鲁西北无膜棉花株高与果枝数增长动态研究

董灵艳，史加亮，赵文超，王汝明，李凤瑞，张东楼，张爱民，齐洪鑫，杨秀凤

（德州市农业科学研究院，山东 德州 253015）

鲁西北是全国重要的商品棉生产基地，植棉历史悠久，常年以覆膜种植春棉为主，易造成棉田土壤残膜污染。为解决这一问题，有研究者提出可种植无膜棉[1-4]，即采用播种时间比覆膜春棉适当推迟的无膜种植模式。无膜晚春播作为鲁西北地区的一种棉花栽培方式，既不同于当地的覆膜春棉和短季棉种植模式，也不同于西北内陆棉区的无膜棉种植模式。本研究立足于鲁西北地区，研究无膜晚春播棉花的生长发育过程，揭示其株高和单株果枝数的增长规律，以便完善该种植模式。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试棉花材料为德州市农业科学研究院自育的国家审定黄河流域棉区品种德棉16 号[5]、山东省审定品种德棉10 号[6]、德州市农业科学研究院自育品系德棉13 号和德棉14 号。4 个材料均为转基因中熟常规棉品种（系），德棉10 号、德棉13 号、德棉14 号和德棉16 号生育期分别为116 d、122 d、115 d、111 d，植株塔形，叶片中等大小，铃卵圆形。

1.2 试验设计

试验于2022 年在德州市农业科学研究院科技园进行。试验地前茬作物为棉花，土壤肥力中等。试验采用随机区组设计，3 次重复，每小区行长8 m，每小区种植4 行，行距76 cm，株距19.5 cm，理论种植密度为6.75 万株·hm－2。

播前整地造墒，施足底肥，施氮磷钾复合肥（氮、五氧化二磷和氧化钾的质量分数分别为18%、20%和5%）600 kg·hm－2。5 月5 日播种，播后喷施除草剂。查看棉花出苗情况，及时查漏补缺，2 片真叶后进行定苗。蕾期简化整枝。全生育期根据棉花长势和降水情况进行化学调控，化学调控药剂为98%（有效成分质量分数）的甲哌 可溶性粉剂，用量分别为盛蕾期30 g·hm－2、初花期45 g·hm－2、盛花期90 g·hm－2、打顶后5 d 内120 g·hm－2。开花后施尿素（纯氮质量分数为46%）225 kg·hm－2。7 月23 日人工打顶。其他田间管理措施同当地常规覆膜棉田。

1.3 调查项目与方法

在每个小区定点选择连续5 株长势一致的棉花，从五叶期（6 月8 日）开始，每隔7 d 测量1次株高，至7 月20 日结束。

从6 月17 日开始，每隔7 d 调查1 次单株果枝数，至7 月20 日结束。平时密切注意天气预报，若遇降雨，则提前或延后1～2 d 调查，并在此过程中密切观察棉花在现蕾期和开花期的生长情况。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2007 进行数据整理，利用DPS 7.05 软件的一元非线性回归模型对数据进行数学模型拟合。根据决定系数（R2）、残差平方和、F值、实测值与曲线的拟合程度，初步筛选具有典型代表性的数学模型。

2 结果与分析

2.1 株高的变化动态

根据实测数值分析不同棉花材料的株高变化趋势，结果见图1。经过模型拟合和筛选，在初选的6 种数学模型［一元线性、逻辑斯谛（Logistic）、Gompertz、二 次 曲 线、幂 函 数、韦 布 尔（Weibull）］中，Logistic 模型y＝K/[1＋e（a－bt）]（其中，t为从五叶期开始的生长时间，y为第t天的株高，K为株高的理论最大值，a、b为待定系数）的拟合效果最好，其决定系数均在0.999 0 以上，F值均达到极显著水平，且F值最大，残差平方和较小（表1）。

表1 不同棉花材料株高增长的拟合方程

图1 不同棉花材料株高的增长变化

根据Logistic 模型[7-9]可计算出株高的增长动态特征值，结果见表2。不同棉花材料株高最大增长速率出现的时间不同，按出现早晚依次为德棉16 号、德棉13 号、德棉14 号、德棉10 号，其中德棉16 号和德棉13 号的株高增长速率于6月27 日达到最大值，德棉14 号和德棉10 号的株高增长速率于6 月28 日达到最大值。德棉13号的株高最大增长速率为2.78 cm·d－1，各材料的株高最大增长速率表现为德棉13 号＞德棉16 号＞德棉14 号＞德棉10 号，此时的株高恰为K/2，分别为50.23 cm、48.52 cm、47.53 cm 和46.38 cm。4 个棉花材料几乎同时进入株高快速增长阶段（6 月15 日）；而其快速增长期的终止时间则不同，德棉13 号和德棉16 号均为7 月9 日，德棉14 号为7 月10 日，德棉10 号为7 月11 日；其株高快速增长期的持续时间分别为23.84 d、23.64 d、25.14 d 和25.75 d。4 个材料快速生长阶段的株高增长量均占株高理论最大值的57.7%，初期（5月18 日－6 月15 日）和后期（7 月10－20 日）的株高增长量各占株高理论最大值的21.1%左右。

表2 不同棉花材料株高增长动态特征值

结合图1 和表2 可知，棉花株高呈“慢- 快-慢”的变化趋势。6 月8－15 日，棉花株高增长较慢，处于初期增长阶段，此阶段结束时棉花刚进入现蕾期；6 月15 日以后株高增长速率逐渐增大，6 月27 日左右达到最大，随后开始减小，至7月10 日左右，株高处于快速增长阶段，此阶段结束时棉花已经进入开花期；7 月10 日以后则处于后期增长阶段，株高增长缓慢。

2.2 单株果枝数的增长动态

根据实测数值模拟不同供试棉花材料单株果枝数的变化趋势，筛选出和株高相同的6 种数学模型（一元线性、Logistic、Gompertz、二次曲线、幂函数、Weibull）进行拟合，其中Weibull 模 型]（其中a、b、c、d为试验参数，t为从五叶期开始的生长时间，y为单株果枝数）的拟合效果最好，决定系数最大，均不小于0.999 0，F值均达到极显著水平，残差平方和最小（表3）。

表3 不同棉花材料果枝数增长的拟合方程

根据实际调查数据，可计算出棉花单株果枝数的增长动态[10-11]，结果见表4。6 月17 日－7 月20 日，随着时间的推移，棉花单株果枝数不断增加，但增加的速率不同。4 个棉花材料单株果枝的时段日平均增长数逐渐减少，说明单株果枝数量增加的速率在逐渐减小。在同一时期，德棉13号的单株总果枝数最多，德棉10 号的单株果枝数最少，同一阶段各材料的时段日平均增长数则表现不一。

表4 供试棉花材料单株果枝数量增长情况

3 讨论与结论

本研究发现，在鲁西北地区无膜栽培条件下，德棉10 号、德棉13 号、德棉14 号和德棉16号的株高增长符合Logistic 模型，呈现“慢- 快-慢”的变化趋势。6 月15 日－7 月10 日左右是株高的快速增长期，该时期的株高增长量占株高理论最大值的57.7%。此阶段棉花正处于现蕾开花期，是营养生长和生殖生长并进的关键时期，加强田间管理尤为重要，既要注意减少棉花落蕾落花，又要保证植株健壮生长，协调好“库”“源”关系[12]。

棉花出苗后，随着株高的增长，果枝也随之形成。6 月17 日4 个供试棉花品种（系）均已长出第1 果枝，其中德棉13 号和德棉14 号已长出第2 果枝。单株果枝数量的增长符合Weibull 模型。6 月17 日－7 月20 日，单株果枝数不断增加，但增加的速率逐渐减小。足够的果枝数是打好丰产架子的基础，在棉花打顶前，应保证单株果枝在10 个以上。所以要重视田间管理，特别是化学调控药剂的合理使用，既要防止棉株旺长，又要保证有充足的果枝数[13]。