不同种植模式对间作棉花生长发育和产量的影响

刘双方　江天才　王宝全　万素梅

(塔里木大学植物科学学院， 新疆 阿拉尔843300)



不同种植模式对间作棉花生长发育和产量的影响

刘双方江天才王宝全万素梅*

(塔里木大学植物科学学院， 新疆 阿拉尔843300)

采用小区田间实验，设置3种不同种植模式(1)M1:在距离红枣1.5m处种植两行2行棉花；(2)M2:在距离红枣1. 0 m处种植4行棉花；(3)M3:在距离红枣0. 5 m处两行种植6行棉花。探索3种不同种植模式对间作棉花生长发育状况和产量的影响。结果表明，在M2种植模式下植株的株高较高，成铃数相对较多，叶片的净光合速率较大，籽棉产量较高。枣棉间作下，不同种植模式对棉花的生长发育和产量有一定的影响，适宜的间作种植模式能有效的改善和优化作物的生长和发育，从而可以增加产量和提高经济效益。

间作； 棉花； 光合特征； 水分利用率； 产量

新疆是中国重要的商品棉生产基地。近几年, 随着新疆环塔里木林果业的发展,枣棉间作种植模式迅速扩大, 已成为新疆绿洲农业重要的新型种植模式[1-3]。为促进林果业的快速发展，同时又要使现有的棉花与粮食种植面积与产量不受太大的影响，实行果棉间种、果粮套种，采用立体种植方式，在一定的年限内不影响幼树正常生长的前提下，提高间种作物的产量，增加生产效益[4]。也为枣棉间作立体种植模式下最大限度的发挥棉花丰产提供理论依据。

新疆关于果林农棉间作的种植模式探索研究相对较少,而枣树和棉花间作的探索研究更是少有报道。前人大多都是对棉花单作物的研究，研究结果表明，随着密度的增加，棉花叶面积指数、干物质质量和产量也随之增加[5]。也有研究表明中等密度种植的棉花产量最大[4]。而不同的种植密度不但影响棉花的生育期，产量，还影响棉花的群体光合作用，养分及干物质的分配[6,7]。因此，本研究通过田间试验和理论分析结合的手段，分析间作条件不同种植模式对棉花生长发育和产量的影响，从而为塔里木盆地红枣、棉花间作提供理论基础和技术支撑，为南疆果棉立体种植模式的研究提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验在阿拉尔市塔里木大学园艺试验站进行，研究区位于新疆西部、塔里木盆地的西北部，是以发达的棉业生产著称，该区属暖温带大陆干旱荒漠气候，年降水稀少，蒸发强烈，空气干燥，昼夜温差大，日光照射充足，满足棉花、枣树的正常生长发育。红枣种植模式为当前塔里木盆地红枣主要的种植模式，即3. 0×0. 5 m。间作棉花品种为新陆中36号，按试验要求种植，四周设立保护行。

1.2试验设计

本试验于2014年在塔里木大学园艺试验站进行，试验地平坦，养分均匀。根据实验要求，设置三个种植模式，分别为：(1)M1：在距离红枣1. 5 m处种植两行2行棉花；(2)M2:在距离红枣1. 0 m处种植4行棉花；(3)M3：在距离红枣0. 5 m处两行种植6行棉花。棉花的株行距配置与当地棉田主要栽培模式相同，即(10+55+10+55+10)×12. 5 cm。根据棉花、红枣整个生育期对水分的需求，灌水量为300 m3/667m2，采用水表控制，方式为膜下滴灌。红枣施肥量、棉花施肥量分别一致，试验地其它田间管理措施保持一致。

1.3试验方法

结合棉花与枣树整个生育期的生长特性，在棉花生长发育的各个时期，测定不同试验小区中棉花的株高、成铃数等生长发育指标。

选取具有代表性的2株棉花，带回室内，将棉株各器官进行分解，分别称量其鲜重和干重，计算出植株的干物质。

在棉花的各个生长标志期，各个时期选择不同模式中同一株同一叶位生长健康无病、长势光照均匀的叶片，使用 LI-6400光合测定仪在各模式中测定光合指标。主要测定指标包括：叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)等生理因子。

收获时分别称重，测定产量。

1.4数据处理

实验获得的数据采用Excel进行处理和分析，DPS7.55测定显著性方差分析。

2　结果与分析

2.1间作条件下对棉花株高的影响

株高是影响棉花生长发育的重要指标, 植株高矮对棉花的株型、倒伏、光能利用率以及棉花的产量都有一定的影响。植株过高会影响棉花的生殖生长，导致现蕾、开花、结铃以及吐絮延期，同时也使棉花容易倒伏。棉花过矮会影响棉花的营养生长，导致发育不良，从而影响棉花的结铃率。

不同种植模式下的整个生育期的平均株高为M1：57. 4 cm、M2：60. 1 cm、M3：34. 5 cm。由图1可以看出，M2和M1株高远远高于M3，M2和M1的株高长势基本一致，但M2高于M1平均水平。在初蕾期明显超越M3，M3模式的株高较低，初蕾期明显长势过慢。造成这种情况的原因可能是因为在相同的施肥量和灌水量下，由于M3的密度较大，株数较多，叶片平均光照较少，根系吸收营养的竞争较大，从而影响了植株的营养生长，导致株高较矮。

图1　不同模式下棉花平均株高随时间的变化

2.2间作条件下不同种植模式对棉花不同时期成铃的影响

由图2可以看出，每个时期不同种植模式的成铃数差异很大。总体看来，M2的成铃数较多。7月23日花铃初期，M3种植群体数量多，光照不能充分利用，生殖生长较晚，成铃数较少；M1种植群体数量少，光照充分利用，成铃数较多。8月16日以后，M2成铃数最多，基本保持不变，说明脱铃率较低；M3成铃数最少，上下波动大，说明脱铃率高。

图2　不同模式下不同时期平均成铃数的变化

2.3间作条件下不同种植模式对棉花植株干物质积累的动态变化

由图3可以看出，因各模式前期生长缓慢干物质积累差异不显著，但随着后期的水肥影响，植株快速生长，各模式相比差异逐渐明显。不同种植模式的棉花干物质积累各时间段的动态变化基本一致，符合生物积累量S型曲线。研究表明，棉花干物质积累的高峰期在初花至结铃盛期，此时期是利用水肥提高棉花干物质积累量和控制产量形成过程的重要时期，这为加强花铃期田间管理提供了理论依据[8]。从子叶开始到初花期干物质积累缓慢，盛花期后，干物质积累迅速上升，因为铃期是干物质增长最快的时期。铃期后，M1模式的干物质积累量小于M2模式，两者的干物质积累量均高于M3模式。说明提高种植密度可增大棉花群体干物质积累量。当棉花密度增加到一定数量之后，群体干物质积累量并非随密度的增大而相应提高。

图3　不同模式下对棉花群体干物质积累的动态变化

2.4间作条件下不同种植模式对棉花叶净光合速率的影响

光合作用是棉花生长发育影响至关重要的一个指标，其中净光合速率体现了植物有机物的积累，也是植物长势优劣的决定性因素。在枣棉间作群体结构中，枣树种植密度，是影响光照强度分配的决定性因素[9]。图4是吐絮期不同模式对棉花叶片净光合速率的日变化。结果表明：(1)在不同种植模式棉花净光合速率由大到小依次为M2>M1>M3，且各模式日平均值分别为5. 25，5. 47和4. 29 umol /( m2·s) 。(2)棉花的净光合速率日变化在中午14:00时都达到最高，各模式棉花净光合速率的变化与枣树距离的不同而表现差异，其中M2 种植方式的叶片净光合速率较大，积累的有机物也较多。(3)M3模式的日光合速率最小，群体数量最多，光照不能充分的分配给每一株，不同模式之间净光合速率存在显著差异，M2与M1之间差异不显著，但显著高于M3。

图4　不同模式下吐絮期棉花叶片净光合速率日变化

2.5间作条件下不同种植模式对棉花产量的影响

由表1 可知在不同的种植模式下棉花的单株铃数和产量都有较大差异，其中M1的平均单株铃数大于M3，但是小区籽棉产量却低于M3，虽然M3模式的平均单株铃数最轻，但是由于数量的优势，最终的总产量还是高于M1。M2的平均单株铃数和籽棉产量均为最高，产量为17. 54 kg，其次是M3为14. 27 kg，M1 产量最低为12. 94 kg。说明M2 的种植方式有利于发挥棉花个体优势、干物质的积累以及充分利用光能。

表1　不同种植模式下籽棉产量

3　结论

通过实验研究可知，M2种植模式能够充分发挥个体优势，成铃率和干物质积累比较高，叶片的净光合速率也相对较大。M1 种植模式单株生长条件比较好，但其群体数量不足，干物质积累相对较低，有机物质积累也相对较少，在单位面积中，不能充分利用光能，棉花总体产量水平低，经济效益比较低。M3 种植模式棉花的干物质积累低，光能的利用水平低，但数量总产量充足，棉花的总体产量相对的高于M1。最终研究结果，枣棉间作下在距离红枣1. 0 m处种植4行棉花，最适塔里木盆地红枣和棉花的生长发育，能够使棉花产量和红枣经济效益达到最高。

在枣棉间作条件下，通过对不同种植模式的生长发育和产量研究，可以了解不同间作模式对棉花生长，干物质积累和光能利用的情况，挑选最适间作模式，以达到最大产量，产生最大的经济效益。

[1]董宛麟,张立祯,于洋,等.农林间作生态系统的资源利用研究进展[J].中国农业大学学报, 2011, 27(28):1-8.

[2]宋锋惠,吴正保,史彦江.枣棉间作对棉花产量和光环境的影响[J].新疆农业科学, 2011, 48 (9):1624-1628.

[3]蒋从军,沙红,孔杰,等.枣棉间作棉花打顶时间对其产量和品质的影响[J].棉花科学, 2012 , 34 (2):7-9.

[4]段云佳,敬碧,张巨松,等.枣棉间作下不同种植密度对棉花生理特性及产量的影响[J]. 新疆农业科学, 2011, 48(8): 1373-1378.

[5]Mao Lili, Zhang Lizhen, Zhao Xinhua, et al. Crop growth, lightutilization and yield of relay intercropped cotton as affected by plant density and a plant growth regulator[J]. Field Crops Research,2014, 155(1): 67-76.

[6]耿涛,戴路,许占伟,等.棉花高密度群体种植结构的研究[J].新疆农业科学,2003,40(5):269-272.

[7]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.

[8]张旺锋,勾玲,杜亮,等.北疆高产棉花( 1800 kg· hm2 )生长分析[J].棉花学报:2000, 12(1):27-31.

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Effects of Different Planting Pattern on the Development and Yield of Intercropping Cotton

Liu ShuangfangJiang TiancaiWang BaoquanWan Sumei*

(College of Plant Science, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

Three jujube and cotton intercropping pattern of two lines of cotton with the distance of 1.5m to Jujube (M1), four lines of cotton with the distance of 1.0m to Jujube (M2), and six lines of cotton with the distance of 0.5m to Jujube (M3) were used, a field experiment was conducted to investigate the effects of different kinds of jujube and cotton intercropping pattern on the growth and yield of cotton. The results showed that, the jujube and cotton intercropping pattern effected greatly on the cotton's development and yield, and the M2 had the highest plant height, more boll setting, highest net photosynthetic rate, higher seed cotton yield. It indicated that appropriate planting patterns of Jujube and cotton intercropping could efficiently promote the growth and development of cotton, thus the economic benefit also increased accordingly.

intercropping; cotton; photosynthetic characteristics; water use efficiency; production

2015-04-17

国家自然科学基金“31260309,31560377”；新疆生产建设兵团科技援疆专项“2014AB017”；国家级大学生创新创业训练计划项目“201410757033”；新疆生产建设兵团第一师科技局项目“2014YY03”。

刘双方(1991-)，女，本科生，研究方向为作物高产栽培理论与技术。E-mail：549357068@qq.com

*为通讯作者E-mail：wansumei510@163.com

1009-0568(2016)01-0072-05

S359

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.01.013