種植密度對長江流域直播棉花成鈴分布及產量品質的影響

胡啟星， 劉 帥， 白志剛， 孫巨龍， 劉 婷， 崔愛花

(1.江西省棉花研究所，江西九江 332105； 2.江西農業大學農學院，江西南昌 330045)

棉花是我國重要的經濟作物，在國民生產總值中占有舉足輕重的地位。不同的種植密度在棉花生產栽培中具有重要意義，是專家學者調節棉花群體質量與產量的重要方式。合理密植可以調控單位面積鈴數與鈴質量，更好地利用土壤肥力、空間和光能，從而使得棉花個體正常發育和群體良好發展。

針對棉花種植密度的試驗研究國內外已有諸多文獻報道，但由于試驗地區、品種和設計的差異，使得結論不盡相同。晏平等認為，湖南地區短季直播栽培棉花密度為12萬株/hm時籽棉產量最高；而劉曉飛等在江蘇省用中棉所50為材料直播，認為麥后直播棉密度在9萬株/hm時，產量達到最高。種植密度對棉花的葉面積、群體冠層溫濕度及光分布均有影響，密度過高或過低均不利于高產。同時施肥、播種期以及化控等措施均會對棉花適宜種植密度產生影響。

長江流域棉花種植主要以移栽為主，直播相對來說較少，但是改套種或移栽轉變為夏棉直播，建立麥(油)后早熟直播技術是非常有必要的。本試驗以中棉425為試驗品種，研究6個種植密度水平下棉花的農藝性狀、空間成鈴分布、產量和纖維品質的差異，旨在為長江流域棉花機械化種植提供理論參考與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區域概況

2020年在江西省棉花研究所試驗基地(29°42′N，115°51′E)開展試驗，供試品種為中棉425，土壤類型為壤質灰潮土，0～20 cm耕層土壤有機質含量為14.9 g/kg，全氮含量為1.0 g/kg，速效磷含量為 61.0 mg/kg，速效鉀含量為253.0 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗于5月20日進行開溝直播，行間距為0.76 m，小區面積為68.4 m。采用隨機區組設計，共設置6個種植密度，分別為D1(1.50萬株/hm)、D2(3.75萬株/hm)、D3(6.00萬株/hm)、D4(8.25萬株/hm)、D5(10.50萬株/hm)、D6(12.75萬株/hm)，設3次重復。田間管理措施與當地棉花生產管理方式相同。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農藝性狀調查 在播種后30、50、70、90、110、130 d分別開展棉花植株取樣工作，每個小區取代表性棉株2株，3次重復。把各個小區棉葉平整無重疊地放置在白色底板上，用固定高度的 Microsoft 攝像頭拍照，采用Image Pro Plus 6.0軟件計算棉株葉面積(leaf area，簡稱LA)，根據小區面積與實收棉花株數計算得出葉面積指數(leaf area index，簡稱LAI)；按照根、莖、葉、生殖器官等部位將棉株分解并放置于烘箱內，105 ℃殺青 0.5 h，80 ℃烘干至質量恒定后，對棉花各部位干物質進行稱質量并記錄。于9月15日，在每個小區內選擇長勢均勻一致、連續的10株棉花，對株高、始果枝位、果枝數、脫落數等指標開展調查。

1.3.2 棉花產量及其構成 于棉花收獲前選定連續生長的10株棉花進行調查，統計單株鈴數，并按小區整株收獲100鈴，測定鈴質量。用自動軋花機獲取皮棉后，計算衣分。

1.3.3 棉花纖維品質 在100鈴皮棉中抽取樣品約25 g，送至農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心測定纖維品質。

1.4 數據分析

第1至第4果枝鈴統計為下部鈴，第5至第8果枝鈴統計為中部鈴，第9果枝及以上為上部鈴；以第1至第2果節鈴為內圍鈴，第3果節及以外的鈴為外圍鈴，對棉花結鈴垂直和水平分布分別進行統計。相關數據使用Microsoft Excel 2016錄入和整理，采用SPSS 19.0 軟件進行數據統計分析。采用單因素方差分析和Duncan’s 新復極差法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對棉花農藝性狀的影響

2.1.1 種植密度對棉花單株成鈴及株高的影響 由表1可知，種植密度對棉花單株果枝數和脫落數有顯著影響，隨著種植密度的增加，單株果枝數和脫落數均顯著減少。D1處理果枝數達到18.0個/株，比D6處理多29.5%。但是D1處理單株脫落數最多，為48.9個/株；D6處理單株脫落數最少，為 22.9個/株。種植密度對株高和始果枝位的影響不顯著，整體上隨種植密度的增加，株高呈降低的趨勢，但D6處理株高較高；不同種植密度處理棉花始果枝位差異不顯著，均在5.2節以上，高密度處理始果枝位相對較高。

表1 種植密度對棉花單株成鈴及株高的影響

2.1.2 種植密度對棉花葉面積指數的影響 從圖1可知，種植密度對棉花LAI有明顯影響。隨播種后時間的推遲，LAI均呈先升高再降低的趨勢，且與種植密度呈正相關關系。D4處理在生育后期仍能保持較高的LAI，而其他處理在生育后期均呈下降的趨勢。

2.1.3 種植密度對棉花結鈴分布的影響

2.1.3.1 種植密度對棉花結鈴水平分布的影響 由表2可知，隨著種植密度的增加，單株內圍成鈴數整體呈降低的趨勢，而單位面積的內圍成鈴數整體呈升高的趨勢，內圍鈴占總成鈴數的比例呈升高的趨勢。單株內圍成鈴數以低密度D1處理最多，為 12.9個/株，高密度D5處理僅有5.5個/株。但是單位面積的內圍成鈴數以D6處理最多，達到 93.1 萬個/hm，而D1處理僅為19.4萬個/hm。D6處理內圍鈴占總成鈴數的比例高達78.6%，而D1處理為33.4%。隨著種植密度的增加，單株外圍成鈴數呈降低的趨勢，而單位面積的外圍成鈴數呈先升高再降低的趨勢，其中D3處理最高，為 47.4萬個/hm，外圍鈴占總成鈴數的比例呈降低的趨勢。單株外圍成鈴數以D1處理最多，為 25.7個/株，D6處理最少，僅為2.0個/株。外圍鈴占總成鈴數的比例以D1處理最高，為66.6%，D6處理最低，為21.4%。

表2 種植密度對棉花結鈴水平分布的影響

2.1.3.2 種植密度對棉花結鈴垂直分布的影響 由表3可知，單株上部、中部、下部成鈴數均隨種植密度的增加整體呈降低的趨勢，均是D1處理成鈴數最多，分別為19.0、10.2、9.3個/株；而中部單位面積成鈴數呈不斷升高的趨勢，以D6處理最多，為43.4萬個/hm；下部單位面積成鈴數則整體表現為先升再降的趨勢，其中D3處理最高，為22.8萬個/hm，上部單位面積成鈴數整體呈不斷升高的趨勢，D6處理最高，達到58.7萬個/hm；中部鈴占總成鈴數的比例整體呈升高的趨勢，高密度的D5處理比低密度的D1處理高11.1百分點。下部鈴占總成鈴數的比例整體呈降低的趨勢，其中低密度的D2處理比高密度的D6處理高11.1百分點，而上部鈴占總成鈴數的比例變化規律不明顯。

表3 種植密度對棉花結鈴垂直分布的影響

2.1.4 種植密度對棉花干物質量的影響 由表4可知，種植密度對單株干物質量和單位面積干物質量均有顯著影響。除了D4處理，其他處理間表現為隨著種植密度增加，單株干物質量、地下部分干物質量、地上部營養器官和生殖器官干物質量均顯著降低，均是以D1處理最大，分別為374.9、28.0、132.5、214.5 g/株。而單位面積干物質量、地下部分干物質量、地上部營養器官和生殖器官干物質量均顯著升高，均是D6處理最大，分別為16 137.5、1 629.7、6 571.4、7 936.5 kg/hm。D4處理的單株和單位面積干物質量均較高，有不錯的產量潛力。

表4 種植密度對棉花吐絮期干物質量的影響

2.2 種植密度對棉花產量及其構成因子的影響

由表5可知，隨著種植密度的增加，籽棉產量呈顯著先增后降的趨勢，D4處理的產量最大，為 3 963.0 kg/hm，比D1、D2、D3、D5、D6處理分別高85.8%、26.1%、8.8%、12.9%、22.1%。單株鈴數呈顯著降低的趨勢，D1處理最多，為38.6個/株，而D6處理僅有8.5個/株。種植密度對鈴質量和衣分的影響均不顯著。

表5 種植密度對棉花產量及產量構成因子的影響

2.3 種植密度對棉花纖維品質的影響

從表6可知，上半部平均長度整體呈增加的趨勢，D6處理最長，顯著高于D1～D4處理，分別高4.7%、3.2%、3.2%、3.9%；D6處理的整齊度指數較高，顯著高于D2處理1.4%，整齊度指數整體上也是呈增加的趨勢；種植密度對棉花斷裂比強度、馬克隆值、伸長率沒有顯著影響。總的來說，種植密度對棉花纖維品質影響不大。

表6 種植密度對棉花纖維品質的影響

3 討論

不同種植密度的棉花單株所占空間不同，植株間對光、熱、水、氣、肥的吸收不同，使得棉花有不同的群體結構。本試驗結果表明，隨著種植密度的增加，棉花單株果枝數和脫落數顯著減少，這與胡啟星等的研究結果一致。種植密度對棉花株高影響不顯著，這與周永萍等的研究結果不盡相同，可能由于2020年試驗地區雨水較多，各種植密度的植株株高均增長迅速導致。密度對始果枝位的影響不顯著，可能是因為果枝形成和發育是在棉花幼苗期，此時植株間空間都比較大，沒有影響始果枝位。適宜的葉面積指數或者在一定范圍內適當增大葉面積指數是作物獲得較高產量不可或缺的條件。王全九等研究認為，棉花的葉面積指數與產量呈二次回歸函數關系，因此優化控制棉花植株營養生長與生殖生長的關系，對棉花產量的提高具有重要意義。本試驗中LAI隨播種后時間的推遲均呈先升高再降低的趨勢，8.25萬株/hm處理在生育后期仍能保持較高的LAI，因此也具有最高的產量，這與劉帥等的研究結果相似。

低密度處理的單株鈴數大于中、高密度處理，高密度處理的單位面積鈴數較高，但是并非密度越大產量越高，當密度達到一定程度時，密度過高反而產量會降低。本研究結果表明，隨著種植密度的增加，單位面積的內圍和中上部成鈴數整體呈升高的趨勢；單位面積的外圍和下部成鈴數呈先升高再降低的趨勢，以6.00萬株/hm處理時最高。種植密度顯著影響棉鈴的時空分布，主要影響內圍鈴和外圍鈴的分布，隨種植密度的增加，產量向內圍集中。6.00萬株/hm和8.25萬株/hm處理外圍和下部成鈴數最多，并有著不錯的內圍和中上部成鈴數，為最終產量提供了成鈴數的保障。本研究結果表明，隨著種植密度的增加，單位面積干物質量、地下部分干物質量、地上部營養器官和生殖器官干物質量均顯著升高，這與肖熒南等的研究結果一致，各時期單位面積干物質量，低密度比中、高密度的低，并認為隨生育期的推遲差異變得更大，主要是在開花期后會出現較為明顯的差異。

合理密植能充分協調作物生長發育與環境、營養生長與生殖生長、個體與群體的關系，達到充分利用空間、光能、地力，為棉花的高產提供物質基礎。單位面積株數、單株鈴數、單鈴質量和衣分共同決定了棉花的產量。增加種植密度會使產量增長，但是如果密度過大，當單株產量的下降帶來的損失大于增加密度帶來的群體收益時，最終產量就會降低。本研究結果表明，隨著種植密度的增加，籽棉產量呈顯著先增后降的趨勢，8.25萬株/hm處理的產量達到最大。因為既保證了適宜的高密度群體，又有較高的單株鈴數，從而獲得了較高的產量。

棉花種植密度對纖維品質的影響，因地域、氣候條件、栽培措施等的不同，研究結果差異較大。熊宗偉等認為，品種對棉花品質的影響遠大于外界環境和栽培措施的影響。本研究結果與其類似，種植密度對棉花纖維品質影響不大，隨著種植密度的增加，棉花上半部平均長度、整齊度指數呈稍微增加的趨勢，種植密度對斷裂比強度、馬克隆值、伸長率的影響不顯著。上半部平均長度、整齊度指數的差異可能與氣候、栽培措施的不同等有關。

4 結論

隨著種植密度的增加，棉花單株果枝數和脫落數均呈顯著減少的趨勢，株高和始果枝位變化不明顯；不同種植密度處理的LAI隨生育時期的推進均呈先升高再降低的趨勢，8.25萬株/hm處理在生育后期仍能保持較高的LAI；單位面積的內圍和中上部成鈴數、干物質量、地下部分干物質量、地上部營養器官和生殖器官干物質量均隨種植密度的增加呈逐漸升高的趨勢，而外圍和下部成鈴數呈先升高再降低的趨勢，以6.00萬株/hm處理時最高；隨著種植密度的增加，籽棉產量呈先增后降的趨勢，8.25萬株/hm處理的產量最高，為3 963.0 kg/hm；棉花上半部平均長度、整齊度指數隨種植密度增加呈略微增加趨勢，斷裂比強度、馬克隆值、伸長率的變化不明顯。總體來看，6.00萬～8.25萬株/hm是長江流域直播棉花較為適宜的種植密度，更有利于棉花的成鈴分布及產量的提升。