扁秆荆三棱种群密度对棉花形态指标、产量和品质的影响

蔡晓虎　林萍　史亚辉等

中图分类号：S 562，S 451 文献标识码：A DOI：10.16688/j.zwbh 2020179

棉花是一种重要的经济作物和油料作物，在新疆甚至全国农业生产中占据非常重要的地位。随着棉花种植模式的改变，扁秆荆三棱Bolboschoenus planiculmis（F.Schmidt）T.V. Egorova成为棉田主要危害杂草之一。扁秆荆三棱属多年生草本植物，繁殖能力及适生能力强，主要危害水稻和棉花等作物。杂草对棉花的生长发育、产量和品质具有很大的影响。棉田杂草危害已成为制约我国棉花高效生产和可持续发展的主要因素之一，且杂草的密度是影响杂草与棉花之间竞争作用的重要因素之一。

目前国内外关于扁秆荆三棱对棉花危害的研究报道很少，扁秆荆三棱与棉花的竞争关系尚不明确。而关于其他杂草对棉花的危害有不少研究。有研究发现裂叶牵牛Ipomoea hederacea的密度为每米行长0～0. 87株时，每米行长增加0.1株，棉花产量损失增加5.9%;当密度超过每米行长0. 87株时，每米行长增加0.1株，棉花产量损失仅增加0.5。苍耳Xanthium strumarium密度在每米行长0～2.1株时，其总干物质质量随密度的增加呈线性增长;当密度达每米行长2. 1～4.3株时，由于种内竞争，其总干物质质量增加的幅度逐渐减小。也有研究认为棉花营养生长对杂草的敏感度要明显低于生殖生长，而棉花营养生长对某些杂草竞争反应较弱;但有些则报道了杂草对棉花株高和茎粗的抑制作用。彭俊等研究发现蘪草Schoenoplectus triqueter离棉花距离越近对棉花影响越大，李淑英等研究发现随着反枝苋Amaranthus retroflexus密度增加，单位面积反枝苋生物量增加，对棉花生长和产量的抑制作用明显增强。

近年来，新疆棉田扁秆荆三棱危害越发严重，种群密度越来越大，且没有好的药物对扁秆荆三棱进行防除。为了明确不同扁秆荆三棱种群密度对棉花生长发育和产量的影响，进行了本试验。

1材料与方法

1.1试验材料和试验田概况

试验于2019年在石河子大学教学试验场进行。棉花品种为‘新陆早60号。试验田块为多年连作棉田，扁杆荆三棱种群密度大，土质为壤土，肥力中上。于4月19日播种，种植模式为宽窄行66cm+10cm，株距9.0cm，棉田实际棉花株数约为15万株/hm²。播种后覆盖地膜，采用滴灌法浇水，并于7月12日打顶。

1.2方法

选取扁秆荆三棱种群密度较大的棉田。试验小区大小为2.3 m×1.0 m，并于5月22日采用拔出或移栽的方式将扁秆荆三棱定植为6个密度梯度，分别是0、20、40、60、80、100株/m²。除杂草外的其他管理措施均按大田正常管理。每个处理设3个重复。定植扁秆荆三棱后每隔10 d测1次棉花株高、茎粗和主茎节数，打顶期测棉花果枝数，采收期测棉花上、中和第1节到第3节果枝单铃重和单株结铃数，测棉花产量和衣分，并将棉纤维送至石河子纤维检验所测纤维长度、马克隆值、纤维整齐度、短纤维指数、纤维强度和纤维成熟度。

1.3数据统计与分析

采用SPSS 19.0软件进行显著性方差分析，用Excel软件进行处理及作图。

2结果与分析

2.1扁秆荆三棱对棉花株高的影响

由图1可知，扁秆荆三棱对棉花株高有明显影响。扁秆荆三棱不同种群密度下的棉花株高均低于对照，且随扁秆荆三棱种群密度的增加而减小。8月1日时扁秆荆三棱种群密度为100株/m²处理的棉花最矮，为44. 22cm，相对于对照株高减少了28. 00 cm。扁秆荆三棱种群密度为20株/m²处理的棉花植株高于其他扁秆荆三棱密度下的棉花植株，为57. 94cm，相对于对照棉花株高减少了14. 28 cm。6月22日前即棉花苗期扁秆荆三棱种群密度对棉花株高的影响很大，尤其是6月12日至6月22日對棉花株高影响最大。6月22日至7月12日棉花生长速度减缓，扁秆荆三棱各种群密度对棉花株高的影响也均减小。7月12日棉花打顶，打顶后扁秆荆三棱对棉花株高的影响不明显。可见，扁秆荆三棱在棉花苗期对棉花株高的影响大于蕾期，而打顶后对棉花株高的生长几乎没有影响。

2.2扁秆荆三棱对棉花茎粗的影响

由图2可知，扁秆荆三棱对棉花茎粗的影响明显，8月1日时扁秆荆三棱种群密度为100株/m²处理的棉花茎粗最小，为0. 76 cm，相对于对照1.17 cm减少0. 41 cm。在6月22日前扁秆荆三棱对棉花茎的横向生长影响明显，且随扁秆荆三棱种群密度的增加而增大。6月22日至8月1日，对照的棉花茎粗增加了0. 25cm，而扁秆荆三棱种群密度为20株/m²时棉花茎的横向生长受到抑制，茎粗仅增加0.19 cm。扁秆荆三棱种群密度为60株/m²和80株/m²时对棉花茎粗的生长影响不大，6月22日至8月1日茎粗生长量分别为0. 24cm和0.25cm。可见棉花苗期时扁秆荆三棱对棉花茎粗生长影响最大，而在棉花蕾期和花铃期扁秆荆三棱种群密度低时对棉花茎粗的生长有抑制作用。

2.3扁秆荆三棱对棉花主茎节数的影响

由图3可知，棉花主茎节数明显受到扁秆荆三棱的影响，且影响程度随扁秆荆三棱种群密度的增加而增大。扁秆荆三棱种群密度为100株/m²时对棉花主茎节数的影响最大，8月1日棉花主茎节数仅为9. 11节，而对照的棉花主茎节数最大为12. 78节。扁秆荆三棱种群密度为20株/m²和40株/m2时对棉花主茎节数影响不大，8月1日棉花主茎节数分别为12. 33节和12. 00节。6月2日至6月22日，扁秆荆三棱对棉花主茎节数影响较大，6月22日至7月12日，扁秆荆三棱对棉花主茎节数的生长影响减小。而7月12日以后，即打顶后棉花主茎节数不再增加。

2.4扁秆荆三棱种群密度对棉花果枝数的影响

由图4可知，扁秆荆三棱种群密度对棉花果枝数影响显著（P<0.05），且棉花果枝数随扁秆荆三棱种群密度的增加而减少，其中对照的棉花果枝数最多为6.67苔/株，扁秆荆三棱种群密度为100株/m²时棉花果枝数最少，为2.00苔/株，比对照减少了4.67苔/株。当扁秆荆三棱种群密度为20株/m²和40株/m²时棉花果枝数差异不显著，分别为5. 22苔/株和5.11苔/株。

2.5扁秆荆三棱对棉花不同部位结铃数的影响

由图5可知，扁秆荆三棱种群密度对棉花结铃数影响显著（P<0.05），棉花第6节果枝以上结铃数随着扁秆荆三棱种群密度的增加而减小，且所有处理下棉花结铃数均小于对照。其中扁秆荆三棱种群密度为80株/m²时第6节果枝以上结铃数最少，为0. 33个，比对照减少2.86个。扁秆荆三棱种群密度为100株/m²时第6节果枝以上结铃数与80株/m²时相差不大，为0.36个。对照棉花第6节果枝以上结铃数最多，为3.19个。

扁秆荆三棱种群密度对棉花第4～6节果枝棉铃数影响显著（P<0.05），第4～6节果枝结铃数在扁秆荆三棱种群密度为80株/m²时最少，为1. 86个。密度为20株/m²最多，为3.93个。

扁秆荆三棱种群密度对棉花第1～3节果枝结铃数影响显著（P<0.05），且结铃数随扁秆荆三棱种群密度的增加而减少。扁秆荆三棱种群密度为80株/m²和100株/Hi2时第1～3节果枝结铃数最少，均为3.43个，显著低于对照（3.94个）。

综上，扁秆荆三棱种群密度对棉花第4节果枝以上结铃数影响显著（P<0.05），而对棉花第4节果枝以下结铃数影响相对较小。

2.6扁秆荆三棱对棉花不同部位单铃重的影响

由图6可知，扁秆荆三棱种群密度对棉花单铃重影响显著（P<0.05），棉花第6节果枝以上单铃重随扁秆荆三棱种群密度的增加而减少，扁秆荆三棱种群密度为80株/m²时第6节果枝以上单铃重最小，为1.82g。对照棉花第6节果枝以上单铃重最大，为3.64g。扁秆荆三棱种群密度为40株/m²和60株/m²时棉花第6节果枝以上单铃重差异不显著（P>0.05），分别为2.97g和2.94g。

扁秆荆三棱种群密度对棉花第4～6节果枝单铃重影响显著（P<0.05），且棉花第4～6节果枝单铃重随扁秆荆三棱种群密度的增加而减小。第4～6节果枝单铃重在扁秆荆三棱种群密度为80株/m²时最小，为2.58g。对照最大，为4.48g。密度为40株/m²和60株/m²时棉花第4～6节果枝单铃重差异不大，分别为3. 20g和3.29g。

扁秆荆三棱种群密度对棉花第1～3节果枝单铃重影响显著（P<0.05），所有处理第1～3节果枝单铃重均小于对照。对照第1～3节果枝单铃重为3.93g。扁秆荆三棱种群密度为100株/m²时，第1～3节果枝单铃重最小，为2.91g。由此可见，扁秆荆三棱种群密度对棉花上、中和第1～3节果枝单铃重影响均显著（P<0.05）。

2.7扁秆荆三棱对棉花产量和品质的影响

由表1可知，扁秆荆三棱种群密度对棉花产量影响显著（P<0.05），棉花产量随扁秆荆三棱种群密度的增加而减小。对照的棉花产量最大，为6624.90 kg/hm²，扁秆荆三棱种群密度为100株/m²时棉花产量最小，为2550.60 kg/hm²。扁秆荆三棱种群密度为20株/m²时对棉花产量的影响不大，为6501.62 kg/hm²。棉花衣分随扁秆荆三棱种群密度的增加而增加。其中扁秆荆三棱种群密度为20株/m²时衣分最小，为40. 29%。扁稈荆三棱种群密度为100株/m²时衣分最大，为44.90%。扁秆荆三棱对棉花纤维马克隆值影响显著（P<0.05），棉纤维马克隆值随扁秆荆三棱种群密度的增加而减少，对照的棉花纤维马克隆值最大，为4.92。扁秆荆三棱种群密度为100株/m²时棉纤维马克隆值最小，为4.71。扁秆荆三棱种群密度对棉花纤维整齐度、短纤维指数、纤维长度、纤维成熟度和纤维强度影响不显著（P>0.05）。所有扁秆荆三棱种群密度下棉花短纤维指数均大于对照，但扁秆荆三棱各种群密度之间棉花短纤维指数差异不显著（P>0.05）。

3讨论

棉花是一种对杂草十分敏感的经济作物，而杂草种群密度是影响棉花生长发育、产量和品质的重要因素之一。杂草对棉花的危害主要表现为对水肥、光照和空间等的竞争，从而影响棉花的正常生长发育，进而降低棉花产量和品质。通过研究杂草种群密度对棉花株高、茎粗、果枝数等形态指标的影响，以及对棉花产量及品质的影响，从而明确杂草种群密度与棉花产量和品质的关系。

研究表明稗草Echinochloa crus-galli、苘麻Abutilon theophrati等杂草在高密度条件下会对棉花株高、冠层宽度、茎粗等农艺性状产生显著影响，长戟叶蓼Polygonum maackianum对棉花株高没有明显抑制作用。在砂质黏壤土中，较低密度反枝苋对棉花株高和茎粗产生显著抑制作用。黄顶菊Flaveria bidentis低密度下棉花株高增加，高密度时棉花株高减小，棉花蕾期株高随黄顶菊密度的增加先增加后减小，而花铃期株高几乎不受影响，棉花果枝数随黄顶菊种群密度增加而减少。本试验结果表明，棉花株高随扁秆荆三棱种群密度的增加而减少，在棉花苗期和蕾期时棉花株高生长速度快、竞争能力弱，扁秆荆三棱对棉花株高影响较大。打顶后棉花株高几乎不再变化。棉花在6月22日前竞争能力弱，且茎粗增长快，因此扁秆荆三棱对棉花茎粗的影响显著，而6月22日后由于棉花茎粗生长缓慢且棉花竞争能力强，所以扁秆荆三棱对棉花茎粗影响不大，且棉花主茎节数随扁秆荆三棱密度的增加而减小。

杂草竞争主要是通过减少棉花的单株结铃数和单铃重而引起棉花减产。彭军等研究发现棉花单株结铃数、铃重和产量与黄顶菊密度呈负相关，同样，反枝苋9和Cucumis melo L.var. dudaim也减少棉花的单株结铃数和单铃重。而本试验研究表明，扁秆荆三棱种群密度与棉花产量以及棉花第6果枝以上和第1～3节果枝棉花单株结铃数和单铃重呈负相关，棉花果枝苔数随扁秆荆三棱种群密度的增加而减少，且扁秆荆三棱种群密度对棉花第6节果枝以上单株结铃数和单鈴重的影响大于对棉花第4～6节果枝单株结铃数和单铃重，而扁秆荆三棱种群密度对棉花第1～3节果枝结铃数和单铃重影响最小。因此猜想扁秆荆三棱与棉花的营养竞争和对棉花株高的影响导致棉花果枝苔数减少，进而使棉花结铃数减少，单铃重减轻。

大部分杂草的竞争并不影响棉花纤维品质，假高粱Pseudosorghum fasciculare只有在高密度条件下才会对棉花的品质造成影响，导致个别棉纤维品质指标下降，且对各个指标的影响程度也不相同。有些年份，反枝苋密度高时棉花上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值受到显著影响。本研究发现扁秆荆三棱对棉纤维马克隆值影响显著，且随扁秆荆三棱种群密度的增加而减小。高密度扁秆荆三棱可增大棉花衣分，减小棉花短纤维指数。但对纤维长度、纤维整齐度和纤维强度影响不大。有研究发现弱光导致纤维强度和马克隆值降低，对纤维比强度和长度整齐度的影响与弱光时期及持续时间有关。因此猜想虽然扁秆荆三棱植株矮，但扁秆荆三棱密度对棉花通风通光影响很大。因此对纤维素形成产生影响，从而影响到棉花纤维品质。

4结论

扁秆荆三棱种群密度对棉花株高、茎粗和主茎节数影响显著，从而对后期棉花结铃数有显著影响。扁秆荆三棱种群密度对棉花产量也有很大影响，主要体现在棉花结铃数和单铃重的减少，且扁秆荆三棱种群密度对棉花第6节果枝以上结铃数和单铃重的影响最大，对棉花第1～3节果枝结铃数和单铃重的影响最小。可见扁秆荆三棱对棉花株高的影响是影响棉花结铃数的重要因素之一。扁秆荆三棱种群密度为20株/m²时对棉花产量影响不显著，因此应使扁秆荆三棱种群密度控制在20株/m²以下。扁秆荆三棱对棉花纤维品质的影响主要体现对棉花纤维马克隆值和纤维成熟度的影响。对棉花的纤维整齐度、短纤维指数和纤维强度影响不大。