不同種植密度對棉花生育生理特性的影響

摘 要：以荃銀2號為研究材料，設置5個密度水平，研究密度對轉雙價（Bt+CPTi）抗蟲基因雜交棉群體干物質量、LAI、葉綠素含量、光合速率等主要群體質量的影響。結果表明，干物質量以5.4萬株/hm2最大，達164.53g/株。處理M4（5.4萬株/hm2）、M5（6.1萬株/hm2）最大LAI出現時間比M1（3.3萬株/hm2）、M2（4.0萬株/hm2）提前15d左右。各處理葉綠素含量在盛花期最高，處理間無顯著差異。密度對棉株光合速率影響較大，生育期內各處理間光合速率均表現為差異顯著，M1（3.3萬株/hm2）處理與M5（6.1萬株/hm2）差異達極顯著水平。在3.3萬～5.4萬株/hm2水平范圍內，單位面積內群體質量隨密度的增加呈增長趨勢。密度為5.4萬株/hm2時皮棉產量最高，為2 071.53kg/hm2。

關鍵詞： 棉花；密度；生理特性；產量

中圖分類號 S562 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）11-13-03

種植密度作為棉花栽培的關鍵技術指標向來是研究棉花生產的關鍵因素[1]。棉花的密度與棉田的群體結構有著密切的關系，群體結構適宜的棉田棉花產量和品質都較好[2]。密度太小不利于高產，密度過高棉田群體過旺不利于管理，且棉花的品質受到一定的影響[3-5]。有研究認為在一定范圍內棉花產量和品質受密度影響較小[6-7]，也有研究認為適宜的種植密度因生態條件和栽培制度而異[8-9]。大多數研究認為密度對棉花的葉面積、群體冠層內的溫度、濕度及光分布均有影響，密度過高或過低均不利于高產[10]。

本試驗通過研究不同密度處理對轉雙價（Bt+CPTi）抗蟲基因雜交棉產量及品質的影響，探討密度對產量、品質互作效應的最佳模式，為轉基因抗蟲棉高產優質栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 試驗于2011-2012年在安徽農業大學科技實驗園進行。試驗田土壤為黃褐土，土壤有機質含量1.30%、全氮0.1%、速效氮101.5mg/kg、速效磷8.5mg/kg、速效鉀92.4mg/kg，排灌條件較好。供試品為轉雙價（Bt+CPTi）抗蟲基因雜交棉荃銀2號。試驗采用隨機區組設計，設置5個密度處理，分別為3.3萬株/hm2（M1）、4.0萬株/hm2（M2）、4.7萬株/hm2（M3）、5.4萬株/hm2（M4）、6.1萬株/hm2（M5），4次重復，共20個小區。每小區植棉4行，行距75cm，株距隨小區密度變化而相應調整。小區面積20m2。常規棉田管理。田間取樣及生理特性測定按棉花生育進程分別于苗期、蕾期、初花期、盛花期和吐絮期進行。

1.2 測定項目和方法

1.2.1 干物質量 每小區選取代表性棉株5株，105℃殺青30min，80℃烘干稱重。

1.2.2 葉面積指數 打孔稱重法[10]。用孔徑12mm的單孔打孔器分別從距葉梢和葉柄2cm處開始順次打孔，每片葉片共打孔20次，并注意避開中心葉脈和已經枯萎的部分，將打下的圓形葉片計數并裝入紙袋烘干（75℃下烘48h）、稱重（W1，單位：g）；打孔后的葉片裝入紙袋烘干、稱重（W2，單位：g）。計算公式為：葉面積（cm2）=（W1+W2）×打孔數×πr2×10-2/W1，其中：r為打孔器的半徑，這里為6mm。

1.2.3 葉綠素含量 采用乙醇提取法測定[12]。每次測定時，各處理稱取5.0g葉片的綠葉部分剪碎，置入盛有95%乙醇50mL容量瓶中，避光保存，待葉片完全變白后在722型分光光度計上讀取663nm和645nm下的光密度值，按下列公式計算出Chl a和Chl b（以Ca、Cb表示）的含量：Ca=12.71A663-2.59A645，Cb=22.88A663-4.67A645。

1.2.4 光合速率 采用LCpro+便攜式光合作用測定系統進行測定。分別于蕾期、盛花期、花鈴期和吐絮期測定光合速率。每期測定，于晴朗無云天氣上午10時測定，取代表性棉株3株，每次每一處理選取棉株倒4葉測定，每處理重復3次，取平均值。

1.3 數據處理 采用EXCEL軟件完成數據處理和作圖，采用DPS統計軟件進行回歸分析。

2 結果與分析

2.1 不同密度棉花群體干物質積累動態變化 由圖1可以看出，各個處理的干物質量積累動態趨勢一致，呈S型曲線變化。在盛花期前棉花群體干物質積累量均隨密度的增加而增大。盛花期后，M5處理的干物質積累量（157.51g/株）小于M4處理（164.53g/株），兩處理的干物質積累量均高于M1（144.89g/株）、M2（151.71g/株）和M3（152.81g/株）處理。說明提高種植密度可增大棉花群體干物質積累量。當植棉密度提高到適宜群體（5.4萬～6.1萬株/hm2）以后，群體干物質積累量并非隨密度的增大而相應提高。

圖1 不同處理對棉花群體干物質積累的影響

2.2 不同密度棉花群體葉面積系數變化 圖2表明整個生育期各處理葉面積動態均呈先上升后下降的趨勢，且隨密度的增加葉面積指數增加，各處理間存在差異。M4和M5（高密度）的峰值出現在8月5日左右，峰值分別為3.59、3.44。M1、M2、M3（低密度）處理最大LAI相對高密度處理出現較晚，出在8月18～20日，分別為2.94、3.17、3.25。這個與處理最大干物質積累速率出現一致。

圖2 不同處理葉面積系數變化

2.3 不同密度棉花葉綠素含量分析 葉綠素含量的高低反映葉片光合能力的強弱。由表1可知，各處理的葉綠素含量全生育期呈先升高后降低的趨勢，在盛花期達到最高，而后又開始下降。葉綠素含量高，有利于光合作用，制造更多的光合產物。各處理在盛花期前葉綠素含量無顯著差異。盛花期后各處理葉綠素含量分別降低0.32mg/g、0.225mg/g、0.295mg/g、0.14mg/g、0.66mg/g。其中M5處理葉綠素含量相較盛花期含量降低了21%，降低幅度明顯大于其他處理，這可能與高密度種植條件下棉田密度過大，棉株間的競爭加大，個體得不到充分發展，干物質累積少，棉花生長發育中后期，營養生長與生殖生長失去平衡，脫落較多以及衰老較早有關。

注：表中不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，不同大寫字母表示在0.01水平差異顯著，下同。

2.4 不同密度棉花群體光合速率變化 由表2可知，各處理在盛蕾至結鈴期主莖功能葉凈光合速率變化趨勢一致，均在盛花期達到最大值。處理M1的光合速率與其他4個處理差異達顯著水平。蕾期，M1處理光合速率較低，低密度栽培條件下棉田群體葉面積指數小，光能利用率低。至盛花期M1光合速率達最大值，較M2、M3、M4、M5處理分別高出10.1%、11.3%、8.4%、12.2%，這可能與低密度處理群體透光率高、通風條件好有關。各處理主莖葉光合速率隨密度的增加有降低趨勢。

2.5 不同密度棉花產量分析 由表3可以看出，隨密度增大，各處理單株鈴數呈下降趨勢。M1、M2處理單株鈴數與其他3個處理相比差異達顯著水平，M1的單株鈴數較M2高出13.02%，差異顯著；M3、M4、M5處理間差異不明顯。M1單鈴重較M5高出7.00%，差異顯著。其他處理間單鈴重無顯著差異。M4處理實收皮棉產量最高，為2 071.53kg/hm2，與其他4個處理相較，差異極顯著。產量最低的處理為M1處理，皮棉產量為1 502.45kg/hm2，M4處理較M1處理增產約37.88%。皮棉產量隨密度的增大呈先增后減的趨勢，說明皮棉產量并不總是隨著密度的增大而增加。在3.3萬～5.4萬株/hm2的密度范圍內，各處理隨密度增大，產量增加。

3 結論和討論

本試驗結果顯示密度較大的群體，其干物質增長速率較大，花鈴期棉花干物質積累最快，加強花鈴期田間管理是棉花產量形成的關鍵。董尚力等研究表明不同密度條件下群體總光合物質積累量表現為隨密度增加而增加。婁善偉等分析結果表明，干物質積累方面，棉花一生中干物質積累的總趨勢為上升，本研究結果與前人的結論一致。不同種植密度對棉花的生長有很大的影響，本試驗研究結果表明6.1萬株/hm2的種植密度使棉株具有最高的葉面積指數，種植密度對葉綠素含量影響不大。萬素梅、曹雯梅[12-13]等認為，在一定范圍內單位面積群體產量隨密度、總鈴數的增加呈直線增長趨勢，但單株鈴數卻隨密度的增加而減少。本試驗結果表明隨密度增大，單株鈴數、單鈴重呈下降趨勢，單位面積鈴數、皮棉產量呈先增后降趨勢，密度為5.4萬株/hm2時皮棉產量達到最大值。

參考文獻

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