霍飛超，李鵬程，李運海，鄭蒼松，馮衛(wèi)娜，敦磊，胡守林，董合林

(1塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(chǎn)提供了產(chǎn)量保障，隨著對棉花品質(zhì)的要求以及生產(chǎn)中對于輕簡化的需求，過密的種植方式影響化調(diào)脫葉及機(jī)械采摘。采用降密度、促光效的優(yōu)質(zhì)栽培方式正逐漸被生產(chǎn)所需求，降密條件下進(jìn)行株型調(diào)控以保障棉花產(chǎn)量，成為了棉花生產(chǎn)中亟待解決的問題[1]。新疆棉花雖然依靠高密度達(dá)到高產(chǎn)，但并非密度越高產(chǎn)量越高，因為在一定密度范圍內(nèi)，葉面積指數(shù)隨密度提高而增大，單位面積內(nèi)提高棉花對光的截獲效率，源強(qiáng)度增大，而相應(yīng)的蕾、花、鈴的數(shù)量降低，庫容減小，源庫關(guān)系失衡從而可能引起產(chǎn)量降低[3]。為適應(yīng)棉花機(jī)采的要求，新疆棉區(qū)棉花行距配置方式普遍由人工采收模式(55+30)cm改為機(jī)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(fā)育不良，纖維長度、強(qiáng)度和成熟度受到影響；噴灑脫葉劑后棉花葉片出現(xiàn)“脫而不落”，機(jī)械采收子棉含雜率高，加工時必須增加清花次數(shù)，損傷棉纖維。噴施縮節(jié)胺能有效矮化棉花株高，減少果枝分化，提高花鈴數(shù)，增加庫容[4]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】在密度與縮節(jié)胺互作對棉花產(chǎn)量等影響研究中，任曉明等[2]認(rèn)為，種植密度與縮節(jié)胺調(diào)節(jié)對棉花產(chǎn)量有極顯著的影響；周永萍等[3]認(rèn)為，棉花產(chǎn)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(shù)，影響棉花產(chǎn)量；ZHAO Wenqing等[4]也認(rèn)為，籽棉產(chǎn)量隨密度的增加呈非線性增加，并在達(dá)到最高值后出現(xiàn)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(shù)，從而達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。Zhang Q等[6]，高密度和過量化調(diào)，不利于作物高產(chǎn)，合理密植搭配適量化調(diào)是提高產(chǎn)量的有力保障?！颈狙芯壳腥朦c】種植密度及化學(xué)調(diào)控是影響棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因素。適當(dāng)?shù)脑黾臃N植密度，是提高棉花產(chǎn)量的重要手段之一，而在不同的密度下如何進(jìn)行化學(xué)調(diào)控，調(diào)節(jié)群體長勢，改良群體冠層結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)源與庫關(guān)系，提高群體生產(chǎn)力，已成為目前棉花高產(chǎn)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(jié)胺用量對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響及互作效應(yīng)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究新疆南疆棉區(qū)1膜3行種植模式下，種植密度與縮節(jié)胺對棉花生長發(fā)育與產(chǎn)量的影響及其密度和縮節(jié)胺優(yōu)化組合，為其在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2018年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所新疆阿拉爾綜合試驗站進(jìn)行。試驗地點位于海拔約1 015 m的新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師10團(tuán)。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(shù)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(dá)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(fā)量1 976.6～2 558.9 mm。地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣干燥，主風(fēng)向為東北風(fēng)，屬典型的暖溫帶大陸干旱荒漠氣候，也是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)[6]。試驗地前茬為棉花，土壤有機(jī)質(zhì)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(jī)器鋪膜，人工點播。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗采用兩因素裂區(qū)設(shè)計，其中密度為主處理A，設(shè)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?？s節(jié)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(jié)胺分五次根據(jù)生育期按比例噴施。4月5日基肥施復(fù)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(jié)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(biāo)1.2.2.1 株高、莖粗和節(jié)間長度

每小區(qū)定點10株，根據(jù)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(biāo)卡尺測量莖粗，節(jié)間長度待打頂后用直尺測量。

1.2.2.2 干物質(zhì)積累和分配

每小區(qū)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(shù)(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(chǎn)量

取每處理中部花50朵，曬干后稱籽棉質(zhì)量，籽棉軋花后測定單鈴重和衣分等數(shù)據(jù)。小區(qū)產(chǎn)量分霜前和霜后2次收取，以實收計產(chǎn)。

1.2.2.5 纖維品質(zhì)

每處理取25 g棉樣，郵寄到農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(安陽)，進(jìn)行纖維品質(zhì)檢測。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007 軟件處理數(shù)據(jù)，用SPSS 25.0軟件統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對棉花株高、莖粗和節(jié)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(jié)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(xì)的趨勢；而開花期及吐絮期，棉花株高在相同縮節(jié)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(jié)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(jié)胺用量下，隨著密度升高而減??；相同密度水平，隨縮節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jìn)，節(jié)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(jié)胺對棉花節(jié)間長度無顯著影響，這與株高的結(jié)果相一致。從第7臺果枝開始，隨著生育期進(jìn)程與縮節(jié)胺用量的增加，節(jié)間長度出現(xiàn)顯著差異。密度對節(jié)間長度有顯著影響，且密度和縮節(jié)胺存在交互作用。表3

2.2 棉花干物質(zhì)積累及分配

研究表明,各處理地上部分營養(yǎng)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(jìn)而逐漸升高。蕾期、密度和縮節(jié)胺用量對棉花生殖器官干物質(zhì)的積累無明顯差異，而對地上營養(yǎng)器官干物質(zhì)重影響顯著；其中A2B2處理最高。花期生殖器官在相同縮節(jié)胺用量下，隨密度的升高而降低，同密度水平下，隨縮節(jié)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(jié)胺用量下棉花節(jié)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(jié)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(jié)胺用量下棉花干物質(zhì)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(jié)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(jié)胺互作下棉花干物質(zhì)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(jié)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(shù)(LAI)、光合特性及葉綠素的變化

研究表明,種植密度和縮節(jié)胺用量對棉花LAI均有顯著影響，且存在互作效應(yīng)。棉花盛蕾期，相同縮節(jié)胺用量下，LAI隨密度增大而增加；相同種植密度下，隨縮節(jié)胺用量的增加而減??；隨著生育期的進(jìn)程，A1處理LAI持續(xù)增高，A2和A3處理在盛花期達(dá)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(jié)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(jié)胺可調(diào)節(jié)棉花葉綠素含量，葉綠素隨縮節(jié)胺用量增加而增多。表6

2.4 產(chǎn)量及纖維品質(zhì)

種植密度和縮節(jié)胺用量對棉花籽棉產(chǎn)量均有極顯著影響，且兩者存在互作效應(yīng)。在相同縮節(jié)胺用量下，籽棉產(chǎn)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(chǎn)量最高，B1最低，且兩者間差異顯著。種植密度和縮節(jié)胺用量對棉花籽棉產(chǎn)量存在互作效應(yīng)，其中A2B2處理的籽棉產(chǎn)量最高。

種植密度和縮節(jié)胺對棉花的單鈴重及單株成鈴數(shù)有顯著影響，而對衣分的影響差異不顯著。在相同縮節(jié)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(shù)有極顯著影響，不同種植密度下，單株鈴數(shù)A1>A2>A3,而不同縮節(jié)胺用量下，單株鈴數(shù)呈先升后降的趨勢。由雙因素分析可知，種植密度和縮節(jié)胺用量對棉花單株鈴數(shù)存在互作效應(yīng)，其中A1B1單株鈴數(shù)最多。表7

種植密度和縮節(jié)胺用量對棉花纖維品質(zhì)的各項指標(biāo)沒有顯著差異。表8

表6 種植密度和縮節(jié)胺互作下棉花葉面積指數(shù)(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(jié)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(jié)胺下棉花產(chǎn)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(jié)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(jié)胺用量下棉花纖維品質(zhì)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(jié)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(jié)胺用量對棉花株高、莖粗以及節(jié)間長度存在顯著影響。崔延楠等[8]認(rèn)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(jié)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?；ㄆ谝院螅谕芏认?，隨縮節(jié)胺用量增加，株高降低，莖粗增大，節(jié)間長度變短；相同縮節(jié)胺用量下，密度與株高呈正相關(guān)，與莖粗呈負(fù)相關(guān)，節(jié)間長度隨密度升高呈先升后降趨勢。

植株的冠層結(jié)構(gòu)，光合效率等指標(biāo)為棉花高產(chǎn)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(jié)構(gòu)，合理的群體冠層結(jié)構(gòu)有利于提高光合效率，可以有效增加光合物質(zhì)的積累[10]。張旺峰等[11]研究表明，當(dāng)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(zhì)積累少，導(dǎo)致產(chǎn)量偏低；當(dāng)密度過高時，前期群體光合物質(zhì)積累的多，但個體發(fā)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(chǎn)；合理密植可以使個體發(fā)育健壯，同時又保證一定數(shù)量的群體，得以實現(xiàn)高產(chǎn)。楊長琴等[12]也指出低密度群體葉面積指數(shù)低、透光率高，不利于提高產(chǎn)量；高密度的密度效應(yīng)不足以彌補(bǔ)個體生長的不足，也難以達(dá)到高產(chǎn)；合理密植使葉面積指數(shù)高而透光率低，是產(chǎn)量較高的基礎(chǔ)。這些結(jié)論與研究一致，合理的降低種植密植與化控可改善冠層結(jié)構(gòu)[13]，提高光合效率，協(xié)調(diào)源和庫的關(guān)系，促進(jìn)光合物質(zhì)的積累，從而達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。

種植密度和縮節(jié)胺用量是實現(xiàn)棉花高產(chǎn)的重要因素。棉花的產(chǎn)量由單鈴重、單位面積總鈴數(shù)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(shù)不僅與環(huán)境有關(guān)，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(chǎn)實踐證明，成鈴數(shù)與棉花產(chǎn)量呈正相關(guān)[17]。邢晉等[18]研究發(fā)現(xiàn)，密度增加會顯著降低棉花單鈴重，總鈴數(shù)呈先升后降的趨勢，從而導(dǎo)致籽棉產(chǎn)量也呈單峰曲線變化趨勢；在同密度下增施縮節(jié)胺可提高籽棉產(chǎn)量，種植密度和縮節(jié)胺在干物質(zhì)積累分配上有互作效應(yīng)。馮國藝等[19]也認(rèn)為，適宜的縮節(jié)胺化控能夠改善冠層，增加鈴重和成鈴數(shù)，從而實現(xiàn)高產(chǎn)。這與試驗研究結(jié)果一致。種植密度和縮節(jié)胺存在互作效應(yīng)，在同密度水平或同縮節(jié)胺用量下，籽棉產(chǎn)量呈先升后降的趨勢，其中種植密度為14.1×104株/hm2，縮節(jié)胺用量180 g/hm2時，籽棉產(chǎn)量最高，達(dá)到6 135 kg/hm2。

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

試驗是對1膜3行機(jī)采模式下縮節(jié)胺用量與種植密度的初步研究，在試驗設(shè)計上存在密度和縮節(jié)胺兩因素的水平數(shù)較少，水平梯度較大；在后續(xù)的試驗中需要增加因素水平數(shù)，縮小水平梯度，并且進(jìn)行多年或多點試驗，綜合比較試驗結(jié)果，得出更令人準(zhǔn)確的結(jié)論。

4 結(jié) 論

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