行距和密度對(duì)冀南棉區(qū)機(jī)采棉株型塑造、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

王燕,張謙,董明,李冰,王樹(shù)林,馮國(guó)藝,梁青龍,祁虹*

(1.河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)家棉花改良中心河北分中心,河北 石家莊 050051;2.邢臺(tái)市任澤區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,河北 邢臺(tái) 054000)

棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物,河北省是我國(guó)棉花主產(chǎn)區(qū)之一,棉區(qū)主要分布在冀南地區(qū)。近年來(lái),隨著棉花種植成本提高,農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏等原因,內(nèi)地棉花種植面積連年萎縮,棉花生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到新疆［1］。棉花機(jī)采是解決棉花種植過(guò)程中大量消耗勞動(dòng)力的棉花采收問(wèn)題,是棉花發(fā)展的重要出路之一［2］。但冀南地區(qū)棉花機(jī)采發(fā)展緩慢,研究也相對(duì)滯后,適宜的種植模式尚不明確。新疆發(fā)展機(jī)采棉多年,依靠栽培方法塑造機(jī)采棉株型的方法比較成熟,但生態(tài)條件與冀南地區(qū)相差很大。因此,研究適合冀南棉區(qū)機(jī)采棉的種植模式,增加河北省機(jī)采棉栽培措施的技術(shù)儲(chǔ)備,可為河北省機(jī)采棉栽培管理提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

株型結(jié)構(gòu)是棉花能否成功機(jī)采的最重要指標(biāo),而行距與密度配置是塑造棉花株型的主要方法之一［3］,也是實(shí)現(xiàn)棉花合理密植與機(jī)械采收技術(shù)相結(jié)合的重要手段。在不同種植密度條件下,通過(guò)合理的行距設(shè)置,使植株得到均勻分布,既能充分發(fā)揮個(gè)體潛力,又能為棉花生長(zhǎng)提供更好的通風(fēng)透光條件,利于優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)［4］。有研究表明,小行距配置的植株光截獲量高于大行距配置［5］。株行距配置可以顯著影響棉花生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)。與寬窄行高密度種植相比,等行距低密度種植可以達(dá)到優(yōu)化棉花冠層結(jié)構(gòu)的目的,利于棉花生育后期植株間通風(fēng)透光,增強(qiáng)群體光合作用,增加結(jié)鈴數(shù)和鈴重,顯著提高機(jī)采棉產(chǎn)量［6］。在新疆喀什地區(qū),一膜六行寬窄行模式的籽棉和皮棉產(chǎn)量均高于等行距模式［7］;在長(zhǎng)江中下游棉區(qū),與等行距種植相比,雜交棉寬窄行種植有通風(fēng)好、透光強(qiáng)、產(chǎn)量高等優(yōu)勢(shì)［8］。棉花成鈴分布受密度影響顯著,密度越高棉鈴分布越集中,1～5果枝成鈴占全部棉鈴的60%,第1果節(jié)成鈴比例達(dá) 80% 以上［9］。棉花株高、果枝始節(jié)高度、果枝長(zhǎng)度、果枝第1節(jié)位長(zhǎng)度、果枝節(jié)數(shù)、果枝數(shù)和單株干重隨著密度的增加而下降;增加種植密度使棉花株高降低,果枝變短,株型更為緊湊,可以通過(guò)密度塑造適合機(jī)械采收的株型［10］。新疆機(jī)采棉種植模式的特點(diǎn)是“矮、密、早”,行距主要采用(66+10)cm或76 cm等行距種植,密度為18.0～22.5 萬(wàn)株·hm-2,這種株行距配置是基于滴管帶要求和配合采棉機(jī)而設(shè)置的［11］。河北省棉區(qū)傳統(tǒng)棉花種植方式大多采用(95+45)cm大小行種植,種植密度為45 000 株·hm-2左右,為稀植大棵的株型結(jié)構(gòu)。目前河北省機(jī)采棉種植多直接參考新疆的76 cm等行距種植,密度為75 000 株·hm-2。機(jī)采棉種植行距配置多是農(nóng)藝措施匹配采棉機(jī),受采棉機(jī)限制較大,而適合冀南地區(qū)棉區(qū)氣候條件的株行距配置方法則需要進(jìn)一步研究。本研究中,不局限目前采棉機(jī)要求,探索冀南棉區(qū)行距和密度對(duì)機(jī)采棉株型塑造、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)群體結(jié)構(gòu)的影響,以明確適合本區(qū)域機(jī)采棉株行距配置的方法,為冀南地區(qū)推廣機(jī)采棉提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試棉花品種為‘冀棉803’,由河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所選育。

1.2 研究方法

試驗(yàn)于2020年在河北省威縣試驗(yàn)站(威縣棗元鄉(xiāng)東張莊村)進(jìn)行,試驗(yàn)地土壤為砂壤土,中等肥力,連作棉田。土壤的基礎(chǔ)地力為0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)10.38 g·kg-1、全氮0.82 g·kg-1、速效磷43.77 mg·kg-1、速效鉀135.50 mg·kg-1。

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)行距和密度2個(gè)因素,主區(qū)為行距,副區(qū)為密度。行距處理設(shè)置4個(gè)水平,分別為66 cm(L1)、76 cm(L2)、86 cm(L3)和96 cm(L4),均為等行距處理;密度處理設(shè)置3個(gè)水平,分別為45 000 株·hm-2(D1)、75 000 株·hm-2(D2)和105 000 株·hm-2(D3),共12個(gè)處理(表1),其中行距76 cm、密度75 000 株·hm-2(L2D2)為該區(qū)域機(jī)采棉常規(guī)栽培模式。小區(qū)長(zhǎng)8 m,寬6 m,面積48 m2,3次重復(fù)。4月18日小區(qū)撒施復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為15%、13%、17%)750 kg·hm-2,并灌底墑水,灌水量為1 200 m3·hm-2;4月26日用微耕機(jī)旋耕,所有小區(qū)耙耱后播種。4月28日播種棉花,采用地膜覆蓋,等行距種植,出苗后根據(jù)不同密度株距定苗(表1),10月30日收獲。田間管理措施同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 株型指標(biāo)測(cè)定于9月10日調(diào)查株高、果枝數(shù)、果枝始節(jié)高度、果枝始節(jié)節(jié)位、果枝長(zhǎng)度、果枝節(jié)數(shù)和果枝夾角;其中,果枝長(zhǎng)度、果枝節(jié)數(shù)和果枝夾角調(diào)查的是第4果枝。吐絮率=噴施催熟劑前的吐絮鈴數(shù)/單株鈴數(shù)×100%,9月30日噴施催熟劑。每小區(qū)連續(xù)調(diào)查10株棉花,重復(fù)4次。

1.3.2 冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)測(cè)定于棉花花鈴期,將LAI-2200冠層儀(Li-cor,USA)探頭水平放置于冠層上方,按下測(cè)定按鈕,2聲蜂鳴后將探頭放入棉花行中間地面上,仍保持水平,再次按下測(cè)定按鈕,2聲蜂鳴后水平均勻移動(dòng)探頭,選擇不同位置測(cè)量,重復(fù)4次。每個(gè)小區(qū)選6個(gè)點(diǎn)測(cè)定。

1.3.3 棉花產(chǎn)量及品質(zhì)測(cè)定每小區(qū)連續(xù)收獲10株棉花用于測(cè)定單株鈴數(shù)、單鈴重和衣分,重復(fù)3次?？傗彅?shù)為單株鈴數(shù)乘以小區(qū)實(shí)收株數(shù)計(jì)算。小區(qū)單獨(dú)收獲以計(jì)算每公頃產(chǎn)量。棉花送交中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定纖維長(zhǎng)度、整齊度、比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和馬克隆值。

1.3.4 雷達(dá)圖綜合評(píng)價(jià)分析選取部分指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到指標(biāo)轉(zhuǎn)化值。根據(jù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化值制作雷達(dá)圖。指標(biāo)轉(zhuǎn)化值=指標(biāo)測(cè)定數(shù)據(jù)/指標(biāo)測(cè)定數(shù)據(jù)最大值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0軟件進(jìn)行處理和分析,均采用t測(cè)驗(yàn)分析差異顯著性。采用在線分析平臺(tái)派森諾基因云(https://www.genescloud.cn/home)進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)熱圖分析。采用Microsoft Excel 2003軟件繪制雷達(dá)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 行距和密度對(duì)棉花個(gè)體株型的影響

從表2可見(jiàn):行距、密度均顯著影響棉花株型。不同處理的果枝始節(jié)高度均高于20 cm,滿足機(jī)采要求。與行距L2、L3處理相比,L1處理果枝始節(jié)節(jié)位和果枝長(zhǎng)度增加,果枝夾角和吐絮率降低;L4處理棉花株高、果枝數(shù)降低,果枝夾角和吐絮率增加。與L1和L4處理相比,L2和L3中間行距處理的果枝長(zhǎng)度顯著降低。說(shuō)明不同行距處理棉花株型有不同的特點(diǎn):66 cm行距的株型特點(diǎn)為果枝長(zhǎng)度較長(zhǎng),果枝夾角較小;76和86 cm中間行距的株型特點(diǎn)為果枝長(zhǎng)度較短;96 cm行距的株型特點(diǎn)為株高較低,果枝數(shù)較少。與D1相比,D2和D3處理株高、果枝始節(jié)高度增加,果枝長(zhǎng)度、果枝節(jié)數(shù)和吐絮率降低。說(shuō)明D2(75 000 株·hm-2)和D3(105 000 株·hm-2)處理棉花的株型更加緊湊,為冀南棉區(qū)機(jī)采棉適宜株型塑造的密度。

表2 行距和密度對(duì)棉花適宜機(jī)采農(nóng)藝性狀的影響Table 2 Effects of row spacing and density on mechanical harvest agronomic traits of cotton

2.2 行距和密度對(duì)棉花花鈴期群體冠層結(jié)構(gòu)的影響

如表3所示:行距、密度及二者的互作效應(yīng)顯著影響棉花花鈴期群體冠層結(jié)構(gòu)。與L2處理相比,L3和L4處理的葉面積指數(shù)分別顯著降低5.74%和25.36%,透光率分別顯著增加50.00%和125.00%;與機(jī)采棉常規(guī)行距L2相比,行距L1處理的葉面積指數(shù)、透光率和葉傾角均沒(méi)有顯著變化,說(shuō)明在適當(dāng)減小行距的情況下,棉花的冠層結(jié)構(gòu)并沒(méi)有出現(xiàn)顯著變化。隨著密度的增加,棉花葉面積指數(shù)顯著增加,透光率顯著降低,葉傾角也隨之降低。與該區(qū)域常規(guī)機(jī)采棉栽培模式L2D2相比,L1D2、L1D3和L2D3的冠層結(jié)構(gòu)沒(méi)有顯著差異,L3D3的葉面積指數(shù)顯著增加,透光率顯著降低。

表3 行距和密度對(duì)棉花冠層結(jié)構(gòu)的影響Table 3 Effects of row spacing and density on canopy structure of cotton

2.3 行距和密度對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表4可見(jiàn):隨行距增加,棉花單株鈴數(shù)和總鈴數(shù)降低;鈴重有增加趨勢(shì);產(chǎn)量降低,其中L1處理的棉花產(chǎn)量分別比L3和L4處理增加8.74%和18.49%,均達(dá)到顯著水平。隨密度增加,棉花單株鈴數(shù)降低;總鈴數(shù)增加;鈴重和衣分沒(méi)有顯著變化;棉花產(chǎn)量增加,其中D3處理的棉花產(chǎn)量比D1處理顯著增加8.79%。高密度D3處理下,L3處理比L1處理的總鈴數(shù)減少8.28%,鈴重增加9.87%,產(chǎn)量沒(méi)有顯著變化。棉花產(chǎn)量較高的株行距配置組合為L(zhǎng)1D2、L1D3、L2D2、L2D3和L3D3。與常規(guī)機(jī)采棉種植模式L2D2相比,L1D2、L1D3和L3D3的產(chǎn)量分別增加8.70%、7.97%和4.38%,但差異均不顯著。

表4 行距和密度對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 4 Effects of row spacing and density on seed cotton yield and yield components

2.4 行距和密度對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

從表5可見(jiàn):L2處理的棉纖維長(zhǎng)度比L1和L4處理顯著增加3.67%和4.40%,L4處理的棉纖維整齊度比L1和L2處理顯著降低2.15%和2.11%。與L2D2相比,L1D1、L1D2、L4D2和L4D3的棉纖維長(zhǎng)度顯著降低,L4D1的棉纖維整齊度顯著降低,L4D2的棉纖維馬克隆值顯著增加。L1D2的產(chǎn)量比L2D2高,而棉纖維長(zhǎng)度比L2D2顯著降低5.38%。表明行距對(duì)棉纖維的比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和馬克隆值沒(méi)有顯著影響,密度對(duì)棉纖維品質(zhì)沒(méi)有顯著影響。

表5 行距和密度對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響Table 5 Effects of row spacing and density on fiber quality of cotton

2.5 棉花性狀間的相關(guān)性分析

對(duì)棉花株型、冠層結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量及品質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析,由圖1可知,行距L與鈴重A3、吐絮率B8和透光率C2呈顯著正相關(guān)關(guān)系;與總鈴數(shù)A2和產(chǎn)量A5呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與纖維整齊度E2呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。密度D與果枝始節(jié)高度B3呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,與葉面積指數(shù)C1呈正相關(guān)關(guān)系;與單株鈴數(shù)A1、果枝長(zhǎng)度B5、果枝節(jié)數(shù)B6和葉傾角C3呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與果枝數(shù)B2和透光率C2呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此,行距L與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素關(guān)系密切,密度D與棉花株型和冠層結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。

圖1 棉花性狀間的相關(guān)性分析熱圖Fig.1 Heat map of correlation analysis between cotton characters L:行距 Row spacing;D:密度 Density;A1:單株鈴數(shù) Number of bolls per plant;A2:總鈴數(shù) Total boll numbers;A3:鈴重 Boll weight;A4:衣分 Lint percentage;A5:籽棉產(chǎn)量 Seed cotton yield;B1:株高 Plant height;B2:果枝數(shù) First fruit branch height;B3:果枝始節(jié)高度 First fruit branch height;B4:果枝始節(jié)節(jié)位 Node of first fruit branch;B5:果枝長(zhǎng)度 Length of the fruit branches;B6:果枝節(jié)數(shù) Number of fruit nodes;B7:果枝夾角 Fruit branch angle;B8:吐絮率 Flocculation rate;C1:葉面積指數(shù) Leaf area index;C2:透光率 Light transmission;C3:葉傾角 Mean leaf angle;E1:纖維長(zhǎng)度 Fiber length;E2:整齊度 Uniformity;E3:比強(qiáng)度 Strength;E4:伸長(zhǎng)率 Elongation rate;E5:馬克隆值 Micronaire.

棉花株型指標(biāo)中,株高B1與葉面積指數(shù)C1和纖維長(zhǎng)度E1呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與透光率C2和馬克隆值E5呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;果枝數(shù)B2與單株鈴數(shù)A1呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,與果枝始節(jié)高度B3呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;果枝始節(jié)高度B3與單株鈴數(shù)A1呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;果枝始節(jié)節(jié)位B4與纖維長(zhǎng)度E1呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;果枝長(zhǎng)度B5與單株鈴數(shù)A1和果枝節(jié)數(shù)B6呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;果枝節(jié)數(shù)B6與單株鈴數(shù)A1呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,與透光率C2和葉傾角C3呈顯著正相關(guān)關(guān)系;果枝夾角B7與透光率C2呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與總鈴數(shù)A2、產(chǎn)量A5和葉面積指數(shù)C1呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;吐絮率B8與透光率C2和葉傾角C3呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與葉面積指數(shù)C1和纖維整齊度E2正顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與總鈴數(shù)A2和產(chǎn)量A5呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此,棉花株型指標(biāo)與冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)及單株鈴數(shù)關(guān)系密切。

2.6 雷達(dá)圖綜合分析

應(yīng)用雷達(dá)圖對(duì)不同行距和密度處理下棉花株型結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。選取株高、果枝數(shù)、果枝始節(jié)高度、果枝長(zhǎng)度、果枝節(jié)數(shù)、果枝夾角和吐絮率7個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)密度對(duì)棉花株型的影響,選取籽棉產(chǎn)量和棉纖維長(zhǎng)度評(píng)價(jià)不同行距和密度組合對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。進(jìn)行雷達(dá)圖分析之前先將評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,將值約束在［0,1］范圍內(nèi)。如圖2-A所示:與D1相比,D2和D3處理棉花株型指標(biāo)變化趨勢(shì)較一致,株型更緊湊,可作為冀南棉區(qū)機(jī)采棉的推薦密度。如圖2-B所示:在中高密度(D2和D3)處理下,小行距L1更有利于棉花獲得較高產(chǎn)量。L1D2的產(chǎn)量較高,但棉纖維長(zhǎng)度降低。因此,冀南棉區(qū)機(jī)采棉兼顧株型和產(chǎn)量的株行距配置3個(gè)組合為行距76 cm、密度75 000 株·hm-2,行距66 cm、密度105 000 株·hm-2和行距86 cm、密度105 000 株·hm-2。

圖2 棉花株型(A)和產(chǎn)量(B)的雷達(dá)圖綜合分析Fig.2 Comprehensive analysis of radar charts for cotton architecture type(A)and yield(B)under different row spacing and density treatments

3 討論

3.1 行距和密度對(duì)棉花個(gè)體株型的影響

棉花機(jī)械化收獲對(duì)棉花株型結(jié)構(gòu)有一定要求。收獲期棉株適宜機(jī)采株高在100 cm左右,果枝始節(jié)高度高于地面20 cm以上,果枝較短并上沖,吐絮集中,株型緊湊等。研究發(fā)現(xiàn),與70 cm行距相比,80 cm行距處理‘石抗126’的株高增加,‘冀863’果枝數(shù)降低［9］;在相同密度條件下,行距越大棉花向行間傾斜的角度越大［12］。本研究中,行距最小為66 cm時(shí)的株型特點(diǎn)為果枝長(zhǎng)度較長(zhǎng),果枝夾角較小,可能是因?yàn)榇藭r(shí)棉花株間空間較大,而行間生長(zhǎng)空間受限。96 cm行距的株型特點(diǎn)為株高較低、果枝數(shù)較少,76和86 cm中間行距的株型特點(diǎn)為果枝長(zhǎng)度較短。原因是96 cm行距處理的平均株距為15.67 cm,而76和86 cm行距處理的平均株距為22.77和17.50 cm,96 cm行距處理的株距小,株間競(jìng)爭(zhēng)大,因此株高較低,果枝數(shù)較少。而96 cm行距處理的行間距較大,果枝向行間生長(zhǎng)的空間較大,因此果枝比76 cm行距處理長(zhǎng)。棉花株型指標(biāo)中,果枝始節(jié)高度過(guò)低易造成采摘不凈及含雜嚴(yán)重,本研究中不同處理果枝高度均高于20 cm,滿足機(jī)采要求,因此機(jī)采棉果枝始節(jié)高度與品種有關(guān)。本研究中相關(guān)性分析結(jié)果表明,與行距相比,密度與果枝始節(jié)高度、果枝始節(jié)節(jié)位、果枝長(zhǎng)度和果枝節(jié)數(shù)等棉花株型的關(guān)系更密切,棉花的個(gè)體株型更易受密度影響。前人研究表明,果枝長(zhǎng)度和節(jié)數(shù)對(duì)密度的變化更為靈敏,增加種植密度使棉花株高降低,果枝變短,株型更為緊湊［10］;也有研究認(rèn)為,隨著棉花種植密度的提高,節(jié)間長(zhǎng)度和株高增加,果枝傾角和主莖葉傾角減小［13］。本研究表明,與低密度(45 000 株·hm-2)處理相比,增加密度導(dǎo)致個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)加劇,棉花株高、果枝始節(jié)高度增加,而生長(zhǎng)空間減少,造成果枝長(zhǎng)度、果枝節(jié)數(shù)降低,因此可以通過(guò)密度塑造適合機(jī)械采收的株型。中密度(75 000 株·hm-2)和高密度(105 000 株·hm-2)處理棉花的株型更加緊湊,為冀南棉區(qū)機(jī)采棉適宜株型塑造的密度。株型指標(biāo)中,吐絮率與行距呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與密度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,小行距66 cm和高密度105 000 株·hm-2處理下棉花的吐絮率低,通過(guò)適當(dāng)推遲收獲或者噴施催熟劑,也能實(shí)現(xiàn)正常吐絮,不影響棉花采收。

3.2 行距和密度對(duì)棉花花鈴期群體冠層結(jié)構(gòu)的影響

適當(dāng)縮小行距有助于提升單位面積大豆的群體數(shù)量,且群體葉面積指數(shù)與光截獲量隨行距減小而升高［5］,與本研究結(jié)果一致。冠層結(jié)構(gòu)會(huì)隨種植密度的改變發(fā)生變化,進(jìn)而影響棉花光合作用和產(chǎn)量。如果種植密度較小,群體葉面積較低,生育期內(nèi)棉花冠層漏光損失嚴(yán)重,群體光合效率較低,不利于高產(chǎn)形成［14］;但如果群體密度較大,群體葉面積較大,下層葉片吸收光能較少,光合效能較低,葉片易變黃枯萎［15］。合理的行距配置能夠較好協(xié)調(diào)密植條件下群體的通風(fēng)受光條件,有效調(diào)節(jié)地上部與地下部的競(jìng)爭(zhēng),緩解高密度對(duì)群體生長(zhǎng)發(fā)育的不利影響,有效增強(qiáng)植株群體的密植潛力。本研究中行距和密度及其交互效應(yīng)對(duì)棉花花鈴期群體冠層結(jié)構(gòu)影響顯著。與機(jī)采棉常規(guī)株行距配置方式(行距76 cm、密度75 000 株·hm-2,L2D2)相比,小行距66 cm、高密度105 000 株·hm-2處理的棉花沒(méi)有出現(xiàn)明顯的郁閉現(xiàn)象;而大行距96 cm處理時(shí)棉花花鈴期冠層均漏光損失嚴(yán)重,說(shuō)明不適合本區(qū)域。不同行距和密度下的化學(xué)脫葉效果和籽棉的含雜差異還需進(jìn)一步研究。

3.3 行距和密度對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

適宜的株行距配置可使一定密度下作物群體分布更加均勻。在密度一定的情況下,窄行距能夠通過(guò)增加冠層光能截獲來(lái)提高產(chǎn)量［16］,而行距過(guò)窄,群體過(guò)大,植株間光能和資源競(jìng)爭(zhēng)加劇,不利于產(chǎn)量的提高［17］。有研究發(fā)現(xiàn),60和75 cm行距處理的棉花產(chǎn)量顯著高于90 cm行距處理［18］。一般來(lái)講,產(chǎn)量與種植密度呈正相關(guān),但是密度增加到一定程度時(shí)單株產(chǎn)量降低,當(dāng)密度增加所帶來(lái)的群體正效應(yīng)小于單株產(chǎn)量下降所帶來(lái)的負(fù)效應(yīng)時(shí),群體產(chǎn)量就會(huì)下降［19-20］,本研究結(jié)果與之一致。也有研究表明,在(2.5～23)×104株·hm-2的密度范圍內(nèi),棉花可以通過(guò)調(diào)節(jié)個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育和群體之間的關(guān)系,使產(chǎn)量不發(fā)生顯著變化［21-22］。與行距76 cm、密度75 000 株·hm-2(L2D2)相比,在相同密度條件下,小行距66 cm弱化了群體內(nèi)單株間競(jìng)爭(zhēng),更能發(fā)揮單株成鈴潛力,單株鈴數(shù)增加;而在高密度105 000 株·hm-2條件下,小行距66 cm群體總鈴數(shù)和產(chǎn)量增加,增加了棉花植株的耐陰性。高密度105 000 株·hm-2處理下,與小行距66 cm相比,擴(kuò)大行距到86 cm時(shí),棉花株距由14.4 cm降低到11.1 cm,單株間競(jìng)爭(zhēng)加劇,成鈴數(shù)降低,鈴重增加,鈴重增加的正效應(yīng)可以補(bǔ)償鈴數(shù)減少的負(fù)效應(yīng),因此產(chǎn)量沒(méi)有顯著變化。行距為96 cm時(shí),棉花行距過(guò)大,漏光嚴(yán)重,產(chǎn)量下降。本試驗(yàn)是在冀南棉區(qū)進(jìn)行,冀南棉區(qū)地屬黃河流域,為北方半干旱區(qū),雨熱同期,降雨少且集中,本研究結(jié)果在生態(tài)條件相似的河北、山東等黃河流域棉區(qū)應(yīng)有一定的推廣潛力。與黃河流域棉區(qū)相比,長(zhǎng)江流域棉區(qū)降雨增加,年均溫度和≥10 ℃活動(dòng)積溫均較高,無(wú)霜期較長(zhǎng),生態(tài)條件有一定差異,本研究結(jié)果不一定適合長(zhǎng)江流域棉區(qū)。

綜上,冀南棉區(qū)機(jī)采棉兼顧株型和產(chǎn)量的株行距配置的3個(gè)適宜組合為行距76 cm、密度75 000 株·hm-2,行距66 cm、密度105 000 株·hm-2和行距86 cm、密度105 000 株·hm-2。