基于集中收獲的新型棉花群體結(jié)構(gòu)

董合忠，張艷軍，張冬梅，代建龍，張旺鋒

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基于集中收獲的新型棉花群體結(jié)構(gòu)

董合忠1，張艷軍1，張冬梅1，代建龍1，張旺鋒2

（1山東棉花研究中心，濟南 250100；2石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003）

構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的重要栽培學(xué)基礎(chǔ)。我國傳統(tǒng)棉花群體結(jié)構(gòu)主要有“高密小株類型”、“中密中株類型”和“稀植大株類型”3種，分別在西北內(nèi)陸棉區(qū)、黃河流域棉區(qū)和長江流域棉區(qū)廣泛應(yīng)用，為實現(xiàn)棉花高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。但進入新時期，傳統(tǒng)群體結(jié)構(gòu)不利于集中收獲和提質(zhì)增效的弊端凸顯，探索新型棉花群體結(jié)構(gòu)成為新時期棉花栽培學(xué)的重要研究內(nèi)容。本文簡要評述了傳統(tǒng)棉花群體結(jié)構(gòu)的主要特征和弊端；基于新時期輕簡節(jié)本、提質(zhì)增效的需要，提出了建立“降密健株型”、“增密壯株型”和“直密矮株型”3種適于集中收獲的新型棉花群體結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)群體結(jié)構(gòu)的觀點。在此基礎(chǔ)上，重點論述了3種新型群體結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)和調(diào)控技術(shù)，對新型棉花群體結(jié)構(gòu)的研究與發(fā)展趨勢進行了展望。

棉花；群體結(jié)構(gòu)；株型；集中收獲；輕簡化植棉

0 引言

一個棉花單株稱為個體，單位面積土地上所有單株的總和稱為群體，群體由許多個體組成，作物個體、群體與環(huán)境之間彼此影響，逐步發(fā)展成為相互依存、相互制約的有機整體，在空間和時間上形成特定的群體結(jié)構(gòu)與群體環(huán)境[1]。作物群體結(jié)構(gòu)是指群體的組成方式，包括個體數(shù)量和生育狀況，以及群體所占空間大小、葉片排列與分布。就棉花而言，是指單位面積上的株數(shù)、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、葉片數(shù)、葉面積及其在空間的分布[2]。由于棉花有無限生長習(xí)性以及株型和結(jié)鈴具有自動調(diào)節(jié)能力，因此，生育習(xí)性和光合系統(tǒng)中的各個因素對群體結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生影響，形成了棉花群體結(jié)構(gòu)的自身特點[3]。

合理的群體結(jié)構(gòu)，從生產(chǎn)角度看，是在當(dāng)時條件下，獲得最大經(jīng)濟產(chǎn)量的結(jié)構(gòu)；從生物學(xué)角度看，則是能夠有效利用太陽輻射，盡量提高單位面積光合產(chǎn)量，并合理運輸分配，從而獲得最高經(jīng)濟產(chǎn)量的群體[2]。基于此，我國各棉區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件和生產(chǎn)實際需要，探索形成了“高密小株類型”、“中密中株類型”和“稀植大株類型”3種群體結(jié)構(gòu)[2-3]，分別在西北內(nèi)陸棉區(qū)、黃河流域棉區(qū)和長江流域棉區(qū)廣泛應(yīng)用，為各棉區(qū)棉花單產(chǎn)的提高發(fā)揮了重要作用。但是，這3種群體結(jié)構(gòu)都是建立在以精耕細(xì)作為手段，以高產(chǎn)超高產(chǎn)為主攻目標(biāo)基礎(chǔ)上，考慮生產(chǎn)品質(zhì)和成本投入不夠，特別是較少顧及集中收獲的便宜。其中，西北內(nèi)陸棉區(qū)密度過大，株距行距配置不合理，群體臃腫，株高過低，脫葉效果差，不利于機械采收，也降低了機采棉的生產(chǎn)品質(zhì)[4-5]；黃河和長江流域棉區(qū)密度偏低，基礎(chǔ)群體不足，植株高大，結(jié)鈴分散，不僅不利于集中采收，而且爛鈴多，纖維一致性差，不利于集中采收[4]。為消除傳統(tǒng)群體結(jié)構(gòu)的弊端，近年來我國棉花科技工作者以優(yōu)化成鈴、集中吐絮為目標(biāo)，圍繞合理群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)和調(diào)控技術(shù)開展了深入研究，取得了重要進展[5]。本文基于筆者近年來的研究成果，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究進展，提出構(gòu)建“降密健株型”、“增密壯株型”、“直密矮株型”3種新型棉花群體結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)群體結(jié)構(gòu)的觀點；對3種新型棉花群體結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)和調(diào)控技術(shù)作了簡要評述，以期為棉花集中采摘或機械采收與提質(zhì)增效，實行高效輕簡化植棉提供支持。

1 基于高產(chǎn)的傳統(tǒng)群體結(jié)構(gòu)類型及弊端

“高密小株”、“中密中株”、“稀植大株”3種棉花群體結(jié)構(gòu)分別廣泛應(yīng)用于我國西北內(nèi)陸、黃河流域和長江流域棉區(qū)[2,6]。但是，近年來隨著棉花生產(chǎn)目標(biāo)由“高投入高產(chǎn)出”向“輕簡節(jié)本、提質(zhì)增效”轉(zhuǎn)變，以及棉花集中收獲技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)群體結(jié)構(gòu)暴露出很多弊端[4-5]，難以適應(yīng)輕簡節(jié)本、提質(zhì)增效的新要求。

1.1 高密小株類型

這種類型群體的種植密度一般在15×104株/hm2以上，最高可達(dá)30×104株/hm2。為使株距不小于15 cm，一般采用寬窄行，在西北內(nèi)陸棉區(qū)廣泛采用。在如此大的起點群體條件下，漏光較少，達(dá)到群體最大適宜葉面積時，可覆蓋整個地面[2]。因此一般將個體培育成近似筒形，棉花頂部1—2個果枝和下部2—3果枝稍短，中部3—4個果枝較長，以利用橫向空間為主，縱向空間利用偏少。棉花成鈴主要分布在第1—8臺果枝，這8臺果枝成鈴占總成鈴的比例達(dá)到86.4%，第1果節(jié)占總成鈴數(shù)的87.3%[7]。高密小株類型群體最大光合速率出現(xiàn)時期早，在盛鈴期內(nèi)能保持相對較高的群體光合氮素利用效率和群體光合光能利用效率，利于光合物質(zhì)累積及向生殖器官轉(zhuǎn)化[8-10]；同時高密小株類型的成鈴主要集中在低臺位果枝的內(nèi)圍果節(jié)，從而能利用有限的棉花生長季節(jié)，充分利用熱量條件多結(jié)鈴、奪高產(chǎn)[6]。

高密小株型群體的缺點也十分突出。一是基礎(chǔ)群體大，特別是隨著膜下滴灌和水肥一體化技術(shù)的推行，葉面積系數(shù)常常大于4.5甚至超過5.0，群體臃腫蔭蔽，下層空間通風(fēng)、透光不良，不僅增加了蕾鈴脫落、爛鈴，甚至出現(xiàn)畸形鈴，影響了早熟，降低了經(jīng)濟系數(shù)[9]；二是棉株高度只有60—70 cm，過低的株高導(dǎo)致在機械采收時，容易把地表的殘膜等雜質(zhì)一并收獲，增加了異性纖維對原棉的污染[11-12]；三是脫葉效果差，掛枝葉多，提高了機采原棉的含雜率[13-14]。

1.2 中密中株類型

“中密中株類型”群體的種植密度為5×104— 6×104株/hm2，采用70—80 cm等行距或?qū)捳校▽捫?00—120 cm，窄行50—60 cm），要求將棉株培育成塔形，株高1.2 m左右，單株留果枝數(shù)比密植小株型多2—4個，達(dá)到12—14個[2]。果枝由下而上逐漸變短，達(dá)到群體最大葉面積時，形成“下封上不封”的群體結(jié)構(gòu)，利用下部果枝伸得較長并覆蓋地面，達(dá)到充分利用橫向空間的目的；同時利用單株多留果枝，達(dá)到多利用縱向空間的目的。與高密小株型群體比較，利用的空間大一些，便于提高光能利用率[2,6]。同時，中等密度形成中等群體，便于棉田管理，特別是采用大小行種植，地膜覆蓋小行，大行裸露，不僅節(jié)省地膜，還便于在大行中進行農(nóng)事操作[15]。

這類群體結(jié)構(gòu)的弊端：一是易發(fā)生棉株徒長，引起過早封行，激化群體和個體的矛盾，造成蔭蔽，惡化群體內(nèi)透光條件，導(dǎo)致嚴(yán)重蕾鈴脫落，使經(jīng)濟系數(shù)下降而減產(chǎn)；二是受棉花單株載鈴量的限制，單位面積的總鈴數(shù)一般在75×104個/hm2左右，很難進一步提高；三是中等群體下早播早發(fā)棉花的結(jié)鈴期很長，伏前桃易爛、伏桃易脫、秋桃較輕，不僅導(dǎo)致全株平均鈴重較低，而且結(jié)鈴分散，吐絮期長，需要多次采收，費工費時；四是早發(fā)棉花極易早衰，一旦早衰則導(dǎo)致大幅度減產(chǎn)[15-16]。

1.3 稀植大株類型

稀植大株型的種植密度為1.95×104—3.75× 104株/hm2，行距為100—170 cm[17]。這種類型又有兩種情況：一種是常規(guī)棉品種，種植密度一般為3.0×104—3.75×104株/hm2，等行距100—120 cm種植，多數(shù)情況去營養(yǎng)枝，將棉株培育呈筒形，下、中、上部果枝長度基本相同，棉花整個生長季節(jié)不完全封行，兩行棉株的果枝頂葉相接而不交叉，陽光可直射到棉株底部。單株果枝可達(dá)到20個左右，植株高度130—150 cm，利用空間明顯比中密中株類型大[17]。另一種是抗蟲雜交棉，種植密度為1.95×104—2.7×104株/hm2，行距100—150 cm等行，不去營養(yǎng)枝[18]，利用雜種優(yōu)勢，充分發(fā)揮個體增產(chǎn)潛力，使?fàn)I養(yǎng)枝向兩側(cè)生長，達(dá)到利用橫向空間，并盡可能地多利用縱向空間。棉株高度可達(dá)到150 cm以上，主莖留果枝22個以上，棉花生長季節(jié)不封行，陽光可直射到棉株底部[19-20]。利用較長的棉花生長季節(jié)和較優(yōu)越的肥水條件，加之雜種優(yōu)勢，充分挖掘了棉花個體產(chǎn)量潛力[20]。

這類群體結(jié)構(gòu)的弊端在于一是前中期的漏光情況要比前兩種群體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重，如果缺苗或者個體發(fā)育不充分，漏光情況會更嚴(yán)重，必然導(dǎo)致減產(chǎn)，因此產(chǎn)量不太穩(wěn)定。二是基礎(chǔ)群體小，單株果枝多，加之葉枝發(fā)達(dá)且間接結(jié)鈴多，結(jié)鈴相當(dāng)分散，吐絮期常達(dá)到70多天，必須多次采摘。三是果枝鈴與葉枝鈴、棉株內(nèi)圍鈴與外圍鈴、上下部鈴與中部鈴纖維品質(zhì)差別大，纖維品質(zhì)的一致性差[19]。

2 基于集中吐絮的棉花合理群體結(jié)構(gòu)類型及指標(biāo)

當(dāng)前，我國棉花栽培進入了以“輕簡節(jié)本、提質(zhì)增效、生態(tài)安全”為主攻目標(biāo)的新時期[21]，對棉花合理群體結(jié)構(gòu)也有了新要求。一方面要提高光能利用率，充分挖掘棉花群體的產(chǎn)量潛力，實現(xiàn)棉花高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；另一方面通過優(yōu)化成鈴、集中吐絮，提高生產(chǎn)品質(zhì)并實現(xiàn)集中收獲。這兩方面要協(xié)同兼顧，必須因地制宜，制定集中成鈴、產(chǎn)量品質(zhì)協(xié)同提高、節(jié)本降耗的合理群體結(jié)構(gòu)量化指標(biāo)，建立新型合理群體結(jié)構(gòu)[5]。根據(jù)對我國西北內(nèi)陸、黃河流域和長江流域3個主要產(chǎn)棉區(qū)的研究和生產(chǎn)實踐，筆者總結(jié)提出以下3種新型群體結(jié)構(gòu)。

2.1 降密健株型

“降密健株型”群體是在傳統(tǒng)“高密小株型”群體的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)降低密度（起點群體降低10%—20%），并適當(dāng)增加株高（10%—15%）等措施而發(fā)展起來的以培育健壯棉株、優(yōu)化成鈴、提高機采前脫葉率為主攻目標(biāo)的新型群體結(jié)構(gòu)，皮棉產(chǎn)量目標(biāo)2 250—2 400 kg·hm-2，適合西北內(nèi)陸棉區(qū)[5, 22]。主要指標(biāo)如下：

（1）適宜的種植密度和株高。密度15×104—20×104株/hm2，盛蕾期、初花期和盛花期株高日增長量以0.95、1.30和1.15 cm·d-1比較適宜，最終株高75—85 cm。其中，采用雜交種等行距（76 cm）種植時，密度降至12.0×104—13.5×104株/hm2，株高80—90 cm[21]。

（2）適宜的最大葉面積系數(shù)（群體獲得最大干物質(zhì)積累量所需要的最小葉面積指數(shù)）為4.0—4.5。適宜葉面積系數(shù)動態(tài)為苗期快速增長，現(xiàn)蕾到盛花期平穩(wěn)增長，適宜最大葉面積系數(shù)在盛鈴期出現(xiàn)，之后平穩(wěn)下降。

（3）果枝及葉片角度分布合理。在盛鈴?fù)滦跗诠趯佑缮现料拢~傾角由大到小，上部76°—61°，分別比中部和下部大14°和30°。

（4）節(jié)枝比（棉株的果節(jié)數(shù)與果枝數(shù)之比）和棉柴比（籽棉與棉柴的質(zhì)量比）適宜。分別為2.0—2.5和0.75—0.85。

（5）非葉綠色器官占總光合面積的比例顯著提高。生育后期非葉綠色器官占總光合面積的比例由35%增加到38%，鈴重的相對貢獻(xiàn)率由30%提高到33%。

（6）長勢穩(wěn)健，集中成鈴，脫葉徹底。棉株上中下棉鈴分布均勻且頂部棉鈴比例稍高，脫葉催熟效果好；植株上部鈴重和纖維品質(zhì)指標(biāo)一致性好；霜前花率達(dá)到85%—90%，脫葉率達(dá)到92%以上，含絮力適中，采凈率高、含雜率低（表1）。

目前，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第七師等采用單株產(chǎn)量潛力大的雜交種或常規(guī)種，等行距76 cm種植，并大幅度降低密度至12.0×104—13.5×104株/hm2，實現(xiàn)相對稀植；再通過健個體、強群體，建立高產(chǎn)、適宜機械化采收的高光效群體結(jié)構(gòu)。收獲株數(shù)12×104株/hm2左右，單株成鈴10—12個，節(jié)枝比2.5左右，鈴數(shù)120×104—150×104個/hm2，單鈴重5—5.5 g，霜前花率90%以上，籽棉目標(biāo)單產(chǎn)6 000 kg·hm-2以上[4,23]。這是一種典型的基于優(yōu)化成鈴和集中收獲為目標(biāo)的“降密健株型”群體結(jié)構(gòu)，已在適宜地區(qū)大面積推廣應(yīng)用[14]。

2.2 増密壯株型

“增密壯株型”群體是在傳統(tǒng)“中密中株型”群體的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)增加種植密度（起點群體增加50%—80%），并適當(dāng)降低株高（15%—20%）等措施而發(fā)展起來的以培育壯株、優(yōu)化成鈴、集 中吐絮為主攻目標(biāo)的新型棉花群體結(jié)構(gòu)，皮棉產(chǎn)量目標(biāo)1 650—1 800 kg·hm-2，適合黃河流域棉區(qū)。主要指標(biāo)如下[15-16, 24-25]：

（1）適宜的種植密度和株高。收獲密度達(dá)到7.5×104—9×104株/hm2，盛蕾期、開花期和盛花期株高日增長量以0.95、1.30和1.15 cm·d-1比較適宜，最終株高90—100 cm。通過調(diào)控株高和葉面積動態(tài)，確保適時適度封行。

（2）適宜的最大葉面積系數(shù)為3.6—4.0。其動態(tài)也是苗期較快增長，現(xiàn)蕾到盛花期平穩(wěn)增長，最大適宜葉面積系數(shù)在盛鈴期出現(xiàn)，之后平穩(wěn)下降。

（3）果枝及葉片角度分布合理，使棉花冠層中的光分布和光合分布比較均勻。

（4）節(jié)枝比和棉柴比適宜。分別為3.5左右和0.8—0.9。

（5）集中成鈴和脫葉徹底，伏桃與早秋桃占比達(dá)到75%—80%，機采棉田脫葉率達(dá)到95%以上（表1）。

2.3 直密矮株型

長江流域棉區(qū)和黃河流域?qū)嵭袃墒熘频漠a(chǎn)棉區(qū)多采用套種棉花或前茬作物收獲后移栽棉花的種植模式，普遍應(yīng)用“稀植大株型”的群體結(jié)構(gòu)。這種群體結(jié)鈴和吐絮分散，無法集中收獲。經(jīng)過各地探索發(fā)現(xiàn)，改套種或前茬后移栽棉花為前茬后直播早熟棉，并通過增加密度，矮化并培育健壯植株，建立“直密矮株型”群體結(jié)構(gòu)，不僅省去了棉花育苗移栽環(huán)節(jié)，也為集中收獲提供了保障[26-27]。“直密矮株型”的皮棉產(chǎn)量目標(biāo)為1 500 kg·hm-2左右。主要指標(biāo)如下：

（1）適宜的種植密度和株高。種植密度9×104—12×104株/hm2，最終株高80—90 cm。通過調(diào)控株高和葉面積動態(tài)，確保適時適度封行[28]。

表1 基于集中收獲的合理群體結(jié)構(gòu)類型和主要指標(biāo)

（2）適宜的最大葉面積系數(shù)和動態(tài)。麥（油、蒜）后早熟棉構(gòu)建“直密矮株型”群體結(jié)構(gòu)的最大葉面積系數(shù)為3.5—4.0。苗期以促進葉面積增長為主，現(xiàn)蕾到盛花期葉面積系數(shù)平穩(wěn)增長，使最大適宜葉面積系數(shù)在盛鈴期出現(xiàn)，之后平穩(wěn)下降。

（4）節(jié)枝比和棉柴比適宜。分別為2.5—3.0左右和0.85左右。

（5）果枝及葉片角度分布合理，使棉花冠層中的光分布和光合分布比較均勻。

（6）集中成鈴和脫葉徹底。單株果枝數(shù)10臺左右[29]，成鈴時間主要集中在8月中旬到9月中下旬，棉花伏桃和早秋桃合計占總成鈴數(shù)的比例為75%以上，機采前脫葉率達(dá)到95%以上（表1）。

3 棉花群體調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)

棉花群體調(diào)控與合理群體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，必須因地制宜。在黃河流域和長江流域分別建立“増密壯株型”和“直密矮株型”群體結(jié)構(gòu)，在保持產(chǎn)量不減、品質(zhì)不降的基礎(chǔ)上，通過增加密度、降低株高，實現(xiàn)集中結(jié)鈴（提高內(nèi)圍鈴，伏桃和早秋桃比例）、集中吐絮，保障集中采摘或機械采收（表2）。西北內(nèi)陸建立“降密健株型”群體，在確保集中結(jié)鈴、集中吐絮的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化株距行距搭配，適當(dāng)降低密度、增加株高，提高脫葉率，減少機采原棉的含雜率（表2）。

3.1 “降密健株型”群體結(jié)構(gòu)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)

西北內(nèi)陸棉區(qū)構(gòu)建“降密健株型”群體的核心目標(biāo)是提高脫葉率，便于機械采收。過調(diào)控萌發(fā)出苗和苗期膜下溫墑環(huán)境，實現(xiàn)一播全苗，建立穩(wěn)健基礎(chǔ)群體、合理配置株行距，調(diào)控膜下溫墑環(huán)境，結(jié)合化學(xué)調(diào)控和適時打頂（封頂）等措施調(diào)節(jié)棉株地上部生長、優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)，優(yōu)化成鈴，集中吐絮，提高脫葉率[5, 30]。

（1）選用適宜品種。除考慮早熟性、產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性外，還要根據(jù)株行距和密度，以及脫葉催熟、集中采收的要求，選擇適宜株型和長勢的棉花品種。

（2）建立穩(wěn)健的基礎(chǔ)群體。采用精加工種子，精細(xì)整地，單粒精播，通過寬膜覆蓋增溫、適時滴水調(diào)墑實現(xiàn)一播全苗而形成穩(wěn)健的基礎(chǔ)群體。

（3）科學(xué)搭配株行距并以密定高。肥地宜等行距種植，鹽堿薄地寬窄行種植。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上適當(dāng)降密、適增株高，南疆收獲株數(shù)降為15.0×104—18.0×104株/hm2，單株果枝數(shù)10—12個，株高75—85 cm；北疆收獲株數(shù)降為16.5×104—21.0×104株/hm2，單株果枝數(shù)8—10個，株高70—80 cm；雜交棉15×104株/hm2左右，株高80—90 cm。在此范圍內(nèi)，株高要根據(jù)密度和行距搭配適當(dāng)調(diào)整[14]。

（4）實行水肥協(xié)同管理。在改傳統(tǒng)漫灌為膜下滴灌技術(shù)的基礎(chǔ)上，一方面通過調(diào)整滴灌帶布局、灌水量和灌水頻次，將飽和灌溉或均勻灌溉改為部分根區(qū)灌溉（即由過去的“1膜4行1管”改為“1膜6行3管”或“1膜3行3管”）；由過去全生育期灌水7—8次增加到8—10次，由每次飽和灌溉改為灌水量減少20%—30%的部分根區(qū)灌溉，灌水終止期提前7 d左右；另一方面，按照棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)形成的需要，利用滴灌施肥裝置，將根據(jù)棉花產(chǎn)量目標(biāo)和土壤肥力狀況設(shè)計的棉花專用水溶性肥料融入灌溉水中，隨滴灌水定時、定量定向供給棉花，實現(xiàn)水肥一體化與部分根區(qū)灌溉相結(jié)合的水肥協(xié)同管理[5, 31-32]。

（5）充分發(fā)揮非葉綠色器官的光合能力。在節(jié)水減肥栽培條件下，密植群體的莖稈、苞葉和鈴殼等非葉綠色器官光合生產(chǎn)貢獻(xiàn)率加大，通過選用莖稈粗壯、苞葉較大的棉花品種，合理密植、科學(xué)搭配株行距并適當(dāng)節(jié)水減肥，是提高非葉綠色器官光合生產(chǎn)貢獻(xiàn)率，充分發(fā)揮非葉綠色器官光合能力的有效途徑[9, 33]。

（6）灌水與化學(xué)封頂結(jié)合提高塑形和脫葉效果。化控和減少灌水量結(jié)合，可以顯著降低株高和果枝長度。噴施打頂劑后的2次灌水控制在中滴灌量（480 m3·hm-2），不僅可以調(diào)節(jié)化學(xué)打頂棉花的株型和脫葉進程，還可以在籽棉產(chǎn)量不降的同時減少滴灌量[30-31, 34]。

另外，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第七師等單位在構(gòu)建“降密健株型”群體結(jié)構(gòu)時，采用單株產(chǎn)量潛力大的雜交種，等行距種植，并大幅度降低密度至12.0×104—13.5×104株/hm2，一膜3管、一管1行，適期播種、一播全苗、因苗化調(diào)、水肥運籌、綜合防治、早打頂、早脫葉、機械采收，建立優(yōu)化成鈴、脫葉效果好的“密植健株型”群體結(jié)構(gòu)[23]。

3.2 “增密壯株型”群體結(jié)構(gòu)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)

黃河流域棉區(qū)以“控冠壯根”為主線構(gòu)建“增密壯株型”群體，一方面以促為主、促控結(jié)合并適時打頂（封頂），調(diào)控棉株地上部生長，實現(xiàn)適時適度封行；另一方面棉田深耕或深松、控釋肥深施、適時揭膜或破膜促成發(fā)達(dá)根系，延緩早衰，實現(xiàn)正常熟相。具體可采用“晚密優(yōu)”技術(shù)實現(xiàn)優(yōu)化成鈴、集中吐絮[16]。顧名思義，“晚”是指采用中早熟棉花品種，適當(dāng)晚播；“密”是指采用機采棉種植模式，適當(dāng)提高密度，合理密植；“優(yōu)”是指優(yōu)化成鈴部位、集中成鈴[15-16]。

（1）適期晚播。為使棉花結(jié)鈴期與山東棉區(qū)的最佳結(jié)鈴期相吻合，以便降低伏前桃的數(shù)量，減少爛鈴，采用葉枝弱、贅芽少、結(jié)鈴集中的中早熟棉花品種，播種期宜適當(dāng)推遲10 d左右，由4月中旬推遲到4月底至5月初。

（2）實行等行距中膜覆蓋。改大小行（大行90—120 cm、小行50—60 cm）種植為76 cm等行距種植；改窄膜（80—90 cm）為中膜（120—130 cm）覆蓋，膜厚度≥0.01 mm，一膜蓋兩行。

（3）合理密植。根據(jù)試驗和示范情況，為確保棉花集中成鈴，密度在原來基礎(chǔ)上提高3×104株/hm2左右，達(dá)到7.59×104株/hm2。

（4）揭膜和控釋肥深施結(jié)合，促進根系發(fā)育和養(yǎng)分供應(yīng)。播種時將棉花專用控釋肥施入土層10 cm以下，確保中后期肥料供應(yīng)；盛蕾期以前及時揭膜或破膜回收，并結(jié)合中耕促根下扎。

（5）科學(xué)化控并結(jié)合機械打頂或化學(xué)封頂免整枝。控制株高90—110 cm，實現(xiàn)適時適度封行。

（6）提倡壟作栽培。提倡壟作并配合密植，可顯著減少漏光損失和爛鈴[35]。

表2 新型群體結(jié)構(gòu)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)

3.3 “直密矮壯型”群體結(jié)構(gòu)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)

長江流域和黃河流域棉區(qū)兩熟制棉田以接茬直播早熟棉密植爭早為主線構(gòu)建“直密矮株型”群體結(jié)構(gòu)。基本思路是采用早熟棉或短季棉品種；麥（蒜、油）搶茬直播，在5月下旬至6月上旬直接播種在大田，省去營養(yǎng)缽育苗和棉苗移栽，降低勞動強度，節(jié)省用工，無伏前桃；增密、化控、矮化、促早，種植密度一般在9×104株/hm2以上，株高90—100 cm，促進棉花集中成鈴[36-38]。主要措施如下：

（1）搶茬機械直播。播期以5月中下旬或6月初為宜，機械精量播種，密度以9×104—12×104株/hm2為宜。為搶得農(nóng)時，一般不必滅茬，板茬直播為好。

（2）科學(xué)化控免整枝。在合理密植條件下，用縮節(jié)胺進行全程化控，堅持“少量多次”的原則，控制棉花最終株高在90—100 cm。

（3）脫葉催熟，集中采收。棉花自然吐絮70%以上或頂部棉鈴鈴期在40 d以上，即9月底10月初時，可對棉花進行化學(xué)脫葉與催熟。

綜上所述，棉花合理群體結(jié)構(gòu)的塑造，首先要根據(jù)生態(tài)條件、種植模式來確定群體結(jié)構(gòu)類型；其次根據(jù)群體結(jié)構(gòu)類型確定起點群體的大小和行株距搭配，協(xié)調(diào)好個體和群體的關(guān)系，既要使個體生產(chǎn)力充分發(fā)展，又要使群體生產(chǎn)力得到最大提高；最后，在群體發(fā)展過程中，依靠水、肥、藥等手段，按照相應(yīng)群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)，綜合調(diào)控，一方面在控制群體適宜葉面積的同時，促進群體總鈴數(shù)的增加，達(dá)到擴庫、強源、暢流的要求，不斷協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長和生殖生長的關(guān)系，實現(xiàn)正常熟相和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；另一方面，調(diào)控株型和集中成鈴，實現(xiàn)優(yōu)化成鈴、集中結(jié)鈴、集中吐絮，實現(xiàn)產(chǎn)量品質(zhì)協(xié)同提高前提下的集中采摘。

4 展望

“密植健株型”、“増密壯株型”和“直密矮壯型”3種新型群體結(jié)構(gòu)的提出為新時期我國棉花優(yōu)化成鈴、集中收獲、提質(zhì)增效提供了重要的栽培學(xué)支持。毋庸置疑，3種新型群體結(jié)構(gòu)將在棉花生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。但是，一方面，新型群體結(jié)構(gòu)的提出和應(yīng)用時間較短，其具體指標(biāo)和調(diào)控技術(shù)需要進一步完善，更需要生產(chǎn)實踐驗證和修正；另一方面合理群體結(jié)構(gòu)是相對的，隨著生態(tài)和生產(chǎn)條件的變化，群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)及其關(guān)鍵調(diào)控技術(shù)也要與時俱進，不斷創(chuàng)新和完善。為此，今后一段時間內(nèi)要注意以下幾個方面：

（1）進一步完善“降密健株型”、“増密壯株型”和“直密矮壯型”群體結(jié)構(gòu)的指標(biāo)。要在棉花株型理論、群體質(zhì)量理論和熟相理論，特別是優(yōu)化成鈴理論的指導(dǎo)下，進一步完善和細(xì)化群體結(jié)構(gòu)的指標(biāo)。優(yōu)化成鈴是根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和生產(chǎn)條件，培育理想株型、優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，使棉葉的高光合效能期、成鈴高峰期和光熱資源高能期相同步，在最佳結(jié)鈴期、最佳結(jié)鈴部位和棉株生理狀態(tài)穩(wěn)健時多結(jié)鈴、結(jié)優(yōu)質(zhì)鈴、集中成鈴[3]。新型合理群體結(jié)構(gòu)既要多結(jié)鈴，實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；又要優(yōu)化成鈴，提高品質(zhì)；還要集中結(jié)鈴，保障集中收獲。

（2）進一步完善棉花群體調(diào)控和構(gòu)建技術(shù)。為更有效調(diào)控群體，必須按照不同群體結(jié)構(gòu)的指標(biāo)，由單一調(diào)控向綜合調(diào)控發(fā)展，特別是由主要以化學(xué)調(diào)控為主轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)調(diào)控與品種類型、施肥、灌水等農(nóng)藝措施有機結(jié)合；由憑經(jīng)驗人工調(diào)控向標(biāo)準(zhǔn)化、機械化、智能化調(diào)控發(fā)展，特別是利用3S（遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）技術(shù)研究棉花生長信息采集，建立精確定量調(diào)控技術(shù)；由以農(nóng)藝栽培技術(shù)調(diào)控為主向良種良發(fā)配套發(fā)展，要選育和利用與群體結(jié)構(gòu)類型相適應(yīng)的配套棉花品種，使棉花成鈴更加優(yōu)化、棉花群體結(jié)構(gòu)更加合理，為集中采摘、節(jié)本降耗、提質(zhì)增效提供更有力的保障[39]。

（3）新型群體結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用要因地制宜、循序漸進。今后一個時期是傳統(tǒng)群體結(jié)構(gòu)向新型群體結(jié)構(gòu)過渡的重要時期，但這種轉(zhuǎn)變不可能一蹴而就，而是一個長期的過程。傳統(tǒng)群體結(jié)構(gòu)還要繼續(xù)應(yīng)用相當(dāng)長的一段時間，特別是長江流域棉區(qū)的“稀植大株類型”的群體結(jié)構(gòu)目前還占絕對的主導(dǎo)地位。因此，要通過先試驗示范、再輻射推廣的模式，因地制宜、循序漸進地推廣應(yīng)用新型群體結(jié)構(gòu)，并在推廣應(yīng)用新型群體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，更好地發(fā)揮新型群體結(jié)構(gòu)的作用。新型群體結(jié)構(gòu)在推廣和應(yīng)用過程中要注意發(fā)揮農(nóng)民專業(yè)合作社等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的帶頭帶動作用，要通過推進適度規(guī)模化植棉推動新型群體結(jié)構(gòu)的推廣普及。毋庸置疑，新型棉花群體結(jié)構(gòu)是輕簡化植棉的重要栽培學(xué)基礎(chǔ)，它的推廣普及，必將加快我國棉花生產(chǎn)“集中收獲、提質(zhì)增效”目標(biāo)的實現(xiàn)。

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New Grouped Harvesting-Based Population Structures of Cotton

DONG HeZhong1, ZHANG YanJun1, ZHANG DongMei1, DAI JianLong1, ZHANG WangFeng2

(1Cotton Research Center, shandong academy of agricultural sciences, jinan 250100;2)

The construction of rational population structures is an important cultivation basis to achieve high yield and quality of cotton. ‘Small-sized plant under high plant density’, ‘moderate-sized plant under moderate plant density’ and ‘large-sized plant under low plant density’ are three types of traditional cotton population structures in China, which have been widely used in China's major cotton planting regions of Northwest inland, Yellow River and Yangtze River valley, respectively, and have played key roles in achieving stable and high yields of cotton in the nation. However, in the new era of cotton industry development, there occur such disadvantages that the traditional population structures are not suitable for grouped harvesting as well as both fiber quality and production efficiency improvements. The exploration of new population structures has become an important approach in the new period of cotton cultivation. In this paper, we concisely reviewed the main features and the disadvantages of traditional population structures. Based on the needs of light and cost-saving cultivation as well as quality improving and efficiency increasing in the new era, it was suggested that constructing 3 new types of population structures adapted to grouped harvesting, ‘reduced plant density with healthy plants’, ‘increased plant density with robust plants’, and ‘direct seeding andclose planting with short plants’ to substitute the three traditional structures. On this basis, the key indicators and regulation technologies of the 3 new population structures were mainly discussed, and the future development of the new population structures both in research and practice were also prospected.

cotton; population structure; plant type; grouped harvesting, light and simplified cotton cultivation

2018-07-23；

2018-09-04

國家自然科學(xué)基金（31771718）、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-15-15）、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（CXGC2016B05，CXGC2018E06）

董合忠，E-mail：donghz@saas.ac.cn。張旺鋒，E-mail：zhwf_agr@shzu.edu.cn。董合忠和張旺鋒為同等貢獻(xiàn)作者

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.24.003

（責(zé)任編輯 楊鑫浩）