不同種植密度對棉花空間成鈴分布的影響

孫巨龍 劉帥 胡啟星 白志剛 崔愛花

摘要：為探究贛早5號(hào)在長江流域棉區(qū)適宜的種植密度，研究不同種植密度對贛早5號(hào)空間成鈴分布以及產(chǎn)量的影響。試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)種植密度處理（分別為15000株/hm2、37500株/hm2、60000株/hm2、82500株/hm2、105000株/hm2、127500株/hm2），定期測定棉花各器官干物質(zhì)質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀。研究結(jié)果顯示，隨著種植密度的增大，棉花的株型結(jié)構(gòu)由松散型逐漸變?yōu)榫o湊型;單株干物質(zhì)質(zhì)量隨種植密度的增加有減少的趨勢，具有顯著性差異;籽棉產(chǎn)量隨著密度的增加呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，其中種植密度在82500株/hm2產(chǎn)量最高，達(dá)到3707.01 kg/hm2，且其株型具有較大的成鈴空間，單株成鈴數(shù)也較高。綜上所述，贛早5號(hào)的種植密度在82500株/hm2時(shí)擁有更好的株型結(jié)構(gòu)，單株成鈴率高，產(chǎn)量亦高。

關(guān)鍵詞：種植密度;棉花;空間成鈴分布

中圖分類號(hào)：S562.041

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-3143（2021）01-0031-06

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2021.01.006

Abstract：In order to explore the suitable planting density of Ganzao 5 in the cotton area of the Yangtze River basin， the effect of different planting densities on the plant type and yield of Ganzao 5 was studied. The experiment set up 6 planting density treatments （respectively 15000 plants/hm2， 37500 plants/hm2， 60000 plants/hm2， 82500 plants/hm2， 105000 plants/hm2， 127500 plants/hm2）， and regularly measured the dry matter quality of cotton organs， agronomic traits such as seed cotton yield. The results of the study showed that with the increase of planting density， the plant structure of cotton gradually changed from loose to compact; the dry matter quality of a single plant decreased with the increase of planting density， and there was a significant difference; the increase in density presents a trend of first increasing and then decreasing. Among them， the planting density is 82500 plants/hm2 and the yield is the highest， reaching 3707.01 kg/hm2， and its plant type has a large spatial distribution area， and the number of plants per plant Also higher. In summary， when the planting density of Ganzao 5 is 82500 plants/hm2， it has high rate of boll formation per plant， and higher yield.

Key words：Density; Cotton; Spatial distribution of cotton boll

棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，被認(rèn)為是“白金”作物，我國常年種植面積在500萬hm2以上，約占世界種植面積的15%[1]。因?yàn)槲覈鶈T遼闊，地域氣候差異較大，其生產(chǎn)、生態(tài)、耕作制度和復(fù)種指數(shù)、品種屬性和栽培措施等差異也較大，所以用科學(xué)的方法來劃分我國不同棉區(qū)的種植制度尤為重要[2]。為了使光、溫、水等自然資源得到充分的利用，研究出適合該地區(qū)合理的棉花種植密度顯得尤為重要。

合理的種植密度有助于協(xié)調(diào)棉花個(gè)體與群體之間的矛盾[3]，種植密度是影響資源優(yōu)化利用和產(chǎn)量的重要因素[4];亦是優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)、提高光合能力的關(guān)鍵因素[5];同時(shí)也是影響光截獲、水分利用率和風(fēng)向等的因素，且影響著棉花株高、株型、成鈴情況、成熟度和產(chǎn)量等性狀[6]。在不影響產(chǎn)量的情況下，適宜的種植密度不僅能提高棉花產(chǎn)量和纖維質(zhì)量，還能減少化肥的施用量和人工成本，從而實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)高效[7]。

種植密度和成鈴情況有著直接而又復(fù)雜的關(guān)系，受許多因素影響，如溫度、營養(yǎng)、生理、基因型、水分脅迫、對光合產(chǎn)物的競爭等因素[8-9]。生物量積累也是棉花產(chǎn)量的先決條件，分配到生殖器官的生物量有助于最終產(chǎn)量[10]。由于生長的不確定性，棉花積累了很高的生物量，生物量的積累隨著棉花從一個(gè)生育時(shí)期轉(zhuǎn)入另一個(gè)生育時(shí)期而增加，但在生長后期時(shí)，由于果實(shí)和葉片的脫落，生物量也會(huì)相應(yīng)下降[7]。本研究旨在探討不同種植密度對棉花生長（特別是成鈴分布）參數(shù)、籽棉產(chǎn)量的影響，以確定其在長江中下游流域最適宜的種植密度。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)概況

田間試驗(yàn)于2019年在江西省棉花研究所試驗(yàn)基地（29°42′N，115°51′E）進(jìn)行，土壤類型為壤質(zhì)灰潮土，肥力中等。供試棉花品種為贛早5號(hào)，設(shè)置D1～D6共6個(gè)種植密度處理（D1為15000株/hm2;D2為37500株/hm2;D3為60000株/hm2;D4為82500株/hm2;D5為105000株/hm2;D6為127500株/hm2），采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù);每個(gè)小區(qū)種3畦，一畦3行，行距76 cm，株距隨密度而定，小區(qū)面積68.4 m2。棉花于5月20日開溝點(diǎn)播。其施肥、化調(diào)、灌溉均采用常規(guī)田間管理方式。

1.2調(diào)查內(nèi)容與方法

1.2.1棉花生物性狀調(diào)查

自棉花出苗后，每隔五天對棉田內(nèi)棉花生育進(jìn)程進(jìn)行調(diào)查。在進(jìn)入蕾期（50%棉花出現(xiàn)直徑約3 mm的蕾）后每隔15天在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇10株有代表性、長勢均一的棉株進(jìn)行標(biāo)記并調(diào)查，如株高、第一果枝位節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、蕾花鈴的分布（株式圖）等。

1.2.2棉花生長發(fā)育過程中生物量獲取

自棉花出苗后，每隔20天每小區(qū)選擇具有代表性且長勢一致的兩株棉花連根拔起（不選邊行），在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按根、莖（主莖、果枝、葉柄）、葉（主莖葉、果枝葉）和生殖器官（蕾、花、鈴、絮）進(jìn)行分解分裝，將分解后的樣品放入調(diào)溫烘箱內(nèi)105℃殺青，再調(diào)至80℃進(jìn)行烘干至恒重，測量各部位的干物質(zhì)重量并記錄。

1.3數(shù)據(jù)處理與作圖

使用Microsoft Excel 2010（Microsoft Office， USA）、Stata 14.0 software（Stata Crop LP， College Station， Texas， USA）來批量處理和分析數(shù)據(jù)。在軟件Surfer 16（Golden Software Inc.， USA）中繪制不同種植密度棉鈴空間分布情況。

2結(jié)果與分析

2.1對棉鈴空間分布的影響

不同密度處理對棉鈴空間分布情況如圖1所示。結(jié)果顯示，隨著種植密度的增加，果枝數(shù)與果節(jié)數(shù)均有減少的趨勢，且密度越大，靠近棉株莖稈處成鈴率越高，棉株更為緊湊。D1處理的單株果枝數(shù)與果枝節(jié)數(shù)均最多，極值分別為18個(gè)和8個(gè)，棉株呈“三角形”結(jié)構(gòu)，棉鈴空間分布更加均勻;D2處理該兩項(xiàng)的極值分別為16個(gè)和6個(gè)，在第12果枝以下和第4果節(jié)以內(nèi)區(qū)域成鈴率較高;D3、D4、D5、D6處理在棉株越靠近莖稈處成鈴率越高，主要集中在中下部區(qū)域，其中D3、D4、D5處理最大果枝數(shù)均在14個(gè)左右，且D3、D4處理在第12果枝以下、第4果節(jié)以內(nèi)區(qū)域成鈴率較高，D5處理在第12果枝以下、第3果節(jié)以內(nèi)區(qū)域成鈴率較高，D6處理由于密度較大，棉株整體偏矮小，最大果枝數(shù)僅為12上下，在第11果枝以下、第3果節(jié)以內(nèi)區(qū)域成鈴率較高。

2.2對干物質(zhì)及籽棉產(chǎn)量的影響

由表1的棉花吐絮期數(shù)據(jù)可知，D1～D6處理間棉株干物質(zhì)質(zhì)量隨著種植密度的增密呈逐漸減少的趨勢，D1與其他處理、D2與D5和D6處理間差異顯著。單株生殖器官質(zhì)量也隨著種植密度的增密而逐漸減少，D1處理的地下根部、營養(yǎng)器官與生殖器官重量均最高。所有處理生殖與營養(yǎng)器官比均在0.69以上，其中以D2處理最大，為0.85。

由圖2可知，各處理干物質(zhì)質(zhì)量隨播種后時(shí)間的增加而逐漸增加。在播種后30天內(nèi)干物質(zhì)質(zhì)量增加較為緩慢;在播種50天后，單株干物質(zhì)質(zhì)量增加幅度擴(kuò)大;在播種后70天內(nèi)，處理間差異較小，進(jìn)入花鈴期和吐絮期后，處理間差異擴(kuò)大。到達(dá)峰值后，D1處理單株干物質(zhì)質(zhì)量明顯高于其他處理，為281.76 g/株，D2、D3處理其次，且兩者間差異較小，分別為198.5 g/株和192.58 g/株，D4、D5、D6處理的干物質(zhì)質(zhì)量較為相近，分別為161.83 g/株、153.74 g/株、154.99 g/株。

3討論

不同的種植密度對棉花個(gè)體的結(jié)構(gòu)發(fā)育有著重要影響，從而影響整個(gè)群體。Yang，等[11]研究結(jié)果表明，種植密度越高，在生育后期會(huì)有更多的葉片脫落，蕾鈴脫落較多，鈴直徑減小，鈴重較輕。試驗(yàn)結(jié)果表明，各處理間單株鈴數(shù)隨著密度的增加而降低的趨勢，適宜的種植密度可以產(chǎn)生更多的單株鈴數(shù)，有助于提升最終產(chǎn)量[12]。D1處理種植密度較小，棉株的通風(fēng)透光條件更好，單株結(jié)鈴多且大;種植密度較大處理棉株偏矮小，蕾鈴脫落嚴(yán)重，影響棉花產(chǎn)量，這與賴奕英，等[13]在新疆植棉區(qū)研究得出的結(jié)論相似。

合理密植是棉花高效高產(chǎn)的有效手段，較高的生物量積累能提高最終產(chǎn)量[14]。徐其海認(rèn)為種植密度與棉花個(gè)體生長情況在一定范圍內(nèi)呈負(fù)相關(guān)趨勢[15]。本研究結(jié)果表明，單株干物質(zhì)質(zhì)量隨種植密度的增加而減小，呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性，但密度的增加可彌補(bǔ)單株干物質(zhì)質(zhì)量較輕的處理，對最終產(chǎn)量影響較小。

棉花的單位面積總結(jié)鈴數(shù)、單鈴重和衣分決定了棉花的最終產(chǎn)量，相對于同一品種而言，棉鈴數(shù)是絕對產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，其次為單鈴重和衣分[3]。研究結(jié)果表明贛早5號(hào)的種植密度在15000株/hm2時(shí)獲得了更多的單株鈴數(shù)，但在82500株/hm2時(shí)擁有更高的產(chǎn)量，這是因?yàn)榈兔芏入m然擁有較好的生長條件，但因群體數(shù)量較少，產(chǎn)量較低;種植密度過大使棉花個(gè)體發(fā)育受限，也難獲得高產(chǎn);中等密度既可充分發(fā)揮棉株個(gè)體生長力，又可發(fā)揮群體的增產(chǎn)潛力，保證了更多的光合產(chǎn)物分配到生殖器官中[16-17]。

4結(jié)論

本研究結(jié)果表明：在長江流域棉區(qū)，贛早5號(hào)的空間成鈴分布隨種植密度的增加而更加緊湊，D1處理（15000株/hm2）最為松散，D3（60000株/hm2）、D4（82500株/hm2）處理擁有較大成鈴分布區(qū)域;根據(jù)最后測得產(chǎn)量可知，D4和D3的籽棉產(chǎn)量分列第一位與第二位;單株干物質(zhì)質(zhì)量隨種植密度的增加有減少的趨勢，具有顯著性差異;各處理間籽棉產(chǎn)量隨著密度的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，其中D4處理（82500株/hm2）產(chǎn)量最高，為3707.01 kg/hm2，各處理間單鈴重差異不大;單株鈴數(shù)隨密度的增加而降低，單株鈴數(shù)與最終籽棉產(chǎn)量無明顯關(guān)聯(lián)。綜上可知，贛早5號(hào)的種植密度在82500株/hm2時(shí)擁有更好的空間結(jié)構(gòu)，成鈴率更高，產(chǎn)量更高。

參考文獻(xiàn)

[1]喻樹迅. 我國棉花生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 中國工程科學(xué)，2013，15（4）：9-13.

[2]中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所. 中國棉花栽培學(xué)[M]，上海科學(xué)技術(shù)出版社，2019：55-57.

[3]劉帥，李亞兵，白志剛，等. 種植密度對長江流域直播棉花群體生長的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，32（10）：1-6.

[4] M YAjayakumar， M R Umesh， Shivaleela， et al. Light interception and yield response of cotton varieties to high density planting and fertilizers in sub-tropical India[J]. Journal of Applied and Natural Science， 2017， 9（3）： 1835-1839.

[5] M Venugopalan， K R Kranthi， D Blaise， et al. High density planting system in cotton-The Brazil experience and Indian initiatives[J]. Cott. Res. J. 2014（5）： 1-7.

[6]Nangial Khan， Yingchun Han， Fangfang Xing， et al. Plant Density Influences Reproductive Growth， Lint Yield and Boll Spatial Distribution of Cotton[J]. Agronomy， 2019， 10（1）： 14.

[7]Zhi Xiaoyu， Han Yingchun， Li Yabing， et al. Effects of plant density on cotton yield components and quality[J]. Journal of Integrative Agriculture， 2016， 15（07）： 1469-1479.

[8] Guinn G. Fruiting of cotton. III. Nutritional stress and cutout[J]. Crop Science， 1985， 25（6）：981-985.

[9] Reddy K R， Hodges H F， Reddy V R. Temperature Effects on cotton fruitretention[J]. Agronomy journal， 1992， 84（1）： 26-30.

[10] M PBange， S P Milroy. Growth and dry matter partitioning of diverse cotton genotypes[J]. Field Crops Research， 2004， 87（1）： 73-87.

[11] YangGuozheng，Luo Xuejiao，Nie Yichun， et al. Effects of plant density on yield and canopy micro environment in hybrid cotton[J]. Journal of Integrative Agriculture， 2014， 13（10）：2154-2163.

[12] Aziz Khan，Ullah Najeeb， Leishan Wang， et al. Planting density and sowing date strongly influence growth and lint yield of cotton crops[J]. Field Crops Research， 2017（209）： 129-135.

[13]賴奕英，郭承君，占東霞，等. 不同種植密度對新疆棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響[J]. 中國棉花，2019，46（09）：16-18.

[14]楊金龍. 種植密度對中棉所71棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016（22）：46.

[15]徐其海. 棉花種植密度與產(chǎn)量形成的關(guān)系分析[J]. 種子科技，2020，38（05）：16.

[16]蔣從軍，徐利民，沙紅，等. 棗棉間作下棉花種植密度對其產(chǎn)量性狀的影響[J]. 棉花科學(xué)，2013，35（2）：24-28.

[17]夏紹南， 余煉中， 張麗娟， 等. 江西丘陵無灌溉地棉花種植方式與密度研究[J]. 棉花科學(xué)， 2013，35（04）：22-26.