枣棉间作行距和灌水量对棉花干物质及产量的影响

王飞 陈旭 万素梅 李燕芳 陈国栋 胡守林

摘要：研究行距水分对间作棉花干物质积累的影响，解析干物质与产量间的关系，为干旱区枣棉间作高产栽培提供理论依据。通过在新疆维吾尔自治区南疆干旱地区设置试验，研究枣棉间作行距（枣树间2行棉花、枣树间4行棉花）、水分（充分灌水、正常灌水、轻度水分亏缺、中度水分亏缺）对棉花的干物质积累及产量构成的影响。结果表明，行距因素中，枣树间4行棉花处理（M2）的产量要好于枣树间2行棉花处理（M1）;水分因素中，正常灌水（W3）处理下的棉花干物质积累量、生殖器官与营养器官干物质比值（RVR）、皮棉产量表现最佳，其次为轻度水分亏缺（W2）处理下的棉花，中度水分亏缺（W1）下的棉花表现不佳;因此，枣树间4行棉花（M2）的栽培模式，能够有效发挥间作棉花群体效应，提升产量;正常灌水（W3）与轻度水分亏缺（W2）下的棉花皮棉产量表现最好且两者间差异性不显著，这表明适当的水分亏缺能够使间作棉花充分利用水分资源，发挥节水灌溉优势，保证间作棉花产量，且能有效降低生产成本。

关键词：枣棉间作;灌水量;产量;干物质积累;行距;RVR

中图分类号： S344.2;S562.07  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）09-0070-04

农林复合模式相比传统单作种植模式，能够使农田生态系统由“单维”向“多维”转变，使得整个农田生态系统中的环境、生物等因素能够被充分利用。农林复合模式还能够在有限的土地资源上生产出尽可能多的农产品，提升土地资源利用率，有效缓解“人地矛盾”以及“农林争地矛盾”;除此之外，农林复合模式还能够有效覆盖林间裸露土地，减少土地的水肥流失，减缓土地侵蚀速度，防止土壤沙化，能够有效防止扬尘以及沙尘暴等环境问题，改善田间气候环境[1]。

枣棉间作模式中，棉花与枣树间的距离大小，对棉花生长发育、干物质积累以及最终产量有直接影响，距枣树距离越近的棉花，受枣树树冠遮阴越嚴重，边行效应越明显[2]。除此之外，水分因素对于枣棉间作复合系统来说同样十分重要，新疆维吾尔自治区尤其是南疆地区，由于深处内陆，属于干旱半干旱地区，全年降水量少，并且由于光照强烈，导致水分蒸发量大，最终导致了植株间的水分争夺。有研究表明，灌水量不足会导致棉花植株的吐絮期提前，营养没办法足量向棉花生殖器官转移，造成棉铃的单铃质量降低，并且还会使叶面积降低，导致棉铃脱落过多，致使棉花产量降低，尤其在枣棉间作模式下，水分的短缺还会造成枣树与棉花间的水分争夺，不利于双方的生长发育[3];而灌溉水分过多时，则会导致棉株上部叶片增大，对棉株下部遮阴效果加重，造成棉株中下部结铃减少，并且还会造成棉花由生殖生长向营养生长转变，导致产量下降[4-5]。因此，适宜的灌水量对于枣棉间作复合系统的健康良性发展至关重要。纵观以往研究，对于灌水量的研究多集中于单作种植模式，本研究通过对枣棉间作模式下不同灌水量对棉花各器官干物质积累量的影响，并加入行距配置因素，进行综合分析，为枣棉间作模式的可持续发展提供科学的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验在新疆维吾尔自治区阿拉尔市塔里木大学园艺实验站枣树园（40°32′34″N，81°18′07″E，海拔1 015 m）进行。该试验区属暖温带大陆性干旱荒漠气候，太阳辐射为559.4～612.1 kJ/cm2，无霜期为180～224 d;年平均降水量为40.1～82.5 mm，年平均蒸发量为1 976.6～2 558.9 mm，地下水埋深在3 m以下，属于典型的灌溉农业区。塔里木大学内园艺实验站的土壤为沙壤土。

1.2 试验设计

试验供试棉花品种为新陆中36号，供试枣树为酸枣嫁接红枣，枣树行距3 m，株距1 m。

本试验于2017年开展，采用两因素裂区区组设计，行距设置为主区，不同灌水量设置为副区;设置2个行距配置，分别为距离枣树1.45 m处栽种2行棉花（M1），以及距离枣树1 m处栽种4行棉花（M2），棉花株距为10 cm;2个行距配置下的棉花分别设置4个不同灌水量：W4（充分灌水，6 000 m3/hm2）、W3（正常灌水，5 250 m3/hm2）、W2（轻度水分亏缺，4 500 m3/hm2）、W1（中度水分亏缺，3 750 m3/hm2）4个水分梯度;共8个处理，设3次重复，小区长为10 m，宽为3 m，面积30 m2;全生育期灌水8次，采用滴灌，其他管理措施同大田管理。

1.3 测定指标

干物质指标：各处理取具有代表性的生长一致的5株棉株;在苗期、蕾期、花铃期、吐絮期进行取样，带回实验室进行室内试验，将植株分为蕾、花、铃、叶、茎、根（地下部分是根），放入烘箱中，105 ℃杀青30 min后调至80 ℃烘干至恒质量，称各部分干物质量。

产量指标：试验小区内实收测产。

RVR=生殖器官干物质/营养器官干物质。

式中：RVR反映植株整体干物质积累量与产量之间的关系。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2003进行处理，DPS 7.55进行方差分析与显著性检验（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 不同行距与灌水量对间作棉花干物质积累的影响

2.1.1 不同行距与灌水量对间作棉花干物质总量积累的影响 干物质积累量大小对植株产量有直接影响。由图1可知，随着生育期的推进，棉花干物质积累量不断递增，不同处理下的棉花，干物质积累量在蕾期至花铃期增长最快，其余生育期干物质积累量的变化趋势趋于平缓;各处理下棉花干物质积累量的差距在蕾期之前较小，从蕾期开始，各处理之间的差距逐渐增大，并在吐絮期达到最大;在行距不同的情况下，由于群体优势，棉花干物质整体积累量表现为M2处理>M1处理;在灌水量不同的情况下，各处理下的棉花干物质积累量为W3>W2>W4>W1。

2.1.2 不同行距与灌水量对间作棉花营养器官干物质积累的影响 由图2可知，各处理下棉花营养器官干物质积累量在蕾期之前呈较慢的增长趋势，从蕾期开始至花铃期为止，营养器官干物质积累量增长较快，在花铃期达到最大值后，各处理下棉花营养器官干物质积累量开始降低，干物质积累量变小，且趋势呈“S”形;不同水分处理下，W2处理的营养器官干物质积累量要多于其他灌水量处理下的棉花，W1处理的棉花营养器官干物质积累量最少;因此，在不同行距配置中营养器官干物质积累量表现为M2处理>M1处理，在不同灌水量配置中表现为W2处理>W3处理>W4处理>W1处理。

2.1.3 不同行距与灌水量对间作棉花生殖器官干物质积累的影响 棉花在生育中后期以生殖生长为主，生殖器官干物质积累量的多少能够直接反映棉花产量。由图3可知，从花铃期开始，随着生育期的推进，棉花生殖器官干物质积累量呈快速增加趋势;不同行距下的棉花生殖器官干物质积累量表现为M2处理>M1处理;不同水分处理下，W3处理的生殖器官干物质积累量最高，W1处理最低。水分过度亏缺会导致棉花光合作用减弱，不利于有机质的积累，导致供给棉花生长发育的营养不足，不利于有机质向生殖器官输送，不利于棉花生殖生长;因此，在不同行距配置下生殖器官干物质表现为M2处理>M1处理，在不同灌水量配置下表现为W3处理>W2处理>W4处理>W1处理。

RVR的大小可以反映植株干物质积累量与产量之间的关系，RVR与植株产量呈正相关关系[6]。由图4可知，RVR整体呈现递增趋势，其中M2W3处理的RVR最高，其次为M2W2处理， 而M1W1处理的RVR最小;相同灌水条件下M2处理的RVR整体大于M1处理，通过该图能够初步判断各处理下棉花的产量水平，其中M2W3处理的棉花产量明显要高于其他处理，而M1W1处理的棉花产量水平最低。

2.2 不同灌水量及行距对间作棉花干物质分配系数的影响

由表1可知，随着生育期推进，各处理下间作棉花营养器官与生殖器官干物質分配系数在不同生育时期的差异较大;不同处理下，间作棉花营养器官干物质分配系数呈逐渐减少趋势，而生殖器官干物质分配系数呈逐渐增加趋势。

花铃期是棉花营养生长与生殖生长并进时期。在M1配置中，各处理的营养器官干物质分配系数表现为W1>W2>W4>W3，生殖器官干物质分配系数呈现为W3>W4>W2>W1;在M2配置中，各处理的营养器官干物质分配系数呈现为W1>W2>W4>W3，生殖器官干物质分配系数呈现为W3>W4>W2>W1。

在吐絮期的M1配置中，各处理下的营养器官干物质分配系数表现为W1>W4>W2>W3，生殖器官干物质分配系数表现为W3>W2>W4>W1;M2配置中，各处理下的营养器官干物质分配系数表现为W1>W4>W2>W3，生殖器官干物质分配系数表现为W3>W2>W4>W1;在相同行距配置中，两者系数表现的趋势基本一致;从花铃期开始，同一生育期内，相同灌水条件下营养器官干物质分配系数表现为M1处理>M2处理，生殖器官干物质分配系数表现为M2处理>M1处理。

2.3 不同灌水量及行距对间作棉花产量的影响

棉花营养器官与生殖器官的干物质分配对棉花经济产量有直接影响，这源于棉花源和库之间营养的分配，在此方面，已有许多相关性研究[7-8]予以证实。

由表2可知，相同灌水量条件下M1处理的棉花单株结铃数整体高于M2处理。M1W3处理的单株结铃数最多（13.3个/株），其次为M1W2处理（11.9个/株）;M2W2、M2W3、M2W4、M1W1、M1W4处理之间棉花的单株结铃数差异性不显著;M2W1的单株结铃数最少，为3.6个/株;通过数据分析表明，各处理的单株结铃数表现为M1W3>M1W2>M2W3>M2W2>M1W4=M2W4>M1W1>M2W1。

单铃质量方面，M2W2处理（5.44 g）最高，其次是M1W2处理（5.39 g），其中M1W1处理的单铃质量（4.07 g）最低，最高与最低之间差值为1.37 g;通过数据分析表明，各处理的单铃质量表现为M2W2>M1W2>M2W3>M1W3>M2W4>M1W4>M2W1>M1W1。

从衣分来看，M2W2处理（45.84%）最高，其次为M1W2处理（45.44%）;综合比较的结果表明，各处理的衣分表现为M2W2>M1W2>M2W1>M1W1>M2W3>M1W3>M2W4>M1W4。

产量上，M1与M2配置中，W3处理的棉花籽棉和皮棉产量最高，其次为W2处理，各处理的籽棉和皮棉产量均表现为W3>W2>W4>W1;M1与M2配置中，各处理的棉花籽棉产量与皮棉产量表现趋势一致;分析得出，相同灌水量条件下M2处理的籽棉与皮棉产量要高于M1处理，其中W4处理的棉花由于小铃、弱铃较多且中下部结铃性差，致使产量偏低，由此说明灌水量过多，反而会导致棉花产量降低;综合比较的结果表明，各处理的产量表现为M2W3>M2W2>M1W3>M1W2>M2W4>M1W4>M2W1>M1W1。

3 讨论与结论

在枣棉间作模式下，不同行距和灌水量处理下的棉花干物质积累量不同，而棉花干物质积累量的多少是棉花产量形成的直接影响因素，且干物质在棉花植株内各部位的分配与积累是棉花产量提高的关键[9]。棉花生殖器官与营养器官干物质比值的大小可以反映植株整体干物质积累量与产量之间的关系。本试验中，M2W3与M2W2处理的RVR要高于其他处理，并且产量（表2）所呈现出的趋势与RVR值趋势一致，这与周晓彬等的观点[6]一致。

间作模式中合理的行距配置对于棉花产量的形成有重要影响，棉花产量随种植密度的增大而增加，而单株铃数则随种植密度的增大而减小;其中，单铃质量受密度影响不大[10]。本试验中，M1处理棉花由于行距较大，受枣树遮阴影响小于M2处理，M1处理能充分发挥个体优势并能更好地利用光能资源，相同灌水量条件下单株结铃数要多于M2处理;而行距配置对单铃质量的影响不大，M1与M2处理的单铃质量差异较小;但M2处理由于群体效应，产量要高于M1处理。

对处于干旱地区的作物来说，水分是其生长发育的重要因素，水分的丰缺对作物的影响会从最终产量上直观地反映出来，在农业生产中，灌水量的多少会直接影响棉株成铃。本试验中，正常灌水（W3）处理下的棉花铃数要高于其他处理下的棉花，而中度水分亏缺处理（W1）的棉花铃数最少，灌水量不同的情况下，铃数、产量表现为W3>W2>W4>W1，这与陈玉梁等的研究结果[11]一致，相比于正常灌水量，轻度水分亏缺处理（W2）在水量投入较少的情况下，提升了枣棉间作系统的水分利用率，并且在皮棉产量方面，轻度水分亏缺处理（W2）与正常灌水量处理（W3）的棉花皮棉产量差异不显著，因此，轻度水分亏缺处理（W2）充分发挥了节水灌溉的优势。

不同行距和灌水量能够直接影响枣棉间作下棉花产量的形成。2种行距配置中，相比于枣树行间2行棉花（M1）的配置，枣树行间4行棉花（M2）更能够充分发挥群体效应，增加产量;因此，适当增加一定范围内的棉花群体数量，能够有效发挥群体优势，使群体产量随行距增加而增加，有效提升间作棉花产量[12-13]。灌水量方面，适当的水分亏缺可以调整棉花株型，提高棉花结铃数量，但水分过度亏缺与水分过量灌溉都不利于间作棉花产量提升;轻度水分亏缺处理（W2）在结铃数、皮棉产量上与正常灌水量处理（W3）相比差异不显著，因此在实际栽培中，适当减少灌水量，形成轻度水分亏缺，可以提升作物群体的抗逆性，并能够很好地利用枣棉间作微环境对作物群体的影响机制，发挥节水灌溉的优势，保证间作棉花产量稳定[14]，水分与行距因素结合，对于促进枣棉间作模式的发展，能够起到重要作用，为干旱地区枣棉间作高产栽培奠定基础。

参考文献：

[1]梁玉斯，蒋菊生，曹建华. 农林复合生态系统研究综述[J]. 安徽 农业科学，2007，35（2）：567-569.

[2]张东升，韩 硕，王 旗，等. 枣棉间作条件下棉花密度对棉花光合特性及产量影响[J]. 棉花学报，2014，26（4）：334-341.

[3]Yazar A，Sezen S M，Sesveren S. LEPA and trickle irrigation of cotton in the Southeast Anatolia Project （GAP） area in Turkey[J]. Agricultural Water Management，2002，54（3）：189-203.

[4]杜刚锋，汪江涛，孙雪冰，等. 不同灌溉方式和灌水量对棉花冠层叶铃配置的影响[J]. 新疆农业科学，2019，56（7）：1177-1186.

[5]Cowling S A，Field C B. Environmental control of leaf area production：implications for vegetation and land‐surface modeling[J]. Global Biogeochemical Cycles，2003，17（1）：7-1-7-14.

[6]周晓彬，段洪波，舒 冰，等. 钾肥用量对棉花干物质的影响[J]. 湖北农业科学，2011，50（12）：2398-2401.

[7]王志才，李存東，张永江，等. 种植密度对棉花主要群体质量指标的影响[J]. 棉花学报，2011，23（3）：284-288.

[8]肖荧南，谢光辉，郭向东，等. 不同栽培密度下棉花干物质累积的模拟[J]. 北京农业大学学报，1993（1）：17-25.

[9]高小丽，孙健敏，高金锋，等. 不同绿豆品种花后干物质积累与转运特性[J]. 作物学报，2009，35（9）：1715-1721.

[10]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.

[11]陈玉梁，石有太，罗俊杰，等. 干旱胁迫对彩色棉花农艺、品质性状和水分利用效率的影响[J]. 作物学报，2013，39（11）：2074-2082.

[12]万素梅，郑德明，翟云龙，等. 南疆棉田不同产量构成因素及棉铃空间分布特征研究[J]. 中国棉花，2006，33（8）：8-9.

[13]曹雯梅，刘松涛，王汉民. 常规棉与杂交棉产量构成因素的偏相关和通径分析[J]. 中国种业，2006（10）：35-36.

[14]赵盼盼，赵金祥，孙 勇，等. 不同水分处理对枣园间作棉花光合特征及水分利用效率的影响[J]. 西北农业学报，2013，22（11）：54-58.