密度對間作棉花新陸中82冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響

胡宇凱 陳國棟 王佳樂 翟云龍

(塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

國內(nèi)外學(xué)者對棉花冠層結(jié)構(gòu)及其影響因素開展了大量研究，張昊[1]研究發(fā)現(xiàn)，平均行距、產(chǎn)量構(gòu)成與下層光截獲率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與中層、上層和總光截獲率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，行距的擴大增加了棉田行間的光合有效輻射，顯著提升了棉花下部的結(jié)鈴數(shù)和棉鈴質(zhì)量，最終提高了產(chǎn)量；連續(xù)施氮270kg·hm-2，可獲得較優(yōu)的棉花群體冠層結(jié)構(gòu)，有利于冠層光分布結(jié)構(gòu)，提高光能利用效率，獲得較高的產(chǎn)量[2]；噴施縮節(jié)胺可顯著提高冠層中上部比葉重及各部位平均葉簇傾角和散射輻射透過系數(shù)(TC)，顯著降低冠層下部、上部葉面積指數(shù)，提高棉花籽棉產(chǎn)量[3]；劉帥[4]研究了播期與種植密度對棉花冠層時空分布的影響，結(jié)果表明，長江流域棉區(qū)，密度為12萬株·hm-2的棉花群體冠層PARI較大，密度為7.5萬株·hm-2的棉花冠層在生育后期對PAR的截獲具有優(yōu)勢；張瑋濤[5]在北疆棉區(qū)的研究則表明，種植密度為16.5萬株·hm-2時，棉花保持了較高的葉面積指數(shù)與平均葉簇傾角，是提高單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重、衣分的重要原因。

前人的研究多集中在單作條件下棉花冠層結(jié)構(gòu)及其影響因素的研究，對間作條件下棉花冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響研究較少。通過研究棗棉間作條件下種植密度對棉花“新陸中82”冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響，以期為南疆地區(qū)間作棉花適宜的種植密度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2020年在塔里木大學(xué)校內(nèi)實驗基地進(jìn)行，地處阿拉爾市，年日照率為66%，年日照時數(shù)約2996h，年均太陽輻射為559.4～612.1kJ·cm-2；年均氣溫10.8℃，≥10℃的積溫4100℃左右，無霜期220d；年均降水量60～100mm，蒸發(fā)量1976.6～2558.9mm，屬極端干旱區(qū)。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗以棗園間作的棉花為研究對象。棗樹為2012年酸棗直播建園，于2013年春嫁接紅棗，行距3m、株距1m。在距離棗樹74cm處種植棉花，棉花品種為“新陸中82”，設(shè)置5個種植密度，M1：12萬株·hm-2；M2：15萬株·hm-2；M3：18萬株·hm-2；M4：21萬株·hm-2；M5:24萬株·hm-2。每小區(qū)長5m，寬3m，面積15m2，重復(fù)3次，共15個小區(qū)。采用(66+10)cm的種植模式，1膜3壟6行；播種前施足底肥并澆足底水，4月15日播種，其它管理模式同大田管理一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 冠層結(jié)構(gòu)

采用LAI-2000測定葉面積指數(shù)(LAI)、平均葉簇傾角(MTA)及冠層開度(DIFN)，在棉花花鈴期、吐絮期，將各小區(qū)內(nèi)棉株分為上部(7果枝以上)、中部(4～6果枝)、下部(1～3果枝)，在同一水平面的不同位置(棉花寬行1次，棉花窄行1次，棗棉行間1次)進(jìn)行測量，按上、中、下3層分別測定，每個小區(qū)重復(fù)3次。

1.3.2 產(chǎn)量

吐絮按實收測產(chǎn)記為產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖，DPS軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度對間作棉花“新陸中82”冠層結(jié)構(gòu)的影響

2.1.1 密度對間作棉花“新陸中82”LAI的影響

葉面積指數(shù)是反映冠層結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)[6]。在間作模式下，不同棉行LAI均隨密度的增加而增大。在棉花花鈴期，表現(xiàn)為棉花窄行(4.18)>寬行(3.87)>棗棉行(1.81)；冠層下部(3.88)>中部(3.56)>上部(2.42)。從不同密度看，棉花窄行LAI最大的是M5，達(dá)到4.98，最小的是M1，僅2.98；棉花寬行LAI最大的是M5，為4.55，最小的是M1，為2.75；棗棉行LAI最大的是M5(2.11)，M1最小(1.30)；可以看出，無論是窄行、寬行還是棗棉行，LAI均隨密度的增加而增大。

在棉花吐絮期，表現(xiàn)為棉花窄行(2.72)>寬行(2.04)>棗棉行(1.37)；冠層下部(2.65)>中部(2.27)>上部(1.29)；窄行、寬行及棗棉行的LAI均隨密度的增加而增大。從不同生育期看，花鈴期的LAI比吐絮期高。

2.1.2 密度對間作棉花“新陸中82”DIFN的影響

DIFN在作物群體冠層中是反映光輻射透過程度的指標(biāo)[7]。在棉花花鈴期DIFN表現(xiàn)為棗棉行(0.28)>寬行(0.08)>窄行(0.07)；冠層上部(0.20)>中部(0.13)>下部(0.09)。DIFN隨密度的增加而減小，窄行、寬行、棗棉行DIFN最大的均為M1，分別為0.13、0.13、0.40。

在吐絮期DIFN的變化表現(xiàn)為棗棉行(0.38)>寬行(0.24)>窄行(0.17)；冠層上部(0.40)>中部(0.23)>下部(0.16)；窄行、寬行及棗棉行的DIFN均隨密度的增加而減小。從不同生育期看，花鈴期的DIFN比吐絮期低。

2.1.3 密度對間作棉花“新陸中82”MLA的影響

MLA是反映株型的指標(biāo)[8]。在棉花花鈴期，MLA表現(xiàn)為窄行(38.01)>寬行(37.75)>棗棉行(28.16)；冠層下部(38.82)>中部(36.97)>上部(28.12)。MLA隨密度增加而增大，窄行、寬行、棗棉行MLA最大的均為M5，分別為43.61、45.19、38.93。

棉花吐絮期MLA窄行(27.64)>寬行(27.13)>棗棉行(18.21)；冠層下部(27.00)>中部(25.86)>上部(20.11)；窄行、寬行及棗棉行的MLA均隨密度的增加而增加。從不同生育期看，花鈴期的MLA比吐絮期高，其中花鈴期棉花窄行比吐絮期高10.11。

2.2 密度對間作棉花“新陸中82”產(chǎn)量的影響

在不同種植密度下籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量均表現(xiàn)為M3最高，M3籽棉產(chǎn)量為4357.7kg·hm-2，分別比M5、M4、M2、M1高17.86%、4.92%、10.36%、20.99%；M3皮棉產(chǎn)量為1798.1kg·hm-2，分別比M5、M4、M2、M1高16.30%、3.93%、8.59%、19.47%，見圖1。

圖1 密度對棉花“新陸中82”產(chǎn)量的影響

3 討論

葉面積指數(shù)、冠層開度、平均葉簇傾角是反映冠層結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)，在棉花生長發(fā)育過程中，保持冠層不同層次葉面積合理分布，使群體內(nèi)光均勻分布，冠層開度較合理，能提高群體光合效能[9]。本試驗的研究表明，葉面積指數(shù)和平均葉簇傾角隨著密度的增加而增大，冠層開度則隨著密度的增加而下降。花鈴期的冠層開度比吐絮期低，這可能與花鈴期是棉花營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)階段，而吐絮期以生殖生長為主有關(guān)，吐絮期棉株已封行，因此花鈴期的冠層開度比吐絮期低。M1與M5產(chǎn)量較低，說明密度過高過低都無法形成高產(chǎn)，低密度棉花個體優(yōu)勢明顯，株型松散受光情況好，單株鈴數(shù)與單鈴重等都優(yōu)于其它處理，但群體總鈴數(shù)不足，無法達(dá)到高產(chǎn)；高密度下棉花株型緊密棉花葉面積指數(shù)雖高，但下部冠層受光情況差，光截獲能力不足，到棉花生育后期內(nèi)部葉片脫落嚴(yán)重，單株優(yōu)勢受到影響，也沒有形成較高的產(chǎn)量。前人研究表明，一定范圍內(nèi)，棉花單株蕾數(shù)、果節(jié)數(shù)和鈴數(shù)與種植密度呈負(fù)相關(guān)，高密度致使單株生產(chǎn)力較低[10]，本研究得出了相同的結(jié)論。M3在籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量上都表現(xiàn)出了優(yōu)勢，表明只有適宜密度才能優(yōu)化群體冠層結(jié)構(gòu)，促進(jìn)群體合理的光分布，達(dá)到產(chǎn)量的高效形成。

4 結(jié)論

在棗棉間作種植模式下，棉花葉面積指數(shù)、平均葉簇傾角均隨密度的增加而增大；棉花冠層開度隨著密度的增加而減??；棉花栽培密度會改變棉花冠層結(jié)構(gòu)從而影響產(chǎn)量的形成，合理的種植密度是提高產(chǎn)量的重要途徑。本研究中M3(18萬株·hm-2)種植密度總產(chǎn)量優(yōu)勢明顯、冠層結(jié)構(gòu)合理、光能利用充足，可以帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，可為南疆地區(qū)間作棉花適宜的種植密度提供理論依據(jù)。