種植密度對(duì)早熟陸地棉主要性狀的影響

寧新柱 ，林 海 ，宿俊吉 ，李吉蓮 ，劉 萍 ，鄧福軍 ，段理慧 ，安 剛

（1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆 石河子 832000；2.農(nóng)八師149團(tuán)，新疆 石河子 832000）

新疆的棉花種植面積占到全國(guó)的1/6，產(chǎn)量占全國(guó)棉花產(chǎn)量的40%，已成為我國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)基地。棉花是新疆農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。近年來(lái)，滴灌技術(shù)的發(fā)展致使新疆棉花面積和產(chǎn)量大幅度提高，并已形成了“滴灌、矮、密、早、膜”的植棉技術(shù)。新疆北疆以種植早熟緊湊的棉花品種為主，矮、密、早技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，種植密度對(duì)棉花群體、個(gè)體干物質(zhì)積累、產(chǎn)量性狀均有影響[2-4]。

本研究在充分考慮植棉密度經(jīng)驗(yàn)值的基礎(chǔ)上，設(shè)置不同密度梯度，分析北疆中等肥力棉田滴灌條件下，棉花種植密度對(duì)群體、個(gè)體器官干物質(zhì)積累、葉片葉綠素相對(duì)含量及單株鈴數(shù)、鈴質(zhì)量、衣分、產(chǎn)量的影響，為北疆棉花種植密度的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種為北疆主栽棉花品種新陸早33號(hào)原種，由新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所選育并且提供。

1.2 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，6個(gè)密度處理分別為9.0萬(wàn)，13.5萬(wàn)，18.0萬(wàn)，22.5萬(wàn)，27.0萬(wàn)和31.5 萬(wàn)株 /hm2，重復(fù) 4 次[6]，小區(qū)面積 66.7 m2。試驗(yàn)在石河子149團(tuán)17連試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)田肥力中等，鹽堿輕，排灌方便，前茬是棉花。試驗(yàn)種子經(jīng)多福甲拌種后于4月20日播種。采用機(jī)器鋪膜開(kāi)溝，人工在膜上點(diǎn)播，播深為1.5～2.0 cm。生育期灌水10次，每次灌水300 m3/hm2，全部為滴灌，6月10日灌頭水，9月5日停水。不同處理的施肥量和施肥時(shí)間相同，基肥:播前耕施尿素180 kg/hm2＋硫酸二銨450 kg/hm2＋油渣1200 kg/hm2；生育期追肥:尿素 305 kg/hm2＋磷酸二氫鉀4.5 kg/hm2。苗期中耕2次，化控3次，縮節(jié)胺總用量150 g/hm2，7月5日打頂，其他田間管理與大田相同。

棉花生育期間調(diào)查棉花農(nóng)藝性狀（株高、果枝始節(jié)、蕾、花、鈴）。實(shí)收不同處理的小區(qū)籽棉產(chǎn)量并進(jìn)行分析。

1.3 測(cè)試方法

從棉花現(xiàn)蕾期開(kāi)始取樣，每20 d取1次，直至吐絮后，共取樣5次。每次取中行和邊行長(zhǎng)勢(shì)一致的棉花植株各1株，將植株連根鏟出，先殺青，以恒溫烘干法烘干后測(cè)定干物質(zhì)質(zhì)量，用電子天平稱其質(zhì)量。干物質(zhì)測(cè)定包括根、莖、葉、蕾、花和鈴。每次取樣用美國(guó)生產(chǎn)的CCM-200型手持式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定倒4葉的葉綠素相對(duì)含量。

植株吐絮后每處理分別取上、中、下部鈴各50鈴，室內(nèi)測(cè)定鈴質(zhì)量、衣分；送樣棉到中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花纖維品質(zhì)檢測(cè)中心檢測(cè)絨長(zhǎng)、伸長(zhǎng)率、比強(qiáng)度、馬克隆值。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，小區(qū)產(chǎn)量利用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度下棉花生育期的變化

密度為9.0萬(wàn)，18.0萬(wàn)，22.5萬(wàn)株/hm2的處理小區(qū)，開(kāi)花提前，生育期123 d；密度27.0萬(wàn)～31.5萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)，生育期126 d，高密度比低密度生育期延后3 d。

2.2 不同種植密度下棉花株高、葉片數(shù)、果枝數(shù)、始節(jié)高、蕾數(shù)、鈴數(shù)的變化

結(jié)果表明，密度與株高、葉片數(shù)、果枝數(shù)、蕾數(shù)、鈴數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)[5]，與始節(jié)高呈顯著正相關(guān)。通過(guò)對(duì)密度與株高、葉片數(shù)、果枝數(shù)、蕾數(shù)、鈴數(shù)回歸分析發(fā)現(xiàn)，密度與株高的變化趨勢(shì)顯著擬合于線性模型，線性方程為Y＝79.087－0.658X，R2＝0.796，F(xiàn)＝15.642，P＝0.017；密度與單株葉片數(shù)的變化趨勢(shì)極顯著擬合于線性模型，線性方程為 Y＝12.940－0.122X，R2＝0.949，F(xiàn)＝74.596，P＝0.001；密度與單株果枝數(shù)的變化趨勢(shì)極顯著擬合于對(duì)數(shù)曲線模型，對(duì)數(shù)曲線方程為Y＝7.544－0.412lnX，R2＝0.969，F(xiàn)＝124.672，P＝0.000；密度與單株始節(jié)高的變化趨勢(shì)極顯著擬合于冪指數(shù)曲線模型，冪指數(shù)曲線方程為Y＝10.573X0.074，R2＝0.947，F(xiàn)＝71.49，P＝0.001；密度與單株蕾數(shù)的變化趨勢(shì)顯著擬合于線性模型，線性方程為Y＝2.966－0.055X，R2＝0.708，F(xiàn)＝9.695，P＝0.036；密度與單株鈴數(shù)的變化趨勢(shì)極顯著擬合于對(duì)數(shù)曲線模型，對(duì)數(shù)曲線方程為Y＝16.445－3.862lnX，R2＝0.976，F(xiàn)＝163.054，P＝0.000[6]（圖1）。

2.3 不同密度處理棉花不同時(shí)期不同器官干物質(zhì)積累的變化

不同種植密度下不同時(shí)期棉花不同器官干物質(zhì)的積累呈S曲線，這與前人研究相同[7]。密度9.0萬(wàn)株/hm2的處理棉花根系干質(zhì)量是密度31.5萬(wàn)株/hm2處理棉花根系干質(zhì)量的2倍。棉花營(yíng)養(yǎng)器官干質(zhì)量的積累在8月達(dá)最大，9月下降，棉花生殖器官干質(zhì)量積累在開(kāi)花后增幅較大，在9月達(dá)最大[8]。通過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)，密度與蕾期總干質(zhì)量的變化趨勢(shì)顯著擬合于逆曲線模型:Y＝0.893＋63.315/X，R2＝0.721，F(xiàn)＝10.324，P＝0.032；密度與開(kāi)花初期總干質(zhì)量的變化趨勢(shì)極顯著擬合于S型曲線模型:ln Y＝2.336＋12.601/X，R2＝0.961，F(xiàn)＝97.413，P＝0.001；密度與花鈴期總干質(zhì)量的變化趨勢(shì)極顯著擬合于三次曲線模型:Y＝44.43＋9.186X＋0.670X2＋0.012X3，R2＝0.995，F(xiàn)＝131.335，P=0.008；密度與鈴期總干質(zhì)量的變化趨勢(shì)極顯著擬合于逆曲線模型:Y＝14.494＋939.883/X，R2＝0.993，F(xiàn)＝578.547，P=0.000；密度與鈴期末期總干質(zhì)量的變化趨勢(shì)極顯著擬合于逆曲線模型:Y＝-3.984＋1582.187/X，R2＝0.978，F(xiàn)＝131.446，P＝0.000；密度與吐絮期總干質(zhì)量的變化趨勢(shì)極顯著擬合于對(duì)數(shù)曲線模型:Y＝196.570－46.582 ln X，R2＝ 0.960，F(xiàn)＝96.527，P＝0.001（圖 2）。

2.4 不同密度處理棉花單鈴質(zhì)量、衣分的變化

不同種植密度處理棉花的鈴質(zhì)量變化，密度越大鈴質(zhì)量越小，與前人研究相似[9]；下部鈴質(zhì)量越小。密度13.5萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)單鈴質(zhì)量最大，為5.86 g，其次是9萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)。單株平均鈴質(zhì)量隨密度的增加減輕，通過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)，密度與單株平均鈴質(zhì)量的變化趨勢(shì)極顯著擬合于二次曲線模型，曲線方程為:Y＝5.714＋0.029X －0.002X2，R2＝0.993，F(xiàn) ＝221.207，P ＝0.001。隨密度的增加，棉花下部鈴質(zhì)量減輕明顯，通過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)，密度與下部鈴質(zhì)量的變化趨勢(shì)極顯著擬合于二次曲線模型，曲線方程為:Y＝4.534＋0.057X－0.002X2，R2＝0.970，F(xiàn)＝48.552，P＝0.005（圖 3）。

不同種植密度下衣分變化不顯著，密度為22.5萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)的棉鈴平均衣分、下部鈴衣分最高，分別為40.87%，42.25%。通過(guò)回歸分析，密度與棉花下部鈴衣分的變化趨勢(shì)顯著擬合于S曲線模型，曲線方程為:ln Y＝-1.238/X，R2＝0.805，F(xiàn)＝16.463，P＝0.015（圖 3）。

2.5 不同密度處理對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

對(duì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，種植密度為22.5萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)的籽棉、皮棉產(chǎn)量最高，與其他處理間差異極顯著，其次是27.0萬(wàn)，18.0萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)（表1）。

表1 不同密度處理的產(chǎn)量構(gòu)成情況

通過(guò)密度與籽棉、皮棉產(chǎn)量回歸分析，密度與籽棉產(chǎn)量的變化趨勢(shì)顯著擬合于二次曲線模型，曲線方程為Y＝3334.204＋209.853X－4.806X2，R2＝0.864，F(xiàn)＝9.545，P＝0.049，方程中X＝21.83，Y＝5625.001；與皮棉產(chǎn)量的變化趨勢(shì)顯著擬合于二次曲線模型，曲線方程為Y=1239.05＋93.101X－2.022X2，R2＝0.875，F(xiàn)＝10.486，P＝0.044，方程 X＝23.01，Y＝2310.743（圖 4）。通過(guò)籽棉、皮棉回歸方程擬合，密度在21.83萬(wàn)～23.01萬(wàn)株/hm2產(chǎn)量最高。綜合鈴質(zhì)量、衣分、產(chǎn)量性狀，北疆種植棉花的最佳密度22.5萬(wàn)株/hm2。

3 討論

棉花種植密度為18.0萬(wàn)～27.0萬(wàn)株/hm2，株距9.6～15.3 cm，棉花下部通風(fēng)透光性好，籽棉、皮棉產(chǎn)量高[10]，棉花單株干物質(zhì)累積隨密度的增加而減少，群體干物質(zhì)的積累則隨密度的增加而增加[11-12]。試驗(yàn)中，全株干物質(zhì)積累的關(guān)鍵時(shí)期在花鈴期，加強(qiáng)花鈴期的田間管理是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期。

密度為22.5萬(wàn)株/hm2處理的籽棉、皮棉產(chǎn)量最高。31.5萬(wàn)株/hm2處理生物產(chǎn)量高，但經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量卻較低；而低密度的群體生物產(chǎn)量受到限制，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量也很難進(jìn)一步提高[13]。在新疆北疆早熟棉區(qū)種植密度為22.5萬(wàn)株/hm2時(shí)，棉花個(gè)體、群體間較協(xié)調(diào)，田間通風(fēng)透光性好，棉花長(zhǎng)勢(shì)均勻，易管理。

早打頂技術(shù)可促使上部棉鈴鈴質(zhì)量顯著增加，上部果枝結(jié)鈴多、吐絮早[14]，在新疆北疆棉花種植密度應(yīng)結(jié)合品種特性，不同類型的棉花品種高密度種植棉花矮、早技術(shù)的應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究。

不同種植密度影響棉花單株光合產(chǎn)物的形成和根系養(yǎng)分的吸收，最終會(huì)影響鈴質(zhì)量和產(chǎn)量，密度越大鈴質(zhì)量越小，而產(chǎn)量隨密度增加而增加，但當(dāng)達(dá)到一定的密度時(shí)產(chǎn)量下降，田間管理成本增加，種植棉花的效益下降。

相同密度下不同株行距配置對(duì)棉田空間的溫度、濕度、光照、棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量的影響有待深入研究。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)表明，棉花不同種植密度影響棉花生育期，密度越大生育期越長(zhǎng)；種植密度越大，棉花株高、果枝數(shù)、葉片數(shù)、蕾數(shù)、鈴數(shù)、鈴質(zhì)量下降，單株優(yōu)勢(shì)減弱；密度越大，單株始節(jié)高度越高，苗期群體長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，造成營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，豐產(chǎn)潛力下降；棉花干物質(zhì)積累呈“S”曲線，棉花開(kāi)花后，不同密度處理的棉花干物質(zhì)增長(zhǎng)率不同，密度為13.5萬(wàn)～27.0萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)的9月干物質(zhì)積累達(dá)最大。花鈴期是棉花生殖器官干物質(zhì)積累最快的時(shí)期，加強(qiáng)花鈴期肥水管理對(duì)提高棉花產(chǎn)量至關(guān)重要。密度對(duì)棉花下部鈴質(zhì)量影響最大，不同種植密度處理的籽棉、皮棉產(chǎn)量分析表明，密度為22.5萬(wàn)株/hm2處理小區(qū)籽棉、皮棉產(chǎn)量最高，差異極顯著。北疆種植早熟緊湊陸地棉適宜密度18.0萬(wàn)～27.0萬(wàn)株/hm2，密度為22.5萬(wàn)株/hm2時(shí)，衣分、籽棉和皮棉產(chǎn)量最高，效益最高。

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