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        種植密度對(duì)中棉425干物質(zhì)積累與分配的影響*

        2021-04-27 06:05:18胡啟星劉帥白志剛孫巨龍崔愛(ài)花
        棉花科學(xué) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:生殖器官物質(zhì)量棉花

        胡啟星,劉帥,白志剛,孫巨龍,崔愛(ài)花

        (江西省棉花研究所,江西 九江 332105 )

        棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[1]。棉花干物質(zhì)積累是構(gòu)成其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的基礎(chǔ),干物質(zhì)在各器官間的分配則直接影響到營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生殖生長(zhǎng)和群體的發(fā)展動(dòng)態(tài),進(jìn)而影響到產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。旺長(zhǎng)型棉花開(kāi)花后干物質(zhì)積累量高,但主要積累于營(yíng)養(yǎng)器官,生殖器官積累量較少;弱苗型棉花干物質(zhì)積累量低,營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官的干物質(zhì)積累量都較少,最終產(chǎn)量也較低;生長(zhǎng)健壯的棉花,干物質(zhì)積累量適中,生殖器官的干物質(zhì)積累較高,產(chǎn)量也較高[3]。

        許多學(xué)者針對(duì)棉花干物質(zhì)積累和分配,已進(jìn)行了大量的研究,但由于品種、種植地區(qū)、管理措施等的不同,使得結(jié)論不盡相同。劉洪,等[4]認(rèn)為從現(xiàn)蕾到初花期所積累的干物質(zhì),只有6%~9%分配給蕾鈴;在結(jié)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(rèn)為:棉花不同時(shí)期的干物質(zhì)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(rèn)為,盛花前干物質(zhì)積累分配到生殖系統(tǒng)中,促進(jìn)果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)及蕾的增加;盛花后干物質(zhì)積累分配到生殖器官中,有利于總鈴數(shù)、成鈴率及鈴重的提高。

        種植密度是作物栽培措施中較易調(diào)控的農(nóng)藝措施,密度不同造成作物干物質(zhì)不同進(jìn)而影響作物群體結(jié)構(gòu),從而使作物溫光等生態(tài)條件產(chǎn)生差異[7-8]。通過(guò)探討中棉425在長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同的種植密度下,各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累與分配的關(guān)系,為中棉425在長(zhǎng)江流域棉區(qū)科學(xué)田間管理提供指導(dǎo)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試品種

        試驗(yàn)于2020年在江西省棉花研究所試驗(yàn)基地(位于九江市西郊)進(jìn)行,試驗(yàn)地土壤類型為壤質(zhì)灰潮土,肥力中等;供試品種為中棉425(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所提供)。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),共設(shè)置6個(gè)密度,分別為D1(1.50萬(wàn)株/hm2)、D2(3.75萬(wàn)株/hm2)、D3(6.00萬(wàn)株/hm2)、D4(8.25萬(wàn)株/hm2)、D5(10.50萬(wàn)株/hm2)、D6(12.75萬(wàn)株/hm2),3次重復(fù)。棉花播種時(shí)間為5月20日,采用直播方式,行間距為0.76 m,小區(qū)面積為68.40 m2。其他田間管理措施與當(dāng)?shù)孛藁ㄉa(chǎn)一致。

        1.3 調(diào)查內(nèi)容與方法

        在棉花出苗后,每隔20天對(duì)棉花植株進(jìn)行取樣調(diào)查,每個(gè)小區(qū)取代表性棉株2株,3次重復(fù),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(nèi),105℃下殺青0.5 h,80℃下烘干至質(zhì)量恒定后,對(duì)棉花各部位干物質(zhì)進(jìn)行稱重并記錄,最后根據(jù)各器官干物質(zhì)重分別計(jì)算出棉花干物質(zhì)分配系數(shù)。計(jì)算方法為:干物質(zhì)分配系數(shù)=棉花各器官干物質(zhì)量/棉花總干物質(zhì)量。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        相關(guān)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2016錄入和整理分析。

        圖1 種植密度對(duì)棉花總干物質(zhì)積累的影響

        2 結(jié)果與分析

        2.1 種植密度對(duì)棉花干物質(zhì)積累的影響

        由圖1可以看出種植密度對(duì)棉花干物質(zhì)積累有顯著影響,隨著種植密度的增加,棉花群體總干物質(zhì)積累也在增加;同一密度不同時(shí)期的群體總干物質(zhì)積累量隨著時(shí)間增加呈上升斜線或波浪式增長(zhǎng)。在7月10日以前處理間的棉花群體干物質(zhì)量差異不明顯,在7月10日以后,處理間的棉花群體干物質(zhì)量差異越來(lái)越大,8月20日至9月10日的群體干物質(zhì)量以D6處理增長(zhǎng)速度最快,D2~D5處理增長(zhǎng)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(zhì)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(lái)越小,D4處理干物質(zhì)量超過(guò)D5處理。說(shuō)明密度的增加可以提高棉花群體干物質(zhì)的積累,但密度超過(guò)一定量后,群體干物質(zhì)積累量又會(huì)減少。

        圖2 種植密度對(duì)棉花地下部分干物質(zhì)積累的影響

        由圖2可見(jiàn),棉花地下部分群體干物質(zhì)積累量變化趨勢(shì)與群體總干物質(zhì)積累量變化趨勢(shì)類似。在7月10日前,處理間地下部分群體干物質(zhì)量差異不明顯,7月10日之后,地下部分干物質(zhì)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(zhì)量增長(zhǎng)速度超過(guò)D5處理。

        圖3 種植密度對(duì)棉花莖枝干物質(zhì)積累的影響

        從圖3可以看出,棉花莖枝部位干物質(zhì)量的變化趨勢(shì)跟地下部分干物質(zhì)量變化趨勢(shì)類似。莖枝干物質(zhì)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(zhǎng)速率相近,在8月20日至9月10日除了D6處理增長(zhǎng)速率增加外其他處理增長(zhǎng)速率趨于平緩,在9月10日之后D1、D2和D3處理間差異越來(lái)越小,D4、D5和D6處理間差異也越來(lái)越小。說(shuō)明增加密度可以提高棉花莖枝部位干物質(zhì)量的積累,但密度達(dá)到一定值后,莖枝部位干物質(zhì)量的差異又會(huì)縮小。

        圖4 種植密度對(duì)棉花葉片干物質(zhì)積累的影響

        由圖4可知,葉片群體干物質(zhì)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(zhǎng)速率最快,其他處理在這期間增長(zhǎng)緩慢或呈下降趨勢(shì),在9月10日之后,所有處理葉片群體干物質(zhì)量均呈下降的趨勢(shì),但D1處理變化不大,棉花葉片群體干物質(zhì)積累從大到小依次為D6、D4、D5、D3、D2、D1。

        從圖5可見(jiàn),棉花生殖器官干物質(zhì)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(zhǎng)階段,最終超過(guò)D5處理,其他處理變化較為緩慢。

        圖5 種植密度對(duì)棉花生殖器官干物質(zhì)積累的影響

        表1 種植密度對(duì)棉花地下部分干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

        表2 種植密度對(duì)棉花莖枝干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

        2.2 種植密度對(duì)棉花干物質(zhì)分配的影響

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

        分析表2的數(shù)據(jù)可知,棉花莖枝部位干物質(zhì)量隨著生育期的推進(jìn),在逐漸增加,在7月30日達(dá)到峰值后再逐漸降低;處理間在7月30日之后表現(xiàn)為隨著密度的增加而增加的趨勢(shì)。

        從表3可以看出,隨著生育進(jìn)程的推進(jìn),各處理葉片干物質(zhì)分配系數(shù)均呈下降的趨勢(shì),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(zhì)分配系數(shù)變化不明顯。

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

        表3 種植密度對(duì)棉花葉片干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

        表4 種植密度對(duì)棉花生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)的影響

        3 討論

        棉花高效群體的建立和實(shí)現(xiàn)棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)必須依賴于棉花干物質(zhì)生產(chǎn)[1]。趙中華,等[9]認(rèn)為在一定的密度范圍內(nèi)群體密度對(duì)棉花的影響主要表現(xiàn)在干物質(zhì)積累量上。本研究表明種植密度對(duì)棉花群體干物質(zhì)累積有顯著影響,隨著種植密度的增加,棉花群體總干物質(zhì)積累也呈增加的趨勢(shì),并呈上升斜線或波浪式線增長(zhǎng)。這與劉瑞顯[10]、史偉,等[2]的研究結(jié)果一致。肖熒男,等[11]認(rèn)為棉花各時(shí)期干物質(zhì)積累量,低密度的明顯比其他密度的低,密度對(duì)干物質(zhì)積累的影響隨生育期進(jìn)程的推進(jìn)而增強(qiáng),在開(kāi)花期才出現(xiàn)比較明顯的差異。本研究也得到類似結(jié)果,花鈴期干物質(zhì)積累增長(zhǎng)迅速,加強(qiáng)這一時(shí)期的田間管理有利于提高干物質(zhì)積累。

        棉花在生長(zhǎng)過(guò)程中,干物質(zhì)的生產(chǎn)與分配是一個(gè)統(tǒng)一的庫(kù)源協(xié)調(diào)過(guò)程[12],同時(shí)干物質(zhì)分配中心也在不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移,要保證棉花高產(chǎn)需要在增加干物質(zhì)積累量的同時(shí)獲得較高的生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)[2]。種植密度改變了棉花群體干物質(zhì)的分配,過(guò)高或過(guò)低的種植密度都不利于棉花干物質(zhì)積累和分配[13-15],本研究也表明了這一點(diǎn)。棉花地下部分和莖枝部位干物質(zhì)分配系數(shù)總體上隨種植密度增加而增加,而棉花生殖器官干物質(zhì)分配系數(shù)隨種植密度的增加而降低。從各個(gè)器官干物質(zhì)積累圖可以看出,D4(8.25萬(wàn)株/hm2)處理各器官后期干物質(zhì)積累量均超過(guò)D5(10.50萬(wàn)株/hm2)處理,而且從干物質(zhì)分配表中還可以看出D4(8.25萬(wàn)株/hm2)處理?yè)碛休^高的生殖器官群體干物質(zhì)分配系數(shù),既保證了充足的群體,又保證了健壯的個(gè)體、適宜的干物質(zhì)分配比例。表明D4(8.25萬(wàn)株/hm2)處理有較高的產(chǎn)量潛力,是中棉425在長(zhǎng)江流域廣泛推廣種植的適宜密度。

        4 結(jié)論

        種植密度對(duì)棉花干物質(zhì)積累有顯著影響,隨著種植密度的增加,棉花群體總干物質(zhì)積累也在增加,呈上升斜線或波浪式線增長(zhǎng),但密度達(dá)到適宜的群體后,干物質(zhì)的差異又會(huì)減小。種植密度改變了棉花群體干物質(zhì)的分配,過(guò)高或過(guò)低的種植密度都不利于棉花干物質(zhì)積累和分配,D4(8.25萬(wàn)株/hm2)處理表現(xiàn)出較高的生殖器官群體干物質(zhì)量和分配,有較高的產(chǎn)量潛力,是中棉425在長(zhǎng)江流域廣泛推廣種植的適宜密度?;ㄢ徠诟晌镔|(zhì)積累最快,這時(shí)期加強(qiáng)田間管理有利于干物質(zhì)的積累,促進(jìn)棉田高產(chǎn)。

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