魏鑫，徐建輝，張巨松

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學/教育部棉花工程研究中心，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，烏魯木齊 830002)

種植模式對機采棉干物質積累及品質的影響

魏鑫1，徐建輝2，張巨松1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學/教育部棉花工程研究中心，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，烏魯木齊 830002)

【目的】研究不同種植模式下新疆機采棉干物質積累和品質的變化規(guī)律，為新疆棉花大田生產(chǎn)提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳孕陆畽C采棉新陸早50號為材料，研究行距(66+10) cm、(72+4) cm和(76+76) cm 三種種植方式，對機采棉葉面積指數(shù)、干物質積累與分配、棉花品質和產(chǎn)量的影響?！窘Y果】行距 (66+10) cm的葉面積指數(shù)明顯高于(72+4) cm，且峰值較(72+4) cm高0.19 cm，生育后期下降緩慢。(76+76) cm種植模式生育前期葉面積指數(shù)雖高于(66+10) cm，但其生育后期下降幅度較大，且峰值較(66+10) cm低0.28。干物質積累量均隨生育進程的推移呈“慢-快-慢”變化趨勢，六戶地(66+10) cm種植模式小于(72+4) cm，133團(66+10) cm種植模式小于(76+76) cm。【結論】從棉花生長發(fā)育到所形成的冠層結構，具有的光合特性至棉纖維品質及機采質量綜合比較評價，三種種植模式對大田生產(chǎn)推廣的適宜度比較為：(76+76) cm>(66+10) cm>(72+4) cm。

機采棉；株行距；品質；干物質積累

0 引 言

【研究意義】棉花是新疆的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是農(nóng)民收入的主要來源，新疆棉花種植面積、總產(chǎn)和單產(chǎn)連續(xù)21年穩(wěn)居全國首位[1]。近年來機采棉[2-5]已成為研究熱點，與傳統(tǒng)采棉方式相比，棉花機械化采收可以減輕勞動強度、降低生產(chǎn)成本、提高植棉效益和國際市場競爭力。然而新疆棉花生產(chǎn)普遍采用高密度種植模式，導致機采籽棉含雜量較高，嚴重降低機采原棉質量，因此調整株行距配置是調控棉花合理密植，建立與棉花機械采收技術相配套的栽培技術，對新疆棉花產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展具有重要意義。【前人研究進展】美國、加拿大、巴基斯坦[6]等國家已經(jīng)有了類似的研究，但由于地理位置不同和氣候的原因，必須研究適宜中國新疆棉花大田生產(chǎn)的機械化采收模式。廖凱等[7]發(fā)現(xiàn)(76+76) cm等行距種植模式種植密度比(66+10) cm低，但平均產(chǎn)量更高，平均皮棉含雜率更低，機采棉品質更好。對此李建峰等[2]也發(fā)現(xiàn)在1膜3行等行距(76 cm+76 cm+76 cm)低密度、1膜6行寬窄行(66 cm+10 cm)高密度及1膜3行等行距(76 cm+76 cm+76 cm)雙株高密度3種配置方式中1膜3行等行距由于生育前期干物質積累較快，且生育后期干物質積累量最大，所以產(chǎn)量最高。徐新霞等[8]的研究表明(66+10) cm模式下形成的冠層結構較(72+4) cm模式更有利于棉花生育后期通風透光，其籽棉產(chǎn)量顯著高于(72+4) cm模式。合理的種植模式有利于塑造合理的株型，構建完美的群體結構，改善冠層通風透光，提高群體光合速率和面積指數(shù)，增強群體光合生產(chǎn)能力，積累較多的干物質及高效的干物質分配效率，提高產(chǎn)量和品質?！颈狙芯壳腥朦c】近年來，關于株行距配置對高產(chǎn)棉花干物質積累及產(chǎn)量的影響已有較多報道，但有關株行距配置對機采棉干物質積累及品質的研究鮮見報道?！緮M解決的關鍵問題】研究新疆棉區(qū)適宜機采的一膜六行寬窄行[行距 (66+10) cm，株距10 cm；行距 (72+4) cm，株距10.5 cm]、一膜三行等行距[行距(76+76) cm，株距5.6 cm]三種種植方式，分析株行距配置方式對棉花干物質積累和品質的影響，研究改善機采原棉品質、提高機采棉產(chǎn)量的最優(yōu)株行距種植模式，為新疆機采棉種植技術的應用推廣體系提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗在新疆昌吉州瑪納斯縣六戶地鎮(zhèn)和第八師133團進行，每個地區(qū)設置一塊試驗田，每塊試驗田占地面積為5.34 hm2，不同的行距配置占地面積相同，均為2.67 hm2。六戶地試驗地為粘壤土，0～20 cm土層土壤有機質1.3%、堿解氮146.7 mg/kg、速效磷18.8 mg/kg、速效鉀189 mg/kg。2016年4月15日播種，出苗至吐絮，共滴水8次，總滴灌量為3 400 m3/hm2；總施尿素675 kg/hm2，磷酸二銨180 kg/hm2，硫酸鉀360 kg/hm2，其中基施尿素150 kg/hm2，磷酸二銨180 kg/hm2, 硫酸鉀150 kg/hm2，其余隨水滴施。該試驗區(qū)栽培模式采用膜下滴灌，一膜六行，選用兩種常用配置，配置A：行距配置為(66+10) cm，株距10 cm；配置B：行距配置為(72+4) cm，株距10.5 cm，為寬膜栽培，其余田間管理按常規(guī)進行。

第八師133團試驗地為粘壤土，0～20 cm土層土壤有機質1.4%、堿解氮149.7 mg/kg、速效磷19.8 mg/kg、速效鉀195 mg/kg。2016年4月11日播種，生育期間共滴水8次，總滴灌量為3 600 m3/hm2，總施尿素700 kg/hm2、磷酸二銨210 kg/hm2、硫酸鉀330 kg/hm2，其中基施尿素150 kg/hm2，磷酸二銨200 kg/hm2，硫酸鉀180 kg/hm2，其余隨水滴施。該研究區(qū)栽培模式采用膜下滴灌，一種常用配置為一膜六行，配置C：行距配置為(66+10) cm，株距10 cm；另一種常用配置為一膜三行，配置D：行距配置為(76+76) cm，株距5.6 cm，其余田間管理按常規(guī)進行。

1.2 方 法

1.2.1 干物質測定

自3葉期-吐絮期間的各個生育時期，不同處理選取具有代表性的6株棉花，分地上部分按莖、葉、蕾花、鈴殼、棉纖維、棉籽等器官分開在105℃殺青30 min后，至80℃烘至恒重，測定其干物質重。

1.2.2 葉面積指數(shù)

自現(xiàn)蕾起，每隔10～15 d各處理采集具有代表性植株4株，采用打孔法測定所有葉片面積，折算出LAI。

1.2.3 光合勢

根據(jù)楊業(yè)正[9]的方法測定，光合勢(m2·d/m2) = 1/2(L1+L2)×(t2-t1)，式中，L1和L2為前后2次測定的葉面積指數(shù)，t1和t2為前、后2次的取樣時間。

1.2.4 籽棉采收質量測定

采凈率和撞落率：機械采收當天，選取均勻的6.67 m2(百分之一畝)，分別收獲棉株殘留棉花和地面殘留棉花，與3次重復。含雜率：在試驗進行機采收獲時取機械采收樣，進行人工分離雜質，計算各類雜質比例。掛枝率：在噴施脫葉劑當天掛牌標記每個處理20株棉花，3次重復，每隔1 d記錄葉片數(shù)量及脫落掛在棉株上的葉片。機械采收當天，選取均勻的6.67 m2(百分之一畝)，分別收獲棉株殘留棉花和地面殘留棉花，3次重復。按以下公式計算：

采凈率(%)=1-( 棉株殘留棉花和地面殘留棉花/棉株總吐絮籽棉重量)×100%。

含雜率(%)=(采摘棉中雜質的重量/機械采摘的籽棉重量)×100%。

掛枝率(%)=(籽棉掛枝總重量/田間籽棉總重量)×100%。

撞落率(%)=(籽棉撞落總重量/田間籽棉總重量)×100%。

1.2.5 機采棉品質

在機械采摘后，取棉纖維樣送農(nóng)業(yè)部棉花品質監(jiān)督檢驗測試中心(新疆農(nóng)業(yè)科學院)測定。

1.2.6 機采棉產(chǎn)量

在8月25日左右實數(shù)各處理收獲株數(shù)，調查其成鈴分布；吐絮后，并選取代表性20株調查單株結鈴數(shù)，并選取60個吐絮鈴測其單鈴重和衣分。9月5日，每小區(qū)分段取點，實數(shù)各點收獲株數(shù)、有效鈴數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖，采用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用最小顯著極差法(LSD)進行差異顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式對機采棉光合勢的影響

光合勢是作物群體綠葉面積及其持續(xù)時間長短的一個重要生理指標[9]。研究表明，各處理光合勢在整個生育期呈單峰曲線，(66+10) cm和(72+4) cm種植模式峰值在播種后90～100 d，(76+76) cm種植模式在播種后70～80 d。六戶地(66+10) cm和(72+4) cm種植模式光合勢從播種后60～90 d上升明顯加快， (66+10) cm種植模式明顯高于(72+4) cm，且生育后期下降緩慢。133團(66+10) cm和(76+76) cm種植模式光合勢從播種后60～70 d上升明顯加快，(76+76) cm種植模式生育前期光合勢雖高于(66+10) cm，但其生育后期下降幅度較大。圖1

圖1 不同種植模式機采棉光合勢動態(tài)變化

2.2 不同種植模式對機采棉葉面積指數(shù)的影響

葉片是冠層的主要組成部分，是反映冠層結構性能的重要指標。合理的葉面積動態(tài)和數(shù)值大小是實現(xiàn)棉花高產(chǎn)的重要保證。研究表明，各處理葉面積指數(shù)(LAI)隨生育進程推移呈先升后降的變化趨勢，(66+10) cm和(72+4) cm種植模式峰值在播種后90～100 d，(76+76) cm種植模式峰值在播種后80 d。六戶地(66+10) cm和(72+4) cm種植模式LAI從播種后70 d上升明顯加快，(66+10) cm種植模式明顯高于(72+4) cm，且峰值較(72+4) cm高0.19，生育后期下降緩慢。133團(66+10) cm和(76+76) cm種植模式LAI從播種后60～80 d上升明顯加快，(76+76) cm種植模式生育前期LAI雖高于(66+10) cm，但其生育后期下降幅度較大，且峰值較(66+10) cm低0.28。圖2

圖2 不同種植模式下機采棉棉株葉面積指數(shù)(LAI)變化

2.3 不同種植模式對機采棉干物質積累與分配的影響

研究表明，各處理干物質積累量均隨生育進程的推移呈“慢-快-慢”變化趨勢， 7月22日至8月5日干物質積累最快，各處理間差異顯著，表現(xiàn)為六戶地(66+10) cm種植模式小于(72+4) cm， 133團(66+10) cm種植模式小于(76+76) cm。8月5日，六戶地(66+10) cm、(72+4) cm種植模式干物質積累量分別較7月22日高338.5和857.2 g/m2；133團(66+10) cm、(76+76) cm種植模式干物質積累量分別較7月22日高448.2和841.8 g/m2。隨著生育進程的推進，(66+10) cm、(72+4) cm、(76+76) cm種植模式莖干重、蕾干重呈先升后降、葉干重呈逐漸下降、鈴殼和纖維呈逐漸上升的變化趨勢。8月20日，六戶地(66+10) cm種植模式纖維干重占總干重46.8%，較(72+4) cm種植模式高28.2%；133團(66+10) cm種植模式纖維干重占總干重47.4%，較(76+76) cm種植模式高29.9%。表1

2.4 不同種植模式對機采棉產(chǎn)量的影響

研究表明，六戶地(66+10) cm種植模式單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量分別較(72+4)cm高1.41個/株、0.1 g/株、0.36、173.66 kg/hm2；133團(76+76)cm種植模式單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量分別較(66+10)cm模式高3.42個/株、0.48 g/株、3.29、623.39 kg/hm2。綜合來看，同是(66+10)cm模式，六戶地的皮棉產(chǎn)量卻高出11.20%。表2

2.5 不同種植模式對機采棉纖維品質的影響

研究表明，六戶地(66+10) cm種植模式機采棉比強度、整齊度、短纖維分別較(72+4) cm高0.7 cN/tex、1.0、2.48 mm，馬克隆值之間無顯著性差異。133團(76+76) cm種植模式機采棉比強度、馬克隆值、短纖維分別較(66+10) cm高1.23 cN/tex、0.45、1.78 mm，整齊度之間無顯著性差異。表3

表2 產(chǎn)量及其構成因素

表3 種植模式下機采棉纖維品質變化

2.6 不同種植模式對機采棉采收品質的影響

研究表明，六戶地(66+10) cm模式下棉纖維含雜率為11.63%，(72+4) cm模式下棉纖維含雜率為12.74%，兩者之間有顯著性差異，撞落率和掛枝率與其表現(xiàn)一致，(66+10) cm模式的采凈率顯著高于(72+4) cm模式，說明(72+4) cm模式較(66+10) cm模式，寬行變寬，窄行變窄，并未提高機采質量，反而增大了機械采摘時的撞落率。133團中(76+76) cm種植模式的含雜率、掛枝率、撞落率分別比(66+10) cm模式低2.24%、1.01%、0.07%，而采凈率比(66+10) cm模式高1.13%。兩地相比較，133團的機械作業(yè)質量較優(yōu)。寬窄行行距配置中，窄行變窄，棉株行間距過小，棉株互相交錯，葉片重疊程度加大，影響后期脫葉效果，會增大棉花的含雜率，同時降低了棉花機械采摘的采凈率。表4

表4 種植模式下機采質量變化

注：同一列不同小、大寫字母表示在0.05、0.01水平上差異顯著

Note: Values within a column followed by different lowercase and capital letters are significantly different at the 0.05 and 0.01 probability level

3 討 論

機采棉的行距配置[10-11]一直是機采棉風靡以來研究最多的方向，但至今仍未有一種株行距配置模式被所有人肯定，原因就是株行距配置模式較多，要選擇最好的株行距配置模式還和棉花品種、當?shù)貧夂蛞约皺C械采收質量等原因有關，因此這將是一個長期而又復雜的過程。王聰[12]的研究表明，機采模式下，單鈴重隨行距的減小有明顯的下降趨勢，單位面積總鈴數(shù)有上升趨勢，棉花纖維品質無明顯影響，而行距增大，有利于增加脫葉率?？梢娦芯嘧兓瘜γ藁óa(chǎn)量構成因子具有明顯的調節(jié)作用，對此研究表明，隨著行距的增大，單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分和產(chǎn)量都顯著增加，纖維品質中比強度和短纖維也隨之增加，馬克隆值僅(76+76) cm 遠遠大于(66+10) cm，而(66+10) cm和(72+4) cm無差異。棉花生育中后期，機采模式種植的棉田通風透光性優(yōu)于常規(guī)寬膜種植的棉田，蕾鈴脫落率低于常規(guī)棉田，是由于加大寬行距離，改善了棉田通風透光條件，能使結鈴集中，且多結鈴；試驗中，三種機采行距配置，(72+4) cm模式較(66+10) cm模式、(66+10) cm模式較(76+76) cm寬行變寬，窄行變窄，使得縱向分布下部鈴，橫向分布外圍鈴脫落率高，致使成鈴率低。棉花單鈴重、衣分除決定于品種遺傳因素外，光、溫、肥等因素的影響很大，其中馬新明等[13]對棉花鈴重進行研究，認為果枝部位對鈴重有一定的影響；陳冠文等[14]提出中部棉鈴為溫度和光照最佳組合，溫度和光照在促進棉鈴發(fā)育的作用中是同等且互補的關系，通過補償作用完成其棉鈴發(fā)育，單鈴重及纖維品質均會有不同程度的下降；試驗中，行距配置使得棉花群體間溫度和光照不同，(76+76) cm 較(66+10) cm模式、(66+10) cm模式較(72+4) cm模式，更利于棉花中后期生長，其通風透光性高；(72+4) cm模式，窄行過窄，棉株間果枝、葉片鑲嵌程度高，田間蔭蔽程度加重，其底部光照不足，空氣流通受到影響，不利于通風透光，其次，棉株個體間競爭加劇，使得養(yǎng)分、水分等資源獲得減少，從而導致各部位棉鈴鈴重、衣分均較少，最終使得產(chǎn)量差異達到顯著水平。

4 結 論

種植模式影響棉花生長發(fā)育進程，生育前期，(72+4) cm模式因其邊行地膜裸露多，苗期生長勢強，(66+10) cm模式下棉株干物質積累較多，且生殖器官干物質積累啟動時間早，持續(xù)時間長。(76+76) cm模式全生育期提前，在生育前期有較高的光合能力，構建合理的冠層結構，單行的種植模式，利于棉花個體生長積累干物質，利于棉花葉片進行光合作用，易獲得較高的產(chǎn)量，較好的保證了機采棉的纖維品質，并且機械采收質量最佳，提高了采凈率，降低了機采棉含雜率，掛枝率和撞落率。棉花三種種植模式對大田生產(chǎn)推廣的適宜度比較為：(76+76) cm>(66+10) cm>(72+4) cm。

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Effects of Planting Patterns on Dry Matter Accumulation and Quality of Machine-harvesting Cotton

WEI Xin1, XU Jian-hui2, ZHANG Ju-song1

(1. Cotton Engineering Research Center, Xinjiang Agricultural University / Ministry of Education of China, Urumqi 830052, China; 2. Research Institute of Economic Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China)

【Objective】 In order to find out the change law of dry matter accumulation and quality of machine harvesting cotton in Xinjiang under different planting patterns, this project aims to provide theoretical basis for field production in Xinjiang. 【Method】Taking the Xinluzao 50 as the research object, this paper studied the leaf area index, dry matter accumulation and distribution, cotton quality and yield of three kinds of planting methods, (66+10) cm , (72+4) cm and (76+76) cm. 【Result】The leaf area index of row spacing (66+10) cm was significantly higher than that of (72+4) cm, and the peak value was 0.19 higher than that of cm (72+4) cm, and the late growth stage decreased slowly. (76+76) cm plant growth pattern in the early stage of leaf area index was higher than that of (66+10) cm, but its growth in the latter part of the larger declined, and the peak value was lower than that of (66+10) cm. The accumulation of dry matter was a "slow-fast-slow" trend during the growth process, which showed that the Liuhudi (66+10) cm planting pattern was less than that of (72+4) cm, and the (66+10) cm planting pattern was less than that (76+76) cm. 【Conclusion】From the growth and development of cotton to the formation of canopy structure, the photosynthetic characteristics to cotton fiber quality and machine-harvesting quality were compared and evaluated. The applicability of the three planting patterns to field production promotion was as follows: (76+76) cm > (66+10) cm > (72+4) cm.

cotton; row spacing; quality; dry matter accumulation

ZHANG Ju-song(1962-), male, professor, Master tutor, Akesu., Xinjiang. Mainly engaged in high yield cotton physiology. (E-mail)xjndzju@163.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.07.001

2017-04-26

國家“十二五”科技支撐計劃項目“棉花高產(chǎn)高效關鍵技術研究與示范”(2014BAD11B02)；新疆農(nóng)業(yè)大學產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)研究生示范基地項目(xjaucxy-yjs-20152016)

魏鑫(1990-)，男，碩士研究生，研究方向為作物生理，(E-mail)985688682@qq.com

張巨松(1962-)，男，教授，碩士生導師，研究方向為棉花高產(chǎn)栽培生理，(E-mail)xjndzju@163.com

S562

A

1001-4330(2017)07-1177-08

Supported by: The 12th Five-Year National science and technology support program "Research and demonstration on Key Technologies of high yield and high efficiency of cotton"(2014BAD11B02), and Xinjiang Agricultural University graduate student training demonstration base project (xjaucxy-yjs-20152016)