不同種植方式和密度對棉花干物質積累特征及產量形成的影響

周相 馮璐 劉錦濤 李亞兵 楊北方 李志鵬 馬云珍 范正義 王冀川

摘要：為明確種植方式與密度互作對棉花干物質積累特征及產量形成的影響，本試驗設置兩種種植方式，即A1：雙行（66cm+10cm），A2：單行（76cm+76cm+76cm）;每種種植方式設置3個密度，即：12萬株/hm2（B1）、18萬株/hm2（B2）和24萬株/hm2（B3），研究兩種種植方式下不同密度對棉花單株干物質積累分配、葉面積指數及產量因素的影響。結果表明，兩種種植方式下單株干物質積累量均隨密度增加而減少，且整個生育期均以低密度處理單株干物質量最高，吐絮期A2單株干物質增加量比A1大，單行種植更利于干物質積累并向生殖器官轉移。隨生育進程，棉花葉面積指數總體表現為先升高再降低的變化趨勢，且隨種植密度增加而增加，A1B3處理整個生育期葉面積指數都保持著較高水平。單株成鈴數、衣分和鈴重均隨種植密度增加而減少;雙行種植的產量普遍低于單行種植，兩種種植方式下18萬株/hm2密度處理產量較高，其中A2B2處理產量最高，為5724kg/hm2。綜之，兩種種植方式均以18萬株/hm2密度更適合南疆棉花生產。

關鍵詞：棉花;種植方式;密度;干物質;葉面積指數;產量構成;南疆

棉花是重要的經濟作物，在國民經濟中有著舉足輕重的地位[1-3]。新疆是我國主要的優質棉產區，地理位置得天獨厚，2020年植棉面積為250.2萬hm2，總產高達516.1萬t，分別占全國的78.9%和87.3%[4]，已成為我國最大的產棉區。

種植密度是棉花生產技術中的一個重要措施，合理密植是取得高產的關鍵。段云佳等[5]研究認為，一個合理的群體既要發揮其單株的生長優勢，也要利用好群體的增產潛力，這樣才能實現棉花高產優質。劉瑞顯等[6]指出，種植密度過高與過低時，養分向棉株生殖器官的轉移量相對降低，而向營養體的供應量則相對過高，不利于棉花高產。辛明華等[7]研究認為，種植密度影響棉花的水平與垂直生長，且改變營養與生殖生長狀況，其過高過低都對棉花生長不利。羅宏海等[8]研究指出，高密度處理個體發育較差，對環境的適應能力差，群體內部條件惡化，葉片衰老和光合能力衰退加快;密度過低，整個生育時期葉面積指數一直處于較低值。婁善偉等[9]研究指出，密度不同，棉田冠層內部不同層次的光、溫、熱就會發生相應改變，葉面積指數、葉綠素含量等生理指標也會發生相應改變，最終影響到棉花的產量和品質。適宜的種植密度能夠建立合理的群體結構，協調個體與群體之間的矛盾，充分利用光熱能等資源，從而達到棉花增產增收的目的[10-12]。新疆棉花生產取得如此大的成就離不開其一直以來推廣的“矮、密、早、膜”栽培模式[13]，通過增加密度建立群體優勢從而獲得高產[14，15]。由上看出，前人大多是在棉花不同種植方式或者不同種植密度方面予以研究，而將密度和種植方式相結合的相關研究較少。為此，本試驗以中641為材料，研究兩種種植方式下不同密度對棉花干物質積累特征及產量形成的影響，以期確立合適的種植方式及密度，為南疆棉花合理種植提供理論依據。

1材料與方法單株棉花生殖器官干物質積累量整體上隨密度增大而減小，其中A2種植方式下低密度B1處理整個生育期處于最高水平，A1種植方式下除初花期、盛花期外B1處理也處于最高水平。A2種植方式下營養器官的整體積累量比A1多，其生殖器官干物質積累變幅也比A1大，說明單行種植更有利于營養物質向生殖器官轉移。

2.3 不同種植方式和密度對棉花單株干物質分

配的影響

1.1試驗地概況

試驗于2020年4—10月在新疆阿拉爾市十團中國農業科學院棉花研究所試驗基地（40°51′N，81°30′E）進行。土壤質地為砂壤。試驗點屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫10.56℃，氣溫日較差12.2～17.7℃，生育期間日照時數1793h，平均無霜凍期為208d，常年平均降水量48.2mm。

1.2試驗設計與田間管理

供試棉花品種為中641。采用兩因素裂區試驗設計，重復3次。其中，主區為種植方式，即A1：雙行（66cm+10cm），A2：單行（76cm+76cm+76cm），膜寬2.05m，膜間距0.23m;副區為密度，分別為B1：12萬株/hm2，B2：18萬株/hm2，B3：24萬株/hm2。小區面積47.88m2（7.0m×6.84m）

于4月20日人工點播，7月8日打頂。灌溉方式采用膜下滴灌，全生育期灌水總量4200m3/hm2，分8次灌溉。結合播前整地基施尿素225kg/hm2、磷酸二銨300kg/hm2;追肥為尿素195kg/hm2、磷酸二銨270kg/hm2、磷酸二氫鉀90kg/hm2，均隨水分8次滴施。其余田間管理均與當地大田管理模式一致。

1.3測定項目及方法

1.3.1葉面積指數 分別于棉花苗期、蕾期、初花期、盛花期、初絮期、吐絮期每小區選擇2株具有代表性棉株，將其葉片全部分離后鋪于白色平板，用相機拍照得到jpg.格式的圖片后再用image軟件掃描獲得葉面積。

1.3.2干物質 分別于棉花苗期、蕾期、初花期、盛花期、初絮期、吐絮期各小區選取2株具有代表性棉株，按根、莖、葉和生殖器官分開，然后105℃殺青30min、85℃烘至恒重，冷卻后稱量其干物質重。

1.3.3產量及其構成因素 于收獲期選擇小區中間一膜調查收獲株數和未吐絮鈴數以及籽棉產量。

1.4數據處理

用WPSOffice對數據進行整理、制圖，用DPS7.05軟件Duncan’s新復極差法進行統計分析。

2結果與分析

2.1不同種植方式和密度下棉花單株干物質積累動態變化

從圖1可以看出，不同種植方式和密度下棉花單株干物質積累總量隨著生育進程逐漸增加，單株干物質積累速率為慢-快-慢，符合“S”形曲線遞增規律，即苗期到盛花期積累速率平緩，盛花期到初絮期增長迅速，到吐絮期又趨于緩慢。總體上，種植方式A2干物質積累優于A1。

A1種植方式下，除初花期外，B1處理單株干物質積累量一直處于最高水平，吐絮期達到128.57g/株;A2種植方式下，B1處理整個生育期干物質積累量保持較高水平，吐絮期明顯大于B3略高于B2，達到143.23g/株。可見，無論哪種種植方式，單株干物質積累量均隨種植密度增大而減小，而單行種植更有利于單株干物質積累。

2.2不同種植方式和密度下棉花單株生殖器官干物質積累特征

圖2顯示，不同種植方式和密度下單株棉花生殖器官干物質積累的表現為盛花期以前營養生長迅速而生殖生長緩慢，營養器官干物質積累量高于生殖器官;盛花期后棉花主要進行生殖生長，生殖器官干物質積累速率迅速上升，至吐絮期棉花生殖生長趨于平緩。

2.3不同種植方式和密度對棉花單株干物質分配的影響

由表1可知，所有處理棉花單株干物質總體分配規律是，隨著生育進程營養器官的分配占比逐漸降低，生殖器官的分配占比逐漸增高，營養器官分配占比由蕾期的95.11%～96.77%降低到吐絮期的31.02%～38.23%，生殖器官干物質占比由蕾期的3.23%～4.89%逐漸增加到吐絮期的60.89%～68.98%。

花鈴期是棉花營養生長和生殖生長并進時期，生長重心開始向后者轉移，但此時營養器官分配占比還很大，達77%以上，A2種植方式下B1與B3處理存在顯著差異;此期生殖器官干物質積累也在不斷增加。單株生殖器官干物質分配量整體上A1優于A2。

吐絮期，棉花成熟，葉片干枯脫落，但生殖器官干物質積累還在持續增加，A1雙行種植下B1、B2處理的干物質積累分配與B3差異顯著，A2單行種植下B1與B3處理之間差異顯著。吐絮期生殖器官干物質分配量一直保持較高水平，各處理分配占比均達60%以上，A2種植方式下B1處理分配占比最高，達68.98%。吐絮期單株生殖器官干物質積累量A2整體上優于A1

2.4不同種植方式和密度對棉花葉面積指數的影響

如圖3所示，不同種植方式和密度下棉花葉面積指數總體表現為先升高再降低的變化趨勢：苗期至蕾期增加較為緩慢，蕾期以后增加明顯，盛花期增加迅速，其中A2B3處理達4.67，與其它處理差異顯著，較A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2分別增長51.09%、36.26%、27.84%、37.68%、24.50%。盛花期以后，棉花生長重心向生殖生長轉移，葉面積指數逐漸下降。吐絮期，A1B3處理保持著較大葉面積指數，且顯著大于其它處理，而A2B3處理葉面積指數呈現迅速下降趨勢。

2.5不同種植方式和密度對棉花產量及其構成的影響

由表2可以看出，不同種植方式和密度對棉花產量構成有顯著影響。兩種種植方式下單株成鈴數、鈴重和衣分均隨種植密度增大而減少，同一種植方式不同密度下單株成鈴數B1處理均明顯高于B2、B3處理;同一密度不同種植方式下單行種植的單株成鈴數整體上比雙行種植多。兩種種植方式下B1處理單鈴重高于B2、B3處理，單行種植方式整體上優于雙行種植，其中A2B1單鈴重最高為5.54g。衣分表現為雙行種植方式優于單行種植，A1B1處理衣分最高，為45.02%。從產量來看，單行種植方式優于雙行種植，兩種種植方式下B2處理產量均比另外兩個密度處理好，其中A2B2產量最高，為5724kg/hm2。

3討論

3.1不同種植方式和密度對棉花干物質積累和分配的影響

棉花產量受光合產物積累和分配的影響。改變種植密度能夠調控棉花不同生育期的干物質積累特征，在其較高積累的基礎上提高向生殖器官的轉移量是高產高效的關鍵[16，17]。李玲等[18]在相同種植密度下設置一膜三行、一膜四行、一膜六行處理，研究表明一膜三行模式更有利于生育后期干物質向生殖器官轉移，且干物質分配合理，更容易得到高產。本試驗結果與之相似，吐絮期單株生殖器官干物質積累量單行更優于雙行。鄧福軍等[19]研究發現，葉片干物質積累隨種植密度的增加而減小，吐絮后葉片死亡，干物質重下降，不同密度處理葉片干物質重有相同的下降趨勢。寧新柱等[20]研究發現，不同密度條件下，全株干物質積累的關鍵時期為花鈴期，加強此期田間管理是棉花產量形成的關鍵;單株干物質積累隨密度的增加而減少，群體干物質積累則隨密度的增加而增加。王志才等[21]研究認為，棉花群體干物質積累量有一定極限，高于一定密度后群體干物質積累量將不再增加。本試驗結果表明，兩種種植方式下單株干物質積累量均隨種植密度增加而減小（密度小，單株生長空間大，長勢更強;密度大，單株生長受環境限制，長勢弱，不利于單株干物質積累），低密度處理單株干物質向生殖器官的轉移量多，其中單行種植更有利于單株干物質積累并向生殖器官轉移，3個密度處理表現一致。

3.2不同種植方式和密度對棉花葉面積指數的影響

葉面積指數（LAI）是衡量棉花群體結構是否合理的一個重要生理動態指標，是反映冠層結構性能的指標之一[9，14，22]。鄧福軍等[19]指出，葉面積指數的大小與種植密度有很大關聯，隨著種植密度的增加而增加，本試驗結果與其相似。而呂新等[12]在22.5萬株/hm2種植密度下得到最大葉面積指數，認為密度增加或者減少葉面積指數都有所下降，與本試驗結果有所差異，可能是由于本試驗種植方式對其影響所致。婁善偉等[9]研究表明各密度處理的LAI峰值大小及出現的時間表現不一。本試驗結果表明，A1B3處理整個生育期保持著較高的葉面積指數，即使在后期依舊如此，而A2B3處理吐絮期葉面積指數呈現迅速下降趨勢。原因可能為，雙行高密度株距大，棉花單株長勢比單行強，使其后期能夠保持較高的葉面積指數，而單行生長空間狹窄，初絮期以后葉面積指數迅速下降。

3.3不同種植方式和密度對棉花產量構成的影響

密度決定群體的大小，影響個體的生長發育和競爭以及產量形成：密度太低的群體，成鈴率高，但群體果節量太少;密度太高的群體，容易造成田間通風透光差，引起田間小氣候惡化[7，21]。寧新柱等[20]研究發現，種植密度過高，果枝數、鈴數、鈴重均在減少，密度過低，單株優勢較強，但無法彌補低密度造成的缺陷導致籽棉、皮棉產量較低，本試驗得到相似結果。李玲等[18]研究表明，相較于一膜四行和一膜六行模式，一膜三行模式更有利于增加單株鈴數，提高鈴重。楊培等[23]研究表明，在等密度條件下，棉花單鈴重隨種植行距增大有上升趨勢，但一膜三行、一膜四行、一膜六行模式之間的差異并不顯著。本試驗研究表明，單株成鈴數、鈴重和衣分均隨種植密度增加而減小，無論哪種種植方式，種植密度過高或過低都不利于產量形成，密度低，鈴重和衣分表現好但收獲株數不足以支撐高產的形成;密度高，鈴重和衣分表現差，雖有足夠的收獲群體但依然不能獲得高產。

4結論

本試驗兩種種植方式下18萬株/hm2密度處理單株干物質積累量足、分配合理，整個生育期葉面積指數保持適中，單株成鈴數、衣分和單鈴重表現良好，產量較高，其中A2B2處理產量最高，為5724kg/hm2。所以，單雙行種植方式均以18萬株/hm2密度更適合南疆棉花生產。