不同行距配置方式下棉花適宜種植密度的篩選

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.05.009

摘" 要：【目的】研究不同行距配置棉花適宜的種植密度，為新疆南疆機采棉篩選合理種植方式和適宜密度提供理論依據(jù)。

【方法】通過大田試驗，采用裂區(qū)試驗設計，主區(qū)設置4個行距配置方式，即H3：1膜3行（76 cm等行距）、H4：1膜4行（66+10+66）cm、H5：1膜5行（10+66+66+10 ） cm、H6：1膜6行（10+66+10+66+10） cm；副區(qū)設置3個種植密度，分別為A1：15×104株/hm2、A2：18.75×104株/hm2、A3：22.5×104株/hm2，測定棉花農(nóng)藝性狀、葉面積、干物質(zhì)積累量及籽棉產(chǎn)量，篩選不同行距配置下的棉花最適種植密度。

【結(jié)果】不同行距棉花株高在打頂后表現(xiàn)為隨密度增加而增高，A3處理的株高均顯著高于A1處理；打頂后棉花莖粗隨密度增加而變小，A1處理的莖粗均顯著高于A3；棉花最大葉面積指數(shù)LAI在H3和H4條件下時表現(xiàn)為隨密度的增加而增大，而在H5和H6條件下則表現(xiàn)為A2密度下最大；不同行距棉花最大單位面積干物質(zhì)積累量均為A2處理的最大；密度顯著影響籽棉產(chǎn)量和單位面積成鈴數(shù)，行距顯著影響單鈴重。H5A2獲得最高籽棉產(chǎn)量為7 026.9 kg/hm2，較其他處理高0.8%～14.5%。

【結(jié)論】1膜3行（H3）、1膜4行（H4）、1膜6行（H6）行距配置下較優(yōu)化的棉花種植密度為22.5×104株/hm2，1膜5行（H5）適宜棉花種植密度為18.75×104株/hm2。

關鍵詞：棉花；行距；密度；產(chǎn)量

中圖分類號：S562""" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1001-4330（2024）05-1112-10

收稿日期（Received）：

2023-09-28

基金項目：

“絲路同源 智慧閩昌”棉花減肥增效李鵬程團隊項目；棉花產(chǎn)業(yè)技術體系崗位科學家（CARS-15-11）；中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP-CCRI）；棉花生物學國家重點實驗室開放課題（CB2020A08）；塔里木大學校長基金團隊項目（TDZKCX202309）

作者簡介：

劉超群（1997-），男，河南周口人，碩士研究生，研究方向為干旱區(qū)農(nóng)作制度，（E-mail）1172638580@qq.com

通訊作者：

李鵬程（1972-），男，湖北荊州人，副研究員，博士，碩士生導師，研究方向為棉花養(yǎng)分高效管理，（E-mail）lipengchengcri@163.com

陳國棟（1986-），男，甘肅武威人，教授，博士，碩士生/博士生導師，研究方向為作物高產(chǎn)與高效農(nóng)作制度，（E-mail）cgdzky@163.com

0" 引 言

【研究意義】種植密度在棉花高產(chǎn)栽培中具有重要作用［1］，通過株行距配置改變種植密度可以改變棉花群體生長環(huán)境［2］，提高了棉花群體光能利用率，則可發(fā)揮群體優(yōu)勢，實現(xiàn)高產(chǎn)［3］。目前1膜6行機采種植模式是新疆南疆棉花的主要栽培模式，但生產(chǎn)中存在種植密度過大、脫葉效果不好、棉花產(chǎn)量品質(zhì)下降等問題［4］，研究1膜3行、1膜4行、1膜5行等種植模式，棉花的適宜種植密度尚不明確，需要研究探討?！厩叭搜芯窟M展】合理密植是實現(xiàn)棉花高產(chǎn)的重要途徑［5，6］，有助于協(xié)調(diào)棉花個體與群體之間的矛盾［7］。種植密度對棉花的農(nóng)藝性狀、葉面積、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素均有影響［3，8-11］。毛樹春等［12］研究表明，進入21世紀，長江流域棉區(qū)棉花收獲密度下降至1.5×104～2.7×104株/hm2，黃河流域棉花收獲密度在5.25×104～6.00×104株/hm2，而西北內(nèi)陸棉區(qū)的新疆收獲密度則不斷提高，達到18×104～30×104株/hm2。棉花密度過高或過低均不利于棉花產(chǎn)量積累［13］，種植密度過低時，植株個體雖能得到較好發(fā)展，但無法形成合理的群體結(jié)構，導致產(chǎn)量降低；種植密度過高時，個體之間競爭激烈，生長發(fā)育受到抑制，易早衰，也難獲得高產(chǎn)［14，15］?！颈狙芯壳腥朦c】目前新疆棉花種植模式1膜6行與1膜3行棉花適宜種植密度已有相關研究［16］，但1膜4行與1膜5行種植模式的研究報道較少，對于1膜4行與1膜5行條件下適宜的棉花種植密度仍不清楚。需要研究新疆南疆不同行距配置棉花適宜的種植密度。【擬解決的關鍵問題】采用裂區(qū)試驗設計，主區(qū)設置4個行距配置方式，副區(qū)設置3個種植密度，探尋新疆南疆棉花的新型行距配置下適宜種植密度，為豐富新疆南疆棉花栽培理論提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 材 料

試驗于2022年4～10月在新疆生產(chǎn)建設兵團第一師阿拉爾市10團中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所試驗基地（E 80°30′，N 40°22′）進行。該試驗站屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，平均海拔1 100 m，年平均氣溫10.8℃。雨量稀少，年降水量50 mm左右，年平均日照時長2 900 h；0～20 cm土壤養(yǎng)分堿解氮45.82 mg/kg、速效磷57.66 mg/kg、速效鉀 123.57 mg/kg、有機質(zhì)10.9 g/kg。供試棉花品種為塔河2號。

1.2" 方 法

1.2.1" 試驗設計

采用裂區(qū)設計，主區(qū)設置4個行距配置：1膜3行（76 cm等行距）、1膜4行（66+10+66） cm、1膜5行（10+66+66+10）cm、1膜6行（10+66+10+66+10）cm，分別用H3、H4、H5、H6表示；副區(qū)設置3個種植密度，分別為15×104株/hm2（A1）、18.75×104株/hm2（A2）、22.5×104株/hm2（A3），共12個處理，分別為H3A1、H3A2、H3A3、H4A1、H4A2、H4A3、H5A1、H5A2、H5A3、H6A1、H6A2和H6A3。每處理4個重復，共48個小區(qū)，每個重復小區(qū)為2膜，試驗面積45.6 m2（10 m×4.56 m）。4月22日播種，播種前基肥用量一致，分別為尿素300 kg/hm2、重過磷酸鈣375 kg/hm2、硫酸鉀180 kg/hm2。后期追肥8次，其中尿素用量為202.5 kg/hm2，磷酸氫二銨用量為382.5 kg/hm2，磷酸二氫鉀用量為180 kg/hm2，4月29日出苗，5月27日現(xiàn)蕾，6月24日開花期，9月6日吐絮，7月4日人工打頂。

1.2.2" 測定指標

1.2.2.1" 農(nóng)藝性狀

從棉株苗期開始，在各小區(qū)分別選取連續(xù)10株長勢均勻一致具有代表性的棉株，掛牌標記，進行株高（打頂前測量棉株子葉節(jié)到主莖生長點頂端的距離，打頂后棉株測量至打頂橫截面處）和莖粗測量（游標卡尺測量子葉節(jié)下部），至吐絮期結(jié)束。

1.2.2.2" 葉面積及干物質(zhì)積累

分別于出苗后29、56、70、80、98、111和143 d在各小區(qū)選取具有代表性的3株棉花，按照根、莖、葉、生殖器官的順序?qū)又攴纸?。將葉片展平鋪開于白板上，同時放置40 cm量尺作為標尺，用照相機拍照得出jpg格式照片，后用Image軟件計算出葉面積，計算葉面積指數(shù)（，Leaf area index，LAI）。將分解好的棉花樣品放入105℃烘箱殺青30 min，再80℃烘干至恒重后稱干重。

葉面積指數(shù)（LAI）=單位葉面積×單位土地面積株數(shù)/單位土地面積。

棉花生長發(fā)育過程中干物質(zhì)積累量隨時間的變化符合Logistic生長曲線。

Y=Ym/（1+e（a-bt））.

式中，t表示棉花化學打頂后的時間（d）；

Y表示棉花的干物質(zhì)積累量（g）；

a、b、Ym是3個待定系數(shù)，均具有一定的生物學意義；

Ym表示棉花干物質(zhì)最大積累量（g/株）。

當t=-a/b時，有d2y/d2t=0，干物質(zhì)積累速率達到最大值，即：Vm=dy/dt=-bYm/4（g/ （d·株））。

1.2.2.3" 產(chǎn)量性狀指標

于棉花吐絮期調(diào)查每個小區(qū)總成鈴數(shù)和總株數(shù)，計算單位面積成鈴數(shù)和單位面積株數(shù)，每小區(qū)取樣調(diào)查50鈴，曬干稱量后軋花，計算單鈴重和衣分。籽棉產(chǎn)量實收，計算單產(chǎn)。

1.3" 數(shù)據(jù)處理

應用Microsoft Excel 2016進行數(shù)據(jù)運算與分析，使用DPS 15.01進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并利用Graphpad Prism 8.0 繪制圖表。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同行距配置下種植密度對棉花農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1" 行距與密度對棉花株高的影響

研究表明，不同處理棉花株高均于出苗后29至68 d期間迅速增高，68 d后（打頂后）株高增高放緩趨于穩(wěn)定。在68 d后（打頂后）4種行距配置下A3處理的株高均為A3處理最高，在出苗后95 d，H3處理下A3處理的株高為84.8 cm，相較于A1、A2處理分別高4和13.2 cm； H4處理下A3處理的株高為83.4 cm，相較于A1、A2處理分別高12.7%和11.3%，H5處理下A3處理的株高為83.2 cm，相較于A1、A2處理分別高3和13.2 cm；H6處理下A3處理的株高為84.4 cm，相較于A1、A2處理分別高4.7%和20.4%。4種行距對株高的影響不大，而棉花密度能夠顯著影響植株的株高，在打頂后表現(xiàn)為密度越大株高越高。圖1

2.1.2" 行距與密度對棉花莖粗的影響

研究表明，不同處理棉花莖粗均在出苗后29～68 d快速增加，出苗68 d后莖粗趨于穩(wěn)定。在出苗后95 d，其中H3處理下A1處理莖粗最粗，為14.3 mm，比A2、A3處理分別高出0.9、1 mm。H4處理下同樣A1處理最粗，為14.5mm，比A2、A3處理分別高出2和2.3 mm，H5處理下A1處理莖粗最粗為14.3 mm，分別高出A2、A3處理1.9、2.4 mm， H6處理下A1處理莖粗最粗為13.4 mm，分別高出A2、A3處理0.8、1.3 mm。在出苗后95 d時，3種密度的莖粗中A1處理顯著高于A2、A3處理，低密度下有利于棉花主莖的增粗。而A2、A3處理之間的莖粗差異不顯著，但總體呈莖粗A2gt;A3，中高密度下，棉花主莖莖粗受密度的影響變小。在同密度不同行距下，各處理之間莖粗總體呈行距越大莖粗越粗的趨勢。圖22.2" 不同株行距配置和密度對棉花葉面積指數(shù)（LAI值）的影響

研究表明，不同處理棉花LAI值變化均隨著出苗后天數(shù)的增加呈先升高再降低的趨勢，H5處理中A2處理密度配置的LAI值于出苗后98 d后達到峰值，其余各處理的LAI值最大值均在出苗后80 d左右出現(xiàn)。H3處理下LAI值A3處理最高為5.1，分別比A1、A2處理高出0.1和0.9；H4處理下LAI值A3處理最高為5.9，分別比A1、A2處理高出1.6和1.9，H5處理LAI值在出苗后80 d左右A3最高為4.8，相較于A1、A2處理高0.1%和10.6%，而在出苗后80～98 d時，A1和A3處理的LAI值開始下降，但是A2處理的LAI值仍在上升，直至出苗后98 d左右出現(xiàn)峰值6.1，H5處理下A2處理生長后期能截獲更長時間的光合輻射；H6處理中LAI值A2處理處理最大為5.9，相較于A1、A3處理高出17.6%和26.3%。不同行距最大LAI值所對應的密度也不同，H3、H4處理表現(xiàn)為密度越高，群體LAI值越大，H5、H6處理則表現(xiàn)為A2處理的LAI值較高，H5、H6處理下，密度過低過高均無法提升LAI值。圖3

2.3" 不同株行距配置和密度對棉花干物質(zhì)積累影響

研究表明，植株干物質(zhì)生產(chǎn)Logistic模型R2均大于0.96，擬合效果較好，其參數(shù)可以作為不同行距和密度棉花生產(chǎn)管理的參考指標。隨著生育期推進，各處理的最大單株干物質(zhì)積累量均逐漸升高。單位面積干物質(zhì)最大速率出現(xiàn)在62.3～81.1 d。行距為H3處理時，A3處理有最大單位面積干物質(zhì)積累量2 404.7 g/m2，密度與干物質(zhì)最大積累速率呈正比，與快速積累期起始時間呈反比，干物質(zhì)最大積累速率出現(xiàn)時間和干物質(zhì)快速積累期終止時間呈倒“V”字形，表現(xiàn)為A2處理最高；行距為H4處理時，密度與干物質(zhì)最大積累速率呈正比，A2處理有最大的單位面積干物質(zhì)積累量，為2 452.1 g，與單位面積棉花干物質(zhì)積累量、快速積累期起始時間、快速積累期終止時間、干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間呈倒“V”字形的規(guī)律；行距為H5處理時，單位面積最大干物質(zhì)積累量A2處理最大為2 302.2 g/m2，密度與干物質(zhì)最大積累速率出現(xiàn)時間呈反比；行距為H6處理時，單位面積最大干物質(zhì)積累量A2處理最大為2 109.0 g/m2，其干物質(zhì)最大積累速率最高為50 g/（m2·d）。表1

2.4" 不同株行距配置和密度對棉花產(chǎn)量性狀的影響

研究表明，株行距配置方式與密度對棉花產(chǎn)量均有顯著影響。不同處理下棉花產(chǎn)量以H5A2處理最高，達到了7 026.9 kg/hm2的高產(chǎn)水平， H3A1處理產(chǎn)量較低，僅為6 009.5 kg/hm2，相較于H5A2處理低14.5%。單位面積鈴數(shù)與密度之間呈極顯著相關，與行距之間無顯著相關，行距與單鈴重之間存在極顯著相關，與密度之間無顯著相關，籽棉產(chǎn)量與密度間呈極顯著相關，呈現(xiàn)出密度越高產(chǎn)量越高的趨勢，與行距之間無顯著相關。各處理衣分之間差異不顯著。H3處理下3種密度A3處理產(chǎn)量最高為6 255.3 kg/hm2，分別比A1和A2處理高 3.9%、2.8%，單位面積鈴數(shù)A2處理最高為104.8（個/m2），單鈴重和衣分之間無顯著差異；H4處理下3種密度A3處理產(chǎn)量最高為6 976.6 kg/hm2，較A1和A2處理分別高出9.7%、1.6%，單位面積鈴數(shù)A2處理最高為107.5（個/m2），單鈴重和衣分之間無明顯差異；H5處理下3種密度A2處理產(chǎn)量最高為7 026.9 kg/hm2，較A1和A3處理分別高出14.4%和2.7%，單位面積鈴數(shù)同樣A2處理最高為115.6（個/m2），單鈴重和衣分之間無明顯差異；H6處理下3種密度A3處理產(chǎn)量最高為6 776.2 kg/hm2，較A1和A2處理分別高出11%、8.8%，表現(xiàn)出A3gt;A2gt;A1的趨勢，單位面積鈴數(shù)同樣A2處理最高為115.6（個/m2），單鈴重A3處理顯著高于A2處理，衣分之間顯著差異。表2

3" 討 論

3.1" 不同行距配置與密度對棉花農(nóng)藝性狀影響

試驗研究表明，密度對株高具有顯著影響，棉花株高隨密度增加而增高，莖粗隨密度增加而變細，與霍飛超等［17］密度在9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2處理下的研究結(jié)果一致。棉花的莖粗A1處理顯著大于A3處理，但A2處理與A3處理之間的差異并不顯著，這可能是由于密度較大棉株中下部透光差，橫向生長受阻，莖粗變化不顯著。相同密度下，各行距之間莖粗差異不大，與敦磊等［18］在行距66、76、86 cm，密度為12×104、15×104和18×104株/hm2的研究結(jié)果一致。

3.2" 行距配置與密度對棉花葉面積指數(shù)（LAI值）的影響

葉面積大小影響作物吸收太陽輻射能進行光合作用的強度［19］，葉面積指數(shù)是冠層光合作用速率準確計算的重要參數(shù)之一，是反映作物群體質(zhì)量的重要指標［9，20］，群體密度過高或者過低都不利于LAI值的積累［21］。在H3、H4處理下的LAI值均為A3處理最高，而且均表現(xiàn)出A3gt;A2gt;A1處理。H3、H4處理下，LAI值隨密度增加而增加，與霍飛超等［17］1膜3行條件下的研究相似；而在H5和H6處理下，并不表現(xiàn)出密度越高LAI值越高，而是中密度較高，張娜等［21］在1膜6行條件下種植密度為18×104株/hm2下得到最大LAI值，在此基礎上增加或減少種植密度棉花LAI值均有所下降，與試驗結(jié)果相似。

3.3" 行距配置與密度對單位面積棉花干物質(zhì)積累的影響

棉花的產(chǎn)量受光合產(chǎn)物的影響。棉花群體干物質(zhì)生產(chǎn)與產(chǎn)量密切相關，協(xié)調(diào)好棉花群體干物質(zhì)生產(chǎn)是建立棉花高效群體結(jié)構最本質(zhì)的基礎［22］。試驗研究表明在H3處理下，單位面積棉花干物質(zhì)積累與密度呈正比，而在H4、H5、H6處理下則A2處理的單位面積干物質(zhì)積累量較高。王志才等［23］在黃淮流域?qū)捳蟹N植條件下研究發(fā)現(xiàn)，棉花的群體干物質(zhì)積累量具有一定的極限，密度高于8.7×104株/hm2后群體干物質(zhì)積累量將不再增加，與試驗研究結(jié)果相似。

3.4" 行距配置與密度對棉花產(chǎn)量的影響

棉花的產(chǎn)量受到單鈴重、單位面積成鈴數(shù)的影響［24］。吳楊煥等［25］研究表明，降低密度能增加單株成鈴數(shù)，但密度過小不利于棉花產(chǎn)量形成。周相等［13］研究表明合理的密度范圍在12×104～18×104株/hm2，密度增高產(chǎn)量會增高，但密度達到24×104株/hm2時產(chǎn)量下降，密度過高過低都不利于棉花產(chǎn)量的形成，但通過合理密植可獲得更高的皮棉產(chǎn)量［26］，與試驗研究相類似，試驗研究在行距為H3、H4、H6處理時，密度與籽棉產(chǎn)量呈正比，這與敦磊等［18］在行距為66、76、86 cm，密度在12×104、15×104、18×104株/hm2的研究結(jié)果類似，行距為H5處理時，密度A2處理獲得該行距最高的產(chǎn)量，與A2處理處理的棉花單位面積成鈴數(shù)較多有關。

4" 結(jié) 論

在同一行距下，棉花的株高隨種植密度增加而增加，莖粗隨種植密度增加而減小。H3和H4處理棉花的LAI值隨密度增加而增加，H5和H6處理A2處理種植密度LAI值較高。A2處理棉花單位面積干物質(zhì)積累量高于A1、A3處理。種植密度與單株成鈴數(shù)呈負相關，對單鈴重與衣分無顯著影響。H3、H4和H6處理下棉花產(chǎn)量隨密度增加而增加，H5處理下A2處理產(chǎn)量較高。1膜3行、1膜4行、1膜5行、1膜6行條件下，適宜種植密度分別為22.5×104、22.5×104、18.75×104和22.5×104株/hm2，其中H4A2、H4A3、H5A2、H5A3、H6A3處理等能獲得較高產(chǎn)量。

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Study on suitable planting density of cotton with different row spacing configurations in southern Xinjiang

LIU Chaoqun1， DONG Helin2，3， WAN Sumei1，ZHENG Cangsong2， LUO Lei2， MA Yunzhen2， DONG Zhenlin1， CHEN Guodong1，3， LI Pengcheng2，3

（1. College of Agronomy， Tarim University， Aral Xinjiang 843300， China; 2.Cotton Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Key Laboratory of Cotton Biological Breeding and Comprehensive Utilization， Anyang Henan 455000，China; 3. Western Agricultural Research Center， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Changji Xinjiang 831100， China）

Abstract：【Objective】 To explore the suitable planting density of cotton with different row spacing configurations in the hope of providing a theoretical basis for the rational planting method and suitable density of machine cotton picking in southern Xinjiang.

【Methods】" Through field experimental research， the split-plot experimental design was adopted， and four row spacing configurations were set in the main area， namely 3 rows of H3：1 membrane （76 cm equal row spacing）， 4 rows of H4：1 membrane （66+10+66） cm， 5 rows of H5：1 membrane （10+66+66+10） cm， 6 rows of H6：1 membrane （10+66+10+66+10） cm， and 3 planting densities were set in the secondary area， respectively， A1：150，000 plants /hm2；A2： 187，500 plants/hm2; A3： 225，000 plants/hm2， the agronomic traits， leaf area， dry matter quality and seed cotton yield of cotton were determined in order to obtain the optimal planting density of cotton under different row spacing configurations.

【Results】 The experimental results showed that the plant heights of cotton with different row spacing increased with the increase of density after topping， and the plant heights of A3 treatment were significantly higher than those of A1 treatment.After topping， the thickness of cotton stems became smaller with the increase of density， and the thickness of the stems treated with A1 was significantly higher than that of A3.The maximum LAI of cotton increased with the increase of density under H3 and H4 conditions， while it was the maximum at A2 density under H5 and H6 conditions.The maximum dry matter accumulation per unit area of cotton with different row spacing was the largest in A2 treatment.The density significantly affected the yield of seed cotton and the number of bolls per unit area， and the row spacing significantly affected the weight of the single boll.The highest seed cotton yield obtained by H5A2 was 7，026.9 kg/hm2， which was 0.8%-14.5% higher than that of other treatments.

【Conclusion】" Under the conditions of this study， the optimal planting density of 1 membrane with 3 rows（H3）， 1 membrane with 4 rows（H4） and 1 membrane with 6 row（H6） spacing was 225，000 plants/hm2， and the suitable planting density of 1 membrane with 5 rows（H5） was 187，500 plants/hm2.

Key words：cotton; row spacing; density; yield

Fund projects：\"Homologous Silk Road， Smart Minchang\"the fertilizer reduction and cotton efficiency improvement project of Li Pengcheng's team's; Cotton industry technology system post scientist （CARS-15-11）；Science and technology innovation project of Chinese academy of agricultural sciences （CAAS-ASTIP-CCRI）；State key laboratory of cotton biology open project （CB2020A08）; Tarim University Presidential Fund Innovative Research Team Project （TDZKCX202309）

Correspondence author： LI Pengcheng （1972-），" associate researcher， Ph.D.，research direction：cotton nutrient efficient management， （E-mail）lipengchengcri@163.com

CHEN Guodong （1986-），" professor， Ph.D.，research direction： crop high yield theory and technology，（E-mail）cgdzky@163.com