不同機采棉行距配置對棉花生長發(fā)育及光合物質(zhì)生產(chǎn)的影響

徐新霞,雷建峰，高麗麗，鄭 慧，李 淦，王立紅，鎖忠程，李 君，張巨松

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/教育部棉花工程研究中心， 新疆 烏魯木齊 830052;2.新疆巴州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 新疆 庫爾勒 841000)

不同機采棉行距配置對棉花生長發(fā)育及光合物質(zhì)生產(chǎn)的影響

徐新霞1,2,雷建峰1，高麗麗1，鄭 慧1，李 淦1，王立紅1，鎖忠程1，李 君1，張巨松1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/教育部棉花工程研究中心， 新疆 烏魯木齊 830052;2.新疆巴州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 新疆 庫爾勒 841000)

以新陸早32號為供試材料，在新疆自然生態(tài)環(huán)境下研究不同機采棉行距配置(66+10 cm、72+4 cm)對棉花生長發(fā)育及其光合物質(zhì)生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明：72+4模式利于棉花前期生長，因其地膜覆蓋率高，采光面積大，地溫高；66+10模式利于棉花中后期的生長，因其通風(fēng)透光性強；其中66+10模式與72+4模式相比，棉花生育時期提前3 d，株高高于72+4模式15.66%，葉片多于72+4模式13.53%，兩者差異達到顯著水平，以此為基礎(chǔ)，66+10模式下棉花營養(yǎng)生長和生殖生長得到有效合理的協(xié)調(diào)，并促進了生殖器官干物質(zhì)的積累，且因中后期的通風(fēng)透光性強，提高了外圍鈴比例，為增產(chǎn)做貢獻。

機采棉；行距配置；生長發(fā)育；光合物質(zhì)

棉花作為主要經(jīng)濟作物，不僅在國家和地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)值中占有著重要地位，而且是棉農(nóng)家庭收入的主要來源，對推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展作用顯著。然而棉花生產(chǎn)總的效率仍然較低，收獲環(huán)節(jié)是勞動強度最大、耗費人力最多、投入成本最高的環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為影響棉花生產(chǎn)的瓶頸[1-3]。因此，實施機采棉收獲技術(shù)是棉花生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢[4-6]。機采棉農(nóng)藝技術(shù)是機采棉作業(yè)中最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，其綜合配套技術(shù)主要包括株行距配置方式、品種篩選、灌溉技術(shù)、施肥技術(shù)、打頂技術(shù)、病蟲害防治技術(shù)及脫葉催熟技術(shù)[7]，而影響機械化采棉的關(guān)鍵技術(shù)主要是株行距配置方式。棉花的生長發(fā)育受品種遺傳特性、環(huán)境條件和栽培措施等因素的共同影響，其中，栽培措施對棉花的生長發(fā)育具有重要的作用。近年來，前人在水[8-10]，肥[11-16]，調(diào)節(jié)劑[17-18]等栽培措施上對棉花生長發(fā)育進行了研究，但有關(guān)機采棉行距配置對棉花生長發(fā)育及其干物質(zhì)的研究還鮮有報道；本研究在新疆自然生態(tài)環(huán)境下進行，從分析不同機采棉行距配置下棉花的生長發(fā)育及其干物質(zhì)積累入手，找出行距配置對棉花生長發(fā)育的影響及棉株干物質(zhì)積累的規(guī)律，為新疆適宜的機采棉行距配置提供相應(yīng)的理論依據(jù)與數(shù)據(jù)分析。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2014年4—10月在新疆昌吉州瑪納斯縣六戶地鎮(zhèn)陳家渠村進行。采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，棉花供試品種為新陸早32號。試驗設(shè)2個處理(行距配置)：66+10 cm、72+4 cm，株距為9.5 cm，理論密度27.7萬株·hm-2。機械鋪膜播種，采用幅寬2.05 m膜覆蓋，一膜6行，每小區(qū)2膜12行，小區(qū)面積為4.76×20=95.2 m2，重復(fù)3次。總施尿素675 kg·hm-2，磷酸二銨180 kg·hm-2，硫酸鉀360 kg·hm-2，其中基施尿素150 kg·hm-2，磷酸二銨180 kg·hm-2，硫酸鉀150 kg·hm-2，其余隨水滴施。4月25日人工播種，4月10日澆頭水，全生育期共6次滴水，總滴灌量為3 300 m3·hm-2，其他田間管理同大田。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 地溫 使用MicroteLite5016P-PH U盤式溫濕度記錄儀(地溫計)，自播種至盛鈴期前，監(jiān)測地溫，30 min記錄一次，儀器埋于邊行距兩側(cè)棉株7 cm，深5 cm處，重復(fù)3個。

1.2.2 生育進程 出苗：50%的棉苗2片子葉出土平展的日期。

三葉：50%的棉苗有3片真葉的日期。

現(xiàn)蕾：棉株第一果枝葉腋出現(xiàn)三角花苞長3 mm時為現(xiàn)蕾，全區(qū)現(xiàn)蕾達到50%的日期。

圖1 66+10 cm行距配置模式圖

Fig.1 The 66+10 cm row spacing pattern

圖2 72+4 cm行距配置模式圖

Fig.2 The 72+4 cm row spacing pattern

盛蕾：50%的棉苗第四果枝現(xiàn)蕾的日期。

初花：50%棉株基部任意一果枝上第一朵花開放的日期。

盛花：50%棉株第四果枝開花的日期。

盛鈴：50%棉株第四果枝有成鈴的日期。

見絮：50%棉株基部任意一個果枝第一個棉鈴開裂露出白絮的日期。

1.2.3 農(nóng)藝性狀 自3葉期開始，每隔7 d調(diào)查一次各處理的株高、主莖葉片數(shù)。

株高：子葉節(jié)至最上部一片展開葉葉柄基部(打頂后為主莖頂端)的高度。

1.2.4 棉鈴時空分布 時間分布：各處理小區(qū)對所定點的80株棉花在7月15日、8月10日、9月5日分別調(diào)查單株成鈴數(shù)，折算成伏前桃、伏桃和秋桃(伏前桃：7月15日所調(diào)查的成鈴數(shù)，伏桃：8月15日調(diào)查的成鈴數(shù)-伏前桃，秋桃：9月5日調(diào)查的成鈴數(shù)-伏桃-伏前桃)，重復(fù)3次；空間分布：于8月30日，選取連續(xù)20株棉株，調(diào)查其棉鈴空間分布(1-3果枝、4-6果枝，7以上果枝)。

1.2.5 干物質(zhì)積累測定 自3葉期-吐絮期間的各個生育時期，不同處理選取具有代表性的6株棉花，分地上部分按莖、葉、蕾花、鈴殼、棉纖維、棉子等器官分開在105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘至恒重，測定其干物質(zhì)重。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010與SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同機采棉行距配置對地溫的影響

利用MicroteLite5016P-PH U盤式溫濕度記錄儀測量了2014年4月25日至7月16日連續(xù)82 d土壤5 cm處的地溫變化。圖3為膜中地溫的變化，由圖可知，地溫隨播種天數(shù)逐漸增高，至播種后50 d，地溫達到峰值，之后出現(xiàn)下降趨勢；播種后0～50 d，屬于地溫升高階段，前40 d，表現(xiàn)為66+10模式地溫低于72+4模式，差值在0.41℃～1.49℃之間，其中播種后10 d，差值最大，之后隨天數(shù)的增長，差值變小，至播種后50 d，差值最小，且地溫表現(xiàn)為66+10模式>72+4模式；播種后50～80 d，地溫處于下降階段，均表現(xiàn)為66+10模式>72+4模式，差值在0.17℃～0.71℃之間。圖4為膜邊地溫的變化，由圖可知，膜邊兩處理間差異很小，變化趨勢與膜中相同，播種后0～50 d地溫處于上升階段，50～80 d處于下降階段；0～40 d，兩模式表現(xiàn)為66+10模式<72+4模式，差值為0.08℃～0.60℃；40～80 d，兩模式表現(xiàn)為66+10模式>72+4模式，差值為0.18℃～0.71℃。說明兩模式對膜中地溫影響大于膜邊，且隨覆膜寬度增加，增溫效果增強。

圖3 膜中地溫變化趨勢

Fig.3 The variation trend of soil temperature under film

圖4 膜邊地溫變化趨勢

Fig.4 The variation trend of soil temperature at the edge of film

2.2 不同機采棉行距配置對棉花生育進程的影響

機采棉行距配置對棉花生育時期有影響，如表1所示，66+10模式出苗用時12 d，晚72+4模式1 d；三葉期，66+10模式晚于72+4模式2 d；現(xiàn)蕾66+10模式晚于72+4模式3 d；至盛蕾，66+10模式縮短差距，兩模式間相差1 d，之后66+10模式早于72+4模式，至見絮，66+10模式早于72+44模式3 d。盛蕾期前，均表現(xiàn)為72+4長勢快于66+10模式，是由于72+4前期地溫高于66+10模式，加快了棉苗的生育速度，提早了生育進程，使其生育時期較66+10模式提前了3 d；盛蕾之后，棉株進入生殖生長為主，營養(yǎng)生長為輔階段，66+10模式的窄行較72+4模式相比，更利于棉株間協(xié)調(diào)生長，而72+4模式由于窄行較窄，棉株間存在水分、養(yǎng)料、光照等資源的競爭，使其棉株生長進程減速，導(dǎo)致之后其生育時期晚于66+10模式3 d，總體表現(xiàn)為66+10模式現(xiàn)蕾晚，開花和吐絮早，生育期相對縮短，72+4模式現(xiàn)蕾早，開花和吐絮晚，生育期相對延長。

表1 行距配置對棉花生育時期的影響

2.3 不同機采棉行距配置對棉花株高、葉片的影響

株高是棉花生長發(fā)育狀況的首要指標，其高矮直接影響著棉花的株型、光能利用率，從而影響棉花結(jié)鈴的多少，最終影響棉花產(chǎn)量。如表2所示，行距配置對棉株株高有影響。出苗后21～35 d，66+10模式的株高顯著低于72+4模式2～3 cm，說明66+10模式苗期長勢弱于72+4模式；42～56 d，兩模式之間株高差異不顯著，其中66+10模式的株高大于72+4模式，現(xiàn)蕾后，隨棉株增長，棉株間對光、水、肥等因子競爭加強，致使72+4模式株高長勢由強轉(zhuǎn)弱；63 d后，兩模式間株高呈顯著性差異，66+10模式株高遠大于72+4模式。從日增長量分析，三葉期前，66+10模式<72+4模式，現(xiàn)蕾，66+10模式≈72+4模式，盛蕾～盛花，66+10模式>72+4模式，其中兩模式均為初花期日增長量最大，66+10模式為1.37 cm·d-1，72+4模式為1.07 cm·d-1。實驗結(jié)果表明，72+4模式下的棉株形態(tài)矮小，直接影響產(chǎn)量。

表2 行距配置對棉花株高的影響/cm

注：表中數(shù)字后的英文字母表示差異達5%顯著水平，下同。

Note: Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level, the same below.

產(chǎn)量的高低，從根本上說取決于棉株群體光能利用情況，而葉片是進行光合作用的主要器官，葉面積的大小決定了植物光合作用速率的大小，葉片的數(shù)量和空間分布，對光合生產(chǎn)率和總干物質(zhì)的積累均有重大的影響，一般來說，葉片數(shù)越多，葉面積越大，越易進行光合作用，光合產(chǎn)物積累越多。兩模式的葉片變化動態(tài)均為先增后減趨勢如表3。出苗后21 d，66+10模式出3片葉，72+4模式則出到3.7片葉，兩模式間差異不顯著；21～35 d，66+10模式的葉片數(shù)與72+4模式的葉片數(shù)呈顯著性差異，其中72+4模式葉片數(shù)多于66+10模式0.37～0.88片，說明現(xiàn)蕾前，72+4模式出葉速度較66+10模式快；其后兩處理葉片數(shù)差異不顯著，直至出苗后63 d，兩處理葉片數(shù)達到了峰值，模式間呈顯著性差異，66+10模式多于72+4模式1.13片，之后兩模式葉片數(shù)開始減少，其中72+4模式降幅大于66+10模式，是由于72+4模式窄行較窄，棉株間葉片重疊程度重，不利于棉株透風(fēng)透光，導(dǎo)致棉株基部葉片掉落幅度大于66+10模式。

表3 行距配置對棉株葉片數(shù)的影響

2.4 不同機采棉行距配置對棉鈴時空分布的影響

棉鈴時間分布，由圖5可看出，66+10模式的伏前桃和伏桃均多于72+4模式，僅秋桃略少于72+4模式，其中兩模式三桃(伏前桃：伏桃：秋桃)比例為，66+10模式為17%：81%：2%，72+4模式為12%：85%：3%。兩模式均以伏前桃、伏桃為主體桃，66+10模式與72+4模式相比，伏桃所占比例低，但單株結(jié)鈴多，且秋桃所占比例低，表明此模式使得棉花生育期相對72+4模式縮短。

棉鈴空間分布，橫向分布上，由內(nèi)圍鈴(第一果節(jié)結(jié)鈴)與外圍鈴(第一果節(jié)以外果節(jié)結(jié)鈴)組成，由圖6可知，66+10模式內(nèi)外鈴數(shù)均多于72+4模式，內(nèi)圍鈴66+10模式比72+4模式高12%，外圍鈴66

圖5 行距配置對棉鈴時間分布的影響

Fig.5 Temporal distribution of cotton bolls under different row spacing patterns

+10模式比72+4模式高81%。縱向分布上，兩模式均為下部成鈴最多，中部次之，上部最少；其中下部棉鈴所占比例，66+10模式為39.2%，比72+4模式低5.9%；中部棉鈴兩模式相差不大；上部棉鈴，66+10模式為26%，比72+4模式高7.8%。結(jié)果表明，行距配置對棉鈴時空分布影響較大，隨著窄行行距的減小，棉株之間遮陰面積增大，致使橫向分布的棉鈴?fù)鈬彍p少，縱向分布的下部鈴減少，而棉鈴多集中在中上部。

圖6 行距配置對棉鈴的空間分布的影響

Fig.6 Spatial distribution of cotton bolls under different row spacing patterns

2.5 不同機采棉行距配置對棉株地上部干物質(zhì)積累的影響

棉花干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，棉花不同生育時期的干物質(zhì)積累狀況對產(chǎn)量的高低至關(guān)重要。試驗表明，棉株地上部干物質(zhì)積累呈“S”型變化趨勢(圖7)，均在以營養(yǎng)生長為主的時期積累較為緩慢，進入生殖生長階段開始快速增加，吐絮階段開始下降，峰值均出現(xiàn)在盛鈴后期，66+10模式值為19 700.9 kg·hm-2，高于72+4模式26.7%；其后，隨著生育期的推移，兩處理間干物質(zhì)積累量差異顯著。蕾期，棉株干物質(zhì)積累量為72+4模式高于66+10模式27%，蕾期后，66+10模式的干物質(zhì)積累量明顯高于72+4模式直至吐絮，其中盛花～盛鈴期，66+10模式值比72+4模式高43%～44.5%。出苗～現(xiàn)蕾，66+10模式積累的干物質(zhì)量與72+4模式相比略低，前期棉株個體小，個體之間存在的競爭也較小，所以干物質(zhì)積累量基本相同，沒有明顯差別；現(xiàn)蕾后，棉花進入營養(yǎng)生長與生殖生長并進階段，隨棉株生長，66+10模式的干物質(zhì)積累量急劇增加，超過72+4模式，是由于72+4模式窄行行距較小，兩行間棉株存在對營養(yǎng)、水分、陽光等因素的競爭增強，致使72+4模式棉株長勢弱，干物質(zhì)積累相對66+10模式較少，不利于“庫”的構(gòu)建。

2.6 不同機采棉行距配置對棉株營養(yǎng)器官、生殖器官的干物質(zhì)積累動態(tài)模擬

棉花干物質(zhì)積累是一個隨著生育進程的推移而持續(xù)增加的過程。對營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累進行l(wèi)ogistic方程模擬，效果較好，經(jīng)F檢驗，均達到顯著水平(表4)。由干物質(zhì)積累速率最大時刻t0可以看出，72+4模式比66+10模式早4 d到達干物質(zhì)積累最大時刻，為出苗后51 d；從兩個時間拐點來看，72+4模式的兩個時間拐點在出苗后41 d和60 d，較66+10模式t1提前5 d，t2提前3 d，且72+4模式快速積累期為19 d，多于66+10模式2 d；而兩處理的GT值卻表現(xiàn)為：66+10模式高于72+4模式20%；從營養(yǎng)器官生物量動態(tài)積累的特征值看，66+10模式的啟動時間晚于72+4模式，但其生長速率較大且持續(xù)時間短，特征參數(shù)較為協(xié)調(diào)，利于營養(yǎng)器官干物質(zhì)的積累。

圖7 棉花干物質(zhì)積累總量的積累動態(tài)

Fig.7 Accumulation of total dry matter of cotton

對生殖器官干物質(zhì)積累進行Logistic方程模擬，效果較好，經(jīng)F檢驗，均達到極顯著水平(表5)。過程與營養(yǎng)器官相反，由干物質(zhì)積累速率最大時刻t0可以看出66+10模式比72+4模式早3 d到達干物質(zhì)積累最大時刻，為出苗后83 d；說明66+10模式先于72+4模式由營養(yǎng)生長為主向生殖生長為主轉(zhuǎn)化；從兩個時間拐點來看，66+10模式的兩個時間拐點在出苗后73和92 d，較72+4模式t1提前4 d，t2提前2 d，且66+10模式快速積累期為19 d，多于72+4模式2 d，說明66+10模式有利于生殖器官快速增長期的延長；兩處理的GT值表現(xiàn)為：66+10模式遠大于72+4模式，這是由于66+10模式快速積累期速率較大，且持續(xù)時間長，最終使得生殖器官干物質(zhì)量積累遠大于72+4模式。

3 小結(jié)與討論

棉花是喜溫好光作物，它對生態(tài)環(huán)境既有廣泛的適應(yīng)性，又有較敏感的選擇性。生態(tài)環(huán)境中的任何一種因素發(fā)生變化，都會影響棉花的生長發(fā)育。溫光條件是獲取棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，溫度條件，前期通過地膜改變，后期不易為人所控制，而棉花群體受光狀況，可通過株行距合理配置進行改善；大量的研究表明，適宜的密度及株行距配置對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量具有顯著的影響[19]，其中棉花行距配置中選用窄膜，前期增溫效應(yīng)不及寬膜，中后期通風(fēng)透光性不及寬膜[20]。本試驗采用寬窄膜結(jié)合的兩種行距配置做處理，試驗結(jié)果表明棉花生育前期72+4模式利于棉花前期的生長，因其寬行地膜覆蓋率高，采光面積大，故增溫快，保溫強，反墑快，保墑好，致使棉苗出苗早，出苗快，極易達到棉苗早發(fā)，促進棉株根系的生長發(fā)育和地上部分莖葉的生長發(fā)育，其中株高，葉片數(shù)均大于66+10模式；且促進棉花生育進程加快，生育期較66+10模式提前了3 d；棉花生長發(fā)育的中后期，個體與群體之間，個體內(nèi)部各器官之間，生長發(fā)育與環(huán)境因素之間等諸多矛盾，任何一對矛盾協(xié)調(diào)不好，都將對棉花的生長發(fā)育不利，進而影響產(chǎn)量和品質(zhì)。試驗表明，66+10模式利于棉花中后期的生長，其窄行行距大于72+4模式，棉株在棉田中分布合理，生長發(fā)育優(yōu)于72+4模式，首先該模式下棉花充分利用地力和光能，降低光、熱、肥資源的競爭，促進了株高、葉片的生長，為棉株生長和蕾鈴發(fā)育提供了充足的葉面積，使得棉花增強光合作用，積累較多干物質(zhì)；其次改善了群體間通風(fēng)透光性，減少行間郁蔽程度，減輕中下部蕾鈴脫落，使得縱向下部棉鈴增多，橫向外圍鈴增多，因而產(chǎn)量提高。根據(jù)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，機采棉大面積種植，本文研究因地制宜的機采行距配置，對進一步促進棉花生產(chǎn)與發(fā)展有著重要的指導(dǎo)意義。

表4 營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的Logistic模型及其特征值

注(Note)：*-P<0.05。

表5 生殖器官干物質(zhì)積累的Logistic模型及其特征值

注(Note)：**-P<0.01。

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Effects of different row spacing patterns on growth and photosynthetic production of machine-harvested cotton

XU Xin-xia1,2, LEI Jian-feng1, GAO Li-li1, ZHENG Hui1, LI Gan1, WANG Li-hong1,SUO Zhong-cheng1, LI Jun1, ZHANG Ju-song1

(1.ResearchCenterofCottonEngineering,MinistryofEducation/CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi,Xinjiang830052,China； 2.CenterofBazhouAgriculturalTechnologyExtension,Korla,Xinjiang841000,China)

Selecting Xinluzao 32 as experimental material, the effects of different row spacing patterns (66+10 cm, 72+4 cm) on growth and photosynthetic production of machine-harvested cotton were studied under the natural ecological environment in Xinjiang. The results showed that the 72+4 pattern was advantageous to cotton growth in early period, because of the high coverage of plastic film, large lighting area and high soil temperature, whereas the 66+10 pattern was in favor of cotton growth in late period, because of its advantages in ventilation and transmission of light. Compared with 72+4 pattern, the 66+10 pattern brought forward growth period by 3 days, raised plant height by 15.66%, and increased leaves by 13.53% with a significant level. Therefore, the 66+10 pattern could coordinate vegetative and reproductive growth of cotton effectively, promote dry matter accumulation in reproductive organs, increase proportion of peripheral bolls, and thus make a contribution to high yield.

machine-harvested cotton; row spacing pattern; growth; photosynthetic production

1000-7601(2017)02-0051-06

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.09

2015-11-13基金項目：機采棉高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范(2014BAD09B00)

徐新霞(1989—)，女，新疆庫爾勒人，碩士研究生，研究方向為棉花高產(chǎn)栽培。E-mail：xjndxxx@163.com。

張巨松(1963—)，男，江蘇江都人，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為作物高產(chǎn)栽培生理生態(tài)。 E-mail：xjndzjs@163.com。

S562

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