南疆棉区机采种植模式下棉花种植密度研究

辛明华 王占彪 李小飞 韩迎春 冯璐 王国平 雷亚平 杨北方 邢芳芳 熊世武 范正义 李亚兵

摘要：為探索南疆机采棉适宜种植密度，以中棉所60为试验材料，于2017—2018年在南疆阿拉尔研究6个不同种植密度（每公顷9.0万、12.0万、15.0万、18.0万、21.0万、24.0万株）对棉花生长发育、冠层、产量及其纤维品质的影响。结果表明，密度对棉花生育期、生长发育、光截获、棉铃分布、产量及其纤维品质均有显著影响。具体为：在行距（66+10）cm机采棉种植模式下，随密度增加，果枝数、叶枝数显著减少，果节长度受到抑制，光截获量增加，棉铃分布向中下部和内部集中，单株成铃数减少，单铃重和霜前花率有所下降，衣分变化不明显。本试验中，每公顷密度（18.0～21.0）万株的各处理产量较高，其中每公顷18.0万株处理的产量最高，两年度平均产量为5 943.1 kg/hm2，且其纤维长度和整齐度适中，马克隆值、断裂比强度以及断裂伸长率最佳;当每公顷密度超过21.0万株时，各测定指标除整齐度和断裂伸长率之外，其余整体呈现下降趋势。本试验条件下，南疆棉区棉花种植密度以每公顷18.0万株较为适宜。

关键词：南疆棉区;机采棉花;种植密度;冠层结构;产量;品质

中图分类号：S562.04  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2020）01-0046-07

Abstract To find out suitable planting density for high-yielding and good-quality of cotton under machine-picked planting mode in South Xinjiang， six different density levels （90 thousand， 120 thousand， 150 thousand， 180 thousand， 210 thousand and 240 thousand plants per hectare） were set in Alar， South Xinjiang， using CCRI 60 as the experimental material in 2017-2018. The effects of planting density on cotton growth and development， canopy， yield and fiber quality were studied. The results showed that density affected cotton growth period， growth and development， light interception， boll distribution， yield and fiber quality significantly. Under the planting mode of machine-picked cotton with row spacing as （66+10） cm， with the increase of density， the number of fruiting branches and leaf branches decreased significantly， the fruit node length was restrained， the light interception increased， the cotton boll distribution concentrated to the middle and lower parts and interior， the boll number per plant decreased gradually， the boll weight and pre-frost flowering rate decreased， and the lint percentage changed but not obvious. In this experiment， the yield under the treatments of 180 thousand～210 thousand plants per hectare was higher with the average yield as 5 943.1 kg/hm2. In which， the yield of 180 thousand plants per hectare was the highest， the fiber length and uniformity were moderate， and the micronaire value， breaking specific strength and breaking elongation were the best. When the density exceeded 210 thousand plants per hectare， the measured indicators showed downward trends except for the uniformity and elongation at break. Under the experimental conditions， the cotton planting density of 180 thousand plants per hectare was more suitable for the South Xinjiang.

Keywords Cotton region of the South Xinjiang;Machine-picked cotton;Planting density;Canopy structure; Yield;Quality

2.3 不同种植密度对棉花果枝数、叶枝数以及果节长度的影响

由图2可以看出，密度对果枝数、叶枝数及果节长度具有明显的调控作用，即果枝数、叶枝数及果节长度均随密度增加而逐渐降低。不同密度处理间比较，低密度（D1、D2）下的叶枝数显著高于中密度（D3、D4）和高密度（D5、D6），最高叶枝数是最低叶枝数的2.8倍，且最低叶枝数为1.5台。果枝数也受密度制约，D4和D5处理显著低于D1、D2、D3但显著高于D6，且D1、D2和D3处理的果枝数为12台以上，D4、D5处理果枝数为11～12台，D6处理果枝数最低为10.6台，最高与最低果枝数差1.6台。种植密度变化对果节长度的影响较小，中密度（D3、D4）处理与高密度（D5、D6）和低密度（D1、D2）均无显著差异，但中密度到低密度条件下的果节长度降低较多，低密度下的平均果节长度为4.8 cm。综上所述，种植密度影响了棉花的水平与垂直生长，且改变营养与生殖生长状况，其过高过低都对棉花生长不利。

2.4 不同种植密度下群体冠层PAR截获率的变化

不同种植密度下群体冠层PAR截获率基本是响应光辐射的变化呈现一致的变化规律。由图3可见，两年度各处理群体冠层PAR截获率呈现开口向下的二项式分布，于播种后105 d左右达到最大值。不同处理之间比较，D6的冠层PAR截获率最高，D1最小，且R2均达0.8以上。棉花生长前期植株矮小，冠层PAR截获率增加缓慢，各处理差异较小;随着植株生长，冠层PAR截获率差异逐渐增大，达到最大值后D1与D6处理的冠层PAR截获率在2017、2018年度分别相差0.298、0.189，且最大PAR截获率分别达到0.843、0.878;后期棉株生理机能下降，叶片发黄脱落，冠层PAR截获率也随之下降。两年度棉花冠层PAR截获率变化趋势基本一致，均为随密度增加而提高，但达到D4后，差异变小。2018年PAR截获率高于2017年。

2.5 不同种植密度下棉铃空间分布状况

由表2可知，两年度棉田单株铃数均随种植密度的增加而减少。水平分布上，内围是果节成铃的集中部位，占80.31%～98.19%，随密度增大而增加，且高密度与低密度相差12.88～17.88个百分点;外围铃受D1、D2低密度处理影响较大，受D5、D6高密度处理影响较小，D3、D4处理则介于二者之间。这说明密度对棉株的横向伸长具有显著调控效应，随密度增加内围铃显著增加，而外围铃明显降低。从垂直分布上看，密度越高下部铃占比越高，最高密度相较于最低密度下部铃占比2017、2018年分别高13.72、11.27个百分点。D4处理的中部铃比例最多，显著高于其它处理，说明D4密度更有利于高品质棉铃的生长，且D4处理上部铃数相对适中，叶枝成铃数相对较少。叶枝铃占单株成铃数的比例多集中于1309%～38.38%之间。两年度单位面积总铃数表现出随密度升高先增加后减少的特点，2017年总铃数高于2018年。

2.6 不同种植密度对棉花产量及其构成因素的影响

由表3可以看出，两年度棉花生长试验产量结果基本一致，即种植密度对棉花产量及其构成因素具有明显的调控效应。6个密度处理均以D4的籽棉产量和皮棉产量最高。各密度处理的霜前花率在95.1%～97.7%之间，受密度影响较小。衣分受密度影响也较小。从单铃重变化可看出，单铃重随密度增加呈减小趋势，D6与D1处理2017、2018年度分别相差0.4、0.5 g;单株成铃数和单铃重呈明显负相关，但2018年最终产量高于2017年，说明2018年单株成铃数与单铃重相比前者较高是决定2018年产量较高的主要原因。

2.7 不同种植密度对棉花纤维品质的影响

从表4中可以看出，不同密度处理下，棉铃纤维上半部平均长度随密度增大呈现逐渐降低的特点，D1、D2和D3处理的纤维上半部平均长度较高，但其整齐度较低，马克隆值一般;D5和D6处理的整齐度最好，达到85.5%及以上，但其上半部平均长度、马克隆值最低，断裂比强度不高;另外还可以看出，2017年和2018年6个密度处理的平均上半部平均长度分别为29.82、29.41 mm，平均整齐度分别为84.86%、85.40%，D4处理的上半部平均长度和整齐度介于高密度与低密度处理之间，其马克隆值、断裂比强度也最高。断裂伸长率作为衡量纤维强度的重要指标，受密度调控效果显著，但两年度试验结果均为D4处理最高，分别为8.8%、6.9%。综上，就两年度各密度处理比较而言，D4处理的纤维品质总体表现最好。

3 讨论

3.1 不同种植密度下棉花冠层分布特征差异

适宜的株行距配置可以协调群体与个体的关系，塑造合理的棉花群体结构，优化其冠层分布，促进对光辐射的高效截获及转化，从而利于產量增加和品质提高[1-3]。在机采棉种植模式下，行距设置为（66+10）cm较适宜，但密度不同则会影响棉花群体冠层的分布特征。前人研究表明，随种植密度增加，株高呈线性降低，果枝、叶枝和果枝长度受株高降低影响而减少;同时，棉铃空间分布也会受到限制性影响，尤其是中部铃受影响最大[16-19]。此外，研究表明，棉花中下部铃是生产优质棉的主要部位，尤其是中部铃对产量贡献较大[20，21]。本研究表明，随密度增加，株高和株宽均随密度的升高而降低，同时，果枝数、叶枝数及果节长度也降低。种植密度对棉株的横向伸长具有显著调控效应，从而影响了棉花的水平与垂直生长，且改变营养与生殖生长状况，其过高过低都对棉花生长不利，其中每公顷密度18.0万株（D4）处理下中部铃比例最多，外围铃比例适宜，空间分布最合适。

此外，种植密度影响着群体大小、绿色冠层持续时间、叶倾角分布等因素，而这些因素决定着植物冠层光辐射截获能力[22]。种植密度大，群体空间密闭，叶面积覆盖加强，光能拦截率加大，截获光能总量增加，但因个体所占空间减小、个体间竞争增加，会导致个体植株弱小，光能利用率反而下降，光合产物净余量减少，不利于产量的积累[6，23]。本研究中，随密度增加光辐射截获率升高，但每公顷密度达到18.0万株（D4）后，光辐射截获率达到较高程度，增加密度对光辐射截获率的提升空间较小。

3.2 不同种植密度下棉花产量及品质差异性分析

种植密度决定着群体数的大小，影响着棉花个体的生长发育和竞争、产量形成以及品质提升[24， 25]。研究发现，种植密度对棉花产量及品质具有显著影响，主要是因为影响到棉花对光辐射的截获和对光能的利用。适宜种植密度下，光辐射截获量大，有效光辐射利用率高，生产光合产物较多，有利于干物质的积累与分配，利于产量形成[26-28];同时，充足的光合物质，有利于营养物质的合理分配，有利于纤维素的积累，从而有利于棉花纤维品质提升[28-31]。本试验中，中棉所60每公顷密度18.0万株下群体冠层分布合理、光截获率较高、棉铃空间分布优化、中部和下部棉铃较多、易于成铃，最终籽棉产量最高，纤维品质总体最好。

4 结论

本试验在机采棉种植模式行距（66+10）cm下，每公顷种植密度18万株，其群体冠层优化、棉铃分布合理、中部结铃多、下部结铃适宜，籽棉和皮棉产量以及霜前花率均最高。

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