不同種植密度和品種對棉花生育期及干物質(zhì)積累與分配的影響

Abstract：[Objective]Thisstudyaims toinvestigatethesuitableplantingdensityof diferentcottonvarieties insouthem Xinjiangand toprovideatheoreticalbasisfortheconstructionofhigh-yieldcultivationmodel.[Methods]Theexperiment was conducted in Yuli County from 2023 to 2024，with five planting density levels： 9.0 plants‘ ?m^-2 （D1），13.5 plants ?m^-2 （D2），18.0 plants ?m^-2（D3） ，22.5plants ?m^-2（D4） ，27.0plants ?m^-2（D5） ，and three cotton varieties：Xinluzhong79 （C1）， Xinluzao 73（C2）， andXinshi518（C3）.Theoptimal plantingdensitywas determined bymeasuring thecotonreproductive period，drymatter accumulationanddistribution，andseedcottonyield.[Results]Thegrowthperiodofcottonwasprolongedasthedensity increased.Withtheincreaseofplantingdensitythemaximumdrymatteraccumulationandmaximumgrowthrateofvegetative organs，reproductiveorgans，andabovegroundpartsofC1andC2showedtrendsof increasingandthendecreasing，peakingat D3.The average highest seed cotton yields were（ 5 458.66kg?hm^-2 at D3 for C1，and 6083.64kg?hm^-2 at D3 for C2， respectively.ForC3，themaximumdrymateraccumulationandmaximumgrowthrateof vegetativeorgans，reproductive organs，andabovegroundpartscontinued torisewiththeincreaseinplantingdensity，andthehighestseedcotonyieldof （20號 5875.30kg?hm^-2 was reached at D5.The planting density does not show a clear pattern in itseffect on the timeat which diferentorgans reach their maximum dry materaccumulationandthe time at whichtheyachieve their maximum growth rate. [Conclusion] For Xinluzhong 79 and Xinluzao 73 varieties，a planting densityof18 plants·m^-2 is suitable，while for Xinshi518 variety，ahigh-density cultivationpattern of27 plants ?m^-2 is recommended.

Keywords： coton; planting density; varieties; dry matter accumulationand distribution; seed cotton yield

新疆是全球主要的棉花生產(chǎn)區(qū)之一，2024年其棉花總產(chǎn)量達568.6萬t，占全球棉花總產(chǎn)量的五分之一I。棉花的生物量積累與轉(zhuǎn)運是研究棉花生理性狀的基本指標，作物產(chǎn)量的高低受光合作用的影響較大，光合作用的重要產(chǎn)物直接影響產(chǎn)量的形成[3-4。優(yōu)化種植密度是棉花生產(chǎn)中重要的農(nóng)藝措施之一，是構(gòu)建群體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。通過調(diào)節(jié)群體密度，可以提高單位面積的生產(chǎn)力，進而影響作物產(chǎn)量及品質(zhì)[5。適宜的密度不僅能夠促進干物質(zhì)的有效積累和分配，還可以協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長與生殖生長的關(guān)系，為作物高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。近年來，南疆地區(qū)不斷引入新的棉花品種，伴隨著生態(tài)條件和管理措施的變化，有關(guān)適宜種植密度的研究結(jié)果各異。種植密度過高或過低都不利于干物質(zhì)的積累，導致營養(yǎng)生長和生殖生長失衡，最終影響棉花產(chǎn)量。此外，種植密度還會影響棉花植株的冠層結(jié)構(gòu)，進而改變干物質(zhì)的生產(chǎn)效率及各器官間的分配比例[

合理密植是棉花高產(chǎn)栽培的核心措施，通過協(xié)調(diào)個體與群體的關(guān)系、維持群體結(jié)構(gòu)的動態(tài)平衡及優(yōu)化源庫流協(xié)同關(guān)系，顯著加快生育進程[-1]。趙中華等2研究發(fā)現(xiàn)，棉花各器官干物質(zhì)積累均呈偏斜“S\"形曲線，但分配模式因器官功能而異：果枝葉呈拋物線形，蕾為鐘形，鈴則符合邏輯斯諦（logistic）曲線。有研究表明，棉花營養(yǎng)生長階段干物質(zhì)質(zhì)量的增長速度達到最大值的時間較早，且下降速度較快，有助于促進營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化，進而提升產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。密度調(diào)控對養(yǎng)分分配具有顯著閥值效應。劉瑞顯等4研究發(fā)現(xiàn)，種植密度過高或過低均會導致生殖器官養(yǎng)分轉(zhuǎn)移量減少。而Dai等發(fā)現(xiàn)，在 3.3～10.5 株·m^-2 的密度范圍內(nèi)，棉花生殖器官的干物質(zhì)質(zhì)量不受種植密度變化的影響。徐嬌1進一步研究發(fā)現(xiàn)，增加種植密度會縮短棉花干物質(zhì)快速積累的持續(xù)時間，并增大快速積累速率，從而增加干物質(zhì)的累積量。當光溫水肥條件優(yōu)化時，密度的閾值效應更為顯著，群體結(jié)構(gòu)失衡可導致產(chǎn)量損失[7。因此，明確栽培措施對棉花干物質(zhì)積累分配的影響機制對于提高資源利用效率和增加生產(chǎn)潛力非常必要。

盡管已有大量文獻探討了棉花的適宜種植密度，但針對不同品種最適宜的種植密度的研究仍然較少。因此，有必要進一步探索南疆不同品種棉花的最佳種植密度，以滿足該地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。本研究采用新陸中79號、新陸早73號和欣試518共3個棉花品種，設(shè)置5個不同種植密度水平（9.0株 ?m^-2，13.5 株 ?m^-2，18.0 株 ?m^-2 、22.5株 ?m^-2 和27.0株 ?m^-2 ），旨在探究不同品種適宜的種植密度及其對棉花生育時期、干物質(zhì)積累與分配以及產(chǎn)量的影響，以期為南疆棉區(qū)的優(yōu)化種植策略提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2023—2024年在新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣 （41^°18^′N，86^°16^′E 進行，試驗地位于天山南麓，塔里木盆地東北邊緣，屬暖溫帶大陸性荒漠氣候區(qū)；海拔 860m ，年日照時間2880～3200h ，太陽總輻射能為 145～152kcal ·cm^-2 ，氣溫 ?10^°C 的積溫為 4000～4500^°C ，無霜期為 190～220d ，年平均溫度為 11^°C ，年均降水量為 43mm ，年均蒸發(fā)量為 2700mm ，2023年和2024年棉花生育期內(nèi) （4-10 月）的日氣溫及日降水量見附圖1。氣象資料由新疆維吾爾自治區(qū)氣象局/農(nóng)業(yè)氣象臺提供。試驗田土壤質(zhì)地為黏性壤土， 0～60cm 土層的有機質(zhì)含量為7.59g?kg^-1 、全氮含量為 0.42g?kg^-1 、速效氮含量為 47.4mg?kg^-1 、有效磷含量為 30.2mg kg^-1 、速效鉀含量為 150mg?kg^-1?pH 為8.57、水溶性鹽分含量為 1.9g?kg^-1 。

1.2 試驗材料

3個供試棉花品種：新陸中79號（C1），生育期136d，屬早中熟品種，株型較緊湊；新陸早73號（C2），生育期 125d ，屬早熟品種，株型緊湊；欣試518（C3），生育期135d，屬早熟品種，株型緊湊或半緊湊。

1.3 試驗設(shè)計

2023年和2024年播種時間分別為4月23日和4月17日，采用機械覆膜、人工點播，每穴1～2 粒，待出苗后保留1株。均采用（ ¹⁰⁺⁶⁶⁺ 10）cm 寬窄行種植模式。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置5個種植密度即9.0株 ?m^-2（D1 ）、13.5株·m^-2（D2），18.0 株 ?_m^-2（D3. 、22.5株 ?m^-2（D4） 、27.0株 ?m^-2（D5） ，對應株距分別為 29.0cm 、19.0cm.14.6cm.11.5cm.9.5cm ，每個密度重復3次，共計45個小區(qū)，每個小區(qū)的面積為 68.4m² 0 10m×6.84m ）。2年試驗中，人工打頂時間分別為7月20日和7月10日，收獲時間分別為10月30日和10月21日。全生育時期采用當?shù)剞r(nóng)戶最佳施肥比例，灌水方式為膜下滴灌，肥料隨水滴施，全生育時期共灌水10次，每年棉花全生育期灌溉定額均為 4600m³?hm^-2 。此外，其他田間管理措施均與當?shù)爻Ｒ?guī)棉田管理措施保持一致。

1.4調(diào)查項目與方法

1.4.1生育時期。調(diào)查記錄棉花的出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期和吐絮期（以群體 50% 為標準），并計算苗期、蕾期、花鈴期和生育期（d）[8]。

1.4.2干物質(zhì)質(zhì)量。分別于2023年6月14日、7月4日7月19日8月4日、8月15日8月31日采集了6次干物質(zhì)樣品；在2024年6月7日、6月27日、7月13日、7月29日、8月28日采集5次樣品，測定單株棉花的干物質(zhì)質(zhì)量。每個小區(qū)內(nèi)隨機選取3株長勢均勻一致的棉株進行采樣，采集的棉花樣品按營養(yǎng)器官（莖、葉）和生殖器官（蕾、花、鈴）分開。將各樣品放入 105°C 烘箱內(nèi)殺青 30min 后，將溫度調(diào)至 80^°C ，烘干至質(zhì)量恒定，測定各部位的單株干物質(zhì)質(zhì)量。

作物的生理時間（physiologicaltime，PT）指作物在最適溫度條件下，某一發(fā)育階段或生育期所需的時間。PT作為時間尺度，用以消除溫度差異對不同年份和地點之間作物發(fā)育的影響，計算公式如下：

式中， T 是日平均氣溫，RTE（relativethermalef-fect是溫度的相對熱效應，是定量作物發(fā)育進程的時間尺度。 T_b，T₀，T_m 分別為作物生育期的三基點溫度，即發(fā)育下限溫度、最適溫度和上限溫度。本研究中，棉花的 T_b 為 12°C，T₀ 為 25°C?T_m 為35^°C^[19] 。

式中， PT（d） 是從播種時間（0）到作物生長發(fā)育某一階段或發(fā)育時期 ρ（t） 進行積分的過程

Beta生長方程通過干物質(zhì)質(zhì)量的實測數(shù)據(jù)對棉花生育期的整個過程進行擬合，獲得最大干物質(zhì)積累量（ W_max） 、達到最大干物質(zhì)積累量的時間 （t_e） 和達到最大生長速率 （c_m） 的時間 （t_m） 。該方程能夠很好地反映棉花的生長動態(tài)，并通過方程的一階導數(shù)計算出營養(yǎng)器官和生殖器官的日生長速率和日分配系數(shù)。

式中，t是生理時間， dw/dt 是各器官的日生長速率，即各個器官每天的同化物總量。

根據(jù)公式（6）計算各個器官的同化物分配系數(shù) （I） ：

I_i=（dw_i/dt）/（dw_a/dt）

式中， d_Wi/dt 是 i 器官（本研究中是營養(yǎng)器官或生殖器官）的日生長速率，即 i 器官每天的同化物總量； d_Wa/dt 是地上部生物量的日生長速率，即地上部每天的同化物總量。在苗期（播種后 37～38d ）、蕾期（播種后 60～63d ）、花鈴中期（播種后 96～ 104d）、花鈴后期（播種后 113～124d 調(diào)查計算營養(yǎng)器官和生殖器官的同化物分配系數(shù)。

1.4.3棉花產(chǎn)量。當達到吐絮標準后，對小區(qū)內(nèi)的棉花進行人工采收并稱量，計算籽棉產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用MicrosoftExcel2019整理數(shù)據(jù)，使用SPSS27.0統(tǒng)計分析軟件進行單因素和雙因素方差分析，用鄧肯多重范圍檢驗法（Duncan's新復極差法）進行密度間的顯著性分析。使用R4.2.3軟件中的nlsO函數(shù)，對Beta生長方程的 W_max?t_e t_m，c_m 參數(shù)進行非線性回歸擬合，并用Origin2021軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同種植密度和品種對棉花生育期的影響

不同年份間棉花的出苗-現(xiàn)蕾、現(xiàn)蕾-開花、開花-吐絮天數(shù)和生育期均存在顯著差異，不同品種的棉花出苗－現(xiàn)蕾天數(shù)存在顯著差異，而不同種植密度下棉花的出苗-現(xiàn)蕾天數(shù)及生育期存在顯著差異（表1）。由于棉花生育進程對溫濕度較為敏感，因此不同年份間出苗-現(xiàn)蕾、現(xiàn)蕾-開花、開花-吐絮的變化較為明顯（表2）。2年試驗中，各個品種在不同種植密度下播種-出苗天數(shù)（2023年為10d，2024年為7d）現(xiàn)蕾-開花天數(shù)（2023年為 21～24d，2024 年為 25～28d ）無顯著差異。2023年，C1品種在D5密度下的出苗-現(xiàn)蕾天數(shù)（31d）顯著長于D1（26d）D2（27d）和D3密度（28d），C2品種在D5密度下的出苗-現(xiàn)蕾天數(shù)（30d）顯著長于其余4個密度 （23～27d） ，C3品種在D5密度下的出苗-現(xiàn)蕾天數(shù)（33d）顯著長于D1和D2密度（28d）；C1品種在不同密度下開花-吐絮天數(shù)（ 61～64d 無顯著差異，C2品種在D5密度下的開花-吐絮天數(shù)（67d）顯著長于其余4個密度（ 61～64d ，C3品種在D5密度下的開花-吐絮天數(shù)（64d）顯著長于D3密度（57d）。2023年，C1品種在D4和D5密度下的生育期（125d）顯著長于D1、D2和D3密度（ 120～ 123d），C2和C3品種在D5密度下的生育期（分別為 129d，128d 顯著長于其余4個密度（C2：116～124c 1和 C3：121～123d ）。

表1棉花生育期的方差分析結(jié)果

Table1Results of variance analysis of cotton growth period

注：同列不同小寫字母表示同一年份同一品種不同種植密度間的差異顯著（ Plt;0.05） 。 Y，C 和D分別代表年份、品種和種植密度。*表示差異顯著（ Plt;0.05 ） ** 表示差異極顯著（ Plt;0.01 ），ns表示差異不顯著。

Note：Diferent lowercase letters in the same column indicate significant differences （Plt;0.05） among different planting densities ofthesame varietyinthesameyear.Y，CandDepresentyearvarietyandplantingdensityespectively.*sigiicant difference （ Plt;0.05） ！ ** ，extremely significant difference （ Plt;0.01 ; ns，no significant difference.

表2不同種植密度和品種對棉花生育期的影響

Table2 The effect of different planting densities and varieties on cotton growth stages （

2024年，C1品種在D4和D5密度下的出苗-現(xiàn)蕾天數(shù)（40d）顯著長于D1（35d）和D2（37 d），C2品種在D5密度下的出苗-現(xiàn)蕾天數(shù)（39d）顯著長于D1密度（31d），C3品種在D4和D5密度下的出苗-現(xiàn)蕾天數(shù)（39、40d）顯著長于D1和D2密度（35d）;各品種在不同種植密度下現(xiàn)蕾-開花天數(shù)（ 25～28d ）、開花-吐絮天數(shù)均無顯著差異（ 66～69d） 。2024年，C1品種在D4和D5密度下的生育期（139d）顯著長于D1密度（136d），C2品種在D5密度下的生育期（142d）顯著長于其余4個密度（ 132～139d ，C3品種在D5密度下的生育期（141d）顯著長于D1、D2和D3密度（ 133～137d） 。與2023年相比，2024年C1、C2和C3品種平均生育期分別延長了 15d，15d 、10d，主要是由于播種-出苗和出苗-現(xiàn)蕾階段延長。

2.2不同種植密度和品種對干物質(zhì)積累的影響

年份對營養(yǎng)器官和生殖器官的最大干物質(zhì)積累量（ ?W_max） 和最大生長速率 （c_m） 影響顯著，對地上部的 W_max 影響顯著，但對地上部 c_m 無顯著影響。品種對營養(yǎng)器官和地上部的 W_max 及營養(yǎng)器官的 c_m 有顯著影響。種植密度顯著影響棉花營養(yǎng)器官、生殖器官和地上部的 W_max 和 c_m 。品種和種植密度的互作顯著影響營養(yǎng)器官和生殖器官的c_m （表3）。

表3棉花器官干物質(zhì)積累擬合參數(shù)的方差分析

Table3Analysisof variance of the fited parameters of cotton organsdrymatteraccumulation

注：Y、C和D分別代表年份、品種和種植密度。*和 ^** 分別表示在0.05和0.01水平顯著。 Note：Y，Cand D represent year，varietyand plantingdensity，respectively.*and ^** indicate significance at the 0.05 and 0.01 probability levels，respectively.

2023年和2024年，隨著種植密度的增加，C1和C2品種營養(yǎng)器官、生殖器官和地上部的W_max 和 c_m 的變化趨勢基本一致，均呈先增加后降低的趨勢，并在D3密度時達到最大值；C3品種的營養(yǎng)器官、生殖器官和地上部的 W_max 和 c_m 則隨種植密度的增加而增加（圖1和圖2）。2年試驗結(jié)果平均，與D1密度相比，在D3密度下C1和C2的營養(yǎng)器官 W_max 分別增加了 161.39% ！158.59% ，C3的營養(yǎng)器官 W_max 在D5密度下增加了 191.09% ；與D1密度相比，C1和C2的生殖器官 W_max 在D3密度下分別增加了 191.98% 、140.87% ，C3的生殖器官 W_max 在D5密度下增加了 138.05% ;與D1密度相比，C1和C2的地上部W_max 在D3密度下分別增加了 175.34% ！127.42% ，C3的地上部 W_max 在D5密度下增加了206.13% （附表1）。2年試驗結(jié)果平均，與D1密度相比，C1和C2的營養(yǎng)器官 c_m 在D3密度下分別增加了 152.17%.122.53%，C 3在D5密度下增加了 173.29% ;與D1密度相比，C1和C2的生殖器官 c_m 在D3密度下分別增加了 222.83% 心126.43% ，C3在D5密度下增加了 143.42% 。與D1密度相比，C1和C2的地上部 c_m 在D3密度下分別增加了 190.45%、99.10% ，C3在D5密度下增加了 117.17% （附表1）。

年份對生殖器官和地上部達到最大生長速率的時間 （t_m） 有顯著影響，對營養(yǎng)器官和地上部達到最大十物質(zhì)積累量的時間 （t_e） 有顯著影響。品種對地上部的 t_m 和營養(yǎng)器官的 t_e 有顯著影響。種植密度對營養(yǎng)器官、生殖器官和地上部的 t_m 有顯著影響。品種和種植密度的互作對營養(yǎng)器官的t_m 和地上部的 t_e 有顯著影響（表3）。

2023年，C1和C3營養(yǎng)器官的 t_m 在不同種植密度下沒有顯著差異，與D4密度相比，C2營養(yǎng)器官的 t_m 在D1密度下最大，比D4密度顯著推遲6d（以生理時間計算，下同）。密度對3個棉花品種生殖器官和地上部的 t_m 均無顯著影響。

2024年，C1營養(yǎng)器官的 t_m（50.4d） 在D3密度下最大，比D2、D4和D5密度分別推遲 4.3d 、5.0d，11.3d;C2 和C3營養(yǎng)器官的 t_m 在D2密度下最大，分別為 51.8d 和 50.3d ，分別比D5密度顯著推遲 5.2d.6.8d C1生殖器官的 t_m 在D3密度下（最大，為64.4d）比D2密度（最小）顯著推遲了 2.4d;C2 生殖器官的 t_m 在D1密度下分別比D4和D5密度下推遲 1.5d，1.2d;C3 生殖器官的 t_m 在不同種植密度下無顯著差異。C1地上部的 t_m 在D3 密度下最大（58.6d），比D5密度下顯著推遲 4.7d ，比D2密度下顯著推遲3.0d；與其他密度相比，在D1密度下C2地上部的 t_m （62.8d）顯著推遲 4.2～5.4d ；與其他密度相比，在D5密度下C3地上部的 t_m （60.0d）顯著推遲1.5～4.2d （附表1）。

2023年，密度對3個棉花品種營養(yǎng)器官、生殖器官、地上部的 t_e 均無顯著影響。2024年，C1營養(yǎng)器官的 t_e 在不同種植密度下沒有顯著差異；與D3密度相比，C2營養(yǎng)器官的 t_e 在D2密度下顯著推遲 1.5d ；與D5密度相比，C3營養(yǎng)器官的 t_e 在D4密度下顯著推遲 2.0d 。2024年，與D5密度相比，C1生殖器官的 t_e（70.6 d）在D3密度下顯著推遲 1.2d ；與D1密度相比，C2生殖器官的 t_e（71.4d） 在D3密度下顯著推遲 1.3d ；與D3和D4密度相比，C3生殖器官的 t_e 在D5密度下顯著推遲4.5d和 4.1d2024 年，C1和C2地上部的 t_e 在不同種植密度下無顯著差異；與D3密度相比，在D5密度下C3地上部的 t_e （82.5d）比其他密度處理顯著推遲9.3～12.7d （附表1）。

2.3不同種植密度和品種對干物質(zhì)分配的影響

3個棉花品種的營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)隨著生育時期的推進逐漸降低，而生殖器官同化物分配系數(shù)則逐漸增加。2年試驗結(jié)果平均，3個棉花品種生殖器官同化物分配系數(shù)從苗期開始逐漸增加，在花鈴后期（2023年對應的PT分別為62.9d.61.6d.61.0d，2024 年對應的PT分別為62.9d.62.0d.61.5d） 達到最大值（圖3和附表2）。

由于種植密度和品種在不同生長階段對棉花干物質(zhì)分配的影響不同，本研究選取了4個關(guān)鍵生育時期：苗期、蕾期、花鈴中期和花鈴后期進行分析，各時期對應的PT見附表2。年份對苗期、蕾期和花鈴中期的營養(yǎng)器官及生殖器官同化物分配系數(shù)有顯著影響，品種對各生育時期營養(yǎng)器官和生殖器官同化物分配系數(shù)均沒有顯著影響，種植密度、品種及品種與種植密度的互作對花鈴中期和花鈴后期的營養(yǎng)器官及生殖器官同化物分配系數(shù)有顯著影響。

2年試驗中，苗期各品種在不同種植密度下，營養(yǎng)器官和生殖器官的同化物分配系數(shù)沒有顯著差異（附表2）。2023年蕾期，C1和C3品種在不同密度下營養(yǎng)器官和生殖器官同化物分配系數(shù)無顯著差異；C2品種營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)在D2密度下，較D4、D5分別顯著提高10.27百分點、15.19百分點；C2品種生殖器官同化物分配系數(shù)在D5密度下，較D1D2和D3分別顯著增加11.14百分點、15.19百分點、11.08百分點。2023年花鈴中期，C1和C2品種在不同密度下營養(yǎng)器官和生殖器管同化物分配系數(shù)無顯著差異；與D5密度相比，C3品種在D1密度下營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)顯著增加13.46百分點，生殖器官同化物分配系數(shù)顯著降低13.46百分點。2023年花鈴后期，隨種植密度的增加，C1和C2品種營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)呈先降低后升高的趨勢，在D5密度下最大，相反，生殖器官同化物分配系數(shù)則呈先升高后降低的變化趨勢，在D3密度下最大；C3品種的同化物分配在不同密度下無顯著差異（圖3和附表2）。

Solidanddashed lines representtheassmilatepartitioning index for vegetative organs andreproductive organs.Brown， ?ink，blue，yellow，and greenrepresent D1-D5，respectively.

實線和虛線表示營養(yǎng)器官和生殖器官的同化物分配系數(shù)。棕色、粉色、藍色、黃色和綠色分別表示 D1～D5 □

圖3不同種植密度下棉花營養(yǎng)器官和生殖器官同化物分配系數(shù)

Fig.3Theassimilatepartitioning index forvegetativeorgansand reproductive organs of cotonunderdifferent planting densities

2024年蕾期，在不同種植密度下，3個品種的營養(yǎng)器官和生殖器官的同化物分配系數(shù)均無顯著差異。2024年花鈴中期，C1品種在D5密度下營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)最大，為 72.88% 。在D2密度下生殖器官同化物分配系數(shù)（ 40.94% ）顯著高于其他密度處理；C2品種營養(yǎng)器官和生殖器官同化物分配系數(shù)在不同密度下無顯著差異；C3品種在D2密度下營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)達到最大（ 71.46% ），在D5密度下生殖器官同化物分配系數(shù)最大 39.77% ），均顯著高于其他密度處理。2024年花鈴后期，C1品種營養(yǎng)器官與生殖器官同化物分配系數(shù)在不同密度下無顯著差異；C2品種營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)在

D4密度下較D1、D2和D3分別顯著增加4.29百分點、3.34百分點、9.23百分點，生殖器官同化物分配系數(shù)在D3密度下顯著高于其他密度處理；C3品種營養(yǎng)器官同化物分配系數(shù)在D1密度下較D3、D4和D5分別顯著增加8.45百分點、8.74百分點、12.84百分點，生殖器官同化物分配系數(shù)在D5密度下顯著高于其他密度處理（圖3和附表2）。

2.4不同種植密度和品種對籽棉產(chǎn)量的影響

C1和C2品種的籽棉產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先增后降趨勢，而C3品種的籽棉產(chǎn)量則隨種植密度增加而增加。2023年，C1品種在D3密度下的籽棉產(chǎn)量最高，達到 6166.98kg?hm^-2 ，比D5（產(chǎn)量最低）顯著增加了 19.35% ;C2品種在不同密度下的籽棉產(chǎn)量無顯著差異，在D3密度下產(chǎn)量最高，為 5666.95kg?hm^-2; C3品種在D5密度下的籽棉產(chǎn)量達到 5500.28kg?hm^-2 ，比D1顯著增加了 34.69% 。2024年，C1品種在不同密度下的籽棉產(chǎn)量差異不顯著，在D3密度下籽棉產(chǎn)量最高，為 6750.34kg?hm^-2; C2品種在不同密度下的籽棉產(chǎn)量無顯著差異，但在D4密度下籽棉產(chǎn)量最高，為 6667.00kg?hm^-2; C3品種在D5密度下的籽棉產(chǎn)量為 6250.32kg?hm^-2 ，比D1密度下顯著增加了 19.05% （圖4）。

圖4不同品種在不同種植密度下的籽棉產(chǎn)量

Fig.4Seed cotton yield of different varieties under different planting densities

3討論

充足的光熱資源是南疆植棉區(qū)實現(xiàn)棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。2023年4一5月極端低溫顯著抑制了棉花的光合作用和生長發(fā)育，并導致生育進程推遲 7～10d ，致使苗期生物量積累嚴重不足；更為關(guān)鍵的是，生育期的延遲使棉花花鈴期與6一8月高溫期重疊，這一方面引發(fā)呼吸消耗大幅增加，另一方面削弱了同化物向生殖器官的分配比例，最終導致2023年籽棉產(chǎn)量較2024年明顯降低。

3.1不同種植密度和品種對生育期及干物質(zhì)積累與分配的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，種植密度對棉花生長發(fā)育進程及干物質(zhì)積累和分配具有顯著調(diào)控作用。隨著種植密度的增加，棉花整個生育期有所延長，這與前人的研究結(jié)果[20-21]一致。當種植密度較高時，棉田中下部光照條件變差，導致植株下部蕾鈴脫落加重，結(jié)鈴部位上移，中下部棉鈴的鈴期延長，最終使得吐絮時間推遲、生育期延長；而適宜的植棉密度能促進個體發(fā)育，提高冠層通風透光性，使現(xiàn)蕾開花早而集中，吐絮早且生育期提前[22]。

不同種植密度下的產(chǎn)量穩(wěn)定性與干物質(zhì)積累和分配密切相關(guān)，總生物量的積累決定了產(chǎn)量的形成[23-24]。本研究發(fā)現(xiàn)，在較低密度（D1、D2和D3）時，C1和C2的營養(yǎng)器官、生殖器官和地上部的最大干物質(zhì)積累量和最大生長速率隨著種植密度的增加呈升高的趨勢，然而當種植密度繼續(xù)增大（D4和D5），干物質(zhì)積累量開始下降，這可能是由于高種植密度導致群體規(guī)模變大，個體間資源競爭加劇，從而抑制了單株的生長和干物質(zhì)的積累，這與婁善偉等[25]和劉瑞顯等[2的研究結(jié)果一致。C3的最大干物質(zhì)積累量和最大生長速率隨著種植密度的增加而增加，在D5時達到最大值，這與李越鵬等[2和薛占琪[2的研究結(jié)果一致，表明該品種具有較強的適應性和較高的群體生產(chǎn)力。

產(chǎn)量潛力的提高依賴于生物量向生殖器官的分配比例[29。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，密度調(diào)控對干物質(zhì)分配的動態(tài)平衡具有顯著影響，種植密度過高或過低都會影響群體干物質(zhì)在營養(yǎng)器官和生殖器官間之間的合理分配[3]。本研究中，棉花營養(yǎng)器官的干物質(zhì)分配比例隨著種植密度的增加逐漸下降，這與Mao等3的研究結(jié)果一致，生殖器官的干物質(zhì)分配比例則呈先升后降的趨勢，在低種植密度下，C1和C2的干物質(zhì)更多地分配給生殖器官，而在高種植密度下，群體間的競爭加速了棉花的生長進程，導致生殖器官的發(fā)育提前（2024年表現(xiàn)為 t_m 和 t_e 降低；2023年高種植密度對生殖器官的 t_m 和 t_e 沒有顯著影響，可能是由于氣候補償效應維持了生殖發(fā)育），限制了同化物向生殖器官的分配，從而顯著降低了生殖器官同化物分配系數(shù)。而C3品種展現(xiàn)出獨特的生態(tài)適應性，在高種植密度下，生殖器官同化物分配系數(shù)仍能保持較高，這可能是因為該品種棉花具有較強的自身調(diào)節(jié)能力，能夠根據(jù)環(huán)境條件的變化調(diào)整生物量及其分配，從而保持產(chǎn)量的穩(wěn)定。

3.2不同種植密度和品種對棉花產(chǎn)量的影響

棉花生物量是籽棉產(chǎn)量形成的決定因素[32]適當?shù)姆N植密度可以最大限度地提高棉花品種的產(chǎn)量，還可以更有效地管理資源分配，減少生產(chǎn)損失[33]，然而，進一步增加種植密度會導致更多蕾鈴脫落，從而降低棉花產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，C1和C2的籽棉產(chǎn)量隨種植密度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，與干物質(zhì)積累量變化一致，當密度達到D3時，籽棉產(chǎn)量最高，這與辛明華等34的結(jié)果相似。C3在D5時籽棉產(chǎn)量最高，王海濤等[20]的研究也表明，隨著種植密度的增加，冀JC4系的皮棉產(chǎn)量顯著提高。因為在較低種植密度下，群體個體生長較好，但由于群體數(shù)量較少，產(chǎn)量較低。而隨著密度的增加，雖然個體生長受到一定影響，但群體總體生物量增加，最終導致產(chǎn)量的提高。

4結(jié)論

隨著種植密度的增加，新陸中79號和新陸早73號的干物質(zhì)積累量呈先增后降的趨勢，在18株 ?m^-2 密度下干物質(zhì)積累量和籽棉產(chǎn)量最高；而欣試518的干物質(zhì)積累量和籽棉產(chǎn)量持續(xù)增加，在27株 ?m^-2 密度下最高。因此，推薦新陸中79號和新陸早73號的種植密度為18株 ?m^-2 欣試518的種植密度為27株·m^-2 。

附件：

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附圖12023一2024年棉花生長季的日氣溫和日降水量

Fig. S1Daily temperature，and precipitation during cotton growing seasonsin 2023and2024

附表1在不同種植密度下棉花干物質(zhì)積累的擬合參數(shù)值

Table S1Fitting parameter values of cotton dry matter accumulation underdifferentplanting densities

附表2不同種植密度下棉花各器官的同化物分配系數(shù)

Table S2The assimilate partitioning index for vegetativeorgansand reproductive organs ofcotton under different planting densities

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（責任編輯：王國鑫責任校對：王小璐）