棉花1膜3行模式下密度和縮節胺用量優化組合

霍飛超，李鵬程，李運海，鄭蒼松，馮衛娜，敦磊，胡守林，董合林

(1塔里木大學植物科學學院，新疆阿拉爾 843300；2中國農業科學院棉花研究所，河南安陽455000)

0 引 言

【研究意義】“矮密早”模式為新疆的棉花生產提供了產量保障，隨著對棉花品質的要求以及生產中對于輕簡化的需求，過密的種植方式影響化調脫葉及機械采摘。采用降密度、促光效的優質栽培方式正逐漸被生產所需求，降密條件下進行株型調控以保障棉花產量，成為了棉花生產中亟待解決的問題[1]。新疆棉花雖然依靠高密度達到高產，但并非密度越高產量越高，因為在一定密度范圍內，葉面積指數隨密度提高而增大，單位面積內提高棉花對光的截獲效率，源強度增大，而相應的蕾、花、鈴的數量降低，庫容減小，源庫關系失衡從而可能引起產量降低[3]。為適應棉花機采的要求，新疆棉區棉花行距配置方式普遍由人工采收模式(55+30)cm改為機采模式(66+10)cm，平均行距縮小，種植密度增大，一般在22.5×104～27×104株/hm2，致使棉田蔭蔽，下部葉片受光不足而早衰，下部棉鈴發育不良，纖維長度、強度和成熟度受到影響；噴灑脫葉劑后棉花葉片出現“脫而不落”，機械采收子棉含雜率高，加工時必須增加清花次數，損傷棉纖維。噴施縮節胺能有效矮化棉花株高，減少果枝分化，提高花鈴數，增加庫容[4]。【前人研究進展】在密度與縮節胺互作對棉花產量等影響研究中，任曉明等[2]認為，種植密度與縮節胺調節對棉花產量有極顯著的影響；周永萍等[3]認為，棉花產量隨密度的升高呈先升后降趨勢，高密度會降低單株成鈴數，影響棉花產量；ZHAO Wenqing等[4]也認為，籽棉產量隨密度的增加呈非線性增加，并在達到最高值后出現下降；劉麗英等[5]研究表明，合理化控能增加鈴重和單株成鈴數，從而達到提高產量的目的。Zhang Q等[6]，高密度和過量化調，不利于作物高產，合理密植搭配適量化調是提高產量的有力保障。【本研究切入點】種植密度及化學調控是影響棉花生長發育和產量形成的重要因素。適當的增加種植密度，是提高棉花產量的重要手段之一，而在不同的密度下如何進行化學調控，調節群體長勢，改良群體冠層結構，協調源與庫關系，提高群體生產力，已成為目前棉花高產理論研究的難點問題之一[5]。棉花1膜3行種植模式下，研究密度與縮節胺用量對棉花生長發育及產量的影響及互作效應。【擬解決的關鍵問題】研究新疆南疆棉區1膜3行種植模式下，種植密度與縮節胺對棉花生長發育與產量的影響及其密度和縮節胺優化組合，為其在生產上推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2018年在中國農業科學院棉花研究所新疆阿拉爾綜合試驗站進行。試驗地點位于海拔約1 015 m的新疆生產建設兵團第一師10團。其位處塔克拉瑪干沙漠西北緣、塔里木河的上游，光熱資源豐富，年日照時數約為2 996 h，日照率66%，太陽輻射年均為559.4～612.1 KJ/cm2，≥10℃年積溫4 000℃以上，無霜期180～224 d，年均氣溫達到了10.8℃。降雨量很少，歷年降水量約為40.1～82.5 mm，年均蒸發量1 976.6～2 558.9 mm。地表蒸發強烈，空氣干燥，主風向為東北風，屬典型的暖溫帶大陸干旱荒漠氣候，也是典型的灌溉農業區[6]。試驗地前茬為棉花，土壤有機質12.5 g/kg、全氮 0.61 g/kg、堿解氮53.55 mg/kg、速效磷22 mg/kg、速效鉀157.5 mg/kg。供試品種為中棉所49號。4月22日播種，播種模式為1膜3行，機器鋪膜，人工點播。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗采用兩因素裂區設計，其中密度為主處理A，設3個水平，分別為A1：密度9.4×104株/hm2，行距76 cm，株距14 cm；A2：密度14.1×104株/hm2，行距76 cm，株距9.3 cm；A3：密度18.8×104株/hm2，行距76 cm，株距7 cm。縮節胺用量為副處理B，3個水平，分別為B1：90 g/hm2，B2：180 g/hm2，B3：270 g/hm2，縮節胺分五次根據生育期按比例噴施。4月5日基肥施復合肥(N-P2O5-K2O=17-17-17)750 kg/hm2，從6月21日開始第1次滴灌，截止8月31日，期間每7 d滴灌1次，全生育期一共滴灌9次， 滴施磷酸二氫鉀150 kg/hm2、磷酸二銨225 kg/hm2、尿素225 kg/hm2，按生育期棉花需求隨水滴施。表1

表1 縮節胺用量與時期Table 1 The application amount and period of growth regulator (DPC)(g/hm2)

1.2.2 測定指標1.2.2.1 株高、莖粗和節間長度

每小區定點10株，根據生育期分別于5月15日、6月15日、7月15日、8月15日和9月10日，用直尺測量株高，游標卡尺測量莖粗，節間長度待打頂后用直尺測量。

1.2.2.2 干物質積累和分配

每小區取3株，分為莖、葉和鈴(含蕾和花)3部分，105℃殺青30 min，然后80℃烘干至恒重，稱干重。

1.2.2.3 葉面積指數(LAI)、葉綠素含量

使用Lai-2000型冠層儀于棉株下部行間測定；使用Spad-502型葉綠素測定儀測量棉株倒3葉葉片的葉綠素含量。

1.2.2.4 產量

取每處理中部花50朵，曬干后稱籽棉質量，籽棉軋花后測定單鈴重和衣分等數據。小區產量分霜前和霜后2次收取，以實收計產。

1.2.2.5 纖維品質

每處理取25 g棉樣，郵寄到農業部棉花品質監督檢驗測試中心(安陽)，進行纖維品質檢測。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2007 軟件處理數據，用SPSS 25.0軟件統計分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對棉花株高、莖粗和節間長度的影響

研究表明,在棉花2～3葉期和蕾期，各處理間株高及莖粗差異不顯著,這是由于生育前期植株矮小，葉片吸收縮節胺量少，棉株間相互影響較小，但處理間依然存在隨密度的增加，株高升高，莖粗變細的趨勢；而開花期及吐絮期，棉花株高在相同縮節胺用量下，株高隨密度的增加而升高，高密度(A3)處理>中密度(A2)處理>低密度(A1)處理；在相同種植密度下，株高隨縮節胺用量增加而降低。棉花莖粗在開花期和吐絮期均有差異。莖粗在同等縮節胺用量下，隨著密度升高而減小；相同密度水平，隨縮節胺用量增加而增大，以A1B3處理最高。雙因素分析表明，密度和縮節胺在開花期之后對棉花株高和莖粗有顯著的交互作用。表2

表2 不同種植密度和縮節胺用量下棉花株高和莖粗變化Table 2 Effects of planting density and the DPC on cotton plant height and stem thickness

注：A1、A2、A3分別代表種植密度9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2；B1、B2、B3分別代表縮節胺用量為90 、180 和270 g/hm2。*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著，NS表示差異不顯著(P>0.05)
Note: A1, A2, and A3represent planting densities of 94,000 , 141,000, and 188,000 plants /hm2; B1, B2, and B3, respectively, represent the amount of amine. 90, 180 and 270 g/hm2.*And**indicate significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and NS indicates no significant difference (P> 0.05)

研究表明,各處理第1～2臺果枝間的長度最長，隨著生育期的推進，節間長度先急劇縮短，后緩慢伸長，在第6～7臺果枝后再次縮短。雙因素分析表明，在第5臺果枝之前，密度與縮節胺對棉花節間長度無顯著影響，這與株高的結果相一致。從第7臺果枝開始，隨著生育期進程與縮節胺用量的增加，節間長度出現顯著差異。密度對節間長度有顯著影響，且密度和縮節胺存在交互作用。表3

2.2 棉花干物質積累及分配

研究表明,各處理地上部分營養器官(葉片及莖枝)占全株比重隨時間的推移而降低，生殖器官(蕾鈴花)隨生育期的推進而逐漸升高。蕾期、密度和縮節胺用量對棉花生殖器官干物質的積累無明顯差異，而對地上營養器官干物質重影響顯著；其中A2B2處理最高。花期生殖器官在相同縮節胺用量下，隨密度的升高而降低，同密度水平下，隨縮節胺用量的加大而增加；而在鈴期，生殖器官所占比重呈先升后降趨勢，但各處理間差異不顯著，以A2B2處理最高。表4，表5

表3 不同種植密度和縮節胺用量下棉花節間長度變化Table 3 Effects of planting density and the DPC on cotton fruit branches

注：A1、A2、A3分別代表種植密度9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2；B1、B2、B3分別代表縮節胺用量為90、180和270 g/hm2；G1-2G1-2代表地上第一果枝到第二果枝之間的長度，G2-3、G3-4等均表示兩果枝之間的長度。*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著，NS表示差異不顯著(P>0.05)
Note: A1, A2, and A3represent planting densities of 94,000 , 141,000 , and 188,000 plants /hm2; B1, B2, and B3, respectively, represent the amount of amine 90 , 180 , and 270 g/hm2; G1-2 to G8-9 represent the internodes of each fruit branch.*And**indicate significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and NS indicates no significant difference (P> 0.05)

表4 不同種植密度和縮節胺用量下棉花干物質積累變化Table 4 Effects of planting density and the DPC on cotton dry matter accumulation

注：A1、A2、A3分別代表種植密度9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2；B1、B2、B3分別代表縮節胺用量為90、180和270 g/hm2。*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著，NS表示差異不顯著(P>0.05)
Note: A1, A2, and A3represent planting densities of 94,000, 141,000, and 188,000 plants /hm2; B1, B2, and B3, respectively, represent the amount of amine. 90, 180 and 270 g/hm2.*And**indicate significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and NS indicates no significant difference (P> 0.05)

表5 種植密度和縮節胺互作下棉花干物質分配變化Table 5 Effects of the interaction between planting density and the DPC on cotton dry matter allocation

注：A1、A2、A3分別代表種植密度9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2；B1、B2、B3分別代表縮節胺用量為90、180和270 g/hm2。*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著，NS表示差異不顯著(P>0.05)
Note: A1, A2, and A3represent planting densities of 94,000 , 141,000, and 188,000 plants /hm2; B1, B2, and B3, respectively, represent the amount of amine. 90, 180 and 270 g/hm2.*And**indicate significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and NS indicates no significant difference (P> 0.05)

2.3 棉花葉面積指數(LAI)、光合特性及葉綠素的變化

研究表明,種植密度和縮節胺用量對棉花LAI均有顯著影響，且存在互作效應。棉花盛蕾期，相同縮節胺用量下，LAI隨密度增大而增加；相同種植密度下，隨縮節胺用量的增加而減小；隨著生育期的進程，A1處理LAI持續增高，A2和A3處理在盛花期達到峰值，之后下降；在盛蕾期，以A3B1處理LAI值較高，初花期后以A2B2處理LAI值最高。

種植密度對棉花葉片中葉綠素的含量沒有顯著影響，而縮節胺對其有顯著影響。在相同種植密度下，葉片中葉綠素含量B3處理>B2處理>B1處理，縮節胺可調節棉花葉綠素含量，葉綠素隨縮節胺用量增加而增多。表6

2.4 產量及纖維品質

種植密度和縮節胺用量對棉花籽棉產量均有極顯著影響，且兩者存在互作效應。在相同縮節胺用量下，籽棉產量A2處理顯著高于A1和A3，且A1和A3無顯著差異；而在同密度處理下，B2處理籽棉產量最高，B1最低，且兩者間差異顯著。種植密度和縮節胺用量對棉花籽棉產量存在互作效應，其中A2B2處理的籽棉產量最高。

種植密度和縮節胺對棉花的單鈴重及單株成鈴數有顯著影響，而對衣分的影響差異不顯著。在相同縮節胺用量下，單鈴重隨密度的增加呈下降趨勢；而在相同種植密度下，單鈴重B3>B2>B1，以A1B3處理單鈴重最高。種植密度對單株鈴數有極顯著影響，不同種植密度下，單株鈴數A1>A2>A3,而不同縮節胺用量下，單株鈴數呈先升后降的趨勢。由雙因素分析可知，種植密度和縮節胺用量對棉花單株鈴數存在互作效應，其中A1B1單株鈴數最多。表7

種植密度和縮節胺用量對棉花纖維品質的各項指標沒有顯著差異。表8

表6 種植密度和縮節胺互作下棉花葉面積指數(LAI)及葉綠素含量變化Table 6 Effects of the interaction between planting density and the DPC on cotton leaf area index (LAI) and chlorophyll content

注：A1、A2、A3分別代表種植密度9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2；B1、B2、B3分別代表縮節胺用量為90、180和270 g/hm2。*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著，NS表示差異不顯著(P>0.05)
Note: A1, A2, and A3represent planting densities of 94,000 , 141,000, and 188,000 plants /hm2; B1, B2, and B3, respectively, represent the amount of amine. 90, 180 and 270 g/hm2.*And**indicate significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and NS indicates no significant difference (P> 0.05)

表7 不同種植密度和縮節胺下棉花產量變化Table 7 Effects of planting density and DPC on cotton yield

注：A1、A2、A3分別代表種植密度9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2；B1、B2、B3分別代表縮節胺用量為90、180和270 g/hm2。*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著，NS表示差異不顯著(P>0.05)
Note: A1, A2, and A3represent planting densities of 94,000 , 141,000, and 188,000 plants /hm2; B1, B2, and B3, respectively, represent the amount of amine. 90, 180 and 270 g/hm2.*And**indicate significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and NS indicates no significant difference (P> 0.05)

表8 不同種植密度和縮節胺用量下棉花纖維品質變化Table 8 Effects of planting density and DPC on cotton fiber quality

注：A1、A2、A3分別代表種植密度9.4×104、14.1×104和18.8×104株/hm2；B1、B2、B3分別代表縮節胺用量為90、180和270 g/hm2。*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著，NS表示差異不顯著(P>0.05)
Note: A1, A2, and A3represent planting densities of 94,000 , 141,000, and 188,000 plants /hm2; B1, B2, and B3, respectively, represent the amount of amine. 90, 180 and 270 g/hm2.*And**indicate significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and NS indicates no significant difference (P> 0.05)

3 討 論

種植密度與縮節胺用量對棉花株高、莖粗以及節間長度存在顯著影響。崔延楠等[8]認為，棉花株高及莖粗隨密度的升高而降低。而試驗研究表明，在蕾期之前，由于葉量較少，對縮節胺吸收利用較少，各密度處理的空間足夠棉株自由生長，相互間影響較小。花期以后，在同密度下，隨縮節胺用量增加，株高降低，莖粗增大，節間長度變短；相同縮節胺用量下，密度與株高呈正相關，與莖粗呈負相關，節間長度隨密度升高呈先升后降趨勢。

植株的冠層結構，光合效率等指標為棉花高產提供有力的保障[9]。葉片對光的截獲量取決于棉花群體的冠層結構，合理的群體冠層結構有利于提高光合效率，可以有效增加光合物質的積累[10]。張旺峰等[11]研究表明，當密度過低時，植株個體生長條件好，但群體不足，光合效率低，光合物質積累少，導致產量偏低；當密度過高時，前期群體光合物質積累的多，但個體發育受到影響，降低對逆境的抗性，以至于生育后期葉片光合速率迅速降低，植株衰老較早，同樣難以獲得高產；合理密植可以使個體發育健壯，同時又保證一定數量的群體，得以實現高產。楊長琴等[12]也指出低密度群體葉面積指數低、透光率高，不利于提高產量；高密度的密度效應不足以彌補個體生長的不足，也難以達到高產；合理密植使葉面積指數高而透光率低，是產量較高的基礎。這些結論與研究一致，合理的降低種植密植與化控可改善冠層結構[13]，提高光合效率，協調源和庫的關系，促進光合物質的積累，從而達到提高產量的目的。

種植密度和縮節胺用量是實現棉花高產的重要因素。棉花的產量由單鈴重、單位面積總鈴數及衣分決定[14]，其中衣分受遺傳因素影響較大[15]，而單鈴重和成鈴數不僅與環境有關，更與栽培措施緊密相連，尤其單株成鈴更具有較大可塑性[16]。大量生產實踐證明，成鈴數與棉花產量呈正相關[17]。邢晉等[18]研究發現，密度增加會顯著降低棉花單鈴重，總鈴數呈先升后降的趨勢，從而導致籽棉產量也呈單峰曲線變化趨勢；在同密度下增施縮節胺可提高籽棉產量，種植密度和縮節胺在干物質積累分配上有互作效應。馮國藝等[19]也認為，適宜的縮節胺化控能夠改善冠層，增加鈴重和成鈴數，從而實現高產。這與試驗研究結果一致。種植密度和縮節胺存在互作效應，在同密度水平或同縮節胺用量下，籽棉產量呈先升后降的趨勢，其中種植密度為14.1×104株/hm2，縮節胺用量180 g/hm2時，籽棉產量最高，達到6 135 kg/hm2。

關于種植密度與縮節胺用量對棉花品質的影響，不少研究結果都不盡一致，可能與栽培措施及種植環境有關[20]。賴奕英等[21]研究表明，密度對棉花纖維品質影響較小。徐立華等[22]同樣指出縮節胺化控對棉花纖維長度、整齊度影響較小，有降低斷裂比強度和提高馬克隆值的趨勢，但差異不顯著。而楊曉妮等[23]認為，種植密度和縮節胺互作對棉花纖維品質影響顯著。研究認為種植密度與縮節胺互作對棉花纖維品質無顯著影響，與賴奕英等[21]研究結論一致。

試驗是對1膜3行機采模式下縮節胺用量與種植密度的初步研究，在試驗設計上存在密度和縮節胺兩因素的水平數較少，水平梯度較大；在后續的試驗中需要增加因素水平數，縮小水平梯度，并且進行多年或多點試驗，綜合比較試驗結果，得出更令人準確的結論。

4 結 論

通過試驗研究，低密度處理的棉株個體優勢強，但不足以彌補群體生產力的降低；而高密度處理的棉株莖稈較細，田間通風透光性差，降低了棉花的抗逆性，同樣不利于作物產量的形成。低縮節胺用量的化控不能有效控制棉株營養生長，不利于棉株生物量由營養器官向生殖器官的轉運；而過量化控又會抑制棉株生長，減少棉鈴的著生位點，進而影響籽棉產量。種植密度與縮節胺對棉花生長及籽棉產量存在互作效應，但對棉花纖維品質的影響較小。在密度為14.1×104株/hm2，縮節胺180 g/hm2時，有利于協調棉株的營養生長與生殖生長關系，增加群體物質量的積累，改良冠層結構，提高光合利用率，為作物高產的實現提供有力保障。