南疆棉區(qū)機采種植模式下棉花種植密度研究

辛明華 王占彪 李小飛 韓迎春 馮璐 王國平 雷亞平 楊北方 邢芳芳 熊世武 范正義 李亞兵

摘要：為探索南疆機采棉適宜種植密度，以中棉所60為試驗材料，于2017—2018年在南疆阿拉爾研究6個不同種植密度（每公頃9.0萬、12.0萬、15.0萬、18.0萬、21.0萬、24.0萬株）對棉花生長發(fā)育、冠層、產(chǎn)量及其纖維品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，密度對棉花生育期、生長發(fā)育、光截獲、棉鈴分布、產(chǎn)量及其纖維品質(zhì)均有顯著影響。具體為：在行距（66+10）cm機采棉種植模式下，隨密度增加，果枝數(shù)、葉枝數(shù)顯著減少，果節(jié)長度受到抑制，光截獲量增加，棉鈴分布向中下部和內(nèi)部集中，單株成鈴數(shù)減少，單鈴重和霜前花率有所下降，衣分變化不明顯。本試驗中，每公頃密度（18.0～21.0）萬株的各處理產(chǎn)量較高，其中每公頃18.0萬株處理的產(chǎn)量最高，兩年度平均產(chǎn)量為5 943.1 kg/hm2，且其纖維長度和整齊度適中，馬克隆值、斷裂比強度以及斷裂伸長率最佳;當(dāng)每公頃密度超過21.0萬株時，各測定指標(biāo)除整齊度和斷裂伸長率之外，其余整體呈現(xiàn)下降趨勢。本試驗條件下，南疆棉區(qū)棉花種植密度以每公頃18.0萬株較為適宜。

關(guān)鍵詞：南疆棉區(qū);機采棉花;種植密度;冠層結(jié)構(gòu);產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號：S562.04 ?文獻標(biāo)識號：A ?文章編號：1001-4942（2020）01-0046-07

Abstract To find out suitable planting density for high-yielding and good-quality of cotton under machine-picked planting mode in South Xinjiang， six different density levels （90 thousand， 120 thousand， 150 thousand， 180 thousand， 210 thousand and 240 thousand plants per hectare） were set in Alar， South Xinjiang， using CCRI 60 as the experimental material in 2017-2018. The effects of planting density on cotton growth and development， canopy， yield and fiber quality were studied. The results showed that density affected cotton growth period， growth and development， light interception， boll distribution， yield and fiber quality significantly. Under the planting mode of machine-picked cotton with row spacing as （66+10） cm， with the increase of density， the number of fruiting branches and leaf branches decreased significantly， the fruit node length was restrained， the light interception increased， the cotton boll distribution concentrated to the middle and lower parts and interior， the boll number per plant decreased gradually， the boll weight and pre-frost flowering rate decreased， and the lint percentage changed but not obvious. In this experiment， the yield under the treatments of 180 thousand～210 thousand plants per hectare was higher with the average yield as 5 943.1 kg/hm2. In which， the yield of 180 thousand plants per hectare was the highest， the fiber length and uniformity were moderate， and the micronaire value， breaking specific strength and breaking elongation were the best. When the density exceeded 210 thousand plants per hectare， the measured indicators showed downward trends except for the uniformity and elongation at break. Under the experimental conditions， the cotton planting density of 180 thousand plants per hectare was more suitable for the South Xinjiang.

Keywords Cotton region of the South Xinjiang;Machine-picked cotton;Planting density;Canopy structure; Yield;Quality

2.3 不同種植密度對棉花果枝數(shù)、葉枝數(shù)以及果節(jié)長度的影響

由圖2可以看出，密度對果枝數(shù)、葉枝數(shù)及果節(jié)長度具有明顯的調(diào)控作用，即果枝數(shù)、葉枝數(shù)及果節(jié)長度均隨密度增加而逐漸降低。不同密度處理間比較，低密度（D1、D2）下的葉枝數(shù)顯著高于中密度（D3、D4）和高密度（D5、D6），最高葉枝數(shù)是最低葉枝數(shù)的2.8倍，且最低葉枝數(shù)為1.5臺。果枝數(shù)也受密度制約，D4和D5處理顯著低于D1、D2、D3但顯著高于D6，且D1、D2和D3處理的果枝數(shù)為12臺以上，D4、D5處理果枝數(shù)為11～12臺，D6處理果枝數(shù)最低為10.6臺，最高與最低果枝數(shù)差1.6臺。種植密度變化對果節(jié)長度的影響較小，中密度（D3、D4）處理與高密度（D5、D6）和低密度（D1、D2）均無顯著差異，但中密度到低密度條件下的果節(jié)長度降低較多，低密度下的平均果節(jié)長度為4.8 cm。綜上所述，種植密度影響了棉花的水平與垂直生長，且改變營養(yǎng)與生殖生長狀況，其過高過低都對棉花生長不利。

2.4 不同種植密度下群體冠層PAR截獲率的變化

不同種植密度下群體冠層PAR截獲率基本是響應(yīng)光輻射的變化呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律。由圖3可見，兩年度各處理群體冠層PAR截獲率呈現(xiàn)開口向下的二項式分布，于播種后105 d左右達到最大值。不同處理之間比較，D6的冠層PAR截獲率最高，D1最小，且R2均達0.8以上。棉花生長前期植株矮小，冠層PAR截獲率增加緩慢，各處理差異較小;隨著植株生長，冠層PAR截獲率差異逐漸增大，達到最大值后D1與D6處理的冠層PAR截獲率在2017、2018年度分別相差0.298、0.189，且最大PAR截獲率分別達到0.843、0.878;后期棉株生理機能下降，葉片發(fā)黃脫落，冠層PAR截獲率也隨之下降。兩年度棉花冠層PAR截獲率變化趨勢基本一致，均為隨密度增加而提高，但達到D4后，差異變小。2018年P(guān)AR截獲率高于2017年。

2.5 不同種植密度下棉鈴空間分布狀況

由表2可知，兩年度棉田單株鈴數(shù)均隨種植密度的增加而減少。水平分布上，內(nèi)圍是果節(jié)成鈴的集中部位，占80.31%～98.19%，隨密度增大而增加，且高密度與低密度相差12.88～17.88個百分點;外圍鈴受D1、D2低密度處理影響較大，受D5、D6高密度處理影響較小，D3、D4處理則介于二者之間。這說明密度對棉株的橫向伸長具有顯著調(diào)控效應(yīng)，隨密度增加內(nèi)圍鈴顯著增加，而外圍鈴明顯降低。從垂直分布上看，密度越高下部鈴占比越高，最高密度相較于最低密度下部鈴占比2017、2018年分別高13.72、11.27個百分點。D4處理的中部鈴比例最多，顯著高于其它處理，說明D4密度更有利于高品質(zhì)棉鈴的生長，且D4處理上部鈴數(shù)相對適中，葉枝成鈴數(shù)相對較少。葉枝鈴占單株成鈴數(shù)的比例多集中于1309%～38.38%之間。兩年度單位面積總鈴數(shù)表現(xiàn)出隨密度升高先增加后減少的特點，2017年總鈴數(shù)高于2018年。

2.6 不同種植密度對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出，兩年度棉花生長試驗產(chǎn)量結(jié)果基本一致，即種植密度對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素具有明顯的調(diào)控效應(yīng)。6個密度處理均以D4的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量最高。各密度處理的霜前花率在95.1%～97.7%之間，受密度影響較小。衣分受密度影響也較小。從單鈴重變化可看出，單鈴重隨密度增加呈減小趨勢，D6與D1處理2017、2018年度分別相差0.4、0.5 g;單株成鈴數(shù)和單鈴重呈明顯負(fù)相關(guān)，但2018年最終產(chǎn)量高于2017年，說明2018年單株成鈴數(shù)與單鈴重相比前者較高是決定2018年產(chǎn)量較高的主要原因。

2.7 不同種植密度對棉花纖維品質(zhì)的影響

從表4中可以看出，不同密度處理下，棉鈴纖維上半部平均長度隨密度增大呈現(xiàn)逐漸降低的特點，D1、D2和D3處理的纖維上半部平均長度較高，但其整齊度較低，馬克隆值一般;D5和D6處理的整齊度最好，達到85.5%及以上，但其上半部平均長度、馬克隆值最低，斷裂比強度不高;另外還可以看出，2017年和2018年6個密度處理的平均上半部平均長度分別為29.82、29.41 mm，平均整齊度分別為84.86%、85.40%，D4處理的上半部平均長度和整齊度介于高密度與低密度處理之間，其馬克隆值、斷裂比強度也最高。斷裂伸長率作為衡量纖維強度的重要指標(biāo)，受密度調(diào)控效果顯著，但兩年度試驗結(jié)果均為D4處理最高，分別為8.8%、6.9%。綜上，就兩年度各密度處理比較而言，D4處理的纖維品質(zhì)總體表現(xiàn)最好。

3 討論

3.1 不同種植密度下棉花冠層分布特征差異

適宜的株行距配置可以協(xié)調(diào)群體與個體的關(guān)系，塑造合理的棉花群體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其冠層分布，促進對光輻射的高效截獲及轉(zhuǎn)化，從而利于產(chǎn)量增加和品質(zhì)提高[1-3]。在機采棉種植模式下，行距設(shè)置為（66+10）cm較適宜，但密度不同則會影響棉花群體冠層的分布特征。前人研究表明，隨種植密度增加，株高呈線性降低，果枝、葉枝和果枝長度受株高降低影響而減少;同時，棉鈴空間分布也會受到限制性影響，尤其是中部鈴受影響最大[16-19]。此外，研究表明，棉花中下部鈴是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)棉的主要部位，尤其是中部鈴對產(chǎn)量貢獻較大[20，21]。本研究表明，隨密度增加，株高和株寬均隨密度的升高而降低，同時，果枝數(shù)、葉枝數(shù)及果節(jié)長度也降低。種植密度對棉株的橫向伸長具有顯著調(diào)控效應(yīng)，從而影響了棉花的水平與垂直生長，且改變營養(yǎng)與生殖生長狀況，其過高過低都對棉花生長不利，其中每公頃密度18.0萬株（D4）處理下中部鈴比例最多，外圍鈴比例適宜，空間分布最合適。

此外，種植密度影響著群體大小、綠色冠層持續(xù)時間、葉傾角分布等因素，而這些因素決定著植物冠層光輻射截獲能力[22]。種植密度大，群體空間密閉，葉面積覆蓋加強，光能攔截率加大，截獲光能總量增加，但因個體所占空間減小、個體間競爭增加，會導(dǎo)致個體植株弱小，光能利用率反而下降，光合產(chǎn)物凈余量減少，不利于產(chǎn)量的積累[6，23]。本研究中，隨密度增加光輻射截獲率升高，但每公頃密度達到18.0萬株（D4）后，光輻射截獲率達到較高程度，增加密度對光輻射截獲率的提升空間較小。

3.2 不同種植密度下棉花產(chǎn)量及品質(zhì)差異性分析

種植密度決定著群體數(shù)的大小，影響著棉花個體的生長發(fā)育和競爭、產(chǎn)量形成以及品質(zhì)提升[24， 25]。研究發(fā)現(xiàn)，種植密度對棉花產(chǎn)量及品質(zhì)具有顯著影響，主要是因為影響到棉花對光輻射的截獲和對光能的利用。適宜種植密度下，光輻射截獲量大，有效光輻射利用率高，生產(chǎn)光合產(chǎn)物較多，有利于干物質(zhì)的積累與分配，利于產(chǎn)量形成[26-28];同時，充足的光合物質(zhì)，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的合理分配，有利于纖維素的積累，從而有利于棉花纖維品質(zhì)提升[28-31]。本試驗中，中棉所60每公頃密度18.0萬株下群體冠層分布合理、光截獲率較高、棉鈴空間分布優(yōu)化、中部和下部棉鈴較多、易于成鈴，最終籽棉產(chǎn)量最高，纖維品質(zhì)總體最好。

4 結(jié)論

本試驗在機采棉種植模式行距（66+10）cm下，每公頃種植密度18萬株，其群體冠層優(yōu)化、棉鈴分布合理、中部結(jié)鈴多、下部結(jié)鈴適宜，籽棉和皮棉產(chǎn)量以及霜前花率均最高。

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