花結鈴數(shù)均小于對照。其中扁稈荊三棱種群密度為80株/m²時第6節(jié)果枝以上結鈴數(shù)最少，為0. 33個，比對照減少2.86個。扁稈荊三棱種群密度為100株/m²時第6節(jié)果枝以上結鈴數(shù)與80株/m²時相差不大，為0.36個。對照棉花第6節(jié)果枝以上結鈴數(shù)最多，為3.19個。

扁稈荊三棱種群密度對棉花第4～6節(jié)果枝棉鈴數(shù)影響顯著（P<0.05），第4～6節(jié)果枝結鈴數(shù)在扁稈荊三棱種群密度為80株/m²時最少，為1. 86個。密度為20株/m²最多，為3.93個。

扁稈荊三棱種群密度對棉花第1～3節(jié)果枝結鈴數(shù)影響顯著（P<0.05），且結鈴數(shù)隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減少。扁稈荊三棱種群密度為80株/m²和100株/Hi2時第1～3節(jié)果枝結鈴數(shù)最少，均為3.43個，顯著低于對照（3.94個）。

綜上，扁稈荊三棱種群密度對棉花第4節(jié)果枝以上結鈴數(shù)影響顯著（P<0.05），而對棉花第4節(jié)果枝以下結鈴數(shù)影響相對較小。

2.6扁稈荊三棱對棉花不同部位單鈴重的影響

由圖6可知，扁稈荊三棱種群密度對棉花單鈴重影響顯著（P<0.05），棉花第6節(jié)果枝以上單鈴重隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減少，扁稈荊三棱種群密度為80株/m²時第6節(jié)果枝以上單鈴重最小，為1.82g。對照棉花第6節(jié)果枝以上單鈴重最大，為3.64g。扁稈荊三棱種群密度為40株/m²和60株/m²時棉花第6節(jié)果枝以上單鈴重差異不顯著（P>0.05），分別為2.97g和2.94g。

扁稈荊三棱種群密度對棉花第4～6節(jié)果枝單鈴重影響顯著（P<0.05），且棉花第4～6節(jié)果枝單鈴重隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減小。第4～6節(jié)果枝單鈴重在扁稈荊三棱種群密度為80株/m²時最小，為2.58g。對照最大，為4.48g。密度為40株/m²和60株/m²時棉花第4～6節(jié)果枝單鈴重差異不大，分別為3. 20g和3.29g。

扁稈荊三棱種群密度對棉花第1～3節(jié)果枝單鈴重影響顯著（P<0.05），所有處理第1～3節(jié)果枝單鈴重均小于對照。對照第1～3節(jié)果枝單鈴重為3.93g。扁稈荊三棱種群密度為100株/m²時，第1～3節(jié)果枝單鈴重最小，為2.91g。由此可見，扁稈荊三棱種群密度對棉花上、中和第1～3節(jié)果枝單鈴重影響均顯著（P<0.05）。

2.7扁稈荊三棱對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表1可知，扁稈荊三棱種群密度對棉花產(chǎn)量影響顯著（P<0.05），棉花產(chǎn)量隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減小。對照的棉花產(chǎn)量最大，為6624.90 kg/hm²，扁稈荊三棱種群密度為100株/m²時棉花產(chǎn)量最小，為2550.60 kg/hm²。扁稈荊三棱種群密度為20株/m²時對棉花產(chǎn)量的影響不大，為6501.62 kg/hm²。棉花衣分隨扁稈荊三棱種群密度的增加而增加。其中扁稈荊三棱種群密度為20株/m²時衣分最小，為40. 29%。扁稈荊三棱種群密度為100株/m²時衣分最大，為44.90%。扁稈荊三棱對棉花纖維馬克隆值影響顯著（P<0.05），棉纖維馬克隆值隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減少，對照的棉花纖維馬克隆值最大，為4.92。扁稈荊三棱種群密度為100株/m²時棉纖維馬克隆值最小，為4.71。扁稈荊三棱種群密度對棉花纖維整齊度、短纖維指數(shù)、纖維長度、纖維成熟度和纖維強度影響不顯著（P>0.05）。所有扁稈荊三棱種群密度下棉花短纖維指數(shù)均大于對照，但扁稈荊三棱各種群密度之間棉花短纖維指數(shù)差異不顯著（P>0.05）。

3討論

棉花是一種對雜草十分敏感的經(jīng)濟作物，而雜草種群密度是影響棉花生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。雜草對棉花的危害主要表現(xiàn)為對水肥、光照和空間等的競爭，從而影響棉花的正常生長發(fā)育，進而降低棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。通過研究雜草種群密度對棉花株高、莖粗、果枝數(shù)等形態(tài)指標的影響，以及對棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，從而明確雜草種群密度與棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的關系。

研究表明稗草Echinochloa crus-galli、苘麻Abutilon theophrati等雜草在高密度條件下會對棉花株高、冠層寬度、莖粗等農(nóng)藝性狀產(chǎn)生顯著影響，長戟葉蓼Polygonum maackianum對棉花株高沒有明顯抑制作用。在砂質(zhì)黏壤土中，較低密度反枝莧對棉花株高和莖粗產(chǎn)生顯著抑制作用。黃頂菊Flaveria bidentis低密度下棉花株高增加，高密度時棉花株高減小，棉花蕾期株高隨黃頂菊密度的增加先增加后減小，而花鈴期株高幾乎不受影響，棉花果枝數(shù)隨黃頂菊種群密度增加而減少。本試驗結果表明，棉花株高隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減少，在棉花苗期和蕾期時棉花株高生長速度快、競爭能力弱，扁稈荊三棱對棉花株高影響較大。打頂后棉花株高幾乎不再變化。棉花在6月22日前競爭能力弱，且莖粗增長快，因此扁稈荊三棱對棉花莖粗的影響顯著，而6月22日后由于棉花莖粗生長緩慢且棉花競爭能力強，所以扁稈荊三棱對棉花莖粗影響不大，且棉花主莖節(jié)數(shù)隨扁稈荊三棱密度的增加而減小。

雜草競爭主要是通過減少棉花的單株結鈴數(shù)和單鈴重而引起棉花減產(chǎn)。彭軍等研究發(fā)現(xiàn)棉花單株結鈴數(shù)、鈴重和產(chǎn)量與黃頂菊密度呈負相關，同樣，反枝莧9和Cucumis melo L.var. dudaim也減少棉花的單株結鈴數(shù)和單鈴重。而本試驗研究表明，扁稈荊三棱種群密度與棉花產(chǎn)量以及棉花第6果枝以上和第1～3節(jié)果枝棉花單株結鈴數(shù)和單鈴重呈負相關，棉花果枝苔數(shù)隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減少，且扁稈荊三棱種群密度對棉花第6節(jié)果枝以上單株結鈴數(shù)和單鈴重的影響大于對棉花第4～6節(jié)果枝單株結鈴數(shù)和單鈴重，而扁稈荊三棱種群密度對棉花第1～3節(jié)果枝結鈴數(shù)和單鈴重影響最小。因此猜想扁稈荊三棱與棉花的營養(yǎng)競爭和對棉花株高的影響導致棉花果枝苔數(shù)減少，進而使棉花結鈴數(shù)減少，單鈴重減輕。

大部分雜草的競爭并不影響棉花纖維品質(zhì)，假高粱Pseudosorghum fasciculare只有在高密度條件下才會對棉花的品質(zhì)造成影響，導致個別棉纖維品質(zhì)指標下降，且對各個指標的影響程度也不相同。有些年份，反枝莧密度高時棉花上半部平均長度、斷裂比強度和馬克隆值受到顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn)扁稈荊三棱對棉纖維馬克隆值影響顯著，且隨扁稈荊三棱種群密度的增加而減小。高密度扁稈荊三棱可增大棉花衣分，減小棉花短纖維指數(shù)。但對纖維長度、纖維整齊度和纖維強度影響不大。有研究發(fā)現(xiàn)弱光導致纖維強度和馬克隆值降低，對纖維比強度和長度整齊度的影響與弱光時期及持續(xù)時間有關。因此猜想雖然扁稈荊三棱植株矮，但扁稈荊三棱密度對棉花通風通光影響很大。因此對纖維素形成產(chǎn)生影響，從而影響到棉花纖維品質(zhì)。

4結論

扁稈荊三棱種群密度對棉花株高、莖粗和主莖節(jié)數(shù)影響顯著，從而對后期棉花結鈴數(shù)有顯著影響。扁稈荊三棱種群密度對棉花產(chǎn)量也有很大影響，主要體現(xiàn)在棉花結鈴數(shù)和單鈴重的減少，且扁稈荊三棱種群密度對棉花第6節(jié)果枝以上結鈴數(shù)和單鈴重的影響最大，對棉花第1～3節(jié)果枝結鈴數(shù)和單鈴重的影響最小?？梢姳舛捛G三棱對棉花株高的影響是影響棉花結鈴數(shù)的重要因素之一。扁稈荊三棱種群密度為20株/m²時對棉花產(chǎn)量影響不顯著，因此應使扁稈荊三棱種群密度控制在20株/m²以下。扁稈荊三棱對棉花纖維品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)對棉花纖維馬克隆值和纖維成熟度的影響。對棉花的纖維整齊度、短纖維指數(shù)和纖維強度影響不大。