密度对间作棉花新陆中82冠层结构及产量的影响

胡宇凯 陈国栋 王佳乐 翟云龙

(塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

国内外学者对棉花冠层结构及其影响因素开展了大量研究，张昊[1]研究发现，平均行距、产量构成与下层光截获率呈极显著正相关关系，与中层、上层和总光截获率呈负相关关系，行距的扩大增加了棉田行间的光合有效辐射，显著提升了棉花下部的结铃数和棉铃质量，最终提高了产量；连续施氮270kg·hm-2，可获得较优的棉花群体冠层结构，有利于冠层光分布结构，提高光能利用效率，获得较高的产量[2]；喷施缩节胺可显著提高冠层中上部比叶重及各部位平均叶簇倾角和散射辐射透过系数(TC)，显著降低冠层下部、上部叶面积指数，提高棉花籽棉产量[3]；刘帅[4]研究了播期与种植密度对棉花冠层时空分布的影响，结果表明，长江流域棉区，密度为12万株·hm-2的棉花群体冠层PARI较大，密度为7.5万株·hm-2的棉花冠层在生育后期对PAR的截获具有优势；张玮涛[5]在北疆棉区的研究则表明，种植密度为16.5万株·hm-2时，棉花保持了较高的叶面积指数与平均叶簇倾角，是提高单株结铃数、单铃重、衣分的重要原因。

前人的研究多集中在单作条件下棉花冠层结构及其影响因素的研究，对间作条件下棉花冠层结构及产量的影响研究较少。通过研究枣棉间作条件下种植密度对棉花“新陆中82”冠层结构及产量的影响，以期为南疆地区间作棉花适宜的种植密度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020年在塔里木大学校内实验基地进行，地处阿拉尔市，年日照率为66%，年日照时数约2996h，年均太阳辐射为559.4～612.1kJ·cm-2；年均气温10.8℃，≥10℃的积温4100℃左右，无霜期220d；年均降水量60～100mm，蒸发量1976.6～2558.9mm，属极端干旱区。

1.2 试验设计

本试验以枣园间作的棉花为研究对象。枣树为2012年酸枣直播建园，于2013年春嫁接红枣，行距3m、株距1m。在距离枣树74cm处种植棉花，棉花品种为“新陆中82”，设置5个种植密度，M1：12万株·hm-2；M2：15万株·hm-2；M3：18万株·hm-2；M4：21万株·hm-2；M5:24万株·hm-2。每小区长5m，宽3m，面积15m2，重复3次，共15个小区。采用(66+10)cm的种植模式，1膜3垄6行；播种前施足底肥并浇足底水，4月15日播种，其它管理模式同大田管理一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 冠层结构

采用LAI-2000测定叶面积指数(LAI)、平均叶簇倾角(MTA)及冠层开度(DIFN)，在棉花花铃期、吐絮期，将各小区内棉株分为上部(7果枝以上)、中部(4～6果枝)、下部(1～3果枝)，在同一水平面的不同位置(棉花宽行1次，棉花窄行1次，枣棉行间1次)进行测量，按上、中、下3层分别测定，每个小区重复3次。

1.3.2 产量

吐絮按实收测产记为产量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2019进行数据处理、作图，DPS软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 密度对间作棉花“新陆中82”冠层结构的影响

2.1.1 密度对间作棉花“新陆中82”LAI的影响

叶面积指数是反映冠层结构性能的重要指标[6]。在间作模式下，不同棉行LAI均随密度的增加而增大。在棉花花铃期，表现为棉花窄行(4.18)>宽行(3.87)>枣棉行(1.81)；冠层下部(3.88)>中部(3.56)>上部(2.42)。从不同密度看，棉花窄行LAI最大的是M5，达到4.98，最小的是M1，仅2.98；棉花宽行LAI最大的是M5，为4.55，最小的是M1，为2.75；枣棉行LAI最大的是M5(2.11)，M1最小(1.30)；可以看出，无论是窄行、宽行还是枣棉行，LAI均随密度的增加而增大。

在棉花吐絮期，表现为棉花窄行(2.72)>宽行(2.04)>枣棉行(1.37)；冠层下部(2.65)>中部(2.27)>上部(1.29)；窄行、宽行及枣棉行的LAI均随密度的增加而增大。从不同生育期看，花铃期的LAI比吐絮期高。

2.1.2 密度对间作棉花“新陆中82”DIFN的影响

DIFN在作物群体冠层中是反映光辐射透过程度的指标[7]。在棉花花铃期DIFN表现为枣棉行(0.28)>宽行(0.08)>窄行(0.07)；冠层上部(0.20)>中部(0.13)>下部(0.09)。DIFN随密度的增加而减小，窄行、宽行、枣棉行DIFN最大的均为M1，分别为0.13、0.13、0.40。

在吐絮期DIFN的变化表现为枣棉行(0.38)>宽行(0.24)>窄行(0.17)；冠层上部(0.40)>中部(0.23)>下部(0.16)；窄行、宽行及枣棉行的DIFN均随密度的增加而减小。从不同生育期看，花铃期的DIFN比吐絮期低。

2.1.3 密度对间作棉花“新陆中82”MLA的影响

MLA是反映株型的指标[8]。在棉花花铃期，MLA表现为窄行(38.01)>宽行(37.75)>枣棉行(28.16)；冠层下部(38.82)>中部(36.97)>上部(28.12)。MLA随密度增加而增大，窄行、宽行、枣棉行MLA最大的均为M5，分别为43.61、45.19、38.93。

棉花吐絮期MLA窄行(27.64)>宽行(27.13)>枣棉行(18.21)；冠层下部(27.00)>中部(25.86)>上部(20.11)；窄行、宽行及枣棉行的MLA均随密度的增加而增加。从不同生育期看，花铃期的MLA比吐絮期高，其中花铃期棉花窄行比吐絮期高10.11。

2.2 密度对间作棉花“新陆中82”产量的影响

在不同种植密度下籽棉产量与皮棉产量均表现为M3最高，M3籽棉产量为4357.7kg·hm-2，分别比M5、M4、M2、M1高17.86%、4.92%、10.36%、20.99%；M3皮棉产量为1798.1kg·hm-2，分别比M5、M4、M2、M1高16.30%、3.93%、8.59%、19.47%，见图1。

图1 密度对棉花“新陆中82”产量的影响

3 讨论

叶面积指数、冠层开度、平均叶簇倾角是反映冠层结构性能的重要指标，在棉花生长发育过程中，保持冠层不同层次叶面积合理分布，使群体内光均匀分布，冠层开度较合理，能提高群体光合效能[9]。本试验的研究表明，叶面积指数和平均叶簇倾角随着密度的增加而增大，冠层开度则随着密度的增加而下降。花铃期的冠层开度比吐絮期低，这可能与花铃期是棉花营养生长与生殖生长并进阶段，而吐絮期以生殖生长为主有关，吐絮期棉株已封行，因此花铃期的冠层开度比吐絮期低。M1与M5产量较低，说明密度过高过低都无法形成高产，低密度棉花个体优势明显，株型松散受光情况好，单株铃数与单铃重等都优于其它处理，但群体总铃数不足，无法达到高产；高密度下棉花株型紧密棉花叶面积指数虽高，但下部冠层受光情况差，光截获能力不足，到棉花生育后期内部叶片脱落严重，单株优势受到影响，也没有形成较高的产量。前人研究表明，一定范围内，棉花单株蕾数、果节数和铃数与种植密度呈负相关，高密度致使单株生产力较低[10]，本研究得出了相同的结论。M3在籽棉产量与皮棉产量上都表现出了优势，表明只有适宜密度才能优化群体冠层结构，促进群体合理的光分布，达到产量的高效形成。

4 结论

在枣棉间作种植模式下，棉花叶面积指数、平均叶簇倾角均随密度的增加而增大；棉花冠层开度随着密度的增加而减小；棉花栽培密度会改变棉花冠层结构从而影响产量的形成，合理的种植密度是提高产量的重要途径。本研究中M3(18万株·hm-2)种植密度总产量优势明显、冠层结构合理、光能利用充足，可以带来较高的经济效益。因此，可为南疆地区间作棉花适宜的种植密度提供理论依据。