種植密度和品種對(duì)北疆機(jī)采棉營(yíng)養(yǎng)器官形態(tài)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響

收稿日期：2023-12-21" " "第一作者簡(jiǎn)介：宋延鴻（1996―），女，碩士研究生，18993432160@163.com。

*通信作者： 巴特爾·巴克，baturbake@xjau.edu.cn；孫帥，1987509853@qq.com；火勛國(guó)，275598255@qq.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（42105172）；中國(guó)沙漠氣象科學(xué)研究基金（Sqj2022002）；新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022B02001）；新疆維吾爾自治區(qū)“天山英才”培養(yǎng)計(jì)劃“棉花輕簡(jiǎn)高效栽培技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”（2023TSYCTD004）

摘要：【目的】探究種植密度和品種對(duì)北疆機(jī)采棉營(yíng)養(yǎng)器官形態(tài)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響?！痉椒ā糠謩e于2022年、2023年在烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站、瑪納斯農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站進(jìn)行大田試驗(yàn)，選取2個(gè)棉花品種——中棉所127（V1）和欣試518（V2），設(shè)計(jì)3個(gè)種植密度分別為11株·m－2（D1）、22株·m－2（D2）和28株·m－2（D3）。比較不同處理對(duì)棉花主莖與果枝的葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉柄直徑、節(jié)間長(zhǎng)和節(jié)間直徑以及產(chǎn)量性狀的影響?！窘Y(jié)果】2022年和2023年V1分別在D1和D2處理下的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)以及節(jié)間長(zhǎng)最小。2022年V2在D3處理下的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉柄直徑及節(jié)間長(zhǎng)均最??；2023年V2在D3處理下的主莖和果枝的葉柄長(zhǎng)及節(jié)間直徑最小。2022年在同一密度下，主莖和果枝的葉長(zhǎng)及節(jié)間長(zhǎng)均表現(xiàn)為V1≥V2；2023年在同一密度下，V1和V2的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)和節(jié)間直徑均無(wú)顯著差異。2022年和2023年在同一密度下，V2的衣分均顯著高于V1。2022年2個(gè)品種以及2023年V2的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均隨種植密度的增大而增加。V1D3處理的籽棉產(chǎn)量在2022年最高，在2023年也較高；V2D3處理的皮棉產(chǎn)量在2年試驗(yàn)中均最高。【結(jié)論】本試驗(yàn)條件下較優(yōu)的種植密度為28株·m－2，欣試518的皮棉產(chǎn)量更高。本研究結(jié)果可為完善CottonXL棉花功能結(jié)構(gòu)模型提供數(shù)據(jù)支撐，為北疆機(jī)采棉適宜品種、密度的選擇提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)采棉；種植密度；品種；形態(tài)結(jié)構(gòu)；株型；產(chǎn)量

Effects of planting density and varieties on the morphological structure of vegetative organs and yield of machine-picked cotton in northern Xinjiang

Song Yanhong1， Ayiguzaili Yusup1， Wang Xuejiao2， 3， Zhao Mingze1， Buayim Abdureyim1， Zhang Lizhen4， 5， Li Jie5， Batelle Barker1*， Sun Shuai3， 6*， Huo Xunguo2， 3*

（1. College of Resources and Environment of Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China; 2. Xinjiang Agrometeorological Observatory， Urumqi 830002， China; 3. Wulanwusu Ecology and Agrometeorology Observation and Research Station of Xinjiang， Shihezi， Xinjiang 832000， China; 4. College of Resources and Environmental Sciences of China Agricultural University， Beijing 100083， China; 5. National Cotton Engineering Technology Research Center， Urumqi 830091， China; 6. Institute of Desert Meteorology， China Meteorological Administration， Urumqi 830002， China）

Abstract： [Objective] This research aims to investigate the effects of planting density and varieties on the morphological structure of vegetative organs and yield of machine-picked cotton in northern Xinjiang. [Methods] Field trials were conducted in 2022 and 2023 at Wulanwusu Agricultural and Meteorological Experiment Station and Manas Agricultural Experiment Station， respectively. Two varieties， CCRI 127 （V1） and Xinshi 518 （V2）， were selected， and three planting densities were designed as 11 plants·m－2 （D1）， 22 plants·m－2 （D2）， and 28 plants·m－2 （D3）， respectively. The effects of different treatments on leaf length， petiole length， petiole diameter， internode length， and internode diameter of cotton main stems and fruiting branches as well as yield traits were compared. [Results] In 2022 and 2023， V1 showed the smallest leaf length， petiole length， and internode length of main stems and fruiting branches under D1 and D2 treatments， respectively. In 2022， V2 showed the smallest leaf length， petiole length， petiole diameter， and internode length of main stems and fruiting branches under D3 treatment. In 2023， V2 showed the smallest petiole length and internode diameter of main stems and fruiting branches under D3 treatment. Leaf length and internode length of main stems and fruiting branches showed V1 ≥ V2 under the same density in 2022. Leaf length， internode length， and internode diameter of main stems and fruiting branches of V1 and V2 were not significantly different under the same density in 2023. The lint percentage of V2 was significantly higher than that of V1 under the same density both in 2022 and 2023. Seed cotton yield and lint yield of V1 and V2 in 2022 as well as that of V2 in 2023 increased with the increase of planting densities. Seed cotton yield of V1D3 treatment was highest in 2022， and relatively higher in 2023. V2D3 treatment had the highest lint yield in 2022 and 2023. [Conclusion] The preferred planting density under the conditions of this experiment was 28 plants·m－2， and the lint yield of Xinshi 518 was higher. The results of this study can provide a support for the improvement of the CottonXL model， and provide a reference for the selection of appropriate varieties and planting densities of machine-picked cotton in the northern Xinjiang.

Keywords： machine-picked cotton; density; variety; morphological structure; plant architecture; yield

棉花在我國(guó)具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。新疆地區(qū)因其獨(dú)特的地理環(huán)境，已經(jīng)成為我國(guó)最大的棉花主產(chǎn)區(qū)[1-2]。機(jī)械化采摘在提升采摘質(zhì)量、降低成本、適應(yīng)大規(guī)模種植以及推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等方面發(fā)揮著重要作用。適宜的株型結(jié)構(gòu)是棉花機(jī)械化采摘的關(guān)鍵。培育篩選適于機(jī)械采收的棉花品種[1]，是當(dāng)前棉花生產(chǎn)中亟待解決的問(wèn)題。郭江平等[3]的研究結(jié)果表明，欣試518植株為筒形、較緊湊，莖稈較硬，葉片中等大小，田間通透性較好，產(chǎn)量高，纖維品質(zhì)優(yōu)，適于新疆南部植棉區(qū)和北部部分植棉區(qū)種植。龔舉武等[4]的研究結(jié)果表明中棉所127植株呈塔形，果枝較長(zhǎng)且平展，莖稈較粗，株高96.6 cm，適于四川省植棉區(qū)種植。潘境濤等[5]通過(guò)研究?jī)?yōu)質(zhì)棉新品種在新疆伽師縣的試種表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)中棉所127達(dá)到高品質(zhì)棉花品種的標(biāo)準(zhǔn)，且產(chǎn)量比較穩(wěn)定。

種植密度直接影響單株的生長(zhǎng)發(fā)育，而單株的發(fā)育又直接影響群體結(jié)構(gòu)。棉花群體結(jié)構(gòu)描述了棉株之間的空間關(guān)系、數(shù)量分布和相互作用，可直接影響棉花冠層結(jié)構(gòu)、光能截獲率和產(chǎn)量形成[6]。然而，隨著新疆植棉面積的擴(kuò)大，加之品種繁多，棉花品質(zhì)參差不齊[7]。植棉密度不合理會(huì)導(dǎo)致棉花群體結(jié)構(gòu)不良，冠層通風(fēng)透光性差，影響棉鈴發(fā)育，導(dǎo)致落花落蕾，進(jìn)而影響產(chǎn)量和纖維品質(zhì)[8-9]。鄭巨云等[10]研究表明新疆機(jī)采棉品種的株型以緊湊為宜。徐安陽(yáng)等[11]研究發(fā)現(xiàn)機(jī)械采收對(duì)棉花品種有特定要求。目前，對(duì)不同棉花品種種植密度的研究主要集中在產(chǎn)量和纖維品質(zhì)方面[12-14]。然而，適于機(jī)械采收的棉花株型結(jié)構(gòu)尚不明確。在種植密度和品種互作條件下，對(duì)棉花株型結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)較少。本研究以2個(gè)棉花品種為供試材料，設(shè)置3個(gè)種植密度，以研究以下3個(gè)問(wèn)題：（1）品種與密度對(duì)棉花營(yíng)養(yǎng)器官形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響；（2）品種與密度對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響；（3）適于北疆植棉區(qū)的種植密度與機(jī)采棉品種的選擇。

目前，在通過(guò)大田試驗(yàn)塑造理想的棉花株型結(jié)構(gòu)方面存在一定困難。雖然棉花功能結(jié)構(gòu)模型CottonXL可以根據(jù)研究需要，從器官、植株、田塊尺度上實(shí)現(xiàn)輸出結(jié)果可視化[15]。但該模型主要集中在模擬不同的打頂方式、縮節(jié)胺調(diào)控、地膜覆蓋等對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育、株型塑造和產(chǎn)量性狀等方面的影響。本研究結(jié)合田間試驗(yàn)，分析種植密度和品種影響下棉株的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、器官幾何形態(tài)和產(chǎn)量，為進(jìn)一步完善CottonXL模型奠定基礎(chǔ)，以達(dá)到棉花輕簡(jiǎn)化栽培的目的[16]。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

2022年的試驗(yàn)在烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站進(jìn)行。該試驗(yàn)站位于新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)沙灣市烏蘭烏蘇鎮(zhèn)（44°17′N(xiāo)， 85°49′E），海拔高度為468.2 m，年平均降水量為201.4 mm，年平均溫度為6.7 ℃，年平均無(wú)霜期163 d，年平均日照時(shí)間為1 956 h。屬于典型的溫帶大陸性氣候區(qū)，2022年棉花生長(zhǎng)季內(nèi)的氣象參數(shù)如附圖1所示。土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量為17.0 g·kg－1，含全氮1.25 g·kg－1、全磷2.04 g·kg－1、速效鉀0.315 g·kg－1。

2023年的田間試驗(yàn)在瑪納斯農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站進(jìn)行。該試驗(yàn)站位于新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州瑪納斯縣（44°30′N(xiāo)，86°25′E），距離烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站10 km。其海拔高度為419.4 m，多年平均降水量為173.3 mm，年平均溫度為7.2 ℃，年平均無(wú)霜期169 d，屬溫帶大陸性干旱半干旱氣候區(qū)，2023年棉花生長(zhǎng)季內(nèi)的氣象參數(shù)見(jiàn)附圖1。土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量為16.8 g·kg－1，含速效氮62.3 mg·kg－1、速效磷14.5 mg·kg－1、速效鉀164 mg·kg－1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)種植密度，即11株·m－2（D1）、22株·m－2（D2）和28株·m－2（D3），選用2個(gè)棉花品種，中棉所127（V1）和欣試518（V2）。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為60.8 m2（10.0 m×6.08 m）。采取1膜3管6行，（66＋10）cm寬窄行種植模式。全生育期施用純N 680 kg·hm－2、P2O5 270 kg·hm－2、K2O 80 kg·hm－2，全部隨水滴施?？偣嗨繛?80 mm，每隔10～15 d灌溉1次，分6次滴灌。2022年、2023年棉花播種時(shí)間分別為4月26日、4月24日；打頂時(shí)間分別為7月11日、7月9日，打頂方式均為化學(xué)打頂，甲哌用量為225 g·hm－2；收獲時(shí)間分別為10月15日、10月13日。

1.3 觀測(cè)內(nèi)容與方法

1.3.1 棉株拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。觀測(cè)內(nèi)容：棉花節(jié)位序，即棉花在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，各個(gè)部分如莖、葉、果枝等的發(fā)育順序和位置；各器官（葉片、葉柄和節(jié)間）的空間位置及幾何形態(tài)（長(zhǎng)度、直徑）。

觀測(cè)方法：于每年8月中下旬（裂鈴期）進(jìn)行棉花拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)觀測(cè)、記載，各小區(qū)隨機(jī)選定長(zhǎng)勢(shì)一致的3株棉花，用直尺、游標(biāo)卡尺測(cè)定棉株不同部位的主莖和果枝的葉片長(zhǎng)度、葉柄長(zhǎng)度、葉柄直徑、節(jié)間長(zhǎng)度和節(jié)間直徑。

1.3.2 營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。用洛倫茲曲線[17]（Lorenz curve）擬合主莖葉片長(zhǎng)度、果枝葉片長(zhǎng)度和主莖節(jié)間長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)過(guò)程：

L＝■" " " " " " " " " " " " " " " " " " "（1）

式中，L表示r（正整數(shù)，下同）節(jié)位序?qū)?yīng)的器官長(zhǎng)度，Lm表示器官長(zhǎng)度的最大值，rm是器官長(zhǎng)度最大值所對(duì)應(yīng)的節(jié)位序，b是斜率。

用邏輯斯諦（logistic）模型[18]擬合主莖葉柄長(zhǎng)度和主莖節(jié)間直徑的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)過(guò)程：

D＝■" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （2）

式中，D表示r節(jié)位序?qū)?yīng)的器官長(zhǎng)度或直徑，Dm是器官長(zhǎng)度或直徑的最大值，k是斜率，r0是最大值所對(duì)應(yīng)的節(jié)位序。

用非線性對(duì)數(shù)函數(shù)[19]擬合果枝葉柄長(zhǎng)、主莖葉柄直徑、果枝葉柄直徑、果枝節(jié)間長(zhǎng)和果枝節(jié)間直徑的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)過(guò)程：

L＝a×lgr＋b" " （3）

式中，L表示r節(jié)位序?qū)?yīng)的器官長(zhǎng)度或直徑，a是斜率，b是截距。

用非線性指數(shù)函數(shù)擬合主莖葉柄直徑、果枝葉柄直徑、果枝節(jié)間長(zhǎng)和果枝節(jié)間直徑的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)過(guò)程：

L＝a×ebr" " " " " " " " " " （4）

式中，L表示r節(jié)位序?qū)?yīng)的器官長(zhǎng)度或直徑，a是斜率，b是截距。

1.3.3 產(chǎn)量相關(guān)性狀。吐絮后，每個(gè)小區(qū)選擇4 m2（2 m×2 m）樣點(diǎn)，從樣點(diǎn)中隨機(jī)選取10株棉花，調(diào)查單株鈴數(shù)并計(jì)算單位面積鈴數(shù)，對(duì)棉株上、中、下部進(jìn)行收花后測(cè)定鈴重；軋花后測(cè)定10株棉花的皮棉產(chǎn)量，計(jì)算衣分。測(cè)產(chǎn)區(qū)域分2次收花，霜前1次，霜后1次，計(jì)算籽棉產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用 R4.2.3軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用lm（）函數(shù)進(jìn)行線性參數(shù)擬合，用nls（）函數(shù)進(jìn)行非線性參數(shù)擬合，用ANOVA模型進(jìn)行多因素方差分析，用TukeyHSD（）函數(shù)進(jìn)行多重比較。用Microsoft Excel 2019繪制圖表。

2結(jié)果與分析

2.1不同品種和密度對(duì)葉片、葉柄和節(jié)間特性的影響

根據(jù)方差分析結(jié)果（附表1），2022年品種、密度及其交互作用顯著影響棉花主莖及果枝的葉長(zhǎng)。2023年品種、密度極顯著影響主莖葉長(zhǎng)，密度極顯著影響果枝葉長(zhǎng)。2022年品種、品種與密度的交互作用顯著影響棉花主莖葉柄長(zhǎng)，品種、密度及其交互作用顯著影響2022年果枝葉柄長(zhǎng)、2023年主莖和果枝的葉柄長(zhǎng)。除了2022年品種不影響主莖葉柄直徑，2022年和2023年品種、密度及其交互作用顯著影響棉花主莖葉柄直徑和果枝葉柄直徑。2022年品種、密度及其交互作用顯著影響主莖節(jié)間長(zhǎng)，品種、品種與密度的交互作用極顯著影響果枝節(jié)間長(zhǎng)。2022年品種、密度及其交互作用顯著影響主莖節(jié)間直徑。2022年和2023年密度、品種與密度的交互作用顯著影響果枝節(jié)間直徑。2023年密度極顯著影響棉花主莖節(jié)間直徑。2022年和2023年不同節(jié)位序的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉柄直徑、節(jié)間長(zhǎng)和節(jié)間直徑差異極顯著。

2.2 不同品種和密度對(duì)棉花葉長(zhǎng)的影響

2022年V1D1處理下的棉花主莖葉長(zhǎng)顯著低于V1D2和V1D3處理，2023年3個(gè)密度處理下V1的主莖葉長(zhǎng)無(wú)顯著差異。2022年V2D3處理下的主莖葉長(zhǎng)顯著低于V2D1處理，2023年V2D2處理下的主莖葉長(zhǎng)顯著低于V2D1處理（表1）。

2022年V1D1處理下的棉花果枝葉長(zhǎng)顯著低于V1D2和V1D3處理，2023年V1D2處理下的果枝葉長(zhǎng)顯著低于V1D1和V1D3處理。2022年V2D2處理下的果枝葉長(zhǎng)顯著高于V2D1和V2D3處理，2023年3個(gè)密度處理下V2的果枝葉長(zhǎng)無(wú)顯著差異（表1）。

2022年同一密度下，V1的主莖和果枝的葉長(zhǎng)均大于V2。2023年D1處理下，V1的主莖葉長(zhǎng)小于V2，果枝葉長(zhǎng)大于V2；D2處理下，V1的主莖和果枝葉長(zhǎng)均小于V2；D3處理下，V1的主莖葉長(zhǎng)小于V2（表1）。

2.2.1 棉花主莖葉長(zhǎng)的變化。2022年2個(gè)供試品種的主莖節(jié)位數(shù)均多于2023年，隨主莖節(jié)位的升高，主莖葉長(zhǎng)呈先增加后降低的變化趨勢(shì)（附圖2）。用洛倫茲模型擬合主莖葉長(zhǎng)與主莖節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系，2022年和2023年，V1分別在D2和D1處理下的主莖葉最大長(zhǎng)度（Lm）最大，V2分別在D1和D2處理下的Lm最大。同一年份同一密度下，V1的Lm均大于V2，其Lm對(duì)應(yīng)的主莖節(jié)位序小于V2（除2023年D2處理外）（表2）。

2.2.2 棉花果枝葉長(zhǎng)的變化。隨著果枝節(jié)位序的增加，2022年V1D1的果枝葉長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，其余處理的果枝葉長(zhǎng)呈降低或先增加后降低的變化趨勢(shì)（附圖3）。用洛倫茲模型擬合果枝葉長(zhǎng)與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2022年和2023年，V1在D1處理下的果枝葉最大長(zhǎng)度（Lm）最大，V2分別在D2和D1處理下的Lm最大。2022年，在同一密度下V1的Lm均大于V2，D2和D3處理下V1的Lm對(duì)應(yīng)的果枝節(jié)位序小于V2；2023年，在同一密度下V1的Lm均小于V2，D2處理下V1的Lm對(duì)應(yīng)的果枝節(jié)位序大于V2；D1和D3處理下V1的Lm對(duì)應(yīng)的果枝節(jié)位序小于V2（表2）。

2.3 不同品種和密度對(duì)棉花葉柄長(zhǎng)的影響

2022年V1D1處理下的棉花主莖葉柄長(zhǎng)顯著低于V1D2和V1D3處理，2023年V1D1處理下的主莖葉柄長(zhǎng)顯著大于V1D2和V1D3處理。2022年和2023年，V2D1處理下的主莖葉柄長(zhǎng)顯著高于V2D3處理（表3）。

2022年V1D1處理下的棉花果枝葉柄長(zhǎng)顯著低于V1D2和V1D3處理，2023年V1D2處理下的果枝葉柄長(zhǎng)顯著低于V1D2和V1D3處理。2022年和2023年，3個(gè)密度處理下V2的果枝葉柄長(zhǎng)無(wú)顯著差異（表3）。

2022年，D1處理下，V1的主莖葉柄長(zhǎng)小于V2，V1的果枝葉柄長(zhǎng)大于V2；D2和D3處理下V1的主莖和果枝的葉柄長(zhǎng)均大于V2。2023年，D2處理下，V1的主莖葉柄長(zhǎng)大于V2但果枝葉柄長(zhǎng)小于V2；D1和D3處理下V1的主莖和果枝的葉柄長(zhǎng)均大于V2（表3）。

2.3.1 棉花主莖葉柄長(zhǎng)的變化。隨主莖節(jié)位序的增大，主莖葉柄長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)（附圖4）。用logistic模型擬合主莖葉柄長(zhǎng)與主莖節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2022年和2023年，V1分別在D3和D1處理下的主莖最大葉柄長(zhǎng)（Dm）最大，V2分別在D1和D2處理下的Dm最大。2022年在D2和D3處理下，V1的Dm大于V2，Dm對(duì)應(yīng)的主莖節(jié)位序小于V2；2023年同一密度下，V1的Dm小于V2（除D1處理外），Dm對(duì)應(yīng)的主莖節(jié)位序大于V2（表4）。

2.3.2 棉花果枝葉柄長(zhǎng)的變化。隨果枝節(jié)位序的增大，果枝葉柄長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)（附圖5）。2022年V1D1、V1D2、V2D1和V2D3處理下以及2023年V1D2、V2D1、V2D2和V2D3處理下，棉花果枝葉柄長(zhǎng)隨果枝節(jié)位序的增大呈線性變化趨勢(shì)；2022年V1D3和V2D2處理下以及2023年V1D1、V1D3處理下，用對(duì)數(shù)模型擬合果枝葉柄長(zhǎng)與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系表現(xiàn)較好（表4）。

2.4 不同品種和密度對(duì)棉花葉柄直徑的影響

2022年V1D2處理下的棉花主莖葉柄直徑顯著大于V1D1和V1D3處理，2023年V1D1處理下的主莖葉柄直徑顯著大于V1D2處理。2022年，3個(gè)密度處理下V2的主莖葉柄直徑無(wú)顯著差異，2023年V2D2處理下的主莖葉柄直徑顯著低于V2D1和V2D3處理（表5）。

2022年V1D2處理下的棉花果枝葉柄直徑顯著大于V1D1和V1D3處理，2023年V1D3處理下的果枝葉柄直徑顯著低于V1D1和V1D2處理。2022年V2D2處理下的果枝葉柄直徑顯著大于V2D3處理，2023年，3個(gè)密度處理下V2的果枝葉柄直徑無(wú)顯著差異（表5）。

2022年D2處理下，V1的主莖和果枝的葉柄直徑大于V2；D3處理下，V1的主莖葉柄直徑小于V2，果枝葉柄直徑大于V2。2023年D1和D2處理下，V1的主莖和果枝葉柄直徑均大于V2（表5）。

2.4.1 棉花主莖葉柄直徑的變化。棉花主莖葉柄直徑隨主莖節(jié)位的變化趨勢(shì)如附圖6。2022年用線性函數(shù)擬合3個(gè)密度處理下V1的主莖葉柄直徑與主莖節(jié)位序的關(guān)系。2023年用對(duì)數(shù)模型擬合3個(gè)密度處理下V1的主莖葉柄直徑與主莖節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2022年V2D1和V2D2處理下以及2023年V2D3處理下，用線性函數(shù)擬合棉花主莖葉柄直徑與主莖節(jié)位序的關(guān)系。2022年V2D3處理下用指數(shù)模型擬合主莖葉柄直徑與主莖節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2023年用對(duì)數(shù)模型擬合D1和D2處理下V2的主莖葉柄直徑與主莖節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系（表6）。

2.4.2 棉花果枝葉柄直徑的變化。除2022年V2D2和2023年V2D3處理外，其他處理下的果枝葉柄直徑均隨果枝節(jié)位序的增大而降低（附圖7）。2022年V1D1、V1D3和V2D3處理下以及2023年V1D1、V1D3和V2D2處理下，用對(duì)數(shù)模型擬合棉花果枝葉柄直徑與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2022年V1D2和V2D2處理下以及2023年V1D2和V2D3處理下用指數(shù)模型擬合棉花果枝葉柄直徑與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2022年和2023年V2D1處理下棉花果枝葉柄直徑隨果枝節(jié)位序增大呈線性變化趨勢(shì)（表6）。

2.5 不同品種和密度對(duì)棉花節(jié)間長(zhǎng)的影響

2022年V1D3處理下的棉花主莖節(jié)間長(zhǎng)顯著大于V1D2處理，V1D2處理顯著大于V1D1處理，2023年3個(gè)密度處理下V1的主莖節(jié)間長(zhǎng)無(wú)顯著差異。2022年和2023年，3個(gè)密度處理下V2的主莖節(jié)間長(zhǎng)無(wú)顯著差異（表7）。

2022年V1D1處理下的棉花果枝節(jié)間長(zhǎng)顯著低于V1D2處理，2023年V1D2處理下的果枝節(jié)間長(zhǎng)顯著低于V1D3處理。2022年V2D3處理下的果枝節(jié)間長(zhǎng)顯著低于V2D1和V2D2處理，2023年3個(gè)密度處理下V2的果枝節(jié)間長(zhǎng)無(wú)顯著差異（表7）。

2022年除D1處理的主莖節(jié)間長(zhǎng)外，其他處理下V1的主莖和果枝的節(jié)間長(zhǎng)均大于V2。2023年D1和D3處理下，V1的主莖節(jié)間長(zhǎng)小于V2，V1的果枝節(jié)間長(zhǎng)大于V2；D2處理下，V1的主莖和果枝節(jié)間長(zhǎng)均小于V2（表7）。

2.5.1 棉花主莖節(jié)間長(zhǎng)的變化。節(jié)間長(zhǎng)隨主莖節(jié)位的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)（附圖8）。用洛倫茲模型擬合棉花主莖節(jié)間長(zhǎng)與主莖節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2022年和2023年V1分別在D2和D1處理下的主莖最大節(jié)間長(zhǎng)（Lm）最大，V2分別在D2和D3處理下的Lm最大。2022年和2023年，在同一密度下V1的Lm均小于V2，Lm對(duì)應(yīng)的主莖節(jié)位序大于V2（除D1處理外）（表8）。

2.5.2 棉花果枝節(jié)間長(zhǎng)的變化。不同處理下果枝節(jié)間長(zhǎng)隨果枝節(jié)位的增大呈降低趨勢(shì)（附圖9）。2022年3個(gè)密度處理下V1的果枝節(jié)間長(zhǎng)隨果枝節(jié)位序呈線性變化趨勢(shì)，2023年V1D1和V1D2處理下用對(duì)數(shù)模型擬合棉花果枝節(jié)間長(zhǎng)與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系，V1D3處理下用指數(shù)模型擬合。2022和2023年，V2D1處理下用對(duì)數(shù)模型擬合棉花果枝節(jié)間長(zhǎng)與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系，V2D2處理下用指數(shù)模型擬合，V2D3處理下果枝節(jié)間長(zhǎng)隨果枝節(jié)位序的增大呈線性變化趨勢(shì)（表8）。

2.6 不同品種和密度對(duì)棉花節(jié)間直徑的影響

2022年V1D2處理下的棉花主莖節(jié)間直徑顯著高于V1D1和V1D3處理，2023年3個(gè)密度處理下V1的主莖節(jié)間直徑無(wú)顯著差異。2022年3個(gè)密度處理下V2的主莖節(jié)間直徑無(wú)顯著差異，2023年V2D1處理下的主莖節(jié)間直徑顯著高于V2D2和V2D3處理（表9）。

2022年V1D2處理下的棉花果枝節(jié)間直徑顯著高于V1D1處理，V1D1處理顯著高于V1D3處理，2023年V1D3處理下的果枝節(jié)間直徑顯著低于V1D1和V1D2處理。2022年V2D2處理下的果枝節(jié)間直徑顯著高于V2D3處理，2023年V2D1處理下的果枝節(jié)間直徑顯著高于V2D3處理（表9）。

2022年，D1處理下V1的主莖節(jié)間直徑大于V2；D2處理下，V1主莖和果枝的節(jié)間直徑均大于V2；D3處理下，V1主莖和果枝的節(jié)間直徑均小于V2。2023年D1處理下，V1主莖和果枝的節(jié)間直徑均小于V2；D2和D3處理下，V1主莖和果枝的節(jié)間直徑均大于V2（表9）。

2.6.1 棉花主莖節(jié)間直徑的變化。主莖節(jié)間直徑隨主莖節(jié)位序的增大呈降低趨勢(shì)（附圖10）。用logistic模型擬合主莖節(jié)間直徑與主莖節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2022年和2023年，V1在D2處理下的主莖最大節(jié)間直徑（Dm）最大，V2分別在D3和D1處理下的Dm最大。2022年在同一密度下，V1的Dm均大于V2（除D3處理外），Dm對(duì)應(yīng)的主莖節(jié)位序小于V2（除D3處理外）；2023年在同一密度下，V1的Dm均大于V2（除D1處理外），Dm對(duì)應(yīng)的主莖節(jié)位序小于V2（除D2處理外）（表10）。

2.6.2 棉花果枝節(jié)間直徑的變化。果枝節(jié)間直徑隨果枝節(jié)位的增大呈降低趨勢(shì)（附圖11）。2022年和2023年，在3個(gè)密度處理下V1果枝節(jié)間直徑與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系均用對(duì)數(shù)模型擬合。2022年和2023年V2D1處理下的果枝節(jié)間直徑隨果枝節(jié)位增大呈線性變化趨勢(shì)。2022年V2D2和V2D3處理下以及2023年V2D3處理下，均用對(duì)數(shù)模型擬合果枝節(jié)間直徑與果枝節(jié)位序的函數(shù)關(guān)系。2023年V2D2處理下用指數(shù)模型擬合二者的關(guān)系（表10）。

2.7 不同品種和密度對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2022年V1D3處理的籽棉產(chǎn)量最高，顯著高于V1D1和V2D1處理；隨種植密度的增大，2個(gè)品種的籽棉產(chǎn)量均呈增加趨勢(shì)（圖1A）。2023年，V1D1處理的籽棉產(chǎn)量最高，顯著高于V1D2處理；V2的籽棉產(chǎn)量隨種植密度的增大而增加（圖1B）。除V1D1處理外，其余處理下的籽棉產(chǎn)量均表現(xiàn)為2022年高于2023年。同一年份同一密度處理下，V1和V2的籽棉產(chǎn)量無(wú)顯著差異。

2022年，V2D3處理的皮棉產(chǎn)量最高，顯著高于V1D1處理；隨種植密度的增大，2個(gè)品種的皮棉產(chǎn)量均呈增加趨勢(shì)（圖1C）。2023年，V2D3處理的皮棉產(chǎn)量最高，V2D2處理次之，二者均顯著高于V1D2處理；V2的皮棉產(chǎn)量隨種植密度的增大而增加（圖1D）。除V1D1處理外，其余處理下的皮棉產(chǎn)量均表現(xiàn)為2022年高于2023年。同一年份同一密度處理下，V1和V2的皮棉產(chǎn)量無(wú)顯著差異（除2023年D2處理外）。

2022年，V1D3處理的鈴重最大，顯著高于V2D1、V2D2和V2D3處理。2022年同一密度處理下，V1的鈴重均高于V2（圖1E）。2023年，V2D1處理的鈴重最大，顯著高于V1D1、V1D2和V1D3處理；V2的鈴重隨密度的增大而減小。2023年同一密度處理下，V2的鈴重均顯著高于V1（圖1F）。

2022年，V2D3處理的每公頃鈴數(shù)最多，顯著大于V1D1和V1D2處理；隨密度的增大，2個(gè)品種的每公頃鈴數(shù)均呈增加趨勢(shì)。2022年同一密度處理下，V2的每公頃鈴數(shù)均大于V1（圖1G）。2023年，V1D3處理的每公頃鈴數(shù)最多，顯著高于V2D1處理（圖1H）。

2022年和2023年，V2D2處理的衣分最高，顯著高于V1D1、V1D2和V1D3處理。同一密度下，V2的衣分顯著高于V1（圖1I～J）。

3 討論

在機(jī)采棉的種植管理中，綜合考慮葉片大小和種植密度至關(guān)重要。本研究表明，與D1（11株·m－2）和D2（22株·m－2）處理相比，中棉所127和欣試518這2個(gè)品種在高密度（28株·m－2）處理下的主莖和果枝的葉長(zhǎng)處于中等水平，這與邢晉等[20]的研究結(jié)果相似。2022年在同一種植密度下，中棉所127的主莖和果枝的葉長(zhǎng)均大于欣試518。葉片作為植物進(jìn)行光合作用和呼吸作用的主要器官，其大小直接影響植物的生長(zhǎng)速度和生產(chǎn)力。葉片越大，其吸收陽(yáng)光和二氧化碳的能力越強(qiáng)，能為植株提供更多的能量和養(yǎng)分，促進(jìn)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育，但葉片過(guò)大會(huì)增加蒸騰面積，增加水分散失。此外，種植密度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致植株間互相遮擋，冠層通風(fēng)透光性差，影響光合效率，導(dǎo)致蕾鈴脫落率較高[21]。

本研究表明，2022年中棉所127主莖葉柄長(zhǎng)隨種植密度的增大而增大；欣試518主莖葉柄長(zhǎng)隨種植密度的增大而減小。2023年，中棉所127和欣試518這2個(gè)品種在低密度處理（11株·m－2）下的主莖葉柄長(zhǎng)大于高密度處理（28株·m－2）。2022年這2個(gè)品種的主莖葉柄直徑在D2處理下較大，2023年則相反，在D2處理下較小。2022年和2023年這2個(gè)品種在D2處理下的果枝葉柄直徑較大（2023年欣試518除外）。張旺峰等[22]研究表明，在高密度條件下，葉片之間相互遮擋會(huì)減少直射光進(jìn)入棉花冠層中下部，降低下層葉片的光合作用效率，導(dǎo)致棉花生長(zhǎng)速度變慢[9]。Mao等[23]研究表明，較高的植棉密度會(huì)加劇植株之間的競(jìng)爭(zhēng)，限制葉柄的生長(zhǎng)以爭(zhēng)奪更多的光照、水分和養(yǎng)分等資源。此外，植株還可能會(huì)調(diào)整資源的分配方式，減少光合產(chǎn)物向葉柄中的分配比例，以提高光合作用和對(duì)養(yǎng)分的吸收效率，這都會(huì)影響葉柄的生長(zhǎng)。

本研究表明，2022年中棉所127主莖節(jié)間長(zhǎng)隨種植密度的增大而增大，且2023年中棉所127在高密度處理下的果枝節(jié)間長(zhǎng)較大，這與王燕等[24]和崔延楠等[25]發(fā)現(xiàn)的在相同的行距和株距條件下，種植密度越高，棉花的節(jié)間長(zhǎng)度就越短的研究結(jié)果相反。這可能是棉花品種、土壤條件、氣候環(huán)境等因素不同造成的。2022年欣試518果枝節(jié)間長(zhǎng)隨種植密度的增大而減小。研究表明，節(jié)間越短，越有利于緊湊株型的形成，在高密度條件下，棉花植株之間的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，為了能夠獲得更多的陽(yáng)光和養(yǎng)分，植株會(huì)縮短節(jié)間長(zhǎng)度[20， 26]。

本研究發(fā)現(xiàn)，2022年中棉所127和欣試518這2個(gè)品種在D2處理下的主莖和果枝的節(jié)間直徑都較大，2023年2個(gè)品種的主莖節(jié)間直徑隨種植密度的增加而減小。這與史加亮[27]和張娜等[28]的研究結(jié)果一致。在低密度種植條件下，單株棉花的距離較大，有更多的生長(zhǎng)空間，棉株可以獲取到更多的光照、水分和土壤養(yǎng)分。由于資源競(jìng)爭(zhēng)較少，可以將更多的養(yǎng)分和能量分配到結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)上，良好的冠層結(jié)構(gòu)有助于改善氣體交換，提升光合作用效率[22， 29]。通過(guò)調(diào)節(jié)棉花種植密度和品種，主莖節(jié)間長(zhǎng)度、主莖節(jié)間直徑以及果枝節(jié)間長(zhǎng)度和果枝節(jié)間直徑降低，利于形成緊湊的株型。

由于供試品種的數(shù)量較少，本研究得出的結(jié)論還不夠全面，也沒(méi)有測(cè)定棉花纖維品質(zhì)性狀。大田試驗(yàn)環(huán)境的復(fù)雜性使得研究棉花株型結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和纖維品質(zhì)等方面的農(nóng)藝措施難以準(zhǔn)確量化。同時(shí)，這種研究需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本。

4 結(jié)論

2022年和2023年，中棉所127分別在D1和D2處理下的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)以及節(jié)間長(zhǎng)最小。2022年欣試518在D3處理下的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉柄直徑及節(jié)間長(zhǎng)均最小。2023年，中棉所127在D2處理下的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)及節(jié)間長(zhǎng)最?。恍涝?18在D3處理下的主莖和果枝的葉柄長(zhǎng)及節(jié)間直徑最小。2022年在同一種植密度下，中棉所127的主莖和果枝的葉長(zhǎng)大于欣試518，節(jié)間長(zhǎng)不低于欣試518。2023年在同一密度下，中棉所127和欣試518的主莖和果枝的葉長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)和節(jié)間直徑均無(wú)顯著差異。2022年，中棉所127主莖葉柄長(zhǎng)和主莖節(jié)間長(zhǎng)均隨種植密度的增大而增大；欣試518主莖葉片長(zhǎng)、主莖葉柄長(zhǎng)以及果枝節(jié)間長(zhǎng)的變化趨勢(shì)與之相反。2022年和2023年2個(gè)品種的主莖節(jié)間直徑隨種植密度的增加呈先增大后減小或減小趨勢(shì)。2022年中棉所127和欣試518以及2023年欣試518的籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量都隨種植密度的增大而增加。V1D3（中棉所127、28株·m－2）處理的籽棉產(chǎn)量在2022年最高，在2023年也較高。2022年和2023年V2D3（欣試518、28株·m－2）處理下的皮棉產(chǎn)量最高。2022年和2023年欣試518的衣分均顯著高于中棉所127。因此，在本試驗(yàn)條件下較優(yōu)的種植密度為28株·m－2，欣試518的皮棉產(chǎn)量更高。

附圖附表：

詳見(jiàn)本刊網(wǎng)站（http：//joumal.cricaas.com.cn/）本文網(wǎng)頁(yè)版。

附表1" "方差分析結(jié)果

Table S1" "Variance analysis result

附圖1" "2022 年和2023 年棉花生長(zhǎng)季的氣象參數(shù)

Fig. S1" "Meteorological parameters in the growing season of cotton in 2022 and 2023

附圖2" "棉花主莖葉長(zhǎng)

Fig. S2" "Leaf length of cotton main stem

附圖3" "棉花果枝葉長(zhǎng)

Fig. S3" "Leaf length of cotton fruiting branch

附圖4" "棉花主莖葉柄長(zhǎng)

Fig. S4" "Petiole length of cotton main stem

附圖5" "棉花果枝葉柄長(zhǎng)

Fig. S5" "Petiole length of cotton fruiting branch

附圖6" "棉花主莖葉柄直徑

Fig. S6" "Petiole diameter of cotton main stem

附圖7" "棉花果枝葉柄直徑

Fig. S7" "Petiole diameter of cotton fruiting branch

附圖8" "棉花主莖節(jié)間長(zhǎng)

Fig. S8" "Internode length of cotton main stem

附圖9" "棉花果枝節(jié)間長(zhǎng)

Fig. S9" "Internode length of cotton fruiting branch

附圖10" "棉花主莖節(jié)間直徑

Fig. S10" "Internode diameter of cotton main stem

附圖11" "棉花果枝節(jié)間直徑

Fig. S11" "Internode diameter of cotton fruiting branch

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（責(zé)任編輯：王小璐 責(zé)任校對(duì)：王國(guó)鑫） ●