播期推遲對(duì)棉花根系生長(zhǎng)發(fā)育特征及產(chǎn)量的影響

收稿日期：2024-02-19" " "第一作者簡(jiǎn)介：張超（1998―），男，碩士研究生，18733902790@163.com。 *通信作者：劉連濤，liultday@126.com；李存東，nxylcd@hebau.edu.cn

基金項(xiàng)目：河北省現(xiàn)代棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（HBCT2023070207）；國(guó)家自然科學(xué)基金（32272220；32172120）

摘要：【目的】研究推遲播期對(duì)棉花根系生長(zhǎng)發(fā)育特征和產(chǎn)量的影響，為黃河流域棉區(qū)棉花適期播種提供依據(jù)?！痉椒ā?022―2023年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)威縣試驗(yàn)站開展田間試驗(yàn)，設(shè)置常規(guī)播期（4月15日）和推遲播期（5月1日）2個(gè)處理，分析推遲播期對(duì)棉花品種冀農(nóng)大23號(hào)的根系分布、根系生長(zhǎng)速率、根冠比、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量等的影響?！窘Y(jié)果】與常規(guī)播期相比，推遲播期條件下，棉花根系長(zhǎng)度和生物量的最大增長(zhǎng)速率分別增加2.92～5.35 cm·d－1和0.40～0.76 mg·d－1；深層土壤中棉花根系占比提高，其中30～60 cm土層根系長(zhǎng)度占比和根系生物量占比分別增加2.99～3.55百分點(diǎn)和3.94～4.42百分點(diǎn)；生育后期棉株地上部干物質(zhì)積累量和根冠比無(wú)明顯差異；根系載荷能力顯著降低6.43%～17.69%；2022年籽棉產(chǎn)量無(wú)顯著差異，2023年單位面積鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量分別顯著增加9.72%和7.66%。相關(guān)分析表明，0～60 cm土層根長(zhǎng)密度、0～60 cm土層根系生物量密度、根系生物量最大增長(zhǎng)速率和30～60 cm土層根系長(zhǎng)度占比均與籽棉產(chǎn)量極顯著正相關(guān)?！窘Y(jié)論】黃河流域棉區(qū)推遲播期（5月1日）可通過(guò)提高棉花根系生長(zhǎng)速率、深層土壤中根系長(zhǎng)度和根系生物量的占比，增強(qiáng)根系吸收功能以保障地上部干物質(zhì)的積累，促進(jìn)棉花高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：棉花；推遲播種；根系；根長(zhǎng)；生物量；根冠比；產(chǎn)量

Effect of delayed sowing on root growth and development characteristics and yield in cotton

Zhang Chao1， Zhang Peng1， Yang Zhe2， Sun Hongchun1， Zhu Lingxiao1， Zhang Ke1， Zhang Yongjiang1， Bai Zhiying1， Liu Liantao1*， Li Cundong1*

（1. State Key Laboratory of North China Crop Improvement and Regulation/Key Laboratory of North China Water-saving Agriculture， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province/College of Agronomy， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071001， China; 2. Seed Workstation， Baoding Agriculture and Rural Affairs Bureau， Baoding， Hebei 071001， China）

Abstract： [Objective] This research aims to study the effects of delayed sowing on cotton root growth and development characteristics and yield， so as to provide a basis for the timely sowing of cotton in the cotton planting area of the Yellow River Basin. [Methods] A field experiment was carried out at Weixian Experimental Station of Hebei Agricultural University from 2022 to 2023. Two treatments were set as conventional sowing date （15 April） and delayed sowing date （1 May）. And the effects of delayed sowing on the root distribution， root growth rate， root-shoot ratio， dry matter accumulation， and yield of a cotton variety Jinongda 23 were analyzed. [Results] Compared with the conventional sowing date， under the delayed sowing condition， the maximum growth rate of cotton root length and root biomass increased by 2.92-5.35 cm·d－1 and 0.40-0.76 mg·d－1， respectively. The proportion of cotton roots in deep soil increased， with root length and biomass in the 30-60 cm soil layer increased by 2.99-3.55 percentage points and 3.94-4.42 percentage points， respectively. There was no obvious difference in aboveground biomass and root-shoot ratio in the late growth stage of cotton. The boll capacity of root system significantly decreased by 6.43%-17.69%. There was no significant difference in seed cotton yield in 2022. In 2023， the number of bolls per unit area and seed cotton yield increased significantly by 9.72% and 7.66%， respectively. Correlation analysis showed that root length density in 0-60 cm soil layer， root biomass density in 0-60 cm soil layer， maximum growth rate of root length， and the proportion of root length in 30-60 cm soil layer are extremely significantly correlated with seed cotton yield. [Conclusion] Delaying the sowing date （1 May） in cotton planting area of the Yellow River Basin can enhance the absorption function of cotton roots by increasing the growth rate of roots， the proportion of root length and biomass in deep soil layers， so as to ensure the accumulation of aboveground dry matter and promote the high yield of cotton.

Keywords： cotton; delayed sowing; root system; root length; biomass; root-shoot ratio; yield

棉花廣泛種植于150多個(gè)國(guó)家[1]，是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物。適宜的播期是其免受災(zāi)害、充分利用光熱資源的關(guān)鍵[2]。黃河流域棉區(qū)多采用適當(dāng)早播促發(fā)的傳統(tǒng)栽培模式，但棉花易遭遇倒春寒等災(zāi)害，危害種子萌發(fā)，影響棉苗長(zhǎng)勢(shì)。根系是植物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要器官[3]，影響地上部性狀及產(chǎn)量[4]。在推遲播期條件下，溫度較高，利于培育壯苗，促進(jìn)棉花生長(zhǎng)發(fā)育，不降低籽棉產(chǎn)量[5]，這可能與根系發(fā)育密切相關(guān)。

合理的播期通過(guò)改變棉花生長(zhǎng)的光溫環(huán)境，有效調(diào)控棉花生長(zhǎng)發(fā)育，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[6-8]。目前，黃河流域傳統(tǒng)的播期一般為4月中旬，此條件下雖然可以延長(zhǎng)棉花的生育期，促進(jìn)棉株更加充分地利用光溫資源，但同時(shí)棉苗易受低溫危害，造成缺苗及弱苗現(xiàn)象[9]，嚴(yán)重影響棉花的正常生長(zhǎng)發(fā)育，不利于棉花高產(chǎn)。適當(dāng)推遲播期可使棉花處于更加有利的生長(zhǎng)環(huán)境中，有效避免低溫對(duì)棉苗的傷害，但不可過(guò)晚。董靈艷等[10]在黃河流域的研究表明，播期推遲到5月12日，棉花因不能有效利用光溫資源，從而引起產(chǎn)量下降。黃河流域棉區(qū)的其他研究表明，播期從4月22日推遲到4月30日棉花產(chǎn)量并未顯著下降，說(shuō)明適當(dāng)推遲播期并不是必然導(dǎo)致產(chǎn)量降低，這主要是因?yàn)橥七t播期改善了群體冠層結(jié)構(gòu)，增加了第一果枝節(jié)位高度，利于增強(qiáng)棉株下部通風(fēng)透光性，減少爛鈴[11]，同時(shí)還能延緩葉片衰老[3]，延長(zhǎng)光合作用時(shí)間，為棉鈴和纖維發(fā)育提供更多的光合產(chǎn)物[12]，利于穩(wěn)定產(chǎn)量；另外，推遲播期條件下的溫度變化可能會(huì)影響根系的生長(zhǎng)發(fā)育，根系作為植物與土壤“交流”的介質(zhì)[13]，其在土壤中的數(shù)量和分布直接決定作物的生產(chǎn)能力。不同的播期條件下，棉花所處的光溫環(huán)境有所不同，根系直徑、根系表面積以及根系生物量和根長(zhǎng)密度在土壤中的分布也會(huì)發(fā)生改變[14]。因此，探究不同播期條件下根系的生長(zhǎng)發(fā)育特征，對(duì)于黃河流域棉區(qū)確定合理的播期具有重要參考意義。

前人研究發(fā)現(xiàn)，黃河流域棉花播期推遲至4月底或5月初不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低，并探索了植株地上部發(fā)育特性對(duì)播期推遲的響應(yīng)特征[5]，但對(duì)推遲播期條件下棉花根系的變化特征則較少關(guān)注。因此，本研究從根系分布特征、變化規(guī)律及根冠關(guān)系入手，探究推遲播種對(duì)棉花根系發(fā)育特征和產(chǎn)量的影響。針對(duì)黃河流域的常規(guī)栽培模式，我們?cè)O(shè)置了常規(guī)播期（4月15日）和推遲播期（5月1日）處理，探索棉花生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中根系的分布特征及變化規(guī)律，解析根系變化特征對(duì)棉株發(fā)育及產(chǎn)量的影響，為黃河流域棉區(qū)棉花適期播種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022―2023年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)威縣試驗(yàn)站（115°27′E， 36°56′N）進(jìn)行。該地區(qū)為溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。2022年和2023年棉花生長(zhǎng)季（4月15日－10月15日）的降水量分別為530.0 mm和586.1 mm，2年棉花生長(zhǎng)季內(nèi)的日平均氣溫和降水量見圖1（氣象數(shù)據(jù)來(lái)自當(dāng)?shù)貧庀笳荆Ｍ寥蕾|(zhì)地為壤土，中等肥力，含全氮0.88 g·kg－1、堿解氮61.62 mg·kg－1、速效磷18.7 mg·kg－1、速效鉀144.66 mg·kg－1、有機(jī)質(zhì)9.3 g·kg－1。

試驗(yàn)品種選用冀農(nóng)大23號(hào)。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，設(shè)置常規(guī)播期（4月15日，S4/15）和推遲播期（5月1日，S5/1）2個(gè)處理。8行區(qū)，76 cm等行距種植，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)10 m。種植密度為9萬(wàn)株·hm－2。各處理施純氮240 kg·hm－2、P2O5 105 kg·hm－2、K2O 105 kg·hm－2，其中氮肥分2次施入（基施60%，初花期追施40%），磷肥和鉀肥一次性基施。每個(gè)小區(qū)重復(fù)3次，其他田間管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)棉田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 根系長(zhǎng)度和生物量及其密度。在播種后30 d、50 d、70 d、90 d和120 d，在每個(gè)小區(qū)選取5株代表性的棉株進(jìn)行根系取樣。在距離主莖植株10 cm（行間）的位置使用根鉆（直徑7 cm）進(jìn)行取樣[15]，垂直方向上最大深度為60 cm，每層10 cm（圖2）。將取回的根樣沖洗擦干后，使用掃描儀（EPSON Expression 10000XL）成像，用根系分析軟件（WinRhizo REG 2009，加拿大）獲取根系表型信息（根系長(zhǎng)度），并進(jìn)一步計(jì)算根長(zhǎng)密度。將掃描后的根系于80 ℃烘箱中烘干至質(zhì)量恒定，測(cè)定根系生物量（干物質(zhì)質(zhì)量），計(jì)算根系生物量密度，公式如下。

根長(zhǎng)密度（cm·cm－3）＝■" " " " " " （1）

根系生物量密度（mg·cm－3）＝■

（2）

1.2.2 根系長(zhǎng)度和生物量的動(dòng)態(tài)。使用邏輯斯諦（logistic）模型模擬0～60 cm土層棉花根系長(zhǎng)度和根系生物量的動(dòng)態(tài)變化：

Y＝■" " " " " " " " " " " "（3）

式中，t（d）是播種后天數(shù)，Y是t時(shí)的根系長(zhǎng)度（cm）或根系生物量（mg），K是根系長(zhǎng)度或根系生物量的理論最大值，a和b是常數(shù)。

Vm＝Kb/4" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（4）

t1＝■" "（5）

t2＝■" "（6）

Δt＝t2－t1 （7）

式中，Vm是根系長(zhǎng)度或根系生物量增長(zhǎng)的最大速率，t1和t2分別是根系長(zhǎng)度或根系生物量快速增長(zhǎng)的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，Δt（d）為根系長(zhǎng)度或根系生物量快速增長(zhǎng)期的持續(xù)時(shí)間。

1.2.3 干物質(zhì)積累量、根冠比和根系載荷能力。S4/15處理在5月15日、6月4日、6月24日、7月14日、7月30日、8月13日和8月29日，S5/1處理處理在5月31日、6月20日、7月10日、7月30日、8月13日和8月29日，每個(gè)小區(qū)選取5株具有代表性的植株，于子葉節(jié)處分為地上部和地下部，地上部又分為營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官（蕾花鈴），分別裝入牛皮紙袋，于105 ℃烘箱中殺青30 min后，在80 ℃條件下烘干至質(zhì)量恒定，測(cè)定干物質(zhì)質(zhì)量。以地下部干物質(zhì)質(zhì)量與地上部干物質(zhì)質(zhì)量之比計(jì)算根冠比，并計(jì)算根系載荷能力。

根系載荷能力＝■

（8）

1.2.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。棉花完全吐絮后，每個(gè)小區(qū)選取中間2行（長(zhǎng)10 m）的全部棉株，記錄鈴數(shù)，計(jì)算單位面積鈴數(shù)。將收獲的棉花風(fēng)干至含水量小于12%時(shí)測(cè)定鈴重。隨后進(jìn)行軋花，計(jì)算衣分。根據(jù)單位面積鈴數(shù)和鈴重計(jì)算籽棉產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用 Microsoft Excel 2019整理數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)以5個(gè)重復(fù)的平均值表示。采用SPSS 22軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有數(shù)據(jù)均采用單因素方差分析，用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。使用DPS 7.05擬合logistic方程。采用Origin 2021繪制等高線圖、折線圖、柱狀圖和相關(guān)性熱圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期處理下棉花生長(zhǎng)季內(nèi)日平均氣溫的變化

推遲播期處理下棉花生長(zhǎng)季內(nèi)日平均氣溫的平均值比常規(guī)播期高（表1）。2022年推遲播期（S5/1）處理下，日平均氣溫的平均值較常規(guī)播期（S4/15）處理提高0.7 ℃，氣溫變異系數(shù)降低2.66百分點(diǎn)；2023年推遲播期處理下，日平均氣溫的最低值和日平均氣溫的平均值分別提高7.6 ℃和0.8 ℃，氣溫變異系數(shù)降低3.46百分點(diǎn)。

2.2 推遲播種對(duì)棉花根長(zhǎng)密度和根系生物量密度分布的影響

推遲播種增加了深層土壤中的根長(zhǎng)密度和根系生物量密度（圖3）。2022年S4/15處理下根系長(zhǎng)度主要分布在0～50 cm土層，50～60 cm土層的根系長(zhǎng)度分布較少；S5/1處理下根系長(zhǎng)度在50～60 cm土層中的分布較S4/15處理有所增加（圖3A～B）。2023年根系長(zhǎng)度分布與2022年略有不同，S4/15處理下根系長(zhǎng)度主要分布在0～40 cm土層，S5/1處理的根系長(zhǎng)度在40～60 cm土層中的分布較S4/15處理明顯增加（圖3C～D）。此外，2022年和2023年S4/15處理下根系生物量主要分布在0～40 cm土層，40～60 cm土層分布較少，S5/1處理下40～60 cm土層的根系生物量密度較S4/15處理明顯增加（圖3E～H）。

推遲播種增加了較深土層中的根系長(zhǎng)度占比和根系生物量占比（圖4）。當(dāng)根系長(zhǎng)度達(dá)到最大時(shí)，2022年和2023年S5/1處理的總根系長(zhǎng)度較S4/15處理分別增加6.89%（P＜0.05）和6.33%（P＜0.05）。同時(shí)播期還顯著影響不同土層棉花根系長(zhǎng)度占比。2022年，與S4/15處理相比，S5/1處理0～10 cm土層的根系長(zhǎng)度占比顯著增加2.70百分點(diǎn)；10～20 cm、20～30 cm土層的根系長(zhǎng)度占比分別顯著降低5.15百分點(diǎn)和1.09百分點(diǎn)；50～60 cm土層根系長(zhǎng)度占比顯著增加2.24百分點(diǎn)。2023年的結(jié)果與2022年略有不同，與S4/15處理相比，S5/1處理0～10 cm土層的根系長(zhǎng)度占比顯著增加2.44百分點(diǎn)；10～20 cm、20～30 cm土層的根系長(zhǎng)度占比分別顯著降低3.34百分點(diǎn)和2.03百分點(diǎn)；30～40 cm和40～50 cm土層根系長(zhǎng)度占比分別顯著增加1.79百分點(diǎn)和1.80百分點(diǎn)?？傮w來(lái)看，2022年和2023年，S5/1處理下30～60 cm土層的根系長(zhǎng)度占比較S4/15處理分別增加3.55百分點(diǎn)和2.99百分點(diǎn)（P＜0.05）。

當(dāng)根系生物量達(dá)到最大時(shí)，2022年和2023年S5/1處理下0～60 cm土層根系總生物量較S4/15處理分別增加28.81%（P＜0.05）和16.75%（P＜0.05）。不同土層的棉花根系生物量占比也受播期的顯著影響。2022年，與S4/15處理相比，S5/1處理下0～10 cm土層的根系生物量占比顯著增加1.65百分點(diǎn)；10～20 cm和20～30 cm土層的根系生物量占比分別顯著降低2.59百分點(diǎn)和2.99百分點(diǎn)；30～40 cm和40～50 cm土層根系生物量占比分別顯著增加2.18百分點(diǎn)和1.38百分點(diǎn)。2023年的結(jié)果與2022年略有不同，與S4/15處理相比，S5/1處理10～20 cm、20～30 cm土層的根系生物量占比分別顯著降低2.58百分點(diǎn)和3.01百分點(diǎn)；30～40 cm、40～50 cm和50～60 cm土層根系生物量占比分別顯著增加1.25百分點(diǎn)、1.57百分點(diǎn)和1.60百分點(diǎn)。綜上，2022年和2023年，S5/1處理下30～60 cm土層的根系生物量占比分別較S4/15處理增加3.94百分點(diǎn)和4.42百分點(diǎn)。

2.3 推遲播種條件下棉花根系長(zhǎng)度和根系生物量的動(dòng)態(tài)變化

播期影響棉花根系長(zhǎng)度和根系生物量的變化規(guī)律。隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，0～60 cm土層根系長(zhǎng)度呈“慢-快-慢”的增長(zhǎng)變化趨勢(shì)，棉花生長(zhǎng)發(fā)育前期不同播期處理下根系長(zhǎng)度差異較為明顯。S4/15處理下播種時(shí)間較早，根系長(zhǎng)度增加的起始時(shí)間較早，在7月中旬之前其根系長(zhǎng)度均大于S5/1處理；但因S5/1處理根系長(zhǎng)度增長(zhǎng)速率較快，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，2個(gè)處理間根系長(zhǎng)度的差距逐漸縮小，在7月下旬S4/15處理和S5/1處理的根系長(zhǎng)度相近均趨于穩(wěn)定（圖5A～B）。S5/1處理下，較晚的播期導(dǎo)致0～60 cm土層根系生物量增長(zhǎng)的起始時(shí)間推遲，在7月之前根系生物量略低于S4/15處理；但因S5/1處理較高的根系生物量積累速率，7月中上旬前后2個(gè)處理的根系生物量相近，8月中下旬均趨于平緩（圖5C～D）。

用logistic模型擬合棉花根系長(zhǎng)度隨生育進(jìn)程的動(dòng)態(tài)變化。2022年，與S4/15處理相比，S5/1處理下t1 和t2分別提前了7.7 d和10.1 d，Vm增加了5.35 cm·d－1，雖然Δt 縮短了2.4 d，但根系長(zhǎng)度的理論最大值反而略有增長(zhǎng)。2023年與2022年的結(jié)果相似，S5/1處理下t1 和t2分別提前6.9 d和8.2 d，Vm增加2.92 cm·d－1，Δt 縮短1.3 d，但S5/1處理與S4/15處理的根系長(zhǎng)度的理論最大值沒有明顯差異（表2）。

用logistic模型擬合棉花根系生物量隨生育進(jìn)程的動(dòng)態(tài)變化（表3）。2022年，與S4/15處理相比，S5/1處理下t1 和t2分別提前12.0 d和14.5 d，Vm增加0.40 mg·d－1，雖然Δt 縮短2.5 d，但S5/1處理下根系生物量的理論最大值并未明顯降低。2023年與2022年的結(jié)果相似，S5/1處理下t1 和t2分別提前11.5 d和16.2 d，Vm增加0.76 mg·d－1，Δt 縮短4.7 d，但S5/1處理與S4/15處理的根系生物量的理論最大值無(wú)明顯差異。

2.4 推遲播種對(duì)棉花地上部干物質(zhì)積累量的影響

播期影響棉花地上部干物質(zhì)積累量，但2022年和2023年的結(jié)果略有不同。2022年，S4/15處理下地上部干物質(zhì)積累起始時(shí)間較早，7月下旬之前其干物質(zhì)積累量均高于S5/1處理；但因S5/1處理具有較大的地上部干物質(zhì)積累速率，7月下旬后表現(xiàn)為S5/1處理的地上部干物質(zhì)積累量略高于S4/15處理。2023年7月下旬之前2個(gè)處理的地上部干物質(zhì)積累規(guī)律與2022年一致，但后期2個(gè)處理的地上部干物質(zhì)積累量沒有明顯差異（圖6）。

2.5 推遲播種對(duì)棉花根冠比和根系載荷能力的影響

推遲播種影響棉花的根冠比。5月中旬S4/15處理的根冠比較高，但隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)根冠比呈先快速下降后緩慢下降的趨勢(shì)；6月初至8月中旬，S5/1處理的根冠比略高于S4/15處理；8月之后S4/15處理和S5/1處理的根冠比趨于一致（圖7A～B）。

推遲播種顯著降低棉花根系載荷能力。2022年7月30日、8月13日和8月29日S5/1處理的根系載荷能力較S4/15處理分別顯著降低17.69%、11.55 %和8.98%。2023年7月30日、8月13日和8月29日S5/1處理的根系載荷能力較S4/15處理分別顯著降低16.25%、11.45%和6.43%（圖7C～D）。

2.6 棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素對(duì)播期的響應(yīng)

播期影響棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，但2022年和2023年播期對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響程度不同。2022年，S5/1處理下單位面積鈴數(shù)及籽棉產(chǎn)量略高于S4/15處理，但差異不顯著。2023年，S5/1處理下單位面積鈴數(shù)及籽棉產(chǎn)量較S4/15處理分別顯著提高9.72%和7.66%。2022年和2023年播期對(duì)鈴重和衣分均無(wú)顯著影響（表4）。

2.7 測(cè)定指標(biāo)的相關(guān)分析

日平均氣溫（average daily temperature， ADT）與30～60 cm土層根系長(zhǎng)度占比（the proportion of cotton root length in 30-60 cm soil layer， PRL60）和30～60 cm土層根系生物量占比（the proportion of cotton root biomass in 30-60 cm soil layer， PRM60）呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；根系長(zhǎng)度最大增長(zhǎng)速率（maximum growth rate of root length， MRL）、根系生物量最大積累速率（maximum growth rate of root biomass， MRM）、0～60 cm土層根系生物量密度（root biomass density in 0-60 cm soil layer， RMD60）及PRL60均與地上部干物質(zhì)積累量（accumulation of aboveground dry matter， ADM）呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；ADT和0～60 cm土層根長(zhǎng)密度（root length density in 0-60 cm soil layer， RLD60）均與ADM呈顯著正相關(guān)關(guān)系；RLD60、ADM與單位面積鈴數(shù)（boll number per unit area， BN）呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，MRM、RMD60和PRL60均與BN呈顯著正相關(guān)關(guān)系；MRM、RLD60、RMD60、PRL60、ADM和BN均與籽棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，MRL與籽棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖8）。

3 討論

合理的播期可以調(diào)節(jié)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，使之與適宜的季節(jié)同步，充分發(fā)揮品種優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)潛能，是栽培管理中的關(guān)鍵技術(shù)。較早播種雖然可以使棉花更加充分地利用光熱資源及土壤中的水分和養(yǎng)分[12， 16]，但早播加大了植株遭受低溫和病蟲害的風(fēng)險(xiǎn)。適當(dāng)推遲播期可解決上述問題。有學(xué)者認(rèn)為，推遲播期可能會(huì)導(dǎo)致棉花生育進(jìn)程不完全，不能充分利用光溫資源，引起棉花產(chǎn)量下降[17]；但Dong[5]和Wang等[11]在黃河流域的試驗(yàn)表明，播期從4月中旬推遲到4月底或5月上旬，棉花產(chǎn)量并沒有顯著降低。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，播期推遲至5月1日沒有降低籽棉產(chǎn)量，且2023年籽棉產(chǎn)量還顯著提高。推遲播種條件下棉花生育期內(nèi)的日平均氣溫的平均值高于常規(guī)播期，氣溫更穩(wěn)定（變異系數(shù)較低），表明棉花生育期內(nèi)較高且更加穩(wěn)定的溫度可能與產(chǎn)量的穩(wěn)定密切相關(guān)。

播期影響棉花生物量積累速率[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，推遲播期處理下棉花地上部的生長(zhǎng)速率更快，表現(xiàn)為生物量積累速率增加，使其在較短時(shí)間內(nèi)獲得與常規(guī)播期處理相同水平的生物量，這可能與根系的快速生長(zhǎng)密切相關(guān)。根系與地上部是統(tǒng)一的整體[19]，根冠比可以反映二者的協(xié)調(diào)關(guān)系[20]。溫度升高會(huì)促進(jìn)根系對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收，降低植株對(duì)根系生物量投入的比例，導(dǎo)致根冠比降低[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，常規(guī)播期（4月15日）條件下生育前期棉花的根冠比較高，說(shuō)明前期較低的溫度導(dǎo)致地上部發(fā)育緩慢[22-23]，使根冠比提高；推遲播期（5月1日）處理下，播種后30 d根冠比明顯降低，說(shuō)明較高的環(huán)境溫度提高了根系吸收水分和養(yǎng)分的能力[24]，有效促進(jìn)了地上部的發(fā)育[25]。根系載荷能力可以反映根系生長(zhǎng)與蕾鈴發(fā)育的關(guān)系[26]。本研究結(jié)果表明，推遲播期顯著降低了根系載荷能力，這主要是因?yàn)槌Ｒ?guī)播期條件下棉花在盛鈴期和吐絮期根系生長(zhǎng)減慢，而推遲播期條件下由于深層土壤根系分布的增加延緩了棉株衰老[27]，使得根系在后期仍有一定的生長(zhǎng)，根系載荷能力有所降低。

不同播期導(dǎo)致的作物生育期內(nèi)溫度變化顯著影響根系干物質(zhì)積累[28-30]。低溫顯著降低了花椰菜幼苗的根系干物質(zhì)積累量和生長(zhǎng)速率[31]。本試驗(yàn)表明，推遲播期提高了根系長(zhǎng)度增長(zhǎng)的最大速率及根系生物量增長(zhǎng)的最大速率，彌補(bǔ)了快速增長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間縮短帶來(lái)的不足。相關(guān)分析結(jié)果顯示，根系生物量最大積累速率、0～60 cm土層根長(zhǎng)密度和0～60 cm土層根系生物量密度均與單位面積鈴數(shù)及籽棉產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，這表明推遲播期處理下，較大的根系生物量增長(zhǎng)速率、0～60 cm土層更大的根系長(zhǎng)度及根系生物量密度是提高單位面積鈴數(shù)及籽棉產(chǎn)量的關(guān)鍵。

根系分布與土壤環(huán)境密切相關(guān)[32]。水分分布影響根系分布，在干旱土壤中根系下扎更深，深層根系分布增多[33-34]，以進(jìn)一步利用深層土壤貯水，緩解水分虧缺[35]。播期也影響作物的根系分布[36]。Turman等[37]研究發(fā)現(xiàn)，播期從4月15日推遲到5月19日，大豆的最大根長(zhǎng)顯著增加，但其產(chǎn)量未受到顯著影響。Stalham等[38]的試驗(yàn)表明，推遲播期增加了馬鈴薯的最大生根深度。本研究發(fā)現(xiàn)，推遲播種顯著提高了0～60 cm土層棉花根系總長(zhǎng)度和總生物量，同時(shí)30～60 cm土層的根系長(zhǎng)度占比、根系生物量占比均增加。這可能是因?yàn)椴テ谕七t條件下較高的溫度使得0～10 cm土層根系長(zhǎng)度占比和根系生物量占比提高，增強(qiáng)了棉花根系在表層土壤中的競(jìng)爭(zhēng)，促使根系下扎，以增強(qiáng)對(duì)深層水分和養(yǎng)分的吸收[39]。

根系的分布特征及增長(zhǎng)規(guī)律直接影響棉花產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，推遲播期條件下籽棉產(chǎn)量較常規(guī)播期并未明顯下降，這可能與根系的發(fā)育密切相關(guān)。推遲播期條件下，較高的溫度提高了根系增長(zhǎng)速率，增加了30～60 cm土層的根系分布，有利于棉花對(duì)深層土壤中水分和養(yǎng)分的吸收利用，同時(shí)有利于協(xié)調(diào)棉花的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)以維持產(chǎn)量。但該試驗(yàn)主要針對(duì)黃河流域棉區(qū)且僅選取了1個(gè)供試棉花品種，推遲播期對(duì)其他棉花品種根系生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的具體影響尚不明確，有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，與正常播期（4月15日）相比，播期推遲至5月1日可提高棉花根系的增長(zhǎng)速率，補(bǔ)償根系快速增長(zhǎng)時(shí)間縮短的不利影響；促進(jìn)根系下扎，增加30～60 cm土層中的根系長(zhǎng)度和根系生物量的占比，利于植株獲取深層土壤中的水分和養(yǎng)分，促進(jìn)地上部的發(fā)育，維持地上部生物量；降低根系載荷能力以協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官的發(fā)育，最終改善了根系性狀及根冠關(guān)系，促進(jìn)棉花高產(chǎn)。

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（責(zé)任編輯：王小璐責(zé)任校對(duì)：秦凡）

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