魯西北無膜棉花株高與果枝數(shù)增長動態(tài)研究

董靈艷，史加亮，趙文超，王汝明，李鳳瑞，張東樓，張愛民，齊洪鑫，楊秀鳳

（德州市農(nóng)業(yè)科學研究院，山東 德州 253015）

魯西北是全國重要的商品棉生產(chǎn)基地，植棉歷史悠久，常年以覆膜種植春棉為主，易造成棉田土壤殘膜污染。為解決這一問題，有研究者提出可種植無膜棉[1-4]，即采用播種時間比覆膜春棉適當推遲的無膜種植模式。無膜晚春播作為魯西北地區(qū)的一種棉花栽培方式，既不同于當?shù)氐母材ご好藓投碳久薹N植模式，也不同于西北內(nèi)陸棉區(qū)的無膜棉種植模式。本研究立足于魯西北地區(qū)，研究無膜晚春播棉花的生長發(fā)育過程，揭示其株高和單株果枝數(shù)的增長規(guī)律，以便完善該種植模式。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試棉花材料為德州市農(nóng)業(yè)科學研究院自育的國家審定黃河流域棉區(qū)品種德棉16 號[5]、山東省審定品種德棉10 號[6]、德州市農(nóng)業(yè)科學研究院自育品系德棉13 號和德棉14 號。4 個材料均為轉(zhuǎn)基因中熟常規(guī)棉品種（系），德棉10 號、德棉13 號、德棉14 號和德棉16 號生育期分別為116 d、122 d、115 d、111 d，植株塔形，葉片中等大小，鈴卵圓形。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2022 年在德州市農(nóng)業(yè)科學研究院科技園進行。試驗地前茬作物為棉花，土壤肥力中等。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù)，每小區(qū)行長8 m，每小區(qū)種植4 行，行距76 cm，株距19.5 cm，理論種植密度為6.75 萬株·hm－2。

播前整地造墑，施足底肥，施氮磷鉀復(fù)合肥（氮、五氧化二磷和氧化鉀的質(zhì)量分數(shù)分別為18%、20%和5%）600 kg·hm－2。5 月5 日播種，播后噴施除草劑。查看棉花出苗情況，及時查漏補缺，2 片真葉后進行定苗。蕾期簡化整枝。全生育期根據(jù)棉花長勢和降水情況進行化學調(diào)控，化學調(diào)控藥劑為98%（有效成分質(zhì)量分數(shù)）的甲哌 可溶性粉劑，用量分別為盛蕾期30 g·hm－2、初花期45 g·hm－2、盛花期90 g·hm－2、打頂后5 d 內(nèi)120 g·hm－2。開花后施尿素（純氮質(zhì)量分數(shù)為46%）225 kg·hm－2。7 月23 日人工打頂。其他田間管理措施同當?shù)爻Ｒ?guī)覆膜棉田。

1.3 調(diào)查項目與方法

在每個小區(qū)定點選擇連續(xù)5 株長勢一致的棉花，從五葉期（6 月8 日）開始，每隔7 d 測量1次株高，至7 月20 日結(jié)束。

從6 月17 日開始，每隔7 d 調(diào)查1 次單株果枝數(shù)，至7 月20 日結(jié)束。平時密切注意天氣預(yù)報，若遇降雨，則提前或延后1～2 d 調(diào)查，并在此過程中密切觀察棉花在現(xiàn)蕾期和開花期的生長情況。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2007 進行數(shù)據(jù)整理，利用DPS 7.05 軟件的一元非線性回歸模型對數(shù)據(jù)進行數(shù)學模型擬合。根據(jù)決定系數(shù)（R2）、殘差平方和、F值、實測值與曲線的擬合程度，初步篩選具有典型代表性的數(shù)學模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 株高的變化動態(tài)

根據(jù)實測數(shù)值分析不同棉花材料的株高變化趨勢，結(jié)果見圖1。經(jīng)過模型擬合和篩選，在初選的6 種數(shù)學模型［一元線性、邏輯斯諦（Logistic）、Gompertz、二 次 曲 線、冪 函 數(shù)、韋 布 爾（Weibull）］中，Logistic 模型y＝K/[1＋e（a－bt）]（其中，t為從五葉期開始的生長時間，y為第t天的株高，K為株高的理論最大值，a、b為待定系數(shù)）的擬合效果最好，其決定系數(shù)均在0.999 0 以上，F(xiàn)值均達到極顯著水平，且F值最大，殘差平方和較小（表1）。

表1 不同棉花材料株高增長的擬合方程

圖1 不同棉花材料株高的增長變化

根據(jù)Logistic 模型[7-9]可計算出株高的增長動態(tài)特征值，結(jié)果見表2。不同棉花材料株高最大增長速率出現(xiàn)的時間不同，按出現(xiàn)早晚依次為德棉16 號、德棉13 號、德棉14 號、德棉10 號，其中德棉16 號和德棉13 號的株高增長速率于6月27 日達到最大值，德棉14 號和德棉10 號的株高增長速率于6 月28 日達到最大值。德棉13號的株高最大增長速率為2.78 cm·d－1，各材料的株高最大增長速率表現(xiàn)為德棉13 號＞德棉16 號＞德棉14 號＞德棉10 號，此時的株高恰為K/2，分別為50.23 cm、48.52 cm、47.53 cm 和46.38 cm。4 個棉花材料幾乎同時進入株高快速增長階段（6 月15 日）；而其快速增長期的終止時間則不同，德棉13 號和德棉16 號均為7 月9 日，德棉14 號為7 月10 日，德棉10 號為7 月11 日；其株高快速增長期的持續(xù)時間分別為23.84 d、23.64 d、25.14 d 和25.75 d。4 個材料快速生長階段的株高增長量均占株高理論最大值的57.7%，初期（5月18 日－6 月15 日）和后期（7 月10－20 日）的株高增長量各占株高理論最大值的21.1%左右。

表2 不同棉花材料株高增長動態(tài)特征值

結(jié)合圖1 和表2 可知，棉花株高呈“慢- 快-慢”的變化趨勢。6 月8－15 日，棉花株高增長較慢，處于初期增長階段，此階段結(jié)束時棉花剛進入現(xiàn)蕾期；6 月15 日以后株高增長速率逐漸增大，6 月27 日左右達到最大，隨后開始減小，至7月10 日左右，株高處于快速增長階段，此階段結(jié)束時棉花已經(jīng)進入開花期；7 月10 日以后則處于后期增長階段，株高增長緩慢。

2.2 單株果枝數(shù)的增長動態(tài)

根據(jù)實測數(shù)值模擬不同供試棉花材料單株果枝數(shù)的變化趨勢，篩選出和株高相同的6 種數(shù)學模型（一元線性、Logistic、Gompertz、二次曲線、冪函數(shù)、Weibull）進行擬合，其中Weibull 模 型]（其中a、b、c、d為試驗參數(shù)，t為從五葉期開始的生長時間，y為單株果枝數(shù)）的擬合效果最好，決定系數(shù)最大，均不小于0.999 0，F(xiàn)值均達到極顯著水平，殘差平方和最?。ū?）。

表3 不同棉花材料果枝數(shù)增長的擬合方程

根據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)，可計算出棉花單株果枝數(shù)的增長動態(tài)[10-11]，結(jié)果見表4。6 月17 日－7 月20 日，隨著時間的推移，棉花單株果枝數(shù)不斷增加，但增加的速率不同。4 個棉花材料單株果枝的時段日平均增長數(shù)逐漸減少，說明單株果枝數(shù)量增加的速率在逐漸減小。在同一時期，德棉13號的單株總果枝數(shù)最多，德棉10 號的單株果枝數(shù)最少，同一階段各材料的時段日平均增長數(shù)則表現(xiàn)不一。

表4 供試棉花材料單株果枝數(shù)量增長情況

3 討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，在魯西北地區(qū)無膜栽培條件下，德棉10 號、德棉13 號、德棉14 號和德棉16號的株高增長符合Logistic 模型，呈現(xiàn)“慢- 快-慢”的變化趨勢。6 月15 日－7 月10 日左右是株高的快速增長期，該時期的株高增長量占株高理論最大值的57.7%。此階段棉花正處于現(xiàn)蕾開花期，是營養(yǎng)生長和生殖生長并進的關(guān)鍵時期，加強田間管理尤為重要，既要注意減少棉花落蕾落花，又要保證植株健壯生長，協(xié)調(diào)好“庫”“源”關(guān)系[12]。

棉花出苗后，隨著株高的增長，果枝也隨之形成。6 月17 日4 個供試棉花品種（系）均已長出第1 果枝，其中德棉13 號和德棉14 號已長出第2 果枝。單株果枝數(shù)量的增長符合Weibull 模型。6 月17 日－7 月20 日，單株果枝數(shù)不斷增加，但增加的速率逐漸減小。足夠的果枝數(shù)是打好豐產(chǎn)架子的基礎(chǔ)，在棉花打頂前，應(yīng)保證單株果枝在10 個以上。所以要重視田間管理，特別是化學調(diào)控藥劑的合理使用，既要防止棉株旺長，又要保證有充足的果枝數(shù)[13]。