無膜栽培下行距配置對棉花新陸中82號干物質積累及產量的影響

陳佳林郭子軒毛廷勇常銀平潘夢瑤翟云龍陳國棟

(1.新疆農業職業技術學院，新疆 昌吉 831100；2.塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300)

合理的種植模式是綜合栽培技術的核心也是棉花栽培技術的關鍵問題之一，促使作物可以充分利用地力和光能，在生長季節充分發揮作物的自然潛力增加產量，在新疆很多地方都采用不同的株行設置以適應機械作業和提升棉花產量、品質方面的要求，這種模式將成為棉花經濟發展的必然趨勢。光合作用是作物生長發育和產量形成的重要影響因素，棉花的經濟學產量和生物學產量主要來源于光合作用[1]。合理密植，促使大量光線到達植株基部葉片，增加葉片截獲光的比例[2,3]可促進植株生長。隨著棉花種植技術成熟，開始多方向尋求提高產量方法，探究不同密度下植株對土肥資源利用程度，結合滴灌技術、低密度植棉等方式，棉花行距配置提高棉產量逐漸成為重要的研究方向[4]。近年來，針對棉花株行配置[5,6]對棉花產量的影響進行了很多研究。

前人研究結果表明，在不同行距配置條件下[7-10]，增大寬行與窄行的比值，能改善棉田后期的通風透光性，棉田不易蔭蔽，土肥資源利用更快，有利于個體的發育，促進中下部鈴質量的提高。有結果表明，低密度條件下棉花通過降低葉片比葉面積，提高了冠層中部和上部葉片的最大光合能力[11,12]，適宜的種植密度在棉田作物的長久發展中有深遠的意義。同時，株行配置起到的農作便利和經濟效益巨大。本試驗通過設置3種株行距配置來比較不同行距下棉株干物質分配比、干物質積累量、棉鈴空間分布、大田產量等差異，得出較適宜的大田種植方式，以期為南疆無膜棉合理栽培技術集成提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

供試品種采用抗病性較好的早中熟品種“新陸中82號”。試驗在新疆建設兵團第一師阿拉爾市塔里木大學東區胡楊林(N40°32′42″，E81°18′53″)進行，該地區光照資源豐富，常年平均日照達到3031.2h，屬于暖溫帶沙漠邊緣氣候區，常年受沙漠影響，降水較少，氣候干燥，晝夜溫差較大，平均氣溫10.7℃。試驗地臨近水源，土壤質地為沙壤土，pH為7.93，有機質14.55g·kg-1，堿解氮100.17mg·kg-1，速效鉀2.42mg·kg-1、速效氮223.82mg·kg-1。

1.2 方法設計和指標測定

1.2.1 試驗設計

整個試驗采用隨機區組設計，品種為“新陸中82號”，采用無膜種植方式，設置3種株行配置模式，每個模式種植寬度為2.22m。3個模式分別為處理A：3行模式(76cm等行距，株距10.5cm)；處理B：4行模式(76cm加10cm加76cm，平均行距55.5cm，株距10.5cm)；處理C：6行模式(66cm加10cm，平均行距37cm，株距10.5cm)，試驗中每個模式設置3個重復，每個重復面積為26.4m2。4月19日播種，7月17日打頂，灌溉方式采用滴灌，頭水灌溉充分，灌水保持3d左右1次，在開花期施肥量遠大于蕾期，其它管理同當地大田管理模式一致。

1.2.2 干物質測定

在棉花苗期、盛蕾期、盛花期、盛鈴前期、盛鈴后期、吐絮期的各個生育時期，不同模式的各重復中選取具有代表性的5株棉花，每個模式共選取15株棉花，最大程度減少誤差。將選好的試樣帶回室內分解并在烘箱中105℃殺青30min，之后80℃烘至恒重。冷卻后，分別測量根、莖、葉、蕾、花、鈴、絮的干物質產量并記錄分析。

1.2.3 產量測定

于收獲期，按照不同株行模式，在每個重復下連續取樣30株，3個模式總共選樣270株。分別對上、中、下吐絮鈴稱重測量，計數各自總鈴數、內圍鈴、外圍鈴分布，對單鈴重、皮棉和衣分各產量指標進行測定，實收籽棉產量計產。

1.3 數據處理

試驗數據采用浙大DPS數據處理系統V9.01處理并制圖，采用Excel圖表設計。試驗中不同字母表示各處理間0.05水平上差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同行距配置下棉花“新陸中82號”干物質積累量

“新陸中82號”不同時期干物質積累變化如表1所示。從總體表現來看，3種行距模式下的干物質變化趨勢基本一致，苗期干物質積累少而緩慢，進入蕾期后開始快速增長，至吐絮期有所下降或基本不變。苗期4行模式的根、葉、莖干物質積累量與3行模式、6行模式間差異顯著，積累量最大；盛蕾期各處理干物質積累量無顯著差異，積累量相近；盛花期植株各處理的根、葉干物質積累無顯著差異，莖干物質積累量3行模式最高，且與6行模式差異顯著；盛花期的蕾、鈴、花干物質積累量3行模式、4行模式與6行模式差異顯著，3行模式積累量最高，4行模式蕾、花、鈴干物質積累中等偏上；盛鈴期3行模式的植株干物質積累量一直處于最高水平，植株干物質積累量在根、葉、蕾、鈴、花等器官與6行模式相比差異顯著；吐絮期各模式根、莖、葉干物質積累無顯著差異，3行種植模式蕾、鈴、花干物質積累量與4行模式數據相近，較6行模式差異顯著，處于較優水平。

表1 不同行距配置下棉花“新陸中82號”干物質積累量

2.2 不同行距配置下棉花“新陸中82號”不同器官干物質分配比例

如表2所示，在3種行距配置中各干物質的分配比例可以看出，棉花盛蕾期之前基本進行營養生長，3行種植模式的根干重與4行、6行差異顯著，4行、6行作物生長量較大。4行模式莖生長量較好，較高于3行、6行，且與3行模式差異顯著。盛蕾期之后干物質分配比在生殖器官逐漸增大；盛花期3行、4行干物質積累量均高于6行，且與6行存在顯著性差異。此期間3行、4行的水肥營養、光資源吸收量配比大于6行，致使后期干物質積累量、產量較高；盛鈴前期至盛鈴后期，3行模式的干物質總量一直處于較高水平，在盛鈴后期達到最高值111.26g，相比4行、6行高出17.42%、32.72%，一膜3行干物質積累與4行、6行差異性顯著。此期間蕾、花、鈴干物質分配比達到高峰期，處于生殖生長高產關鍵期；吐絮期不同處理模式生殖器官干物質占比達到58%以上，干物質總量無顯著差異。3行種植模式蕾、花、鈴干物質分配量最高，占總干物質的61.08%，在整個生育期中，此時的生殖器官干物質分配量達到最高點，分別比4行、6行的干物質分配量高出1.88%和2.86%。

表2 不同行距配置下棉花“新陸中82號”干物質分配比例

2.3 不同行距配置下不同生育時期棉花“新陸中82號”干物質趨勢

如圖1所示，棉花從苗期至吐絮期是干物質不斷積累的過程，在吐絮期干物質最大量接近120.0g，苗期和盛蕾期3種模式的干物質增長量基本相同，在盛蕾期干物質積累量達30.0g左右，占總干物質的1/4，盛蕾期之前干物質增長量較緩慢，營養物質需求量較小，光物質合成較低。盛蕾期到盛鈴后期是植株干物質增長量高峰期，總干物質占比63%，此時營養物質、水肥需求量達到最大，是提高棉花產量的重要時期。在這期間3行模式、4行模式植株生長量始終高于6行模式，說明寬行距種植模式下更有利于棉花生育后期的干物質增長和產量的提高。盛鈴后期至吐絮期干物質增長率變緩，植株生長量降低，對營養物質和光熱資源利用降低。在棉株生長吐絮期干物質增長量占總干物質的9.0%，棉株基本停止生長。從3種植模式的干物質增長量表現得出，3行模式、4行種植模式更適宜作物生長，提高作物單株產量，對各光熱資源物質利用效率更高，6行模式單株作物生長量較低，養分需求量較大。

圖1 不同時期棉花“新陸中82號”總干物質變化趨勢

2.4 不同行距配置下“新陸中82號”的棉鈴空間分布

如表3所示，在縱向分布上，3種行距配置方式以中、下部棉鈴為主，上部鈴占比最小。3行種植模式下，棉株下部鈴占比37.87%，高出4行、6行3.26%、1.3%。中部鈴占比6行>4行>3行，中部鈴比例隨著平均行距縮小而增大。上部棉鈴占比較小，其中3行模式較4行、6行占比更高。各模式中內圍鈴占比最大，占總鈴數的71.75%～84.07%，不同種植模式的內圍鈴和外圍鈴之間差異顯著，6行內圍鈴占比84.07%，營養物質主要用于內圍鈴生長，供外圍鈴生長養分不足。3行模式外圍鈴占比28.25%，超出4行、6行6.71%、12.32%。隨著行距增大，養分、光熱資源剩余，可供外圍鈴生長。行距配置對棉鈴分布有較大影響。

表3 不同行距配置下“新陸中82號”棉鈴空間分布

2.5 不同行距配置下棉花“新陸中82號”的產量差異

如表4所示，3種行距配置中，3行與6行間的單鈴重、單株鈴數差異顯著，3行模式下單鈴重、單株鈴數最高，4行模式單鈴重、單株鈴數中等偏上，6行種植模式密度大導致單株鈴數遠低于4行、3行；皮棉、籽棉重量，表現為4行>3行>6行，3行、4行模式數據較接近，皮棉重量基本一致；衣分產量，表現為6行>3行>4行，各處理間無顯著差異；總產量6行最高，且與3行差異性顯著，4行產量較高，3行產量較低。總體趨勢數據顯示，4行配置植株在單鈴重、單株鈴數、衣分中中等偏上，籽棉、皮棉產量最高。3行配置下植株單鈴重、單株鈴數最大，籽棉、皮棉、衣分產量偏上與4行接近，總體優勢明顯。

表4 不同行距配置下棉花“新陸中82號”產量性狀變化

3 討論

3.1 不同行距配置對棉花“新陸中82號”干物質影響

試驗表明，不同行距配置對棉花干物質積累有顯著性影響，棉花群體干物質積累隨生育期推進而變化轉移。光合物質積累是產量形成的基礎，光合作用是作物生長的關鍵，景巖斌等[13]通過比較棉株單、雙行種植模式對產量性狀有顯著增產效果。干物質在各器官間的轉移數量與運輸速度直接影響到棉花的經濟產量與品質[20]，不同行距配置方式對棉花不同層次的干物質積累影響顯著，得出適宜的行距配置對棉花產量有顯著作用。棉花干物質積累受土肥、光熱資源限制[19]，適宜的水肥配置下，行距配置可促進高產。本試驗品種“新陸中82號”在3種種植模式中，3行、4行模式空間分布能更有效利用光、熱資源，可以獲得充足養料，在各個生育時期表現出優等水平；相較6行模式空間有限、資源不足，在各時期的干物質積累量較低。

3.2 不同行距配置對“新陸中82號”棉鈴空間分布影響

棉花單位面積產量受結鈴時間和空間影響，棉鈴伏期是作物開花、結鈴盛期，此期間溫度高、光照足，所得桃大、衣分高、種子質量好。新疆光熱充足，內圍鈴占比最大，前期營養提供較好，有利于高產。3行模式對光、熱優勢利用充足，在前期多結伏前桃和伏桃[18]。3行模式下的伏前桃、伏桃占比分別為32.4%、56.2%，對后期產量效益影響較大；4行模式內圍鈴、中部鈴比例較大，有利于后期高產。

3.3 不同行距配置對“新陸中82號”棉鈴產量影響

棉花的群體結構很大程度上受種植密度和株行距配置的影響。王聰等[15]研究表明，高密度棉花種植對棉株品質有較大影響，并表示合理的群體結構更有利于促進棉花產量。棉花這種大田作物其產量受多種可控因素和不可控因素影響，包括土肥、光照、水分、種植密度等[16]，抓住可控因素可達到效益最大化，水肥充足條件下棉花產量受種植密度影響較大。隨著密度的增加單株鈴數一般呈降低趨勢，周永萍等[17]認為，低密度可以發揮一定的單株結鈴優勢。棉花產量受單位面積株數、單株鈴數、單鈴重的影響，Anjum等[14]設置了60cm、75cm和90cm的行距試驗，結果顯示，單株結鈴數隨著行距的擴大而增大。試驗結果表明，相較于6行高密度模式，3行、4行模式更有利于增加單株鈴數提高單鈴重，對光熱資源利用較好，生長空間更大。4行模式密度小，導致總產量較低于6行模式。

4 結論

試驗表明，棉花“新陸中82號”在不同行距配置下作物各時期干物質分配量不同。盛蕾期至盛鈴后期干物質增長量占比63%，是作物生長關鍵期。盛鈴后期3行、4行種植模式干物質積累量為111.26g、94.15g，高出6行干物質32.7%、12.3%，3行模式單鈴重、單株鈴數和4行模式籽棉、皮棉產量皆最高，較6行模式優勢明顯。6行種植模式總產量最大，分別高出3行、4行總產量12.12%、0.21%。3種株行配置中，6行模式雖總產量較大，但其干物質、單株表現、各產量性狀并不突出。3行模式單株表現最好，總產量較低。4行種植模式各產量性狀優異，總產量僅次于6行模式，更適宜大田種植。