不同行距配置對無膜棉成鈴分布及產量的影響

劉錦濤，郭子軒，曹 娟，萬素梅，陳國棟,李亞兵，翟云龍，毛廷勇

(1.塔里木大學農學院，新疆阿拉爾 843300；2.中國農業科學院棉花研究所，河南安陽 455000)

0 引 言

【研究意義】我國棉花產量占世界同期的1/4[1]，2020年我國新疆棉區棉花種植面積達250.8×104hm2，產量達516.1×104t，分別占全國植棉面積的78.9%、總產量的87.3%[2]。新疆棉區是我國最大的優質棉產區[3]。地膜使用量的不斷增加，影響著農田續耕能力的提高[4-6]，有研究提出無膜種植棉花的理念[7]。【前人研究進展】合理的株行距配置有利于調控群體冠層結構，建立高光效棉株群體，提高光能利用效率，促進光合產物向生殖器官的運輸[8-12]。隨著種植密度增加，果節、鈴重等呈下降趨勢，脫落率呈上升趨勢[13]，等行距(低密度)第7果節以上、第2及以外果節成鈴率高于寬窄行(高密度)[9]，1膜3行的行距配置提供了充足的空間，有利于激發棉株個體與群體潛力[14]。稀密種植棉花對其纖維品質存在影響[15],無地膜覆蓋棉花籽棉產量差異不顯著[16-17]。【本研究切入點】研究無膜棉高產栽培技術體系，有采用棉花數據采集系統記錄不同時期棉花的長勢，通過Kriging空間插值法繪制棉鈴空間分布等值線圖[18]的研究。但關于無膜棉行距差異對成鈴及產量品質的影響研究較少。更需研究不同行距配置下無膜棉生殖器官發生概率，成鈴及脫落的差異。【擬解決的關鍵問題】以2個新疆南疆主推種植品種中619與新陸中82號為材料，設立不同的行距配置，分析成鈴特性和行距配置對無膜棉成鈴及產量的影響，為南疆無膜棉高產栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2020年在新疆阿拉爾市塔里木大學農學教學科研試驗基地(N40°32’42”，E81°18’53”)，地處塔里木盆地西北邊緣，屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，常年年均日照2 556.3～2 991.8 h，日照率為58.69%，年平均氣溫為10.7℃。墾區雨量稀少，冬季少雪，地表蒸發強烈，年均降水量為40.1～82.5 mm，年均蒸發量1 876.6～2 558.9 mm。土壤質地以沙壤土為主，肥力中等。棉花生育期4月中旬到10月中旬。

供試品種選擇早熟棉品種中619和新陸中82號。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

在7月24日(開花期)，8月18日(花鈴期)，9月5日(吐絮期)記錄各處理連續5株標記的棉花長勢數據。表1

根據新疆寬膜幅寬2.28 m的標準，設置A：1幅3行(76 cm+76 cm)、B：1幅4行(76 cm+10 cm+76 cm)、C：1幅6行(66 cm+10 cm)3種無膜棉行距配置模式，株距為10.5 cm。出苗后定苗1穴1株，采用隨機區組設計，設3次重復。小區施肥、病蟲害防治和化學調控參照當地高產管理水平。圖1

圖1 不同行距模式棉花種植示意Fig.1 Schematic diagram of cotton planting in different row spacing modes

表1 不同處理棉花生育時期及生育期Table 1 Different treatment cotton growth period and growth period

1.2.2 測定指標

于7月22日起，在各小區選擇具有代表性的連續5株棉花調查植株長勢，包括株高、果枝始節位、各果節棉鈴等，采用棉花數據采集系統進行統計，將第1到第3果枝定義為下部果枝，第4到第7為中部果枝，第8及8以上定為上部果枝，除第1果節處結鈴外，均為外圍鈴。

1.3 數據處理

Pij為第i果枝j果節生殖器官發生概率，nijk為第K株棉花i果枝j果節生殖器官發生與否[18]，選擇Microsoft Excel 2010，Surfer2017，Stata15，Origin2018進行株式圖繪制，DPS 8.0對棉花產量及產量構成因素進行差異分析。

2 結果與分析

2.1 不同行距配置下中棉619棉鈴空間分布

研究表明，棉花在去除頂端優勢后是營養生長向生殖生長轉移的關鍵時期，隨著生育進程的推進，果枝數隨之增加，冠層結構逐漸完善，出現明顯的棉鈴空間分布。在7月24日，1幅6行的果枝數為8個，低于1幅3行和1幅4行，棉株外圍成鈴數量在0.5～3個。3種模式下棉花頂部都處于開花現蕾狀態，結鈴數量低。7月24日成鈴分布區域隨種植行數的增加變化幅度變小，1幅3行棉鈴數量維持在9個左右。

8月18日，棉田各處理棉花成鈴穩定，3種模式結鈴果枝數均達到了11個，3行的內圍鈴中部成鈴概率高，第8果枝以上成鈴概率顯著減少；與4行一致，6行成鈴數量中下部最多，頂部成鈴數少，內圍鈴棉桃數量平均為8個。1幅3行的棉鈴集中分布在第2到第8果枝，1幅4行和1幅6行棉鈴少于1幅3行，且成鈴數量隨著果枝部位增高和果節外移而降低。該生育時期各處理已成型棉鈴逐漸膨大，但棉花頂部仍有未受精花蕾，其中葉枝棉桃生長緩慢。圖2

圖2 棉花生育期內田間溫度和相對濕度變化Fig.2 Variation trend chart of field temperature and relative humidity during cotton growth period

9月5日棉花進入吐絮期，成鈴果枝數，棉桃數量基本固定。1幅3行與4行成鈴果枝數相同，均達到12果枝，1幅6行成鈴果枝10個。1幅4行外圍成鈴概率與1幅3行相同，3行外圍鈴數量維持在3～5個，單株成鈴數量為11個以上，棉桃空間分布成金字塔形，以中下部成鈴為主。1幅6行棉鈴空間分布呈菱形，中部果枝成鈴數量多，下部棉桃數量少于上部，成鈴果枝數為10個，明顯低于其他2種種植模式。

花鈴期各處理成鈴數量隨著生育進程的推進，成鈴果枝數與成鈴數量明顯增加。各種植模式間棉桃以中下果枝著生為主，內圍鈴數量維持在7.5個以上。棉花產量的空間分布隨種植模式不同而不同，較窄的行距導致棉鈴節數變少。隨著棉花行距的縮短，棉鈴節數依次為A = B > C，棉鈴分布集中在棉花植株的垂直中心，在水平位置上，隨著棉花行距密度增加，棉鈴的分布集中在棉花植株內側中部。圖3

圖3 不同行距配置下中棉619 棉花產量空間分布Fig.3 Spatial distribution of cotton yield of Zhong 619 under different row spacing configurations

2.2 不同行距配置下新陸中82號棉鈴空間分布

研究表明，新陸中82號在花鈴期7月24日1幅3行、4行、6行的成鈴果枝數分別為8、8、7，3行、4行伏前棉桃分布區域以2至6果枝為主，棉鈴數量呈現菱形分布，6行處理伏前棉桃分布呈現金字塔形。

8月18日，各處理成鈴果枝數量3行>4行=6行，3行處理棉花上部(果枝>7)成鈴概率為30%，中下部果節位置成鈴概率在同一水平，各果枝成鈴數相當。4行處理外圍成鈴數量在3個左右，中部果枝成鈴數量低于上部與下部果枝。在第3至8果枝位置出現第3至4果節結鈴。6行處理的成鈴集中在垂直位置中部。在第4至6果枝處第3果節位置出現坐果。棉鈴分布以內側成鈴為主。

吐絮期3行處理棉鈴分布成金字塔形，外圍鈴成鈴數量在5個左右，以中下部果枝成鈴為主，4行處理第4至7果枝開始形成棉桃，棉花中上部成鈴數量多，在第1到9果枝處成鈴率高。第6至9和第9至11果枝數出現第3果節坐果的現象。6行處理棉株的結鈴果枝數為9條。棉花內側結鈴數量明顯高于外側。

新陸中82號在花鈴期以靠近棉花內側坐果為主，隨著棉花行數的增加，棉花成鈴分布由向外延伸變為向內側集中，外圍鈴數量占總體數量的比例減少。圖4

圖4 不同行距配置新陸中82號棉花產量空間分布Fig.4 Spatial distribution of cotton yield of Xin 82 under different row spacing configurations

2.3 不同行距配置下2品種在花鈴末期棉鈴脫落空間分布

研究表明，1幅3行種植模式中，2品種的棉鈴脫落分布大致相似，棉株中部棉桃保持較好，中619品種脫落主要集中在第3至9果枝，在第8果枝處脫落情況最為嚴重。新陸中82號品種在第4和第10果枝脫落數量最多。水平方向上，棉花脫落區域集中在外圍第2、3果節處。1幅4行模式中，中619品種棉鈴脫落數量分布區域與3行模式相似，脫落較輕。新陸中82號品種棉鈴脫落集中在中上部果枝，與3行模式相比棉花脫落較重。在1幅6行的種植模式中，2品種棉株脫落情況大致集中在中部果枝，新陸中82號品種脫落情況更顯著，在第6、8果枝處脫落概率更高，脫落數量更多。

中619品種在3種種植模式的脫落情況為1幅4行輕微，1幅3行次之，1幅6行嚴重。新陸中82號隨著行數的增加，脫落情況愈發嚴重，由棉花上下部向中部區域集中。1幅6行嚴重，1幅4行次之，1幅3行輕微。在3種種植模式情況中，新陸中82號脫落數量與中619相比較更顯著，棉鈴脫落分布更集中。圖5

圖5 不同行距配置下中棉619、新陸中82號棉花脫落變化Fig.5 Cotton shedding of Zhong 619 and Xin 82 under different row spacing configurations

2.4 不同行距配置下2品種不同果節位點生殖器官分布

研究表明，中619品種第1果節發生概率隨著果枝位點的變高，生殖器官發生概率逐漸降低，第2果節器官發生集中在中部果枝，第3果節發生概率趨勢與第1果節相似，但略有降低。第4果節發生集中在中部果枝，上部果枝發生概率為零。1幅4行第1果節、第3果節生殖器官相同果枝處發生概率均大于1幅3行。

1幅4行種植模式中全果枝第1、3果節生殖器官發生概率均大于同期的3行、6行模式，各處理在第2果節生殖器官發生概率維持在50%以上的果枝數為3個。第3果枝發生概率維持在50%以上的果枝數中，4行>3行>6行。各處理第1果節發生概率在75%以上的果枝號數中，4行>3行>6行。3行中第4果節出現生殖器官的果枝數為6，4行、6行第4果節出現生殖器官的果枝數為1。

新陸中82號品種1幅3行模式中第1果節和第3果節在第1至10果枝處生殖器官發生概率為80%，第10果枝后發生概率迅速降低，第2果節棉花中部的第4至7果枝發生概率大于50%，1幅3行的棉花全枝條第4果節無生殖點。4行中第1果節第1至3果枝花蕾鈴發生概率大于70%，第4至10果枝處發生概率維持在68%，第2果節處發生概率大于50%的果枝號為3、4、5、7。第3果節第1至11果枝生殖發生概率均大于50%，在棉花的中下部枝條中第4果節存在生殖器官分布，但概率較低。6行中第1果節與第3果節花蕾發生概率隨著果枝號的增加變化趨勢相似，第1至7果枝處發生概率大于80%，第8果枝以后概率迅速降低。棉花第2果節的第1至4果枝發生概率大于50%，第4果節棉株下部果枝花蕾發生概率低。

新陸中82號1幅3行種植模式第1、2、3果節主要生殖器官著生枝條(第1至7果枝)處發生概率均大于60%，其中第1、3果節第1至9果枝相比1幅4行相同果節果枝生殖器官發生概率更高，隨種植行數的增加，第1果節處發生概率顯著升高，但上部果枝發生概率下降速度更快，如圖F中各果節在第11果枝不再有花蕾著生。根據趨勢圖分析，第1、3果節發生概率維持在50%以上的果枝數中，3行>4行>6行，各處理第2果節發生概率大于40%的果枝數量中，4行>3行>6行，第4果節處發生概率的果枝數量中4行>6行>3行。圖6

注：A、B、C：中619 1幅3行、4行、6行7月24日棉株不同果節位點生殖器官分布概率。D、E、F：新陸中82號1幅3行、4行、6行7月24日棉株不同果節位點生殖器官分布概率

2.5 不同行距配置下棉花產量及產量構成

研究表明，棉花產量構成受不同行距配置的影響，各處理間存在差異。中619品種A、B處理單鈴重、單株鈴數、單鈴籽棉重、單鈴皮棉重分別較C處理高6%和11%、36%和45%、36%和42%、37%和45%，行距配置對衣分無影響。B、C處理的產量分別為6 259.8和6 748.3 kg/hm2，顯著高于A處理(5 673.7 kg/hm2)。新陸中82號品種A、B處理單鈴重、單株鈴數、單鈴籽棉重、單鈴皮棉重分別較C處理高10%和6%、43%和22%、5%和6%、2%和2%。不同的行距配置對該品種單鈴棉籽重、單鈴皮棉重、衣分含量影響不顯著。C處理的產量為5 203.5 kg/hm2，顯著高于A處理(4 340.9 kg/hm2)，與B處理(5 092.6 kg/hm2)產量相近，差異不明顯。表2

表2 不同行距配置下棉花產量構成因素變化Table 2 Influence of row spacing configuration on cotton yield components

3 討 論

成鈴總數中伏桃占比大于秋桃和伏前桃，各果枝上不同節位棉鈴空間分布隨著種植模式的不同而發生變化，養分供應與光能利用的競爭和脅迫強度直接影響棉株的成鈴數量和品質[18-20]，李春梅等[21]研究發現，隨密度升高棉花成鈴向內圍集中。試驗中品種差異導致新陸中82號1幅6行內圍成鈴率顯著高于中619品種，1幅3行棉花中下部成鈴穩定，1幅4行、6行吐絮前期棉桃分布均表現出“下空性”[15]，是窄行密度過大群體隱蔽而伴生出的弊端。等行距條件下棉花成鈴分布趨勢與寬窄行高密度相似，單株成鈴數間差異不顯著。品種差異、群體環境差異會造成不同程度的棉鈴脫落。成葉情況、葉傾角、葉片氣孔導度等均影響棉花冠層溫度與透氣性，而冠層溫度因品種株型差異和種植密度而不同[22-23]，寬窄行模式棉花水肥分配差異較大，葉片重疊嚴重，造成群體郁蔽，導致新陸中82號品種1幅6行透光通風差，外圍葉柄、果節柄細脆，易脫落。

研究發現棉花中下部果枝棉鈴是產量形成的重要部分，不同行距配置下，寬窄行(高密度)棉花果枝上部生殖器官發生概率顯著低于等行距(低密度)棉花[24-26]。研究中，1幅4行(中密度)處理果枝對應果節處生殖器官發生概率較高，中619等行距配置下棉花生長空間大，養分供給足，長勢優異，外圍第4果節開花現蕾數量多。隨著種植密度增高，蕾鈴著生的果枝數逐漸減少，且向中下部果枝集中。1幅4行處理下中619內圍果枝花蕾發生概率顯著高于新陸中82號。1幅3行、1幅6行處理中2品種生殖器官發生概率分布差異不顯著，是品種株型和栽培管理共同作用的結果。行距配置對棉花產量構成存在影響，試驗得出等行距與寬窄行棉花在單株產量上存在差異，單株成鈴數與種植行數呈負相關，且在新疆生態條件下1幅4行棉花種植單株成鈴情況最佳。研究結果與前人研究結果保持一致[26-27]。其中，中619較新陸中82號更適合1幅4行寬窄行模式，產量表現優異。

4 結 論

棉花成鈴空間分布由外向內集中，成鈴數量呈現先增后減。等行距模式下(低密度)棉株成鈴分布呈金字塔形，寬窄行模式下(中、高密度)棉花結鈴空間分布均出現“下空性”。隨著種植行數增加，各果枝棉鈴脫落情況由棉株中上區域向外圍棉花中部果枝集中。寬窄行(高密度)模式下棉花同期現蕾開花果枝數減少，生殖器官發生概率與果枝數的增加(上部果枝)呈負相關，行距越窄，外圍果節著生花蕾概率越低。中619品種1幅4行種植模式在3種行距配置中表現突出，單株結鈴性強，成鈴分布均勻；新陸中82號品種除在1幅3行種植模式中與中619表現一致，其余各處理均低于中619。