不同機采棉配置冠層結構及產量性狀差異研究

梁亞軍，羅天睿，鄭巨云，王俊鐸，龔照龍，李雪源

(1.新疆農業科學院經濟作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052)

不同機采棉配置冠層結構及產量性狀差異研究

梁亞軍1，羅天睿2，鄭巨云1，王俊鐸1，龔照龍1，李雪源1

(1.新疆農業科學院經濟作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052)

【目的】研究不同機采棉配置模式對棉花冠層結構及產量性狀的差異影響。【方法】采用單因素隨機區組試驗，設置四種機采棉配置處理，分析不同處理的冠層結構及產量性狀。【結果】同配置對棉花葉面積指數有較大影響，盛鈴期一膜六行葉面積指數最高，其次為為一膜三行與一膜四行，一膜五行最低；葉傾角大小依次為一膜三行>一膜六行>一膜五行>一膜四行，一膜四行與其他三個處理存在顯著差異；透光系數盛花期一膜四行、一膜六行表現較大差異，一膜六行透光系數最大。盛鈴期，一膜三行、一膜六行與一膜四行、一膜五行存在顯著差異，一膜五行透光系數最大，一膜六行最小；一膜六行具有較高的群體優勢，籽棉產量及皮棉產量在各處理中最高。【結論】一膜六行能夠保持較高的光能利用率，有利于塑造良好的冠層結構，具有較優的冠層結構，有利于實現棉花高產。

機采棉；配置；冠層結構；產量

0 引 言

【研究意義】近20年來，新疆機采棉快速發展,快速發展前后一些舊的問題更加突出，又涌現出一些新的問題[1]。 現有機采棉種植模式密度過大，在植保、落葉催熟等方面存在較大困難，有待進一步優化[2]。近兩年，生產上也開始嘗試不同株距、不同行距機采棉種植模式，但一直沒有很大的突破。采用不同配置方式，創造合理的群體冠層結構，對棉花高產優質具有重要意義[3,4]。 【前人研究進展】作物生長與產量形成的物質來源是光合作用產生的碳水化合物 ,不同配置方式具有不同的光強和光能利用率[5]。改善作物冠層結構是進一步增產的基本途徑[6]。群體光能利用效率直接與群體冠層結構相關,冠層結構的合理與否影響到棉花的光合特性,最終體現于棉花的生物學產量及其在各器官中的分配比例[7]。冠層結構影響作物群體質量，進而影響對光的截獲利用和物質生產[8]。作物冠層光合有效輻射與其冠層結構有著必然的關系，棉花冠層作為一個時空連續的變異體，冠層內的光環境表現出空間上的異質性和時間上的動態性[9]。【本研究切入點】不同配置方式將導致冠層內不同層次光強存在較大差異[5]。平均葉傾角是反映冠層結構狀況的指標之一，葉簇傾角越大，葉片越呈直立狀。葉簇傾角越小，葉片越呈水平狀。采用單因素隨機區組試驗，設置“一膜三行”、“一膜四行”、“一膜五行”、“一膜六行”四種機采棉配置處理，分析不同處理的冠層結構及產量性狀。【擬解決的關鍵問題】研究不同機采棉配置的冠層結構及產量性狀的差異，分析具有優良冠層結構及有高產潛力的機采棉種植模式，推進新疆機采棉可持續發展，提升機采棉市場競爭力。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2016年在新疆農科院十六團試驗地進行。試驗為單因素隨機區組試驗設計。在一膜六行機采棉種植模式(66+10)cm基礎上，設置“一膜三行”、“一膜四行”、“一膜五行”、“一膜六行”四種機采棉配置處理，供試品種為新陸中78號。田間管理同膜下滴灌機采棉大田管理。表1

表1 不同配置處理
Table 1 Different configuration processing

處理Treatments配置Configuration行距Spacing(cm)株距Plantingdistance(cm)理論密度Density(株/hm2)1一膜三行76+76101350002一膜四行76+10+76101800003一膜五行10+76+76+10102250004一膜六行10+66+10+66+1010270000

1.2 方 法

1.2.1 冠層結構測量

分別在棉花盛花期、盛鈴期用美國LAI-2000植物冠層儀測量不同配置下棉花冠層結構，包括葉面積指數、平均葉傾角、透光系數，每處理測量三重復。

1.2.2 產量性狀調查

棉花吐絮期對棉花產量性狀進行調查，包括單株鈴數、株數、總鈴數、單鈴重、衣分、籽棉產量、皮棉產量，每處理測量三重復，每重復測量面積為6.67 m2。

1.3 數據處理

采用Excel、DPS7.05進行分析，方差分析均為0.05水平，采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 不同配置冠層結構差異

2.1.1 不同配置葉面積指數(LAI)差異

葉面積指數(LAI)是衡量棉花群體結構是否合理的一個重要生理動態指標[10]。不同配置對棉花葉面積指數有較大影響。在盛花期，處理1、3、4棉花葉面積指數無顯著差異，處理2與其他處理存在顯著差異，處理2葉面積指數保持較高水平，其次為處理1、處理3、處理4。在盛鈴期，處理1與處理4、處理2與處理3葉面積指數差異不大 ，處理1、處理4與處理2、處理3差異顯著，處理4葉面積指數最高，其次為處理1與處理2，處理3最低。表2

研究表明，從盛花期到盛鈴期，處理1、處理4保持葉面積增長趨勢，且處理4增長最快，葉面積指數最高，達4.25。 從而得出，盛花期處理2具有較高的葉面積指數，盛鈴期處理4棉花葉面積指數較高，表明在兩個時期，處理2、處理4分別能夠保持較高的光能利用率，有利于塑造良好的冠層結構，為棉花產量的提高奠定良好的基礎。圖1

表2 不同配置棉花葉面積指數差異
Table 2 Different configuration of cotton leaf area index differential analysis

處理Treatments盛花期Fullflowers盛鈴期Fullbolls一膜三行0.385b3.57a一膜四行1.620a3.34b一膜五行0.380b2.37b一膜六行0.365b4.25a

注：表中數字后的小寫英文字母表示5%顯著水平，下同

Note:Different samall letters in a column mean significant at 5% leves, the same as below

圖1 不同配置機采棉LAI變化
Fig.1 Different configurations for cotton LAI change

2.1.2 不同配置棉花平均葉傾角差異

葉傾角影響葉片接受太陽輻射的強度和葉片在冠層內的分布，反映葉片的受光狀態，平均葉傾角的變化影響群體冠層結構。超高產水平應保證具有較大的平均葉傾角。研究表明，盛花期處理間無顯著差異，葉傾角處理4>處理1>處理3>處理2。在盛鈴期，處理2與其他三個處理存在顯著差異，平均葉傾角較小，棉花群體漏光損失少。葉傾角大小依次為處理1>處理4>處理3>處理2。表3

表3 不同配置棉花平均葉傾角差異
Table 3 Different configuration of cotton average blade Angle difference analysis

處理Treatments盛花期Fullflowers盛鈴期Fullbolls1(一膜三行)44.5a52.67a2(一膜四行)42.5a43.33b3(一膜五行)44.0a50.00a4(一膜六行)49.5a50.33a

2.1.3 不同配置透光系數差異

研究表明，盛花期時處理2、處理4透光系數表現較大差異，處理1、處理3與其他兩個處理差異不顯著，處理4透光系數最大。盛鈴期，處理1、處理4與處理2、處理3存在顯著差異，處理3透光系數最大，處理4最小。處理1、處理4的棉花較處理2、處理3的透光系數小，能夠減少光能的損失，提高光能利用率。而處理4配置下棉花透光系數小于處理1配置下棉花透光系數，有利于棉花產量提高。表4

2.1.4 不同處理冠層結構特征

研究表明，處理4在盛鈴期具有較高的葉面積指數、較合理的平均葉傾角以及較小的頭光系數，較其他三個處理冠層結構更優，在很大程度上可以合理利用光能，減少漏光損失 ,提高光能的利用率 ,冠層結構較優，有利于棉花產量提高。表5

2.2 不同配置棉花產量性狀差異

研究表明，不同配置處理單株鈴數、單鈴重隨密度增加遞減；株數、總鈴數隨密度增加增加；衣分處理3最大，其次為處理2、處理1、處理4；處理4籽棉產量最高，其次為處理2、處理3、處理1；皮棉產量最高為處理4，其次為處理2、處理3、處理1。表6

表4 不同配置的透光系數
Table 4 The transmittance of different configurations

處理Treatments時期period盛花期Fullflowers盛鈴期Fullbolls1(一膜三行)0.647ab0.298b2(一膜四行)0.341b0.439a3(一膜五行)0.659ab0.778a4(一膜六行)0.803a0.185b

表5 盛鈴期不同配置的冠層結構特征
Table 5 The crest structure characteristics of the different configurations

處理Treatments葉面積指數Leafareaindex平均葉傾角TheaverageleafAngle透光系數Lighttransmittance一膜三行3.57a52.67a0.298b一膜四行3.34b43.33b0.439a一膜五行2.37b50.00a0.778a一膜六行4.25a50.33a0.185b

表6 不同配置產量性狀
Table 6 Different allocation of yield characteristics

處理Treatments單株鈴數BollsNo.(個/株)株數TheharvestedNoperplant(株)總鈴數ThetotalnumberoftheBolls(個)鈴重Bollsweight(g)衣分Lintpercentage(%)籽棉產量Seedcottonyield(kg/667m2)皮棉產量Lintyield(kg/667m2)一膜三行6.876900469705.6846.6266.8124.3一膜四行6.518700567005.4147306.7144.1一膜五行5.410867587675.0847.5298.5141.8一膜六行4.7413567640005.0545.9323.2148.3

研究表明，新疆棉花產量基礎主要依賴群體，沒有群體為基礎只追求個體，要獲得高產存在較高難度。處理4具有較高的群體優勢，從而籽棉產量及皮棉產量在各處理中最高，處理2在保證群體的基礎上個體優勢有所發揮，籽棉產量、皮棉產量略低于處理4。

3 討 論

棉花產量的高低，主要取決于單位面積群體光合生產能力的大小，建立高光效群體結構，是棉花優質高產的核心問題之一。要塑造合理的群體結構，涉及許多因素，不僅與密度大小、行株距配置方式有關，而且與品種類型(株型松散或緊湊、果枝長短、耐密性等)，乃至棉花器官的生長狀況有關。目前新疆棉花產量高低主要以群體為基礎，在此基礎上追求個體產量的增加，從而取得高產。因而新疆的種植理論密度在14 000～16 000株/667 m2為宜，不易過高也不易太低。

隨著個體的生長發育，棉花群體結構、群體與個體的關系及群體內部環境不斷變化。棉花高產要做到群體與個體的最優配比，在群體發育過程中不斷協調營養生長和生殖生長的關系，在控制群體適宜葉面積的同時，又能促進群體總鈴數的增加。因此，棉花栽培的要采取科學的栽培措施，協調好田間條件下棉花群體與個體的矛盾，創造合理的群體結構，使個體優勢得到充分發揮合理調節群體結構，協調個體與群體的關系。

群體結構的合理是相對的，隨著條件的不同而不同，隨著條件的變化而相應變化。從而在種植模式的選擇方面不能一概而論，要做到品種與模式匹配、良種與良法配套、農機農藝相結合。試驗只是選取了一個高產耐密品種為研究對象，因此其在一膜六行模式下產量潛力的發揮優于其他模式，如果為一膜四行配套高產中密型品種、一膜三行配套高產稀植型品種，可能更有利于較優冠層結構的塑造。

4 結 論

不同配置對棉花葉面積指數有較大影響，盛鈴期一膜六行葉面積指數最高，其次為一膜三行與一膜四行，一膜五行最低；葉傾角大小依次為一膜三行>一膜六行>一膜五行>一膜四行，一膜四行與其他三個處理存在顯著差異；透光系數盛花期一膜四行、一膜六行表現較大差異，一膜六行透光系數最大。盛鈴期，一膜三行、一膜六行與一膜四行、一膜五行存在顯著差異，一膜五行透光系數最大，一膜六行最小；一膜六行具有較高的群體優勢，籽棉產量及皮棉產量在各處理中最高。一膜六行能夠保持較高的光能利用率，有利于塑造良好的冠層結構，具有較優的冠層結構，有利于實現棉花高產。一膜四行具有塑造合理冠層結構及實現棉花高產的潛力，但需配套適宜的品種。

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Research on the Different Colonial Canopy Architecture Characters and Yield Characters of Machine Harvesting Cotton under Different Field Collocation Patterns

LIANG Ya-jun1, LUO Tian-rui2, ZHENG Ju-yun1,WANG Jun-duo1,GONG Zhao-long1, LI Xue-yuan1

(1.ResearchInstituteofEconomicCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China;2CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

【Objective】 The aim of this paper is to study the impacts of different field collocation patterns on the colonial canopy architecture character and yield character of mechanical harvesting cotton.【Method】The colonial canopy architecture character and yield character under different field collocation patterns were analysed.【Result】The results show that different configurations have significant impact on leaf-area-index (LAI).For LAI of cotton, the high to low sequence is a film match two drip irrigation tapes,a film match three drip irrigation tapes,a film match four drip irrigation tapes and a film match five drip irrigation tapes at full-boll stage.The sequence of the leaf inclination angle is a film match three drip irrigation tapes >a film match six drip irrigation tapes >a film match five drip irrigation tapes>a film match four drip irrigation tapes.There is significant difference between a film match four drip irrigation tapes and a film match six drip irrigation tapes at full flowering stage. The highest and the lowest degrees of DIFN are a film match five drip irrigation tapes and a film match six drip irrigation tapes respectively at full-boll stage.A film match six drip irrigation tapes could make full use of the population dominance and increase the cotton yield.【Conclusion】Plant configuration mode of A film match six drip irrigation tapes could raise light energy utilization ratio，improve canopy structure and photosynthesis and also greatly improve the yield .

machine harvesting cotton; field collocation pattern; canopy architecture; yield

LI Xue-yuan (1964- ), male, native place: Liaoning. master,researcher, research field: Breeding, Cultivation and Seed Production of Cotton. (E-mail)xjmh2338@163.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.06.004

2017-05-10

自治區重點研發計劃項目“優質機采棉新品種選育與高質量種子生產加工技術研發”(2016B01001-3)；國家棉花產業技術體系種子與生產崗位科學家項目“種子擴繁與生產”(CARS-18-11)

梁亞軍(1983-)，男，甘肅會寧人，助理研究員，研究方向為棉花遺傳育種，(E-mail)13999966149@163.com

李雪源(1964-)，男，遼寧人，研究員，研究方向為棉花育種、栽培及種子生產，(E-mail)xjmh2338@163.com

S562

A

1001-4330(2017)06-1008-06

Supported by: The sepcial funds for major research and technology development plan projects of Xinjiang Uyghur Aotonomouse Region"Selective breeding of machine pick up cotton variety and the development of high-quality seed production and process technology."(2016B01001-3);Special fund project of national modern agricultural industry technology system"Propagation and production of seeds"(CARS-18-11)