棗棉間作行距和灌水量對棉花干物質及產量的影響

王飛 陳旭 萬素梅 李燕芳 陳國棟 胡守林

摘要：研究行距水分對間作棉花干物質積累的影響，解析干物質與產量間的關系，為干旱區棗棉間作高產栽培提供理論依據。通過在新疆維吾爾自治區南疆干旱地區設置試驗，研究棗棉間作行距（棗樹間2行棉花、棗樹間4行棉花）、水分（充分灌水、正常灌水、輕度水分虧缺、中度水分虧缺）對棉花的干物質積累及產量構成的影響。結果表明，行距因素中，棗樹間4行棉花處理（M2）的產量要好于棗樹間2行棉花處理（M1）;水分因素中，正常灌水（W3）處理下的棉花干物質積累量、生殖器官與營養器官干物質比值（RVR）、皮棉產量表現最佳，其次為輕度水分虧缺（W2）處理下的棉花，中度水分虧缺（W1）下的棉花表現不佳;因此，棗樹間4行棉花（M2）的栽培模式，能夠有效發揮間作棉花群體效應，提升產量;正常灌水（W3）與輕度水分虧缺（W2）下的棉花皮棉產量表現最好且兩者間差異性不顯著，這表明適當的水分虧缺能夠使間作棉花充分利用水分資源，發揮節水灌溉優勢，保證間作棉花產量，且能有效降低生產成本。

關鍵詞：棗棉間作;灌水量;產量;干物質積累;行距;RVR

中圖分類號： S344.2;S562.07 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）09-0070-04

農林復合模式相比傳統單作種植模式，能夠使農田生態系統由“單維”向“多維”轉變，使得整個農田生態系統中的環境、生物等因素能夠被充分利用。農林復合模式還能夠在有限的土地資源上生產出盡可能多的農產品，提升土地資源利用率，有效緩解“人地矛盾”以及“農林爭地矛盾”;除此之外，農林復合模式還能夠有效覆蓋林間裸露土地，減少土地的水肥流失，減緩土地侵蝕速度，防止土壤沙化，能夠有效防止揚塵以及沙塵暴等環境問題，改善田間氣候環境[1]。

棗棉間作模式中，棉花與棗樹間的距離大小，對棉花生長發育、干物質積累以及最終產量有直接影響，距棗樹距離越近的棉花，受棗樹樹冠遮陰越嚴重，邊行效應越明顯[2]。除此之外，水分因素對于棗棉間作復合系統來說同樣十分重要，新疆維吾爾自治區尤其是南疆地區，由于深處內陸，屬于干旱半干旱地區，全年降水量少，并且由于光照強烈，導致水分蒸發量大，最終導致了植株間的水分爭奪。有研究表明，灌水量不足會導致棉花植株的吐絮期提前，營養沒辦法足量向棉花生殖器官轉移，造成棉鈴的單鈴質量降低，并且還會使葉面積降低，導致棉鈴脫落過多，致使棉花產量降低，尤其在棗棉間作模式下，水分的短缺還會造成棗樹與棉花間的水分爭奪，不利于雙方的生長發育[3];而灌溉水分過多時，則會導致棉株上部葉片增大，對棉株下部遮陰效果加重，造成棉株中下部結鈴減少，并且還會造成棉花由生殖生長向營養生長轉變，導致產量下降[4-5]。因此，適宜的灌水量對于棗棉間作復合系統的健康良性發展至關重要。縱觀以往研究，對于灌水量的研究多集中于單作種植模式，本研究通過對棗棉間作模式下不同灌水量對棉花各器官干物質積累量的影響，并加入行距配置因素，進行綜合分析，為棗棉間作模式的可持續發展提供科學的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

本試驗在新疆維吾爾自治區阿拉爾市塔里木大學園藝實驗站棗樹園（40°32′34″N，81°18′07″E，海拔1 015 m）進行。該試驗區屬暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，太陽輻射為559.4～612.1 kJ/cm2，無霜期為180～224 d;年平均降水量為40.1～82.5 mm，年平均蒸發量為1 976.6～2 558.9 mm，地下水埋深在3 m以下，屬于典型的灌溉農業區。塔里木大學內園藝實驗站的土壤為沙壤土。

1.2 試驗設計

試驗供試棉花品種為新陸中36號，供試棗樹為酸棗嫁接紅棗，棗樹行距3 m，株距1 m。

本試驗于2017年開展，采用兩因素裂區區組設計，行距設置為主區，不同灌水量設置為副區;設置2個行距配置，分別為距離棗樹1.45 m處栽種2行棉花（M1），以及距離棗樹1 m處栽種4行棉花（M2），棉花株距為10 cm;2個行距配置下的棉花分別設置4個不同灌水量：W4（充分灌水，6 000 m3/hm2）、W3（正常灌水，5 250 m3/hm2）、W2（輕度水分虧缺，4 500 m3/hm2）、W1（中度水分虧缺，3 750 m3/hm2）4個水分梯度;共8個處理，設3次重復，小區長為10 m，寬為3 m，面積30 m2;全生育期灌水8次，采用滴灌，其他管理措施同大田管理。

1.3 測定指標

干物質指標：各處理取具有代表性的生長一致的5株棉株;在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期進行取樣，帶回實驗室進行室內試驗，將植株分為蕾、花、鈴、葉、莖、根（地下部分是根），放入烘箱中，105 ℃殺青30 min后調至80 ℃烘干至恒質量，稱各部分干物質量。

產量指標：試驗小區內實收測產。

RVR=生殖器官干物質/營養器官干物質。

式中：RVR反映植株整體干物質積累量與產量之間的關系。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2003進行處理，DPS 7.55進行方差分析與顯著性檢驗（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 不同行距與灌水量對間作棉花干物質積累的影響

2.1.1 不同行距與灌水量對間作棉花干物質總量積累的影響 干物質積累量大小對植株產量有直接影響。由圖1可知，隨著生育期的推進，棉花干物質積累量不斷遞增，不同處理下的棉花，干物質積累量在蕾期至花鈴期增長最快，其余生育期干物質積累量的變化趨勢趨于平緩;各處理下棉花干物質積累量的差距在蕾期之前較小，從蕾期開始，各處理之間的差距逐漸增大，并在吐絮期達到最大;在行距不同的情況下，由于群體優勢，棉花干物質整體積累量表現為M2處理>M1處理;在灌水量不同的情況下，各處理下的棉花干物質積累量為W3>W2>W4>W1。

2.1.2 不同行距與灌水量對間作棉花營養器官干物質積累的影響 由圖2可知，各處理下棉花營養器官干物質積累量在蕾期之前呈較慢的增長趨勢，從蕾期開始至花鈴期為止，營養器官干物質積累量增長較快，在花鈴期達到最大值后，各處理下棉花營養器官干物質積累量開始降低，干物質積累量變小，且趨勢呈“S”形;不同水分處理下，W2處理的營養器官干物質積累量要多于其他灌水量處理下的棉花，W1處理的棉花營養器官干物質積累量最少;因此，在不同行距配置中營養器官干物質積累量表現為M2處理>M1處理，在不同灌水量配置中表現為W2處理>W3處理>W4處理>W1處理。

2.1.3 不同行距與灌水量對間作棉花生殖器官干物質積累的影響 棉花在生育中后期以生殖生長為主，生殖器官干物質積累量的多少能夠直接反映棉花產量。由圖3可知，從花鈴期開始，隨著生育期的推進，棉花生殖器官干物質積累量呈快速增加趨勢;不同行距下的棉花生殖器官干物質積累量表現為M2處理>M1處理;不同水分處理下，W3處理的生殖器官干物質積累量最高，W1處理最低。水分過度虧缺會導致棉花光合作用減弱，不利于有機質的積累，導致供給棉花生長發育的營養不足，不利于有機質向生殖器官輸送，不利于棉花生殖生長;因此，在不同行距配置下生殖器官干物質表現為M2處理>M1處理，在不同灌水量配置下表現為W3處理>W2處理>W4處理>W1處理。

RVR的大小可以反映植株干物質積累量與產量之間的關系，RVR與植株產量呈正相關關系[6]。由圖4可知，RVR整體呈現遞增趨勢，其中M2W3處理的RVR最高，其次為M2W2處理， 而M1W1處理的RVR最小;相同灌水條件下M2處理的RVR整體大于M1處理，通過該圖能夠初步判斷各處理下棉花的產量水平，其中M2W3處理的棉花產量明顯要高于其他處理，而M1W1處理的棉花產量水平最低。

2.2 不同灌水量及行距對間作棉花干物質分配系數的影響

由表1可知，隨著生育期推進，各處理下間作棉花營養器官與生殖器官干物質分配系數在不同生育時期的差異較大;不同處理下，間作棉花營養器官干物質分配系數呈逐漸減少趨勢，而生殖器官干物質分配系數呈逐漸增加趨勢。

花鈴期是棉花營養生長與生殖生長并進時期。在M1配置中，各處理的營養器官干物質分配系數表現為W1>W2>W4>W3，生殖器官干物質分配系數呈現為W3>W4>W2>W1;在M2配置中，各處理的營養器官干物質分配系數呈現為W1>W2>W4>W3，生殖器官干物質分配系數呈現為W3>W4>W2>W1。

在吐絮期的M1配置中，各處理下的營養器官干物質分配系數表現為W1>W4>W2>W3，生殖器官干物質分配系數表現為W3>W2>W4>W1;M2配置中，各處理下的營養器官干物質分配系數表現為W1>W4>W2>W3，生殖器官干物質分配系數表現為W3>W2>W4>W1;在相同行距配置中，兩者系數表現的趨勢基本一致;從花鈴期開始，同一生育期內，相同灌水條件下營養器官干物質分配系數表現為M1處理>M2處理，生殖器官干物質分配系數表現為M2處理>M1處理。

2.3 不同灌水量及行距對間作棉花產量的影響

棉花營養器官與生殖器官的干物質分配對棉花經濟產量有直接影響，這源于棉花源和庫之間營養的分配，在此方面，已有許多相關性研究[7-8]予以證實。

由表2可知，相同灌水量條件下M1處理的棉花單株結鈴數整體高于M2處理。M1W3處理的單株結鈴數最多（13.3個/株），其次為M1W2處理（11.9個/株）;M2W2、M2W3、M2W4、M1W1、M1W4處理之間棉花的單株結鈴數差異性不顯著;M2W1的單株結鈴數最少，為3.6個/株;通過數據分析表明，各處理的單株結鈴數表現為M1W3>M1W2>M2W3>M2W2>M1W4=M2W4>M1W1>M2W1。

單鈴質量方面，M2W2處理（5.44 g）最高，其次是M1W2處理（5.39 g），其中M1W1處理的單鈴質量（4.07 g）最低，最高與最低之間差值為1.37 g;通過數據分析表明，各處理的單鈴質量表現為M2W2>M1W2>M2W3>M1W3>M2W4>M1W4>M2W1>M1W1。

從衣分來看，M2W2處理（45.84%）最高，其次為M1W2處理（45.44%）;綜合比較的結果表明，各處理的衣分表現為M2W2>M1W2>M2W1>M1W1>M2W3>M1W3>M2W4>M1W4。

產量上，M1與M2配置中，W3處理的棉花籽棉和皮棉產量最高，其次為W2處理，各處理的籽棉和皮棉產量均表現為W3>W2>W4>W1;M1與M2配置中，各處理的棉花籽棉產量與皮棉產量表現趨勢一致;分析得出，相同灌水量條件下M2處理的籽棉與皮棉產量要高于M1處理，其中W4處理的棉花由于小鈴、弱鈴較多且中下部結鈴性差，致使產量偏低，由此說明灌水量過多，反而會導致棉花產量降低;綜合比較的結果表明，各處理的產量表現為M2W3>M2W2>M1W3>M1W2>M2W4>M1W4>M2W1>M1W1。

3 討論與結論

在棗棉間作模式下，不同行距和灌水量處理下的棉花干物質積累量不同，而棉花干物質積累量的多少是棉花產量形成的直接影響因素，且干物質在棉花植株內各部位的分配與積累是棉花產量提高的關鍵[9]。棉花生殖器官與營養器官干物質比值的大小可以反映植株整體干物質積累量與產量之間的關系。本試驗中，M2W3與M2W2處理的RVR要高于其他處理，并且產量（表2）所呈現出的趨勢與RVR值趨勢一致，這與周曉彬等的觀點[6]一致。

間作模式中合理的行距配置對于棉花產量的形成有重要影響，棉花產量隨種植密度的增大而增加，而單株鈴數則隨種植密度的增大而減小;其中，單鈴質量受密度影響不大[10]。本試驗中，M1處理棉花由于行距較大，受棗樹遮陰影響小于M2處理，M1處理能充分發揮個體優勢并能更好地利用光能資源，相同灌水量條件下單株結鈴數要多于M2處理;而行距配置對單鈴質量的影響不大，M1與M2處理的單鈴質量差異較小;但M2處理由于群體效應，產量要高于M1處理。

對處于干旱地區的作物來說，水分是其生長發育的重要因素，水分的豐缺對作物的影響會從最終產量上直觀地反映出來，在農業生產中，灌水量的多少會直接影響棉株成鈴。本試驗中，正常灌水（W3）處理下的棉花鈴數要高于其他處理下的棉花，而中度水分虧缺處理（W1）的棉花鈴數最少，灌水量不同的情況下，鈴數、產量表現為W3>W2>W4>W1，這與陳玉梁等的研究結果[11]一致，相比于正常灌水量，輕度水分虧缺處理（W2）在水量投入較少的情況下，提升了棗棉間作系統的水分利用率，并且在皮棉產量方面，輕度水分虧缺處理（W2）與正常灌水量處理（W3）的棉花皮棉產量差異不顯著，因此，輕度水分虧缺處理（W2）充分發揮了節水灌溉的優勢。

不同行距和灌水量能夠直接影響棗棉間作下棉花產量的形成。2種行距配置中，相比于棗樹行間2行棉花（M1）的配置，棗樹行間4行棉花（M2）更能夠充分發揮群體效應，增加產量;因此，適當增加一定范圍內的棉花群體數量，能夠有效發揮群體優勢，使群體產量隨行距增加而增加，有效提升間作棉花產量[12-13]。灌水量方面，適當的水分虧缺可以調整棉花株型，提高棉花結鈴數量，但水分過度虧缺與水分過量灌溉都不利于間作棉花產量提升;輕度水分虧缺處理（W2）在結鈴數、皮棉產量上與正常灌水量處理（W3）相比差異不顯著，因此在實際栽培中，適當減少灌水量，形成輕度水分虧缺，可以提升作物群體的抗逆性，并能夠很好地利用棗棉間作微環境對作物群體的影響機制，發揮節水灌溉的優勢，保證間作棉花產量穩定[14]，水分與行距因素結合，對于促進棗棉間作模式的發展，能夠起到重要作用，為干旱地區棗棉間作高產栽培奠定基礎。

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