种植密度对早熟陆地棉主要性状的影响

宁新柱 ，林 海 ，宿俊吉 ，李吉莲 ，刘 萍 ，邓福军 ，段理慧 ，安 刚

（1.新疆农垦科学院棉花研究所，新疆 石河子 832000；2.农八师149团，新疆 石河子 832000）

新疆的棉花种植面积占到全国的1/6，产量占全国棉花产量的40%，已成为我国最大的优质棉生产基地。棉花是新疆农业的支柱产业[1]。近年来，滴灌技术的发展致使新疆棉花面积和产量大幅度提高，并已形成了“滴灌、矮、密、早、膜”的植棉技术。新疆北疆以种植早熟紧凑的棉花品种为主，矮、密、早技术是关键技术，种植密度对棉花群体、个体干物质积累、产量性状均有影响[2-4]。

本研究在充分考虑植棉密度经验值的基础上，设置不同密度梯度，分析北疆中等肥力棉田滴灌条件下，棉花种植密度对群体、个体器官干物质积累、叶片叶绿素相对含量及单株铃数、铃质量、衣分、产量的影响，为北疆棉花种植密度的选择提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验品种为北疆主栽棉花品种新陆早33号原种，由新疆农垦科学院棉花研究所选育并且提供。

1.2 试验概况

试验随机区组设计，6个密度处理分别为9.0万，13.5万，18.0万，22.5万，27.0万和31.5 万株 /hm2，重复 4 次[6]，小区面积 66.7 m2。试验在石河子149团17连试验田进行，试验田肥力中等，盐碱轻，排灌方便，前茬是棉花。试验种子经多福甲拌种后于4月20日播种。采用机器铺膜开沟，人工在膜上点播，播深为1.5～2.0 cm。生育期灌水10次，每次灌水300 m3/hm2，全部为滴灌，6月10日灌头水，9月5日停水。不同处理的施肥量和施肥时间相同，基肥:播前耕施尿素180 kg/hm2＋硫酸二铵450 kg/hm2＋油渣1200 kg/hm2；生育期追肥:尿素 305 kg/hm2＋磷酸二氢钾4.5 kg/hm2。苗期中耕2次，化控3次，缩节胺总用量150 g/hm2，7月5日打顶，其他田间管理与大田相同。

棉花生育期间调查棉花农艺性状（株高、果枝始节、蕾、花、铃）。实收不同处理的小区籽棉产量并进行分析。

1.3 测试方法

从棉花现蕾期开始取样，每20 d取1次，直至吐絮后，共取样5次。每次取中行和边行长势一致的棉花植株各1株，将植株连根铲出，先杀青，以恒温烘干法烘干后测定干物质质量，用电子天平称其质量。干物质测定包括根、茎、叶、蕾、花和铃。每次取样用美国生产的CCM-200型手持式叶绿素测定仪测定倒4叶的叶绿素相对含量。

植株吐絮后每处理分别取上、中、下部铃各50铃，室内测定铃质量、衣分；送样棉到中国农业科学院棉花研究所棉花纤维品质检测中心检测绒长、伸长率、比强度、马克隆值。

试验数据利用Excel和SPSS统计软件进行分析，小区产量利用DPS统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度下棉花生育期的变化

密度为9.0万，18.0万，22.5万株/hm2的处理小区，开花提前，生育期123 d；密度27.0万～31.5万株/hm2处理小区，生育期126 d，高密度比低密度生育期延后3 d。

2.2 不同种植密度下棉花株高、叶片数、果枝数、始节高、蕾数、铃数的变化

结果表明，密度与株高、叶片数、果枝数、蕾数、铃数呈显著负相关[5]，与始节高呈显著正相关。通过对密度与株高、叶片数、果枝数、蕾数、铃数回归分析发现，密度与株高的变化趋势显著拟合于线性模型，线性方程为Y＝79.087－0.658X，R2＝0.796，F＝15.642，P＝0.017；密度与单株叶片数的变化趋势极显著拟合于线性模型，线性方程为 Y＝12.940－0.122X，R2＝0.949，F＝74.596，P＝0.001；密度与单株果枝数的变化趋势极显著拟合于对数曲线模型，对数曲线方程为Y＝7.544－0.412lnX，R2＝0.969，F＝124.672，P＝0.000；密度与单株始节高的变化趋势极显著拟合于幂指数曲线模型，幂指数曲线方程为Y＝10.573X0.074，R2＝0.947，F＝71.49，P＝0.001；密度与单株蕾数的变化趋势显著拟合于线性模型，线性方程为Y＝2.966－0.055X，R2＝0.708，F＝9.695，P＝0.036；密度与单株铃数的变化趋势极显著拟合于对数曲线模型，对数曲线方程为Y＝16.445－3.862lnX，R2＝0.976，F＝163.054，P＝0.000[6]（图1）。

2.3 不同密度处理棉花不同时期不同器官干物质积累的变化

不同种植密度下不同时期棉花不同器官干物质的积累呈S曲线，这与前人研究相同[7]。密度9.0万株/hm2的处理棉花根系干质量是密度31.5万株/hm2处理棉花根系干质量的2倍。棉花营养器官干质量的积累在8月达最大，9月下降，棉花生殖器官干质量积累在开花后增幅较大，在9月达最大[8]。通过回归分析发现，密度与蕾期总干质量的变化趋势显著拟合于逆曲线模型:Y＝0.893＋63.315/X，R2＝0.721，F＝10.324，P＝0.032；密度与开花初期总干质量的变化趋势极显著拟合于S型曲线模型:ln Y＝2.336＋12.601/X，R2＝0.961，F＝97.413，P＝0.001；密度与花铃期总干质量的变化趋势极显著拟合于三次曲线模型:Y＝44.43＋9.186X＋0.670X2＋0.012X3，R2＝0.995，F＝131.335，P=0.008；密度与铃期总干质量的变化趋势极显著拟合于逆曲线模型:Y＝14.494＋939.883/X，R2＝0.993，F＝578.547，P=0.000；密度与铃期末期总干质量的变化趋势极显著拟合于逆曲线模型:Y＝-3.984＋1582.187/X，R2＝0.978，F＝131.446，P＝0.000；密度与吐絮期总干质量的变化趋势极显著拟合于对数曲线模型:Y＝196.570－46.582 ln X，R2＝ 0.960，F＝96.527，P＝0.001（图 2）。

2.4 不同密度处理棉花单铃质量、衣分的变化

不同种植密度处理棉花的铃质量变化，密度越大铃质量越小，与前人研究相似[9]；下部铃质量越小。密度13.5万株/hm2处理小区单铃质量最大，为5.86 g，其次是9万株/hm2处理小区。单株平均铃质量随密度的增加减轻，通过回归分析发现，密度与单株平均铃质量的变化趋势极显著拟合于二次曲线模型，曲线方程为:Y＝5.714＋0.029X －0.002X2，R2＝0.993，F ＝221.207，P ＝0.001。随密度的增加，棉花下部铃质量减轻明显，通过回归分析发现，密度与下部铃质量的变化趋势极显著拟合于二次曲线模型，曲线方程为:Y＝4.534＋0.057X－0.002X2，R2＝0.970，F＝48.552，P＝0.005（图 3）。

不同种植密度下衣分变化不显著，密度为22.5万株/hm2处理小区的棉铃平均衣分、下部铃衣分最高，分别为40.87%，42.25%。通过回归分析，密度与棉花下部铃衣分的变化趋势显著拟合于S曲线模型，曲线方程为:ln Y＝-1.238/X，R2＝0.805，F＝16.463，P＝0.015（图 3）。

2.5 不同密度处理对棉花产量的影响

对产量数据进行统计分析，种植密度为22.5万株/hm2处理小区的籽棉、皮棉产量最高，与其他处理间差异极显著，其次是27.0万，18.0万株/hm2处理小区（表1）。

表1 不同密度处理的产量构成情况

通过密度与籽棉、皮棉产量回归分析，密度与籽棉产量的变化趋势显著拟合于二次曲线模型，曲线方程为Y＝3334.204＋209.853X－4.806X2，R2＝0.864，F＝9.545，P＝0.049，方程中X＝21.83，Y＝5625.001；与皮棉产量的变化趋势显著拟合于二次曲线模型，曲线方程为Y=1239.05＋93.101X－2.022X2，R2＝0.875，F＝10.486，P＝0.044，方程 X＝23.01，Y＝2310.743（图 4）。通过籽棉、皮棉回归方程拟合，密度在21.83万～23.01万株/hm2产量最高。综合铃质量、衣分、产量性状，北疆种植棉花的最佳密度22.5万株/hm2。

3 讨论

棉花种植密度为18.0万～27.0万株/hm2，株距9.6～15.3 cm，棉花下部通风透光性好，籽棉、皮棉产量高[10]，棉花单株干物质累积随密度的增加而减少，群体干物质的积累则随密度的增加而增加[11-12]。试验中，全株干物质积累的关键时期在花铃期，加强花铃期的田间管理是棉花产量形成的关键时期。

密度为22.5万株/hm2处理的籽棉、皮棉产量最高。31.5万株/hm2处理生物产量高，但经济产量却较低；而低密度的群体生物产量受到限制，经济产量也很难进一步提高[13]。在新疆北疆早熟棉区种植密度为22.5万株/hm2时，棉花个体、群体间较协调，田间通风透光性好，棉花长势均匀，易管理。

早打顶技术可促使上部棉铃铃质量显著增加，上部果枝结铃多、吐絮早[14]，在新疆北疆棉花种植密度应结合品种特性，不同类型的棉花品种高密度种植棉花矮、早技术的应用还有待进一步研究。

不同种植密度影响棉花单株光合产物的形成和根系养分的吸收，最终会影响铃质量和产量，密度越大铃质量越小，而产量随密度增加而增加，但当达到一定的密度时产量下降，田间管理成本增加，种植棉花的效益下降。

相同密度下不同株行距配置对棉田空间的温度、湿度、光照、棉花农艺性状、产量的影响有待深入研究。

4 结论

本试验表明，棉花不同种植密度影响棉花生育期，密度越大生育期越长；种植密度越大，棉花株高、果枝数、叶片数、蕾数、铃数、铃质量下降，单株优势减弱；密度越大，单株始节高度越高，苗期群体长势强，造成营养生长旺盛，丰产潜力下降；棉花干物质积累呈“S”曲线，棉花开花后，不同密度处理的棉花干物质增长率不同，密度为13.5万～27.0万株/hm2处理小区的9月干物质积累达最大。花铃期是棉花生殖器官干物质积累最快的时期，加强花铃期肥水管理对提高棉花产量至关重要。密度对棉花下部铃质量影响最大，不同种植密度处理的籽棉、皮棉产量分析表明，密度为22.5万株/hm2处理小区籽棉、皮棉产量最高，差异极显著。北疆种植早熟紧凑陆地棉适宜密度18.0万～27.0万株/hm2，密度为22.5万株/hm2时，衣分、籽棉和皮棉产量最高，效益最高。

［1］张炎，毛端明，王讲利，等.新疆棉花平衡施肥技术的发展现状[J].土壤肥料，2003（4）:7-10.

［2］娄善伟，赵强，高云光，等.不同密度水平对覆膜棉花田间小气候及产量的影响 [J].干旱地区农业研究，2009，27（5）:88-92.

［3］李玉芳，李景龙，杨春安.不同栽培密度对棉花产量及经济性状的影响[J].江西棉花，2009，31（10）:31-33.

［4］吕新，张伟，曹连莆.不同密度对新疆高产棉花冠层结构光合特性和产量形成的影响 [J].西北农业学报，2005，14（1）:142-148.

［5］相吉山，谢宗铭，田琴，等.北疆早熟棉“新陆早”系列品种主要 性 状 演 化 分 析 [J].新 疆 农 业 科 学 ，2010，47（10）:1918-1923.

［6］王海江，崔静，侯振安，等.膜下滴灌棉花干物质积累与耗水量关系研究[J].干旱地区农业研究，2009，27（5）:83-87.

［7］刘涛，文启凯，田长彦，等.调控技术对棉花干物质积累、养分吸收的影响[J].新疆农业科学，2005，42（3）:154-157.

［8］冯忠新，余渝，邓福军，等.新疆棉区棉花密度的初步研究[J].新疆农业科学，2002，39（4）:210-213.

［9］张旺锋，王振林，余松烈，等.种植密度对新疆高产棉花群体光合作用、冠层结构及产量形成的影响[J].植物生态学报，2004，28（2）:164-171.

［10］AnjumSA，SaleemMF，王龙昌，等.行距对棉花生长发育、产量及早熟性指数的影响的研究 [J].棉花学报，2010，22（6）:611-616.

［11］刘瑞显，史伟，徐立华，等.长江下游棉区抗虫杂交棉适宜密度研究[J].棉花学报，2010，22（6）:634-638.

［12］Manjunatha MJ，Halepyati AS，Koppalkar BG，et al.Influence of different plant densities on the growth,yield and economics of Bt cotton （Gossypium hirsutum L.）genotypes under dry land condition[J].Karnataka J Agric Sci，2010，23（4）:580-583.

［13］ Hakoornat Ali，Afzal M N.Effect of sowing dates and plant spacing on growth and dry matter partitioning in cotton（Gossypium hirsutum L.） [J].Pak J Bot，2009，41（5）:2145-2155.

［14］ Munk D S.Plant density and planting date impacts on Pima cotton development[J].Australina Agronomy Conference，2001，10:113.