无膜栽培下行距配置对棉花新陆中82号干物质积累及产量的影响

陈佳林郭子轩毛廷勇常银平潘梦瑶翟云龙陈国栋

(1.新疆农业职业技术学院，新疆 昌吉 831100；2.塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

合理的种植模式是综合栽培技术的核心也是棉花栽培技术的关键问题之一，促使作物可以充分利用地力和光能，在生长季节充分发挥作物的自然潜力增加产量，在新疆很多地方都采用不同的株行设置以适应机械作业和提升棉花产量、品质方面的要求，这种模式将成为棉花经济发展的必然趋势。光合作用是作物生长发育和产量形成的重要影响因素，棉花的经济学产量和生物学产量主要来源于光合作用[1]。合理密植，促使大量光线到达植株基部叶片，增加叶片截获光的比例[2,3]可促进植株生长。随着棉花种植技术成熟，开始多方向寻求提高产量方法，探究不同密度下植株对土肥资源利用程度，结合滴灌技术、低密度植棉等方式，棉花行距配置提高棉产量逐渐成为重要的研究方向[4]。近年来，针对棉花株行配置[5,6]对棉花产量的影响进行了很多研究。

前人研究结果表明，在不同行距配置条件下[7-10]，增大宽行与窄行的比值，能改善棉田后期的通风透光性，棉田不易荫蔽，土肥资源利用更快，有利于个体的发育，促进中下部铃质量的提高。有结果表明，低密度条件下棉花通过降低叶片比叶面积，提高了冠层中部和上部叶片的最大光合能力[11,12]，适宜的种植密度在棉田作物的长久发展中有深远的意义。同时，株行配置起到的农作便利和经济效益巨大。本试验通过设置3种株行距配置来比较不同行距下棉株干物质分配比、干物质积累量、棉铃空间分布、大田产量等差异，得出较适宜的大田种植方式，以期为南疆无膜棉合理栽培技术集成提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

供试品种采用抗病性较好的早中熟品种“新陆中82号”。试验在新疆建设兵团第一师阿拉尔市塔里木大学东区胡杨林(N40°32′42″，E81°18′53″)进行，该地区光照资源丰富，常年平均日照达到3031.2h，属于暖温带沙漠边缘气候区，常年受沙漠影响，降水较少，气候干燥，昼夜温差较大，平均气温10.7℃。试验地临近水源，土壤质地为沙壤土，pH为7.93，有机质14.55g·kg-1，碱解氮100.17mg·kg-1，速效钾2.42mg·kg-1、速效氮223.82mg·kg-1。

1.2 方法设计和指标测定

1.2.1 试验设计

整个试验采用随机区组设计，品种为“新陆中82号”，采用无膜种植方式，设置3种株行配置模式，每个模式种植宽度为2.22m。3个模式分别为处理A：3行模式(76cm等行距，株距10.5cm)；处理B：4行模式(76cm加10cm加76cm，平均行距55.5cm，株距10.5cm)；处理C：6行模式(66cm加10cm，平均行距37cm，株距10.5cm)，试验中每个模式设置3个重复，每个重复面积为26.4m2。4月19日播种，7月17日打顶，灌溉方式采用滴灌，头水灌溉充分，灌水保持3d左右1次，在开花期施肥量远大于蕾期，其它管理同当地大田管理模式一致。

1.2.2 干物质测定

在棉花苗期、盛蕾期、盛花期、盛铃前期、盛铃后期、吐絮期的各个生育时期，不同模式的各重复中选取具有代表性的5株棉花，每个模式共选取15株棉花，最大程度减少误差。将选好的试样带回室内分解并在烘箱中105℃杀青30min，之后80℃烘至恒重。冷却后，分别测量根、茎、叶、蕾、花、铃、絮的干物质产量并记录分析。

1.2.3 产量测定

于收获期，按照不同株行模式，在每个重复下连续取样30株，3个模式总共选样270株。分别对上、中、下吐絮铃称重测量，计数各自总铃数、内围铃、外围铃分布，对单铃重、皮棉和衣分各产量指标进行测定，实收籽棉产量计产。

1.3 数据处理

试验数据采用浙大DPS数据处理系统V9.01处理并制图，采用Excel图表设计。试验中不同字母表示各处理间0.05水平上差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同行距配置下棉花“新陆中82号”干物质积累量

“新陆中82号”不同时期干物质积累变化如表1所示。从总体表现来看，3种行距模式下的干物质变化趋势基本一致，苗期干物质积累少而缓慢，进入蕾期后开始快速增长，至吐絮期有所下降或基本不变。苗期4行模式的根、叶、茎干物质积累量与3行模式、6行模式间差异显著，积累量最大；盛蕾期各处理干物质积累量无显著差异，积累量相近；盛花期植株各处理的根、叶干物质积累无显著差异，茎干物质积累量3行模式最高，且与6行模式差异显著；盛花期的蕾、铃、花干物质积累量3行模式、4行模式与6行模式差异显著，3行模式积累量最高，4行模式蕾、花、铃干物质积累中等偏上；盛铃期3行模式的植株干物质积累量一直处于最高水平，植株干物质积累量在根、叶、蕾、铃、花等器官与6行模式相比差异显著；吐絮期各模式根、茎、叶干物质积累无显著差异，3行种植模式蕾、铃、花干物质积累量与4行模式数据相近，较6行模式差异显著，处于较优水平。

表1 不同行距配置下棉花“新陆中82号”干物质积累量

2.2 不同行距配置下棉花“新陆中82号”不同器官干物质分配比例

如表2所示，在3种行距配置中各干物质的分配比例可以看出，棉花盛蕾期之前基本进行营养生长，3行种植模式的根干重与4行、6行差异显著，4行、6行作物生长量较大。4行模式茎生长量较好，较高于3行、6行，且与3行模式差异显著。盛蕾期之后干物质分配比在生殖器官逐渐增大；盛花期3行、4行干物质积累量均高于6行，且与6行存在显著性差异。此期间3行、4行的水肥营养、光资源吸收量配比大于6行，致使后期干物质积累量、产量较高；盛铃前期至盛铃后期，3行模式的干物质总量一直处于较高水平，在盛铃后期达到最高值111.26g，相比4行、6行高出17.42%、32.72%，一膜3行干物质积累与4行、6行差异性显著。此期间蕾、花、铃干物质分配比达到高峰期，处于生殖生长高产关键期；吐絮期不同处理模式生殖器官干物质占比达到58%以上，干物质总量无显著差异。3行种植模式蕾、花、铃干物质分配量最高，占总干物质的61.08%，在整个生育期中，此时的生殖器官干物质分配量达到最高点，分别比4行、6行的干物质分配量高出1.88%和2.86%。

表2 不同行距配置下棉花“新陆中82号”干物质分配比例

2.3 不同行距配置下不同生育时期棉花“新陆中82号”干物质趋势

如图1所示，棉花从苗期至吐絮期是干物质不断积累的过程，在吐絮期干物质最大量接近120.0g，苗期和盛蕾期3种模式的干物质增长量基本相同，在盛蕾期干物质积累量达30.0g左右，占总干物质的1/4，盛蕾期之前干物质增长量较缓慢，营养物质需求量较小，光物质合成较低。盛蕾期到盛铃后期是植株干物质增长量高峰期，总干物质占比63%，此时营养物质、水肥需求量达到最大，是提高棉花产量的重要时期。在这期间3行模式、4行模式植株生长量始终高于6行模式，说明宽行距种植模式下更有利于棉花生育后期的干物质增长和产量的提高。盛铃后期至吐絮期干物质增长率变缓，植株生长量降低，对营养物质和光热资源利用降低。在棉株生长吐絮期干物质增长量占总干物质的9.0%，棉株基本停止生长。从3种植模式的干物质增长量表现得出，3行模式、4行种植模式更适宜作物生长，提高作物单株产量，对各光热资源物质利用效率更高，6行模式单株作物生长量较低，养分需求量较大。

图1 不同时期棉花“新陆中82号”总干物质变化趋势

2.4 不同行距配置下“新陆中82号”的棉铃空间分布

如表3所示，在纵向分布上，3种行距配置方式以中、下部棉铃为主，上部铃占比最小。3行种植模式下，棉株下部铃占比37.87%，高出4行、6行3.26%、1.3%。中部铃占比6行>4行>3行，中部铃比例随着平均行距缩小而增大。上部棉铃占比较小，其中3行模式较4行、6行占比更高。各模式中内围铃占比最大，占总铃数的71.75%～84.07%，不同种植模式的内围铃和外围铃之间差异显著，6行内围铃占比84.07%，营养物质主要用于内围铃生长，供外围铃生长养分不足。3行模式外围铃占比28.25%，超出4行、6行6.71%、12.32%。随着行距增大，养分、光热资源剩余，可供外围铃生长。行距配置对棉铃分布有较大影响。

表3 不同行距配置下“新陆中82号”棉铃空间分布

2.5 不同行距配置下棉花“新陆中82号”的产量差异

如表4所示，3种行距配置中，3行与6行间的单铃重、单株铃数差异显著，3行模式下单铃重、单株铃数最高，4行模式单铃重、单株铃数中等偏上，6行种植模式密度大导致单株铃数远低于4行、3行；皮棉、籽棉重量，表现为4行>3行>6行，3行、4行模式数据较接近，皮棉重量基本一致；衣分产量，表现为6行>3行>4行，各处理间无显著差异；总产量6行最高，且与3行差异性显著，4行产量较高，3行产量较低。总体趋势数据显示，4行配置植株在单铃重、单株铃数、衣分中中等偏上，籽棉、皮棉产量最高。3行配置下植株单铃重、单株铃数最大，籽棉、皮棉、衣分产量偏上与4行接近，总体优势明显。

表4 不同行距配置下棉花“新陆中82号”产量性状变化

3 讨论

3.1 不同行距配置对棉花“新陆中82号”干物质影响

试验表明，不同行距配置对棉花干物质积累有显著性影响，棉花群体干物质积累随生育期推进而变化转移。光合物质积累是产量形成的基础，光合作用是作物生长的关键，景岩斌等[13]通过比较棉株单、双行种植模式对产量性状有显著增产效果。干物质在各器官间的转移数量与运输速度直接影响到棉花的经济产量与品质[20]，不同行距配置方式对棉花不同层次的干物质积累影响显著，得出适宜的行距配置对棉花产量有显著作用。棉花干物质积累受土肥、光热资源限制[19]，适宜的水肥配置下，行距配置可促进高产。本试验品种“新陆中82号”在3种种植模式中，3行、4行模式空间分布能更有效利用光、热资源，可以获得充足养料，在各个生育时期表现出优等水平；相较6行模式空间有限、资源不足，在各时期的干物质积累量较低。

3.2 不同行距配置对“新陆中82号”棉铃空间分布影响

棉花单位面积产量受结铃时间和空间影响，棉铃伏期是作物开花、结铃盛期，此期间温度高、光照足，所得桃大、衣分高、种子质量好。新疆光热充足，内围铃占比最大，前期营养提供较好，有利于高产。3行模式对光、热优势利用充足，在前期多结伏前桃和伏桃[18]。3行模式下的伏前桃、伏桃占比分别为32.4%、56.2%，对后期产量效益影响较大；4行模式内围铃、中部铃比例较大，有利于后期高产。

3.3 不同行距配置对“新陆中82号”棉铃产量影响

棉花的群体结构很大程度上受种植密度和株行距配置的影响。王聪等[15]研究表明，高密度棉花种植对棉株品质有较大影响，并表示合理的群体结构更有利于促进棉花产量。棉花这种大田作物其产量受多种可控因素和不可控因素影响，包括土肥、光照、水分、种植密度等[16]，抓住可控因素可达到效益最大化，水肥充足条件下棉花产量受种植密度影响较大。随着密度的增加单株铃数一般呈降低趋势，周永萍等[17]认为，低密度可以发挥一定的单株结铃优势。棉花产量受单位面积株数、单株铃数、单铃重的影响，Anjum等[14]设置了60cm、75cm和90cm的行距试验，结果显示，单株结铃数随着行距的扩大而增大。试验结果表明，相较于6行高密度模式，3行、4行模式更有利于增加单株铃数提高单铃重，对光热资源利用较好，生长空间更大。4行模式密度小，导致总产量较低于6行模式。

4 结论

试验表明，棉花“新陆中82号”在不同行距配置下作物各时期干物质分配量不同。盛蕾期至盛铃后期干物质增长量占比63%，是作物生长关键期。盛铃后期3行、4行种植模式干物质积累量为111.26g、94.15g，高出6行干物质32.7%、12.3%，3行模式单铃重、单株铃数和4行模式籽棉、皮棉产量皆最高，较6行模式优势明显。6行种植模式总产量最大，分别高出3行、4行总产量12.12%、0.21%。3种株行配置中，6行模式虽总产量较大，但其干物质、单株表现、各产量性状并不突出。3行模式单株表现最好，总产量较低。4行种植模式各产量性状优异，总产量仅次于6行模式，更适宜大田种植。