不同種植方式和密度對(duì)棉花干物質(zhì)積累特征及產(chǎn)量形成的影響

周相 馮璐 劉錦濤 李亞兵 楊北方 李志鵬 馬云珍 范正義 王冀川

摘要：為明確種植方式與密度互作對(duì)棉花干物質(zhì)積累特征及產(chǎn)量形成的影響，本試驗(yàn)設(shè)置兩種種植方式，即A1：雙行（66cm+10cm），A2：?jiǎn)涡校?6cm+76cm+76cm）;每種種植方式設(shè)置3個(gè)密度，即：12萬(wàn)株/hm2（B1）、18萬(wàn)株/hm2（B2）和24萬(wàn)株/hm2（B3），研究?jī)煞N種植方式下不同密度對(duì)棉花單株干物質(zhì)積累分配、葉面積指數(shù)及產(chǎn)量因素的影響。結(jié)果表明，兩種種植方式下單株干物質(zhì)積累量均隨密度增加而減少，且整個(gè)生育期均以低密度處理單株干物質(zhì)量最高，吐絮期A2單株干物質(zhì)增加量比A1大，單行種植更利于干物質(zhì)積累并向生殖器官轉(zhuǎn)移。隨生育進(jìn)程，棉花葉面積指數(shù)總體表現(xiàn)為先升高再降低的變化趨勢(shì)，且隨種植密度增加而增加，A1B3處理整個(gè)生育期葉面積指數(shù)都保持著較高水平。單株成鈴數(shù)、衣分和鈴重均隨種植密度增加而減少;雙行種植的產(chǎn)量普遍低于單行種植，兩種種植方式下18萬(wàn)株/hm2密度處理產(chǎn)量較高，其中A2B2處理產(chǎn)量最高，為5724kg/hm2。綜之，兩種種植方式均以18萬(wàn)株/hm2密度更適合南疆棉花生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：棉花;種植方式;密度;干物質(zhì);葉面積指數(shù);產(chǎn)量構(gòu)成;南疆

棉花是重要的經(jīng)濟(jì)作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著舉足輕重的地位[1-3]。新疆是我國(guó)主要的優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)區(qū)，地理位置得天獨(dú)厚，2020年植棉面積為250.2萬(wàn)hm2，總產(chǎn)高達(dá)516.1萬(wàn)t，分別占全國(guó)的78.9%和87.3%[4]，已成為我國(guó)最大的產(chǎn)棉區(qū)。

種植密度是棉花生產(chǎn)技術(shù)中的一個(gè)重要措施，合理密植是取得高產(chǎn)的關(guān)鍵。段云佳等[5]研究認(rèn)為，一個(gè)合理的群體既要發(fā)揮其單株的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，也要利用好群體的增產(chǎn)潛力，這樣才能實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。劉瑞顯等[6]指出，種植密度過(guò)高與過(guò)低時(shí)，養(yǎng)分向棉株生殖器官的轉(zhuǎn)移量相對(duì)降低，而向營(yíng)養(yǎng)體的供應(yīng)量則相對(duì)過(guò)高，不利于棉花高產(chǎn)。辛明華等[7]研究認(rèn)為，種植密度影響棉花的水平與垂直生長(zhǎng)，且改變營(yíng)養(yǎng)與生殖生長(zhǎng)狀況，其過(guò)高過(guò)低都對(duì)棉花生長(zhǎng)不利。羅宏海等[8]研究指出，高密度處理個(gè)體發(fā)育較差，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力差，群體內(nèi)部條件惡化，葉片衰老和光合能力衰退加快;密度過(guò)低，整個(gè)生育時(shí)期葉面積指數(shù)一直處于較低值。婁善偉等[9]研究指出，密度不同，棉田冠層內(nèi)部不同層次的光、溫、熱就會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，葉面積指數(shù)、葉綠素含量等生理指標(biāo)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，最終影響到棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。適宜的種植密度能夠建立合理的群體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)個(gè)體與群體之間的矛盾，充分利用光熱能等資源，從而達(dá)到棉花增產(chǎn)增收的目的[10-12]。新疆棉花生產(chǎn)取得如此大的成就離不開其一直以來(lái)推廣的“矮、密、早、膜”栽培模式[13]，通過(guò)增加密度建立群體優(yōu)勢(shì)從而獲得高產(chǎn)[14，15]。由上看出，前人大多是在棉花不同種植方式或者不同種植密度方面予以研究，而將密度和種植方式相結(jié)合的相關(guān)研究較少。為此，本試驗(yàn)以中641為材料，研究?jī)煞N種植方式下不同密度對(duì)棉花干物質(zhì)積累特征及產(chǎn)量形成的影響，以期確立合適的種植方式及密度，為南疆棉花合理種植提供理論依據(jù)。

1材料與方法單株棉花生殖器官干物質(zhì)積累量整體上隨密度增大而減小，其中A2種植方式下低密度B1處理整個(gè)生育期處于最高水平，A1種植方式下除初花期、盛花期外B1處理也處于最高水平。A2種植方式下營(yíng)養(yǎng)器官的整體積累量比A1多，其生殖器官干物質(zhì)積累變幅也比A1大，說(shuō)明單行種植更有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向生殖器官轉(zhuǎn)移。

2.3 不同種植方式和密度對(duì)棉花單株干物質(zhì)分

配的影響

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年4—10月在新疆阿拉爾市十團(tuán)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所試驗(yàn)基地（40°51′N，81°30′E）進(jìn)行。土壤質(zhì)地為砂壤。試驗(yàn)點(diǎn)屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫10.56℃，氣溫日較差12.2～17.7℃，生育期間日照時(shí)數(shù)1793h，平均無(wú)霜凍期為208d，常年平均降水量48.2mm。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

供試棉花品種為中641。采用兩因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。其中，主區(qū)為種植方式，即A1：雙行（66cm+10cm），A2：?jiǎn)涡校?6cm+76cm+76cm），膜寬2.05m，膜間距0.23m;副區(qū)為密度，分別為B1：12萬(wàn)株/hm2，B2：18萬(wàn)株/hm2，B3：24萬(wàn)株/hm2。小區(qū)面積47.88m2（7.0m×6.84m）

于4月20日人工點(diǎn)播，7月8日打頂。灌溉方式采用膜下滴灌，全生育期灌水總量4200m3/hm2，分8次灌溉。結(jié)合播前整地基施尿素225kg/hm2、磷酸二銨300kg/hm2;追肥為尿素195kg/hm2、磷酸二銨270kg/hm2、磷酸二氫鉀90kg/hm2，均隨水分8次滴施。其余田間管理均與當(dāng)?shù)卮筇锕芾砟Ｊ揭恢隆?/p>

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1葉面積指數(shù) 分別于棉花苗期、蕾期、初花期、盛花期、初絮期、吐絮期每小區(qū)選擇2株具有代表性棉株，將其葉片全部分離后鋪于白色平板，用相機(jī)拍照得到j(luò)pg.格式的圖片后再用image軟件掃描獲得葉面積。

1.3.2干物質(zhì) 分別于棉花苗期、蕾期、初花期、盛花期、初絮期、吐絮期各小區(qū)選取2株具有代表性棉株，按根、莖、葉和生殖器官分開，然后105℃殺青30min、85℃烘至恒重，冷卻后稱量其干物質(zhì)重。

1.3.3產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 于收獲期選擇小區(qū)中間一膜調(diào)查收獲株數(shù)和未吐絮鈴數(shù)以及籽棉產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)處理

用WPSOffice對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、制圖，用DPS7.05軟件Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植方式和密度下棉花單株干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化

從圖1可以看出，不同種植方式和密度下棉花單株干物質(zhì)積累總量隨著生育進(jìn)程逐漸增加，單株干物質(zhì)積累速率為慢-快-慢，符合“S”形曲線遞增規(guī)律，即苗期到盛花期積累速率平緩，盛花期到初絮期增長(zhǎng)迅速，到吐絮期又趨于緩慢。總體上，種植方式A2干物質(zhì)積累優(yōu)于A1。

A1種植方式下，除初花期外，B1處理單株干物質(zhì)積累量一直處于最高水平，吐絮期達(dá)到128.57g/株;A2種植方式下，B1處理整個(gè)生育期干物質(zhì)積累量保持較高水平，吐絮期明顯大于B3略高于B2，達(dá)到143.23g/株。可見，無(wú)論哪種種植方式，單株干物質(zhì)積累量均隨種植密度增大而減小，而單行種植更有利于單株干物質(zhì)積累。

2.2不同種植方式和密度下棉花單株生殖器官干物質(zhì)積累特征

圖2顯示，不同種植方式和密度下單株棉花生殖器官干物質(zhì)積累的表現(xiàn)為盛花期以前營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)迅速而生殖生長(zhǎng)緩慢，營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量高于生殖器官;盛花期后棉花主要進(jìn)行生殖生長(zhǎng)，生殖器官干物質(zhì)積累速率迅速上升，至吐絮期棉花生殖生長(zhǎng)趨于平緩。

2.3不同種植方式和密度對(duì)棉花單株干物質(zhì)分配的影響

由表1可知，所有處理棉花單株干物質(zhì)總體分配規(guī)律是，隨著生育進(jìn)程營(yíng)養(yǎng)器官的分配占比逐漸降低，生殖器官的分配占比逐漸增高，營(yíng)養(yǎng)器官分配占比由蕾期的95.11%～96.77%降低到吐絮期的31.02%～38.23%，生殖器官干物質(zhì)占比由蕾期的3.23%～4.89%逐漸增加到吐絮期的60.89%～68.98%。

花鈴期是棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)時(shí)期，生長(zhǎng)重心開始向后者轉(zhuǎn)移，但此時(shí)營(yíng)養(yǎng)器官分配占比還很大，達(dá)77%以上，A2種植方式下B1與B3處理存在顯著差異;此期生殖器官干物質(zhì)積累也在不斷增加。單株生殖器官干物質(zhì)分配量整體上A1優(yōu)于A2。

吐絮期，棉花成熟，葉片干枯脫落，但生殖器官干物質(zhì)積累還在持續(xù)增加，A1雙行種植下B1、B2處理的干物質(zhì)積累分配與B3差異顯著，A2單行種植下B1與B3處理之間差異顯著。吐絮期生殖器官干物質(zhì)分配量一直保持較高水平，各處理分配占比均達(dá)60%以上，A2種植方式下B1處理分配占比最高，達(dá)68.98%。吐絮期單株生殖器官干物質(zhì)積累量A2整體上優(yōu)于A1

2.4不同種植方式和密度對(duì)棉花葉面積指數(shù)的影響

如圖3所示，不同種植方式和密度下棉花葉面積指數(shù)總體表現(xiàn)為先升高再降低的變化趨勢(shì)：苗期至蕾期增加較為緩慢，蕾期以后增加明顯，盛花期增加迅速，其中A2B3處理達(dá)4.67，與其它處理差異顯著，較A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2分別增長(zhǎng)51.09%、36.26%、27.84%、37.68%、24.50%。盛花期以后，棉花生長(zhǎng)重心向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移，葉面積指數(shù)逐漸下降。吐絮期，A1B3處理保持著較大葉面積指數(shù)，且顯著大于其它處理，而A2B3處理葉面積指數(shù)呈現(xiàn)迅速下降趨勢(shì)。

2.5不同種植方式和密度對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表2可以看出，不同種植方式和密度對(duì)棉花產(chǎn)量構(gòu)成有顯著影響。兩種種植方式下單株成鈴數(shù)、鈴重和衣分均隨種植密度增大而減少，同一種植方式不同密度下單株成鈴數(shù)B1處理均明顯高于B2、B3處理;同一密度不同種植方式下單行種植的單株成鈴數(shù)整體上比雙行種植多。兩種種植方式下B1處理單鈴重高于B2、B3處理，單行種植方式整體上優(yōu)于雙行種植，其中A2B1單鈴重最高為5.54g。衣分表現(xiàn)為雙行種植方式優(yōu)于單行種植，A1B1處理衣分最高，為45.02%。從產(chǎn)量來(lái)看，單行種植方式優(yōu)于雙行種植，兩種種植方式下B2處理產(chǎn)量均比另外兩個(gè)密度處理好，其中A2B2產(chǎn)量最高，為5724kg/hm2。

3討論

3.1不同種植方式和密度對(duì)棉花干物質(zhì)積累和分配的影響

棉花產(chǎn)量受光合產(chǎn)物積累和分配的影響。改變種植密度能夠調(diào)控棉花不同生育期的干物質(zhì)積累特征，在其較高積累的基礎(chǔ)上提高向生殖器官的轉(zhuǎn)移量是高產(chǎn)高效的關(guān)鍵[16，17]。李玲等[18]在相同種植密度下設(shè)置一膜三行、一膜四行、一膜六行處理，研究表明一膜三行模式更有利于生育后期干物質(zhì)向生殖器官轉(zhuǎn)移，且干物質(zhì)分配合理，更容易得到高產(chǎn)。本試驗(yàn)結(jié)果與之相似，吐絮期單株生殖器官干物質(zhì)積累量單行更優(yōu)于雙行。鄧福軍等[19]研究發(fā)現(xiàn)，葉片干物質(zhì)積累隨種植密度的增加而減小，吐絮后葉片死亡，干物質(zhì)重下降，不同密度處理葉片干物質(zhì)重有相同的下降趨勢(shì)。寧新柱等[20]研究發(fā)現(xiàn)，不同密度條件下，全株干物質(zhì)積累的關(guān)鍵時(shí)期為花鈴期，加強(qiáng)此期田間管理是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵;單株干物質(zhì)積累隨密度的增加而減少，群體干物質(zhì)積累則隨密度的增加而增加。王志才等[21]研究認(rèn)為，棉花群體干物質(zhì)積累量有一定極限，高于一定密度后群體干物質(zhì)積累量將不再增加。本試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種種植方式下單株干物質(zhì)積累量均隨種植密度增加而減?。芏刃?，單株生長(zhǎng)空間大，長(zhǎng)勢(shì)更強(qiáng);密度大，單株生長(zhǎng)受環(huán)境限制，長(zhǎng)勢(shì)弱，不利于單株干物質(zhì)積累），低密度處理單株干物質(zhì)向生殖器官的轉(zhuǎn)移量多，其中單行種植更有利于單株干物質(zhì)積累并向生殖器官轉(zhuǎn)移，3個(gè)密度處理表現(xiàn)一致。

3.2不同種植方式和密度對(duì)棉花葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)（LAI）是衡量棉花群體結(jié)構(gòu)是否合理的一個(gè)重要生理動(dòng)態(tài)指標(biāo)，是反映冠層結(jié)構(gòu)性能的指標(biāo)之一[9，14，22]。鄧福軍等[19]指出，葉面積指數(shù)的大小與種植密度有很大關(guān)聯(lián)，隨著種植密度的增加而增加，本試驗(yàn)結(jié)果與其相似。而呂新等[12]在22.5萬(wàn)株/hm2種植密度下得到最大葉面積指數(shù)，認(rèn)為密度增加或者減少葉面積指數(shù)都有所下降，與本試驗(yàn)結(jié)果有所差異，可能是由于本試驗(yàn)種植方式對(duì)其影響所致。婁善偉等[9]研究表明各密度處理的LAI峰值大小及出現(xiàn)的時(shí)間表現(xiàn)不一。本試驗(yàn)結(jié)果表明，A1B3處理整個(gè)生育期保持著較高的葉面積指數(shù)，即使在后期依舊如此，而A2B3處理吐絮期葉面積指數(shù)呈現(xiàn)迅速下降趨勢(shì)。原因可能為，雙行高密度株距大，棉花單株長(zhǎng)勢(shì)比單行強(qiáng)，使其后期能夠保持較高的葉面積指數(shù)，而單行生長(zhǎng)空間狹窄，初絮期以后葉面積指數(shù)迅速下降。

3.3不同種植方式和密度對(duì)棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

密度決定群體的大小，影響個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育和競(jìng)爭(zhēng)以及產(chǎn)量形成：密度太低的群體，成鈴率高，但群體果節(jié)量太少;密度太高的群體，容易造成田間通風(fēng)透光差，引起田間小氣候惡化[7，21]。寧新柱等[20]研究發(fā)現(xiàn)，種植密度過(guò)高，果枝數(shù)、鈴數(shù)、鈴重均在減少，密度過(guò)低，單株優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)，但無(wú)法彌補(bǔ)低密度造成的缺陷導(dǎo)致籽棉、皮棉產(chǎn)量較低，本試驗(yàn)得到相似結(jié)果。李玲等[18]研究表明，相較于一膜四行和一膜六行模式，一膜三行模式更有利于增加單株鈴數(shù)，提高鈴重。楊培等[23]研究表明，在等密度條件下，棉花單鈴重隨種植行距增大有上升趨勢(shì)，但一膜三行、一膜四行、一膜六行模式之間的差異并不顯著。本試驗(yàn)研究表明，單株成鈴數(shù)、鈴重和衣分均隨種植密度增加而減小，無(wú)論哪種種植方式，種植密度過(guò)高或過(guò)低都不利于產(chǎn)量形成，密度低，鈴重和衣分表現(xiàn)好但收獲株數(shù)不足以支撐高產(chǎn)的形成;密度高，鈴重和衣分表現(xiàn)差，雖有足夠的收獲群體但依然不能獲得高產(chǎn)。

4結(jié)論

本試驗(yàn)兩種種植方式下18萬(wàn)株/hm2密度處理單株干物質(zhì)積累量足、分配合理，整個(gè)生育期葉面積指數(shù)保持適中，單株成鈴數(shù)、衣分和單鈴重表現(xiàn)良好，產(chǎn)量較高，其中A2B2處理產(chǎn)量最高，為5724kg/hm2。所以，單雙行種植方式均以18萬(wàn)株/hm2密度更適合南疆棉花生產(chǎn)。