播期与密度双因素对陆地棉生长发育及产量的影响

张俊尧 王家勇 唐江华 娄善伟 李文珊 徐文修 孟令贻 何洪涛 桑军民

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.03.003

摘  要：【目的】研究不同播期与密度双因素对棉花生长的影响，分析不同播期下棉花高产的适宜种植密度。

【方法】2022年于新疆塔城地区沙湾市进行裂区试验，设置3个播期主区（4月11日、18日和25日，记作B1、B2、B3），3个密度副区（18×104、22.5×104和27×104株/hm2，记作M1、M2、M3），研究播期与密度双因素对棉花出苗率、生育进程、农艺性状、干物质积累及产量的影响。

【结果】播后膜下5 cm地温高有利于棉花早出苗，且出苗率提高。在同一播期下，随种植密度的增加，棉花生育期延长，株高、茎粗、果枝数及单株铃数的平均值均显著降低。在同一密度下，播期推迟，棉花的平均生育期缩短，平均单株及群体干物质积累量下降，单株铃数显著降低，平均籽棉产量降低。早播条件下，高密度（M3，27×104株/hm2）籽棉产量最高，为7 519.70 kg/hm2。中播或晚播条件下，中等密度（M2，22.5×104株/hm2）产量较高，分别为7 671.90和6 913.27 kg/hm2。

【结论】在气候适宜的情况下应适期提早播种，播期为4月11日时适宜的种植密度为27×104株/hm2（M3），播期为4月18日（B2）或4月25日（B3）时种植密度为22.5×104株/hm2（M2）有利于棉花产量的提高。

关键词：棉花；播期；种植密度；产量

中图分类号：S562    文献标志码：A    文章编号：1001-4330（2024）03-0547-09

收稿日期（Received）：

2023-07-25

基金项目：

国家重点研发计划项目（2023YFD2301205-03；2020YFD1001001）

作者简介：

张俊尧（1997-），男，新疆沙湾人，硕士，研究生，研究方向为棉花高产栽培，（E-mail）764749184@qq.com

通讯作者：

徐文修（1962-），女，河北蠡县人，教授，博士，硕士生/博士生导师，研究方向为绿洲农作制度与资源高效利用，（E-mail）xjxwx@sina.com

娄善伟（1982-），男，山东日照人，研究员，博士，研究方向为棉花栽培与生理，（E-mail）wei.lou@163.com

0  引 言

【研究意义】新疆是我国棉花的主产区，其棉花种植面积及单产均位居全国首位［1］。2020年新疆棉花单产达2 063 kg/hm2，为全国水平的110.62%［2］。在棉花生产过程中，播期和密度是影响棉花生产的重要栽培因素，适宜的播期是作物生产中充分利用光热资源、改善群体生长环境的重要栽培措施［3］。密度是构成群体结构的重要基础因素，合理的种植密度则是作物充分利用光热资源、构建良好群体结构的基础［4］。近年来新疆年均气温呈逐渐上升趋势［5］，喜温作物播种期提前且生育期延长［6］，北疆棉区≥10℃积温增多，无霜期延长［7-8］，2009～2018年棉花播种期较前20年平均提前5 d［9］。但棉区倒春寒等极端天气亦时有发生，导致棉花播期推迟。面对北疆棉区复杂多变的春季气候变化，在播期提前或推迟的情况下，研究适宜相匹配的种植密度，对保持和提高棉花产量有实际意义。

【前人研究进展】棉花具有无限生长习性，播期的早晚会导致棉花处于不同的光照、温度、水分等环境条件，从而影响棉株的生长发育。早播，能使棉花生育期延长，棉花株高、有效铃数及单株铃数增大［10-11］，播种过晚导致霜前花率降低［12-13］，籽棉产量有所下降，北疆棉区播期一般为4月11～20日，最晚4月30日之前播种［7］。种植密度对棉花生长发育影响表现为，种植密度增加，棉花吐絮变晚，生育期延長，棉花株高降低［14，15］，单位面积籽棉产量呈先增加后减少的趋势，北疆棉区棉花种植密度一般为18×104～27×104株/hm2［16-17］。【本研究切入点】前人对不同播期与密度对棉花生长发育的影响有过相关研究，但多集中于山东及江西棉区［18-21］，其棉花生育期间环境及栽培措施与新疆棉区有较大差异，而且新疆仅见南疆棉区无膜栽培条件下的相关研究［22-23］。【拟解决的关键问题】以新疆北疆棉区为研究区域，通过设置棉花播种期和种植密度双因素田间试验，研究不同播期和密度组合对棉花农艺性状、干物质积累、产量及其构成因素的影响，分析不同播期条件下棉花适宜的种植密度，为新疆北疆棉区棉花稳产高产提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  材 料

试验于2022年在新疆塔城地区沙湾市大泉乡双泉合作社进行，试验地位于新疆天山北麓中段、准噶尔盆地南缘（85°36′E，44°22′N）。试验地土地平整，土壤为沙壤土，0～20 cm土层土壤有机质含量7.87 g/kg、碱解氮32.7 mg/kg、有效磷11.4 mg/kg、速效钾274 mg/kg、pH 8.88。生育期间降雨量及平均气温。棉花供试品种为源棉11号。图1

1.2  方 法

1.2.1  试验设计

采用裂区试验设计，播期为主区，分别是4月11日（B1，早播）、4月18日（B2，中播）、4月25日（B3，晚播）；密度为副区：18×104株/hm2（M1，低密度）、22.5×104株/hm2（M2，中密度）、27×104株/hm2（M3，高密度）。小区随机区组排列，采用1膜6行（66 cm+10 cm）种植模式。每个处理设置3个重复，共27个小区。膜宽2.05 m，每2幅膜为一个试验小区，小区面积为45.6 m2（4.56 m×10 m），总面积1 231.6 m2。其余田间管理同大田。

1.2.2  测定指标

1.2.2.1  生育进程

以棉田各处理内50%的棉花植株达到苗期、蕾期、开花期及吐絮期的标准，记为其达到某一生育时期的起始日期。

1.2.2.2  农艺性状

于棉花打顶后10 d，各处理选取具有代表性的10株棉花调查株高（子叶节至生长点高度）、茎粗（子叶节处粗度）、果枝数、果枝始节位（棉花第一果枝在主茎上的着生节位）、果枝始节高度（子叶节至始果枝的高度）及子叶节高度。

1.2.2.3  干物质

自苗期开始，每隔15 d调查1次，至吐絮期结束，各小区选取具有代表性的棉花2株，将地上部分按茎、叶、蕾铃等器官分开，分装入纸袋内放入105℃烘箱杀青30 min，80℃烘至恒重，冷却后测定其干物质重。

1.2.2.4  产 量

在棉花吐絮期，每小区选取一定面积大小的地块调查收获株数和总成铃数，并计算单株成铃数。各个小区选取具有代表性的植株，分别取下部（1～3果枝）、中部（4～6果枝）、上部（7以上果枝）吐絮铃各20个，测定单铃重，产量实收计产。

1.3  数据处理

采用EXCEL 2019、SPSS 19.0、Orgin2021等软件进行数据统计及分析。

2  结果与分析

2.1  不同处理对棉花出苗率及出苗天数的影响

研究表明，在同一播期下，不同种植密度间棉花出苗率及出苗天数差异不显著。在同一密度下，棉花出苗率呈现出随着播期的推迟先增后降的变化规律，B2（中播）棉花平均出苗率最高，达到93.57%，较B1（早播）和B3（晚播）平均出苗率分别提高6.10%和1.39%。B1处理棉花出苗率与B2和B3处理间存在显著性差异水平。出苗天数则表现为B1处理用时最长，为8～9 d，B2和B3用时接近，均为6～7 d。

B2处理播种至出苗期间膜下5 cm地温最高，平均为19.03℃，且棉花平均出苗率最高。其次是B3处理，平均5 cm地温为17.67℃，棉花平均出苗率为92.28%。B1处理5 cm地温最低，其平均出苗率也最低。播种至出苗期间膜下5 cm地温高，有利于棉花出苗率的提高。表1

2.2  不同处理对棉花生育进程及生育期天数的影响

研究表明，各处理棉花的生育进程和生育期天数均有一定差异。在同一播期下，各密度处理间棉花播种至开花期所需时间差异均较小，开花期至吐絮期的差异有所增大，各处理吐絮期的天数表现为随着种植密度的增加而增加，M1处理吐絮期平均天数较M2和M3处理分别提前1～2 d和3～5 d。生育期天数呈现出随着密度的增大而增加的规律。在同一密度下，棉花出苗期、现蕾期及开花期所需天数表为随着播期的推迟而缩短的变化规律，吐絮期天数则表现为随着播期的推迟而延长，B1处理吐絮期平均天数比B2和B3处理分别提前1～3 d和2～4 d；生育期天数随着播期的推迟而减少。其中，B3M1处理的生育期最短，为128 d，比生育期最长处理B1M3短9 d，播期越晚，种植密度越低，均能使棉花生育进程速率加快，生育期缩短。表2

2.3  不同处理对棉花主要农艺性状的影响

研究表明，在同一播期下，棉花株高、茎粗、果枝数、果枝始节位及果枝始节高度均呈现出随着种植密度的增加而降低的趋势，且各处理棉花株高和茎粗差异显著，M1平均株高较M2和M3分别增加了4.10%和13.17%，平均茎粗分别增大10.24%和21.55%，不同密度间棉株子叶节高度无显著差异。在同一密度下，株高、茎粗、果枝始节位、果枝始节高度和子叶节高度均呈现出随着播期的推迟而增大的趋势，果枝数则表现为随着播期的推迟逐渐降低的变化规律，其中B1、B2各处理间棉花株高和茎粗差异不显著。B3平均株高较B1和B2分别增加3.74%和1.79%，B3平均茎粗较B1和B2分别增大5.96%和3.90%。推遲播期，有利于棉花株高、茎粗、果枝始节位、果枝始节高度和子叶节高度的增加，而对棉花果枝数的增长不利。增大种植密度，除对子叶节高度影响不显著外，对其余各性状的增长均不利，且播期与密度对各农艺指标的交互作用不显著。表3

2.4  不同处理对棉花单株干物质的影响

研究表明，随着生育进程的推进，各处理棉花单株干物质积累量均呈现先升后降的趋势。在同一播期下，各生育时期棉花单株干物质积累量均表现出随着种植密度的增大而减小的规律。在同一密度下，棉花单株干物质积累量基本呈现出随着播期的推迟而降低的变化规律。各处理棉花单株干物质积累量均于盛铃期（8月23日）达到最大值，此时B1处理棉花平均单株干物质积累为116.97 g/株，较B2和B3处理分别高出4.11%和8.56%。M1处理棉花平均单株干物质积累量为135.22 g/株，较M2和M3处理分别高出22.42%和47.97%。推迟播期和增大种植密度均不利于棉株单株干物质积累，相比于播种时间，种植密度对棉花单株干物质积累量的影响更大。图2

2.5  不同处理对棉花群体干物质的影响

研究表明，各处理棉花群体干物质积累量表现为随着生育进程的推进呈先升后降的趋势，与

单株干物质积累变化规律相同，均于盛铃期达到

最大值，至吐絮期（9月7日）有所降低。吐絮期表现为，各播期下，均为M2处理棉花群体干物质积累量最大，M1处理的最小，即为M2＞M3＞M1的变化规律，M2处理平均棉花群体干物质积累量达到23.07×103kg/hm2，分别较M1和M3提高了9.62%和4.48%。在同一密度下，棉花群体干物质积累量基本呈现随着播期的推迟逐渐减小的规律，其中B1处理平均群体干物质积累量最大，为23.30×103kg/hm2，较B2和B3平均分别提高3.90%和13.78%。B1和M2有利于棉花群体干物质的积累。图3

2.6  不同处理对棉花产量及产量构成的影响

研究表明，在同一播期下，棉株的单铃重和单株铃数均表现出随着种植密度的增加逐渐减小，密度对棉株收获株数、单铃重及单株铃数存在显著相关关系。M1处理平均单铃重较M2和M3处理分别高3.44%和7.66%，平均单株铃数分别高14.42%和36.64%。在同一密度下，不同播期处理间，除B3M3处理外，其余各处理间棉株单铃重均无显著差异，B1处理的平均单铃重最高，达到5.89 g，较B2和B3的分别增加了0.69%和2.87%。单株铃数则呈现出随着播期的推迟先增后减的变化规律，其中B2处理的平均单株铃数较B1、B3处理分别高1.05%和3.58%。

不同播期與密度对棉花籽棉产量的影响有所差异，B1播期下，M3处理籽棉产量最高，为7 519.70 kg/hm2，较M1和M2处理，产量分别提高了3.32%和1.73%；B2和B3播期下，均为M2处理籽棉产量最高，分别为7 671.90和6 913.27 kg/hm2，其比M1和M3处理的产量分别提高1.47%、9.05%和0.38%、1.90%。B1各密度处理的平均籽棉产量达7 435.33 kg/hm2，比B2和B3处理的平均产量分别高出1.06%和8.36%。晚播不利于棉花单铃重及单株铃数的提高，使得棉花产量显著降低，且播期与密度的交互作用对棉花籽棉产量有显著影响，对收获株数、单铃重及单株铃数的影响不显著。表4

3  讨 论

3.1

新疆北疆棉区无霜期短，早播棉花出苗早，能充分利用光热资源，有利于产量的形成［24］。但早播易受低温影响，土壤温度降低［25］，影响出苗率。晚播气温较高，使得蒸发量较大，土壤墒情下降，导致出苗率降低。研究表明，棉花出苗率受播后膜下5 cm地温的影响较大，随播种后膜下5 cm地温的增加棉花出苗率升高，B2的棉花播种至出苗期间平均膜下5 cm地温高，使其出苗率最高，较B1出苗率平均提高6.10%。B3因棉花播后降雨导致温度下降，使膜下5 cm地温也偏低，出苗率有所降低。在同一播期下，种植密度对棉花出苗率无显著性影响。

3.2

研究发现，在相同种植密度下，随着播期的推迟，棉株现蕾期提前，开花期延长，吐絮期缩短，生育进程加快，棉花生育期有逐渐缩短的趋势，这与前人研究结果一致［12，26-27］。在相同播期下，棉花生长前期，由于棉花植株较为矮小，植株间竞争较小，使得不同种植密度对生育进程没有显著影响，但在棉花生育后期，随着种植密度的增大，棉花株间竞争增大，棉花生育进程减慢，生育期延长，与赖奕英等［28］的研究结果一致。但也有研究表明，种植密度对棉花生育期无显性著影响［19，29］，是由于棉花种植密度较低，为5×104～10×104株/hm2，其个体间竞争较小所致。

3.3

棉花株高等农艺性状受播期与密度的影响较大，李凤瑞等［30］的研究表明，棉花株高、茎粗和单株果枝数表现为随着播期的推迟逐渐降低，而吴博等［3］研究发现，棉花株高、果枝始节位及果枝始节高度均随播期的推迟呈增加趋势。研究结果与吴博等［3］一致，是由于不同地区棉花生育期光温资源的差异导致。此外，研究还发现，在相同播期下，棉花株高、茎粗、果枝数、果枝始节位和果枝始节高度均随着种植密度的增加逐渐降低，该结果与前人的研究结果一致［31-32］。

3.4

生物量积累是棉花产量的物质基础，宁新柱等［33］研究发现，不同密度条件下，单株干物质积累随密度的增加而减少，吴博等［3］发现，随着播期的推迟，不利于光合物质向生殖器官的转移，且棉株单株干物质积累量逐渐减小，研究结果与前人一致。此外，通过对各处理棉株群体干物质积累的研究发现，不同播期下，棉株吐絮期群体干物质积累量均表现为，M2（中密度，22.5×104株/hm2）最高，而M1（低密度，18×104株/hm2）最小。这是因为虽然低密度棉花的单株干物质积累量高，但其群体基数较小，个体优势无法弥补群体的不足，导致棉花群体干物质积累较低。而高密度棉花虽然群体基数大，但因其单株干物质积累量较低，使得其群体干物质积累小于中密度种植，中等种植密度有利于棉花群体干物质的积累，从而为高产提供有利物质基础。

3.5

单铃重和单株铃数是棉花重要的产量组成成分。贾晓昀等［34］研究表明，在一定密度下，晚播由于温度较高，但是积温减少，导致棉花单铃重的降低，使棉花产量下降。韩焕勇等［35］研究发现，随着密度的提高棉株单铃重和单株铃数呈下降趋势，但在一定的密度范围内，棉花可以调节个体的生长发育和群体之间的关系，产量不会显著增高或降低［36］。研究结果与前人基本一致，此外，研究发现，棉株单株铃数表现为随着播期的推迟先增加后降低的变化规律，这可能是由于早播棉花由于花铃期受高温的影响，棉株蕾铃脱落率较高，导致其虽然有较高的果枝数，但收获期单株铃数减小。

4  结 论

不同播期与密度对棉花株高、茎粗、果枝数、果枝始节位、果枝始节高度、子叶节高度、收获株数、单铃重及单株铃数的交互作用不显著，但对籽棉产量有显著交互作用。晚播不利于棉花构成合理的株型结构，导致产量降低，在气候适宜的情况下应选择适期早播。棉花不同播期可选择不同的种植密度，当播期为B1（早播，4月11日）时，M3（高密度，27×104株/hm2）产量最高；当播期为B2（中播，4月18日）或推迟至B3（晚播，4月25日）时，均表现为M2（中密度，22.5×104株/hm2）产量最高。

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Effect of sowing period and density on growth and development and yield of Gossypium hirsutum L.

ZHANG Junyao1，WANG Jiayong1， TANG Jianghua1，LOU Shanwei2，LI Wenshan1，XU Wenxiu1，MENG Lingyi1， HE Hongtao3，SANG Junmin3

（1. College of Agronomy，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China; 2.Economic crop research insitute of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/National Cotton Engineering Technology Research center，Urumqi 830091，China; 3.Shawan Shuangquan Agricultural Cooperative，Shawan Xinjiang 834709，China）

Abstract：【Objective】 To study the effects of different combinations of sowing period and density on the growth of cotton and investigate the suitable planting density for high cotton yield under different sowing periods.

【Methods】 The experiment was conducted in Shawan City，the Tacheng region of Xinjiang in 2022 by using a split-zone experimental design with three main sowing zones，（April 11，April 18 and April 25，remember B1，B2，B3），and three density sub-zones （180，000，225，000 and 270，000 plants/hm2， renember M1，M2，M3），respectively，to study the effects of the two factors of sowing and density on seedling emergence，fertility process，agronomic traits，dry matter accumulation and yield of cotton.Afterwards，the effects of sowing and density on seedling rate，fertility，agronomic traits，dry matter accumulation and yield were studied.

【Results】  The results showed that high ground temperature under the film 5 cm after sowing was beneficial to early emergence of cotton，and the emergence rate was increased.Under the same sowing period，with the increase of planting density，the fertility period of cotton was prolonged and the mean values of plant height，stem thickness，number of fruiting branches and number of boll per plant were significantly reduced.Under the same density，the average fertility period of cotton was shortened with delayed sowing，the average dry matter accumulation per plant and population was decreased，the number of boll per plant was significantly lower，and the average seed cotton yield was reduced.Under the early sowing condition，the highest seed cotton yield was 7，519.70 kg/hm2 at high density（M3，270，000 plants/hm2），and the higher yield was 7，671.90 and 6，913.27 kg/hm2 at medium or late sowing conditions at medium density（M2，225，000 plants/hm2），respectively.

【Conclusion】  On balance，under suitable weather conditions，the appropriate planting density is 270，000 plants/hm2（M3） when the sowing date is April 11，and 225，000 plants/hm2（M2） when the sowing date is April 18（B2） or April 25（B3），which is conducive to the improvement of cotton yield.

Key words：cotton; sowing date; planting density; yield

Fund projects：National Key R & D Program Projects （2023YFD2301205-03；2020YFD1001001）

Correspondence author： XU Wenxiu（1962-），female，from Li Count，Hebei，professor，Ph.D，doctoral supervisor，the research direction is oasis farming system and resource effciency，（E-mail）xjxwx@sina.com

LOU Shanwei（1982-），male，from Rizhao，Shandong，researcher，Ph.D the research direction is cotton cultivation and physiology，（E-mail）wei.lou@163.com