种植模式对机采棉干物质积累及品质的影响

魏鑫，徐建辉，张巨松

(1.新疆农业大学/教育部棉花工程研究中心，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐 830002)

种植模式对机采棉干物质积累及品质的影响

魏鑫1，徐建辉2，张巨松1

(1.新疆农业大学/教育部棉花工程研究中心，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐 830002)

【目的】研究不同种植模式下新疆机采棉干物质积累和品质的变化规律，为新疆棉花大田生产提供理论依据。【方法】以新疆机采棉新陆早50号为材料，研究行距(66+10) cm、(72+4) cm和(76+76) cm 三种种植方式，对机采棉叶面积指数、干物质积累与分配、棉花品质和产量的影响。【结果】行距 (66+10) cm的叶面积指数明显高于(72+4) cm，且峰值较(72+4) cm高0.19 cm，生育后期下降缓慢。(76+76) cm种植模式生育前期叶面积指数虽高于(66+10) cm，但其生育后期下降幅度较大，且峰值较(66+10) cm低0.28。干物质积累量均随生育进程的推移呈“慢-快-慢”变化趋势，六户地(66+10) cm种植模式小于(72+4) cm，133团(66+10) cm种植模式小于(76+76) cm。【结论】从棉花生长发育到所形成的冠层结构，具有的光合特性至棉纤维品质及机采质量综合比较评价，三种种植模式对大田生产推广的适宜度比较为：(76+76) cm>(66+10) cm>(72+4) cm。

机采棉；株行距；品质；干物质积累

0 引 言

【研究意义】棉花是新疆的支柱产业之一，是农民收入的主要来源，新疆棉花种植面积、总产和单产连续21年稳居全国首位[1]。近年来机采棉[2-5]已成为研究热点，与传统采棉方式相比，棉花机械化采收可以减轻劳动强度、降低生产成本、提高植棉效益和国际市场竞争力。然而新疆棉花生产普遍采用高密度种植模式，导致机采籽棉含杂量较高，严重降低机采原棉质量，因此调整株行距配置是调控棉花合理密植，建立与棉花机械采收技术相配套的栽培技术，对新疆棉花产业稳步发展具有重要意义。【前人研究进展】美国、加拿大、巴基斯坦[6]等国家已经有了类似的研究，但由于地理位置不同和气候的原因，必须研究适宜中国新疆棉花大田生产的机械化采收模式。廖凯等[7]发现(76+76) cm等行距种植模式种植密度比(66+10) cm低，但平均产量更高，平均皮棉含杂率更低，机采棉品质更好。对此李建峰等[2]也发现在1膜3行等行距(76 cm+76 cm+76 cm)低密度、1膜6行宽窄行(66 cm+10 cm)高密度及1膜3行等行距(76 cm+76 cm+76 cm)双株高密度3种配置方式中1膜3行等行距由于生育前期干物质积累较快，且生育后期干物质积累量最大，所以产量最高。徐新霞等[8]的研究表明(66+10) cm模式下形成的冠层结构较(72+4) cm模式更有利于棉花生育后期通风透光，其籽棉产量显著高于(72+4) cm模式。合理的种植模式有利于塑造合理的株型，构建完美的群体结构，改善冠层通风透光，提高群体光合速率和面积指数，增强群体光合生产能力，积累较多的干物质及高效的干物质分配效率，提高产量和品质。【本研究切入点】近年来，关于株行距配置对高产棉花干物质积累及产量的影响已有较多报道，但有关株行距配置对机采棉干物质积累及品质的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】研究新疆棉区适宜机采的一膜六行宽窄行[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]三种种植方式，分析株行距配置方式对棉花干物质积累和品质的影响，研究改善机采原棉品质、提高机采棉产量的最优株行距种植模式，为新疆机采棉种植技术的应用推广体系提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验在新疆昌吉州玛纳斯县六户地镇和第八师133团进行，每个地区设置一块试验田，每块试验田占地面积为5.34 hm2，不同的行距配置占地面积相同，均为2.67 hm2。六户地试验地为粘壤土，0～20 cm土层土壤有机质1.3%、碱解氮146.7 mg/kg、速效磷18.8 mg/kg、速效钾189 mg/kg。2016年4月15日播种，出苗至吐絮，共滴水8次，总滴灌量为3 400 m3/hm2；总施尿素675 kg/hm2，磷酸二铵180 kg/hm2，硫酸钾360 kg/hm2，其中基施尿素150 kg/hm2，磷酸二铵180 kg/hm2, 硫酸钾150 kg/hm2，其余随水滴施。该试验区栽培模式采用膜下滴灌，一膜六行，选用两种常用配置，配置A：行距配置为(66+10) cm，株距10 cm；配置B：行距配置为(72+4) cm，株距10.5 cm，为宽膜栽培，其余田间管理按常规进行。

第八师133团试验地为粘壤土，0～20 cm土层土壤有机质1.4%、碱解氮149.7 mg/kg、速效磷19.8 mg/kg、速效钾195 mg/kg。2016年4月11日播种，生育期间共滴水8次，总滴灌量为3 600 m3/hm2，总施尿素700 kg/hm2、磷酸二铵210 kg/hm2、硫酸钾330 kg/hm2，其中基施尿素150 kg/hm2，磷酸二铵200 kg/hm2，硫酸钾180 kg/hm2，其余随水滴施。该研究区栽培模式采用膜下滴灌，一种常用配置为一膜六行，配置C：行距配置为(66+10) cm，株距10 cm；另一种常用配置为一膜三行，配置D：行距配置为(76+76) cm，株距5.6 cm，其余田间管理按常规进行。

1.2 方 法

1.2.1 干物质测定

自3叶期-吐絮期间的各个生育时期，不同处理选取具有代表性的6株棉花，分地上部分按茎、叶、蕾花、铃壳、棉纤维、棉籽等器官分开在105℃杀青30 min后，至80℃烘至恒重，测定其干物质重。

1.2.2 叶面积指数

自现蕾起，每隔10～15 d各处理采集具有代表性植株4株，采用打孔法测定所有叶片面积，折算出LAI。

1.2.3 光合势

根据杨业正[9]的方法测定，光合势(m2·d/m2) = 1/2(L1+L2)×(t2-t1)，式中，L1和L2为前后2次测定的叶面积指数，t1和t2为前、后2次的取样时间。

1.2.4 籽棉采收质量测定

采净率和撞落率：机械采收当天，选取均匀的6.67 m2(百分之一亩)，分别收获棉株残留棉花和地面残留棉花，与3次重复。含杂率：在试验进行机采收获时取机械采收样，进行人工分离杂质，计算各类杂质比例。挂枝率：在喷施脱叶剂当天挂牌标记每个处理20株棉花，3次重复，每隔1 d记录叶片数量及脱落挂在棉株上的叶片。机械采收当天，选取均匀的6.67 m2(百分之一亩)，分别收获棉株残留棉花和地面残留棉花，3次重复。按以下公式计算：

采净率(%)=1-( 棉株残留棉花和地面残留棉花/棉株总吐絮籽棉重量)×100%。

含杂率(%)=(采摘棉中杂质的重量/机械采摘的籽棉重量)×100%。

挂枝率(%)=(籽棉挂枝总重量/田间籽棉总重量)×100%。

撞落率(%)=(籽棉撞落总重量/田间籽棉总重量)×100%。

1.2.5 机采棉品质

在机械采摘后，取棉纤维样送农业部棉花品质监督检验测试中心(新疆农业科学院)测定。

1.2.6 机采棉产量

在8月25日左右实数各处理收获株数，调查其成铃分布；吐絮后，并选取代表性20株调查单株结铃数，并选取60个吐絮铃测其单铃重和衣分。9月5日，每小区分段取点，实数各点收获株数、有效铃数。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件处理数据和绘图，采用SPSS 19.0软件进行数据统计分析，采用最小显著极差法(LSD)进行差异显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对机采棉光合势的影响

光合势是作物群体绿叶面积及其持续时间长短的一个重要生理指标[9]。研究表明，各处理光合势在整个生育期呈单峰曲线，(66+10) cm和(72+4) cm种植模式峰值在播种后90～100 d，(76+76) cm种植模式在播种后70～80 d。六户地(66+10) cm和(72+4) cm种植模式光合势从播种后60～90 d上升明显加快， (66+10) cm种植模式明显高于(72+4) cm，且生育后期下降缓慢。133团(66+10) cm和(76+76) cm种植模式光合势从播种后60～70 d上升明显加快，(76+76) cm种植模式生育前期光合势虽高于(66+10) cm，但其生育后期下降幅度较大。图1

图1 不同种植模式机采棉光合势动态变化

2.2 不同种植模式对机采棉叶面积指数的影响

叶片是冠层的主要组成部分，是反映冠层结构性能的重要指标。合理的叶面积动态和数值大小是实现棉花高产的重要保证。研究表明，各处理叶面积指数(LAI)随生育进程推移呈先升后降的变化趋势，(66+10) cm和(72+4) cm种植模式峰值在播种后90～100 d，(76+76) cm种植模式峰值在播种后80 d。六户地(66+10) cm和(72+4) cm种植模式LAI从播种后70 d上升明显加快，(66+10) cm种植模式明显高于(72+4) cm，且峰值较(72+4) cm高0.19，生育后期下降缓慢。133团(66+10) cm和(76+76) cm种植模式LAI从播种后60～80 d上升明显加快，(76+76) cm种植模式生育前期LAI虽高于(66+10) cm，但其生育后期下降幅度较大，且峰值较(66+10) cm低0.28。图2

图2 不同种植模式下机采棉棉株叶面积指数(LAI)变化

2.3 不同种植模式对机采棉干物质积累与分配的影响

研究表明，各处理干物质积累量均随生育进程的推移呈“慢-快-慢”变化趋势， 7月22日至8月5日干物质积累最快，各处理间差异显著，表现为六户地(66+10) cm种植模式小于(72+4) cm， 133团(66+10) cm种植模式小于(76+76) cm。8月5日，六户地(66+10) cm、(72+4) cm种植模式干物质积累量分别较7月22日高338.5和857.2 g/m2；133团(66+10) cm、(76+76) cm种植模式干物质积累量分别较7月22日高448.2和841.8 g/m2。随着生育进程的推进，(66+10) cm、(72+4) cm、(76+76) cm种植模式茎干重、蕾干重呈先升后降、叶干重呈逐渐下降、铃壳和纤维呈逐渐上升的变化趋势。8月20日，六户地(66+10) cm种植模式纤维干重占总干重46.8%，较(72+4) cm种植模式高28.2%；133团(66+10) cm种植模式纤维干重占总干重47.4%，较(76+76) cm种植模式高29.9%。表1

2.4 不同种植模式对机采棉产量的影响

研究表明，六户地(66+10) cm种植模式单株铃数、单铃重、衣分、皮棉产量分别较(72+4)cm高1.41个/株、0.1 g/株、0.36、173.66 kg/hm2；133团(76+76)cm种植模式单株铃数、单铃重、衣分、皮棉产量分别较(66+10)cm模式高3.42个/株、0.48 g/株、3.29、623.39 kg/hm2。综合来看，同是(66+10)cm模式，六户地的皮棉产量却高出11.20%。表2

2.5 不同种植模式对机采棉纤维品质的影响

研究表明，六户地(66+10) cm种植模式机采棉比强度、整齐度、短纤维分别较(72+4) cm高0.7 cN/tex、1.0、2.48 mm，马克隆值之间无显著性差异。133团(76+76) cm种植模式机采棉比强度、马克隆值、短纤维分别较(66+10) cm高1.23 cN/tex、0.45、1.78 mm，整齐度之间无显著性差异。表3

表2 产量及其构成因素

表3 种植模式下机采棉纤维品质变化

2.6 不同种植模式对机采棉采收品质的影响

研究表明，六户地(66+10) cm模式下棉纤维含杂率为11.63%，(72+4) cm模式下棉纤维含杂率为12.74%，两者之间有显著性差异，撞落率和挂枝率与其表现一致，(66+10) cm模式的采净率显著高于(72+4) cm模式，说明(72+4) cm模式较(66+10) cm模式，宽行变宽，窄行变窄，并未提高机采质量，反而增大了机械采摘时的撞落率。133团中(76+76) cm种植模式的含杂率、挂枝率、撞落率分别比(66+10) cm模式低2.24%、1.01%、0.07%，而采净率比(66+10) cm模式高1.13%。两地相比较，133团的机械作业质量较优。宽窄行行距配置中，窄行变窄，棉株行间距过小，棉株互相交错，叶片重叠程度加大，影响后期脱叶效果，会增大棉花的含杂率，同时降低了棉花机械采摘的采净率。表4

表4 种植模式下机采质量变化

注：同一列不同小、大写字母表示在0.05、0.01水平上差异显著

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 讨 论

机采棉的行距配置[10-11]一直是机采棉风靡以来研究最多的方向，但至今仍未有一种株行距配置模式被所有人肯定，原因就是株行距配置模式较多，要选择最好的株行距配置模式还和棉花品种、当地气候以及机械采收质量等原因有关，因此这将是一个长期而又复杂的过程。王聪[12]的研究表明，机采模式下，单铃重随行距的减小有明显的下降趋势，单位面积总铃数有上升趋势，棉花纤维品质无明显影响，而行距增大，有利于增加脱叶率。可见行距变化对棉花产量构成因子具有明显的调节作用，对此研究表明，随着行距的增大，单株铃数、单铃重、衣分和产量都显著增加，纤维品质中比强度和短纤维也随之增加，马克隆值仅(76+76) cm 远远大于(66+10) cm，而(66+10) cm和(72+4) cm无差异。棉花生育中后期，机采模式种植的棉田通风透光性优于常规宽膜种植的棉田，蕾铃脱落率低于常规棉田，是由于加大宽行距离，改善了棉田通风透光条件，能使结铃集中，且多结铃；试验中，三种机采行距配置，(72+4) cm模式较(66+10) cm模式、(66+10) cm模式较(76+76) cm宽行变宽，窄行变窄，使得纵向分布下部铃，横向分布外围铃脱落率高，致使成铃率低。棉花单铃重、衣分除决定于品种遗传因素外，光、温、肥等因素的影响很大，其中马新明等[13]对棉花铃重进行研究，认为果枝部位对铃重有一定的影响；陈冠文等[14]提出中部棉铃为温度和光照最佳组合，温度和光照在促进棉铃发育的作用中是同等且互补的关系，通过补偿作用完成其棉铃发育，单铃重及纤维品质均会有不同程度的下降；试验中，行距配置使得棉花群体间温度和光照不同，(76+76) cm 较(66+10) cm模式、(66+10) cm模式较(72+4) cm模式，更利于棉花中后期生长，其通风透光性高；(72+4) cm模式，窄行过窄，棉株间果枝、叶片镶嵌程度高，田间荫蔽程度加重，其底部光照不足，空气流通受到影响，不利于通风透光，其次，棉株个体间竞争加剧，使得养分、水分等资源获得减少，从而导致各部位棉铃铃重、衣分均较少，最终使得产量差异达到显著水平。

4 结 论

种植模式影响棉花生长发育进程，生育前期，(72+4) cm模式因其边行地膜裸露多，苗期生长势强，(66+10) cm模式下棉株干物质积累较多，且生殖器官干物质积累启动时间早，持续时间长。(76+76) cm模式全生育期提前，在生育前期有较高的光合能力，构建合理的冠层结构，单行的种植模式，利于棉花个体生长积累干物质，利于棉花叶片进行光合作用，易获得较高的产量，较好的保证了机采棉的纤维品质，并且机械采收质量最佳，提高了采净率，降低了机采棉含杂率，挂枝率和撞落率。棉花三种种植模式对大田生产推广的适宜度比较为：(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

国家“十二五”科技支撑计划项目“棉花高产高效关键技术研究与示范”(2014BAD11B02)；新疆农业大学产学研联合培养研究生示范基地项目(xjaucxy-yjs-20152016)

魏鑫(1990-)，男，硕士研究生，研究方向为作物生理，(E-mail)985688682@qq.com

张巨松(1962-)，男，教授，硕士生导师，研究方向为棉花高产栽培生理，(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)