不同行距配置对无膜棉成铃分布及产量的影响

刘锦涛，郭子轩，曹 娟，万素梅，陈国栋,李亚兵，翟云龙，毛廷勇

(1.塔里木大学农学院，新疆阿拉尔 843300；2.中国农业科学院棉花研究所，河南安阳 455000)

0 引 言

【研究意义】我国棉花产量占世界同期的1/4[1]，2020年我国新疆棉区棉花种植面积达250.8×104hm2，产量达516.1×104t，分别占全国植棉面积的78.9%、总产量的87.3%[2]。新疆棉区是我国最大的优质棉产区[3]。地膜使用量的不断增加，影响着农田续耕能力的提高[4-6]，有研究提出无膜种植棉花的理念[7]。【前人研究进展】合理的株行距配置有利于调控群体冠层结构，建立高光效棉株群体，提高光能利用效率，促进光合产物向生殖器官的运输[8-12]。随着种植密度增加，果节、铃重等呈下降趋势，脱落率呈上升趋势[13]，等行距(低密度)第7果节以上、第2及以外果节成铃率高于宽窄行(高密度)[9]，1膜3行的行距配置提供了充足的空间，有利于激发棉株个体与群体潜力[14]。稀密种植棉花对其纤维品质存在影响[15],无地膜覆盖棉花籽棉产量差异不显著[16-17]。【本研究切入点】研究无膜棉高产栽培技术体系，有采用棉花数据采集系统记录不同时期棉花的长势，通过Kriging空间插值法绘制棉铃空间分布等值线图[18]的研究。但关于无膜棉行距差异对成铃及产量品质的影响研究较少。更需研究不同行距配置下无膜棉生殖器官发生概率，成铃及脱落的差异。【拟解决的关键问题】以2个新疆南疆主推种植品种中619与新陆中82号为材料，设立不同的行距配置，分析成铃特性和行距配置对无膜棉成铃及产量的影响，为南疆无膜棉高产栽培提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2020年在新疆阿拉尔市塔里木大学农学教学科研试验基地(N40°32’42”，E81°18’53”)，地处塔里木盆地西北边缘，属暖温带极端大陆性干旱荒漠气候，常年年均日照2 556.3～2 991.8 h，日照率为58.69%，年平均气温为10.7℃。垦区雨量稀少，冬季少雪，地表蒸发强烈，年均降水量为40.1～82.5 mm，年均蒸发量1 876.6～2 558.9 mm。土壤质地以沙壤土为主，肥力中等。棉花生育期4月中旬到10月中旬。

供试品种选择早熟棉品种中619和新陆中82号。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

在7月24日(开花期)，8月18日(花铃期)，9月5日(吐絮期)记录各处理连续5株标记的棉花长势数据。表1

根据新疆宽膜幅宽2.28 m的标准，设置A：1幅3行(76 cm+76 cm)、B：1幅4行(76 cm+10 cm+76 cm)、C：1幅6行(66 cm+10 cm)3种无膜棉行距配置模式，株距为10.5 cm。出苗后定苗1穴1株，采用随机区组设计，设3次重复。小区施肥、病虫害防治和化学调控参照当地高产管理水平。图1

图1 不同行距模式棉花种植示意Fig.1 Schematic diagram of cotton planting in different row spacing modes

表1 不同处理棉花生育时期及生育期Table 1 Different treatment cotton growth period and growth period

1.2.2 测定指标

于7月22日起，在各小区选择具有代表性的连续5株棉花调查植株长势，包括株高、果枝始节位、各果节棉铃等，采用棉花数据采集系统进行统计，将第1到第3果枝定义为下部果枝，第4到第7为中部果枝，第8及8以上定为上部果枝，除第1果节处结铃外，均为外围铃。

1.3 数据处理

Pij为第i果枝j果节生殖器官发生概率，nijk为第K株棉花i果枝j果节生殖器官发生与否[18]，选择Microsoft Excel 2010，Surfer2017，Stata15，Origin2018进行株式图绘制，DPS 8.0对棉花产量及产量构成因素进行差异分析。

2 结果与分析

2.1 不同行距配置下中棉619棉铃空间分布

研究表明，棉花在去除顶端优势后是营养生长向生殖生长转移的关键时期，随着生育进程的推进，果枝数随之增加，冠层结构逐渐完善，出现明显的棉铃空间分布。在7月24日，1幅6行的果枝数为8个，低于1幅3行和1幅4行，棉株外围成铃数量在0.5～3个。3种模式下棉花顶部都处于开花现蕾状态，结铃数量低。7月24日成铃分布区域随种植行数的增加变化幅度变小，1幅3行棉铃数量维持在9个左右。

8月18日，棉田各处理棉花成铃稳定，3种模式结铃果枝数均达到了11个，3行的内围铃中部成铃概率高，第8果枝以上成铃概率显著减少；与4行一致，6行成铃数量中下部最多，顶部成铃数少，内围铃棉桃数量平均为8个。1幅3行的棉铃集中分布在第2到第8果枝，1幅4行和1幅6行棉铃少于1幅3行，且成铃数量随着果枝部位增高和果节外移而降低。该生育时期各处理已成型棉铃逐渐膨大，但棉花顶部仍有未受精花蕾，其中叶枝棉桃生长缓慢。图2

图2 棉花生育期内田间温度和相对湿度变化Fig.2 Variation trend chart of field temperature and relative humidity during cotton growth period

9月5日棉花进入吐絮期，成铃果枝数，棉桃数量基本固定。1幅3行与4行成铃果枝数相同，均达到12果枝，1幅6行成铃果枝10个。1幅4行外围成铃概率与1幅3行相同，3行外围铃数量维持在3～5个，单株成铃数量为11个以上，棉桃空间分布成金字塔形，以中下部成铃为主。1幅6行棉铃空间分布呈菱形，中部果枝成铃数量多，下部棉桃数量少于上部，成铃果枝数为10个，明显低于其他2种种植模式。

花铃期各处理成铃数量随着生育进程的推进，成铃果枝数与成铃数量明显增加。各种植模式间棉桃以中下果枝着生为主，内围铃数量维持在7.5个以上。棉花产量的空间分布随种植模式不同而不同，较窄的行距导致棉铃节数变少。随着棉花行距的缩短，棉铃节数依次为A = B > C，棉铃分布集中在棉花植株的垂直中心，在水平位置上，随着棉花行距密度增加，棉铃的分布集中在棉花植株内侧中部。图3

图3 不同行距配置下中棉619 棉花产量空间分布Fig.3 Spatial distribution of cotton yield of Zhong 619 under different row spacing configurations

2.2 不同行距配置下新陆中82号棉铃空间分布

研究表明，新陆中82号在花铃期7月24日1幅3行、4行、6行的成铃果枝数分别为8、8、7，3行、4行伏前棉桃分布区域以2至6果枝为主，棉铃数量呈现菱形分布，6行处理伏前棉桃分布呈现金字塔形。

8月18日，各处理成铃果枝数量3行>4行=6行，3行处理棉花上部(果枝>7)成铃概率为30%，中下部果节位置成铃概率在同一水平，各果枝成铃数相当。4行处理外围成铃数量在3个左右，中部果枝成铃数量低于上部与下部果枝。在第3至8果枝位置出现第3至4果节结铃。6行处理的成铃集中在垂直位置中部。在第4至6果枝处第3果节位置出现坐果。棉铃分布以内侧成铃为主。

吐絮期3行处理棉铃分布成金字塔形，外围铃成铃数量在5个左右，以中下部果枝成铃为主，4行处理第4至7果枝开始形成棉桃，棉花中上部成铃数量多，在第1到9果枝处成铃率高。第6至9和第9至11果枝数出现第3果节坐果的现象。6行处理棉株的结铃果枝数为9条。棉花内侧结铃数量明显高于外侧。

新陆中82号在花铃期以靠近棉花内侧坐果为主，随着棉花行数的增加，棉花成铃分布由向外延伸变为向内侧集中，外围铃数量占总体数量的比例减少。图4

图4 不同行距配置新陆中82号棉花产量空间分布Fig.4 Spatial distribution of cotton yield of Xin 82 under different row spacing configurations

2.3 不同行距配置下2品种在花铃末期棉铃脱落空间分布

研究表明，1幅3行种植模式中，2品种的棉铃脱落分布大致相似，棉株中部棉桃保持较好，中619品种脱落主要集中在第3至9果枝，在第8果枝处脱落情况最为严重。新陆中82号品种在第4和第10果枝脱落数量最多。水平方向上，棉花脱落区域集中在外围第2、3果节处。1幅4行模式中，中619品种棉铃脱落数量分布区域与3行模式相似，脱落较轻。新陆中82号品种棉铃脱落集中在中上部果枝，与3行模式相比棉花脱落较重。在1幅6行的种植模式中，2品种棉株脱落情况大致集中在中部果枝，新陆中82号品种脱落情况更显著，在第6、8果枝处脱落概率更高，脱落数量更多。

中619品种在3种种植模式的脱落情况为1幅4行轻微，1幅3行次之，1幅6行严重。新陆中82号随着行数的增加，脱落情况愈发严重，由棉花上下部向中部区域集中。1幅6行严重，1幅4行次之，1幅3行轻微。在3种种植模式情况中，新陆中82号脱落数量与中619相比较更显著，棉铃脱落分布更集中。图5

图5 不同行距配置下中棉619、新陆中82号棉花脱落变化Fig.5 Cotton shedding of Zhong 619 and Xin 82 under different row spacing configurations

2.4 不同行距配置下2品种不同果节位点生殖器官分布

研究表明，中619品种第1果节发生概率随着果枝位点的变高，生殖器官发生概率逐渐降低，第2果节器官发生集中在中部果枝，第3果节发生概率趋势与第1果节相似，但略有降低。第4果节发生集中在中部果枝，上部果枝发生概率为零。1幅4行第1果节、第3果节生殖器官相同果枝处发生概率均大于1幅3行。

1幅4行种植模式中全果枝第1、3果节生殖器官发生概率均大于同期的3行、6行模式，各处理在第2果节生殖器官发生概率维持在50%以上的果枝数为3个。第3果枝发生概率维持在50%以上的果枝数中，4行>3行>6行。各处理第1果节发生概率在75%以上的果枝号数中，4行>3行>6行。3行中第4果节出现生殖器官的果枝数为6，4行、6行第4果节出现生殖器官的果枝数为1。

新陆中82号品种1幅3行模式中第1果节和第3果节在第1至10果枝处生殖器官发生概率为80%，第10果枝后发生概率迅速降低，第2果节棉花中部的第4至7果枝发生概率大于50%，1幅3行的棉花全枝条第4果节无生殖点。4行中第1果节第1至3果枝花蕾铃发生概率大于70%，第4至10果枝处发生概率维持在68%，第2果节处发生概率大于50%的果枝号为3、4、5、7。第3果节第1至11果枝生殖发生概率均大于50%，在棉花的中下部枝条中第4果节存在生殖器官分布，但概率较低。6行中第1果节与第3果节花蕾发生概率随着果枝号的增加变化趋势相似，第1至7果枝处发生概率大于80%，第8果枝以后概率迅速降低。棉花第2果节的第1至4果枝发生概率大于50%，第4果节棉株下部果枝花蕾发生概率低。

新陆中82号1幅3行种植模式第1、2、3果节主要生殖器官着生枝条(第1至7果枝)处发生概率均大于60%，其中第1、3果节第1至9果枝相比1幅4行相同果节果枝生殖器官发生概率更高，随种植行数的增加，第1果节处发生概率显著升高，但上部果枝发生概率下降速度更快，如图F中各果节在第11果枝不再有花蕾着生。根据趋势图分析，第1、3果节发生概率维持在50%以上的果枝数中，3行>4行>6行，各处理第2果节发生概率大于40%的果枝数量中，4行>3行>6行，第4果节处发生概率的果枝数量中4行>6行>3行。图6

注：A、B、C：中619 1幅3行、4行、6行7月24日棉株不同果节位点生殖器官分布概率。D、E、F：新陆中82号1幅3行、4行、6行7月24日棉株不同果节位点生殖器官分布概率

2.5 不同行距配置下棉花产量及产量构成

研究表明，棉花产量构成受不同行距配置的影响，各处理间存在差异。中619品种A、B处理单铃重、单株铃数、单铃籽棉重、单铃皮棉重分别较C处理高6%和11%、36%和45%、36%和42%、37%和45%，行距配置对衣分无影响。B、C处理的产量分别为6 259.8和6 748.3 kg/hm2，显著高于A处理(5 673.7 kg/hm2)。新陆中82号品种A、B处理单铃重、单株铃数、单铃籽棉重、单铃皮棉重分别较C处理高10%和6%、43%和22%、5%和6%、2%和2%。不同的行距配置对该品种单铃棉籽重、单铃皮棉重、衣分含量影响不显著。C处理的产量为5 203.5 kg/hm2，显著高于A处理(4 340.9 kg/hm2)，与B处理(5 092.6 kg/hm2)产量相近，差异不明显。表2

表2 不同行距配置下棉花产量构成因素变化Table 2 Influence of row spacing configuration on cotton yield components

3 讨 论

成铃总数中伏桃占比大于秋桃和伏前桃，各果枝上不同节位棉铃空间分布随着种植模式的不同而发生变化，养分供应与光能利用的竞争和胁迫强度直接影响棉株的成铃数量和品质[18-20]，李春梅等[21]研究发现，随密度升高棉花成铃向内围集中。试验中品种差异导致新陆中82号1幅6行内围成铃率显著高于中619品种，1幅3行棉花中下部成铃稳定，1幅4行、6行吐絮前期棉桃分布均表现出“下空性”[15]，是窄行密度过大群体隐蔽而伴生出的弊端。等行距条件下棉花成铃分布趋势与宽窄行高密度相似，单株成铃数间差异不显著。品种差异、群体环境差异会造成不同程度的棉铃脱落。成叶情况、叶倾角、叶片气孔导度等均影响棉花冠层温度与透气性，而冠层温度因品种株型差异和种植密度而不同[22-23]，宽窄行模式棉花水肥分配差异较大，叶片重叠严重，造成群体郁蔽，导致新陆中82号品种1幅6行透光通风差，外围叶柄、果节柄细脆，易脱落。

研究发现棉花中下部果枝棉铃是产量形成的重要部分，不同行距配置下，宽窄行(高密度)棉花果枝上部生殖器官发生概率显著低于等行距(低密度)棉花[24-26]。研究中，1幅4行(中密度)处理果枝对应果节处生殖器官发生概率较高，中619等行距配置下棉花生长空间大，养分供给足，长势优异，外围第4果节开花现蕾数量多。随着种植密度增高，蕾铃着生的果枝数逐渐减少，且向中下部果枝集中。1幅4行处理下中619内围果枝花蕾发生概率显著高于新陆中82号。1幅3行、1幅6行处理中2品种生殖器官发生概率分布差异不显著，是品种株型和栽培管理共同作用的结果。行距配置对棉花产量构成存在影响，试验得出等行距与宽窄行棉花在单株产量上存在差异，单株成铃数与种植行数呈负相关，且在新疆生态条件下1幅4行棉花种植单株成铃情况最佳。研究结果与前人研究结果保持一致[26-27]。其中，中619较新陆中82号更适合1幅4行宽窄行模式，产量表现优异。

4 结 论

棉花成铃空间分布由外向内集中，成铃数量呈现先增后减。等行距模式下(低密度)棉株成铃分布呈金字塔形，宽窄行模式下(中、高密度)棉花结铃空间分布均出现“下空性”。随着种植行数增加，各果枝棉铃脱落情况由棉株中上区域向外围棉花中部果枝集中。宽窄行(高密度)模式下棉花同期现蕾开花果枝数减少，生殖器官发生概率与果枝数的增加(上部果枝)呈负相关，行距越窄，外围果节着生花蕾概率越低。中619品种1幅4行种植模式在3种行距配置中表现突出，单株结铃性强，成铃分布均匀；新陆中82号品种除在1幅3行种植模式中与中619表现一致，其余各处理均低于中619。