種植密度對中棉425干物質積累與分配的影響*

胡啟星，劉帥，白志剛，孫巨龍，崔愛花

(江西省棉花研究所，江西 九江 332105 )

棉花是我國重要的經濟作物，在國民經濟中占有重要地位[1]。棉花干物質積累是構成其經濟產量的基礎，干物質在各器官間的分配則直接影響到營養生長、生殖生長和群體的發展動態，進而影響到產量和品質[2]。旺長型棉花開花后干物質積累量高，但主要積累于營養器官，生殖器官積累量較少；弱苗型棉花干物質積累量低，營養器官和生殖器官的干物質積累量都較少，最終產量也較低；生長健壯的棉花，干物質積累量適中，生殖器官的干物質積累較高，產量也較高[3]。

許多學者針對棉花干物質積累和分配，已進行了大量的研究，但由于品種、種植地區、管理措施等的不同，使得結論不盡相同。劉洪，等[4]認為從現蕾到初花期所積累的干物質，只有6%～9%分配給蕾鈴；在結鈴盛期，中熟棉蕾鈴干重占地上部干重的47%～50%，短季棉蕾鈴干重占地上部干重的50%～52%。田紹仁，等[5]研究認為：棉花不同時期的干物質分配不同，苗期為“葉>根>莖”，蕾期為“葉>莖>根>蕾”，花鈴期為“鈴>葉>莖>根”，吐絮期為“鈴和絮>莖和根”。徐立華，等[6]認為，盛花前干物質積累分配到生殖系統中，促進果枝數和果節數及蕾的增加；盛花后干物質積累分配到生殖器官中，有利于總鈴數、成鈴率及鈴重的提高。

種植密度是作物栽培措施中較易調控的農藝措施，密度不同造成作物干物質不同進而影響作物群體結構，從而使作物溫光等生態條件產生差異[7-8]。通過探討中棉425在長江流域棉區不同的種植密度下，各生育時期的干物質積累與分配的關系，為中棉425在長江流域棉區科學田間管理提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試品種

試驗于2020年在江西省棉花研究所試驗基地(位于九江市西郊)進行，試驗地土壤類型為壤質灰潮土，肥力中等；供試品種為中棉425(中國農業科學院棉花研究所提供)。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，共設置6個密度，分別為D1(1.50萬株/hm2)、D2(3.75萬株/hm2)、D3(6.00萬株/hm2)、D4(8.25萬株/hm2)、D5(10.50萬株/hm2)、D6(12.75萬株/hm2)，3次重復。棉花播種時間為5月20日，采用直播方式，行間距為0.76 m，小區面積為68.40 m2。其他田間管理措施與當地棉花生產一致。

1.3 調查內容與方法

在棉花出苗后，每隔20天對棉花植株進行取樣調查，每個小區取代表性棉株2株，3次重復，按照根、莖、葉、生殖器官等部位將棉株分解，把分好的樣品放置在烘箱內，105℃下殺青0.5 h，80℃下烘干至質量恒定后，對棉花各部位干物質進行稱重并記錄，最后根據各器官干物質重分別計算出棉花干物質分配系數。計算方法為：干物質分配系數=棉花各器官干物質量/棉花總干物質量。

1.4 數據分析

相關數據使用Microsoft Excel 2016錄入和整理分析。

圖1 種植密度對棉花總干物質積累的影響

2 結果與分析

2.1 種植密度對棉花干物質積累的影響

由圖1可以看出種植密度對棉花干物質積累有顯著影響，隨著種植密度的增加，棉花群體總干物質積累也在增加；同一密度不同時期的群體總干物質積累量隨著時間增加呈上升斜線或波浪式增長。在7月10日以前處理間的棉花群體干物質量差異不明顯，在7月10日以后，處理間的棉花群體干物質量差異越來越大，8月20日至9月10日的群體干物質量以D6處理增長速度最快，D2～D5處理增長速率差異不大，但都顯著高于D1處理。9月10日之后群體干物質量D2、D3、D6處理不再增加，D1、D4、D5處理仍在增加，但D4、D5和D6處理間差異也越來越小，D4處理干物質量超過D5處理。說明密度的增加可以提高棉花群體干物質的積累，但密度超過一定量后，群體干物質積累量又會減少。

圖2 種植密度對棉花地下部分干物質積累的影響

由圖2可見，棉花地下部分群體干物質積累量變化趨勢與群體總干物質積累量變化趨勢類似。在7月10日前，處理間地下部分群體干物質量差異不明顯，7月10日之后，地下部分干物質隨種植密度的增加而增加，但在9月10日之后D4處理地下部分干物質量增長速度超過D5處理。

圖3 種植密度對棉花莖枝干物質積累的影響

從圖3可以看出，棉花莖枝部位干物質量的變化趨勢跟地下部分干物質量變化趨勢類似。莖枝干物質量在7月10日之前處理間相差不大，在7月30日至8月20日處理間增長速率相近，在8月20日至9月10日除了D6處理增長速率增加外其他處理增長速率趨于平緩，在9月10日之后D1、D2和D3處理間差異越來越小，D4、D5和D6處理間差異也越來越小。說明增加密度可以提高棉花莖枝部位干物質量的積累，但密度達到一定值后，莖枝部位干物質量的差異又會縮小。

圖4 種植密度對棉花葉片干物質積累的影響

由圖4可知，葉片群體干物質量整體隨密度的增加而增加。其中D6處理在8月20至9月10日增長速率最快，其他處理在這期間增長緩慢或呈下降趨勢，在9月10日之后，所有處理葉片群體干物質量均呈下降的趨勢，但D1處理變化不大，棉花葉片群體干物質積累從大到小依次為D6、D4、D5、D3、D2、D1。

從圖5可見，棉花生殖器官干物質量呈曲線變化，在7月30日之前，處理間差異不大，在9月10日D2、D3、D4處理相近，9月10日至9月30日D4處理還處于快速增長階段，最終超過D5處理，其他處理變化較為緩慢。

圖5 種植密度對棉花生殖器官干物質積累的影響

表1 種植密度對棉花地下部分干物質分配系數的影響

表2 種植密度對棉花莖枝干物質分配系數的影響

2.2 種植密度對棉花干物質分配的影響

由表1可知，隨著生育進程的推進，地下部分干物質分配系數大致呈下降的趨勢；處理間除了7月10日外，其他生育時期均是隨著密度的增加而升高。

分析表2的數據可知，棉花莖枝部位干物質量隨著生育期的推進，在逐漸增加，在7月30日達到峰值后再逐漸降低；處理間在7月30日之后表現為隨著密度的增加而增加的趨勢。

從表3可以看出，隨著生育進程的推進，各處理葉片干物質分配系數均呈下降的趨勢，9月30日較6月20日平均下降了76.40%；不同密度間葉片干物質分配系數變化不明顯。

表4表明，生殖器官干物質分配系數隨生育進程的推進而增加；在8月20日之后，不同密度間生殖器官干物質分配系數隨著種植密度的增加而降低，9月30日D1干物質分配系數為57.21%，而D6干物質分配系數只有49.18%。

表3 種植密度對棉花葉片干物質分配系數的影響

表4 種植密度對棉花生殖器官干物質分配系數的影響

3 討論

棉花高效群體的建立和實現棉花優質高產必須依賴于棉花干物質生產[1]。趙中華，等[9]認為在一定的密度范圍內群體密度對棉花的影響主要表現在干物質積累量上。本研究表明種植密度對棉花群體干物質累積有顯著影響，隨著種植密度的增加，棉花群體總干物質積累也呈增加的趨勢，并呈上升斜線或波浪式線增長。這與劉瑞顯[10]、史偉，等[2]的研究結果一致。肖熒男，等[11]認為棉花各時期干物質積累量，低密度的明顯比其他密度的低，密度對干物質積累的影響隨生育期進程的推進而增強，在開花期才出現比較明顯的差異。本研究也得到類似結果，花鈴期干物質積累增長迅速，加強這一時期的田間管理有利于提高干物質積累。

棉花在生長過程中，干物質的生產與分配是一個統一的庫源協調過程[12]，同時干物質分配中心也在不斷發生轉移，要保證棉花高產需要在增加干物質積累量的同時獲得較高的生殖器官干物質分配系數[2]。種植密度改變了棉花群體干物質的分配，過高或過低的種植密度都不利于棉花干物質積累和分配[13-15]，本研究也表明了這一點。棉花地下部分和莖枝部位干物質分配系數總體上隨種植密度增加而增加，而棉花生殖器官干物質分配系數隨種植密度的增加而降低。從各個器官干物質積累圖可以看出，D4(8.25萬株/hm2)處理各器官后期干物質積累量均超過D5(10.50萬株/hm2)處理，而且從干物質分配表中還可以看出D4(8.25萬株/hm2)處理擁有較高的生殖器官群體干物質分配系數，既保證了充足的群體，又保證了健壯的個體、適宜的干物質分配比例。表明D4(8.25萬株/hm2)處理有較高的產量潛力，是中棉425在長江流域廣泛推廣種植的適宜密度。

4 結論

種植密度對棉花干物質積累有顯著影響，隨著種植密度的增加，棉花群體總干物質積累也在增加，呈上升斜線或波浪式線增長，但密度達到適宜的群體后，干物質的差異又會減小。種植密度改變了棉花群體干物質的分配，過高或過低的種植密度都不利于棉花干物質積累和分配，D4(8.25萬株/hm2)處理表現出較高的生殖器官群體干物質量和分配，有較高的產量潛力，是中棉425在長江流域廣泛推廣種植的適宜密度。花鈴期干物質積累最快，這時期加強田間管理有利于干物質的積累，促進棉田高產。