劉錦濤，郭子軒，曹 娟，萬素梅，陳國棟,李亞兵，翟云龍，毛廷勇

(1.塔里木大學(xué)農(nóng)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】我國棉花產(chǎn)量占世界同期的1/4[1]，2020年我國新疆棉區(qū)棉花種植面積達(dá)250.8×104hm2，產(chǎn)量達(dá)516.1×104t，分別占全國植棉面積的78.9%、總產(chǎn)量的87.3%[2]。新疆棉區(qū)是我國最大的優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)區(qū)[3]。地膜使用量的不斷增加，影響著農(nóng)田續(xù)耕能力的提高[4-6]，有研究提出無膜種植棉花的理念[7]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】合理的株行距配置有利于調(diào)控群體冠層結(jié)構(gòu)，建立高光效棉株群體，提高光能利用效率，促進(jìn)光合產(chǎn)物向生殖器官的運(yùn)輸[8-12]。隨著種植密度增加，果節(jié)、鈴重等呈下降趨勢，脫落率呈上升趨勢[13]，等行距(低密度)第7果節(jié)以上、第2及以外果節(jié)成鈴率高于寬窄行(高密度)[9]，1膜3行的行距配置提供了充足的空間，有利于激發(fā)棉株個(gè)體與群體潛力[14]。稀密種植棉花對其纖維品質(zhì)存在影響[15],無地膜覆蓋棉花籽棉產(chǎn)量差異不顯著[16-17]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】研究無膜棉高產(chǎn)栽培技術(shù)體系，有采用棉花數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄不同時(shí)期棉花的長勢，通過Kriging空間插值法繪制棉鈴空間分布等值線圖[18]的研究。但關(guān)于無膜棉行距差異對成鈴及產(chǎn)量品質(zhì)的影響研究較少。更需研究不同行距配置下無膜棉生殖器官發(fā)生概率，成鈴及脫落的差異。【擬解決的關(guān)鍵問題】以2個(gè)新疆南疆主推種植品種中619與新陸中82號為材料，設(shè)立不同的行距配置，分析成鈴特性和行距配置對無膜棉成鈴及產(chǎn)量的影響，為南疆無膜棉高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2020年在新疆阿拉爾市塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)教學(xué)科研試驗(yàn)基地(N40°32’42”，E81°18’53”)，地處塔里木盆地西北邊緣，屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，常年年均日照2 556.3～2 991.8 h，日照率為58.69%，年平均氣溫為10.7℃。墾區(qū)雨量稀少，冬季少雪，地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，年均降水量為40.1～82.5 mm，年均蒸發(fā)量1 876.6～2 558.9 mm。土壤質(zhì)地以沙壤土為主，肥力中等。棉花生育期4月中旬到10月中旬。

供試品種選擇早熟棉品種中619和新陸中82號。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在7月24日(開花期)，8月18日(花鈴期)，9月5日(吐絮期)記錄各處理連續(xù)5株標(biāo)記的棉花長勢數(shù)據(jù)。表1

根據(jù)新疆寬膜幅寬2.28 m的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置A：1幅3行(76 cm+76 cm)、B：1幅4行(76 cm+10 cm+76 cm)、C：1幅6行(66 cm+10 cm)3種無膜棉行距配置模式，株距為10.5 cm。出苗后定苗1穴1株，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)。小區(qū)施肥、病蟲害防治和化學(xué)調(diào)控參照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)管理水平。圖1

圖1 不同行距模式棉花種植示意Fig.1 Schematic diagram of cotton planting in different row spacing modes

表1 不同處理棉花生育時(shí)期及生育期Table 1 Different treatment cotton growth period and growth period

1.2.2 測定指標(biāo)

于7月22日起，在各小區(qū)選擇具有代表性的連續(xù)5株棉花調(diào)查植株長勢，包括株高、果枝始節(jié)位、各果節(jié)棉鈴等，采用棉花數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將第1到第3果枝定義為下部果枝，第4到第7為中部果枝，第8及8以上定為上部果枝，除第1果節(jié)處結(jié)鈴?fù)?，均為外圍鈴?/p>

1.3 數(shù)據(jù)處理

Pij為第i果枝j果節(jié)生殖器官發(fā)生概率，nijk為第K株棉花i果枝j果節(jié)生殖器官發(fā)生與否[18]，選擇Microsoft Excel 2010，Surfer2017，Stata15，Origin2018進(jìn)行株式圖繪制，DPS 8.0對棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同行距配置下中棉619棉鈴空間分布

研究表明，棉花在去除頂端優(yōu)勢后是營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵時(shí)期，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，果枝數(shù)隨之增加，冠層結(jié)構(gòu)逐漸完善，出現(xiàn)明顯的棉鈴空間分布。在7月24日，1幅6行的果枝數(shù)為8個(gè)，低于1幅3行和1幅4行，棉株外圍成鈴數(shù)量在0.5～3個(gè)。3種模式下棉花頂部都處于開花現(xiàn)蕾狀態(tài)，結(jié)鈴數(shù)量低。7月24日成鈴分布區(qū)域隨種植行數(shù)的增加變化幅度變小，1幅3行棉鈴數(shù)量維持在9個(gè)左右。

8月18日，棉田各處理棉花成鈴穩(wěn)定，3種模式結(jié)鈴果枝數(shù)均達(dá)到了11個(gè)，3行的內(nèi)圍鈴中部成鈴概率高，第8果枝以上成鈴概率顯著減少；與4行一致，6行成鈴數(shù)量中下部最多，頂部成鈴數(shù)少，內(nèi)圍鈴棉桃數(shù)量平均為8個(gè)。1幅3行的棉鈴集中分布在第2到第8果枝，1幅4行和1幅6行棉鈴少于1幅3行，且成鈴數(shù)量隨著果枝部位增高和果節(jié)外移而降低。該生育時(shí)期各處理已成型棉鈴逐漸膨大，但棉花頂部仍有未受精花蕾，其中葉枝棉桃生長緩慢。圖2

圖2 棉花生育期內(nèi)田間溫度和相對濕度變化Fig.2 Variation trend chart of field temperature and relative humidity during cotton growth period

9月5日棉花進(jìn)入吐絮期，成鈴果枝數(shù)，棉桃數(shù)量基本固定。1幅3行與4行成鈴果枝數(shù)相同，均達(dá)到12果枝，1幅6行成鈴果枝10個(gè)。1幅4行外圍成鈴概率與1幅3行相同，3行外圍鈴數(shù)量維持在3～5個(gè)，單株成鈴數(shù)量為11個(gè)以上，棉桃空間分布成金字塔形，以中下部成鈴為主。1幅6行棉鈴空間分布呈菱形，中部果枝成鈴數(shù)量多，下部棉桃數(shù)量少于上部，成鈴果枝數(shù)為10個(gè)，明顯低于其他2種種植模式。

花鈴期各處理成鈴數(shù)量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，成鈴果枝數(shù)與成鈴數(shù)量明顯增加。各種植模式間棉桃以中下果枝著生為主，內(nèi)圍鈴數(shù)量維持在7.5個(gè)以上。棉花產(chǎn)量的空間分布隨種植模式不同而不同，較窄的行距導(dǎo)致棉鈴節(jié)數(shù)變少。隨著棉花行距的縮短，棉鈴節(jié)數(shù)依次為A = B > C，棉鈴分布集中在棉花植株的垂直中心，在水平位置上，隨著棉花行距密度增加，棉鈴的分布集中在棉花植株內(nèi)側(cè)中部。圖3

圖3 不同行距配置下中棉619 棉花產(chǎn)量空間分布Fig.3 Spatial distribution of cotton yield of Zhong 619 under different row spacing configurations

2.2 不同行距配置下新陸中82號棉鈴空間分布

研究表明，新陸中82號在花鈴期7月24日1幅3行、4行、6行的成鈴果枝數(shù)分別為8、8、7，3行、4行伏前棉桃分布區(qū)域以2至6果枝為主，棉鈴數(shù)量呈現(xiàn)菱形分布，6行處理伏前棉桃分布呈現(xiàn)金字塔形。

8月18日，各處理成鈴果枝數(shù)量3行>4行=6行，3行處理棉花上部(果枝>7)成鈴概率為30%，中下部果節(jié)位置成鈴概率在同一水平，各果枝成鈴數(shù)相當(dāng)。4行處理外圍成鈴數(shù)量在3個(gè)左右，中部果枝成鈴數(shù)量低于上部與下部果枝。在第3至8果枝位置出現(xiàn)第3至4果節(jié)結(jié)鈴。6行處理的成鈴集中在垂直位置中部。在第4至6果枝處第3果節(jié)位置出現(xiàn)坐果。棉鈴分布以內(nèi)側(cè)成鈴為主。

吐絮期3行處理棉鈴分布成金字塔形，外圍鈴成鈴數(shù)量在5個(gè)左右，以中下部果枝成鈴為主，4行處理第4至7果枝開始形成棉桃，棉花中上部成鈴數(shù)量多，在第1到9果枝處成鈴率高。第6至9和第9至11果枝數(shù)出現(xiàn)第3果節(jié)坐果的現(xiàn)象。6行處理棉株的結(jié)鈴果枝數(shù)為9條。棉花內(nèi)側(cè)結(jié)鈴數(shù)量明顯高于外側(cè)。

新陸中82號在花鈴期以靠近棉花內(nèi)側(cè)坐果為主，隨著棉花行數(shù)的增加，棉花成鈴分布由向外延伸變?yōu)橄騼?nèi)側(cè)集中，外圍鈴數(shù)量占總體數(shù)量的比例減少。圖4

圖4 不同行距配置新陸中82號棉花產(chǎn)量空間分布Fig.4 Spatial distribution of cotton yield of Xin 82 under different row spacing configurations

2.3 不同行距配置下2品種在花鈴末期棉鈴脫落空間分布

研究表明，1幅3行種植模式中，2品種的棉鈴脫落分布大致相似，棉株中部棉桃保持較好，中619品種脫落主要集中在第3至9果枝，在第8果枝處脫落情況最為嚴(yán)重。新陸中82號品種在第4和第10果枝脫落數(shù)量最多。水平方向上，棉花脫落區(qū)域集中在外圍第2、3果節(jié)處。1幅4行模式中，中619品種棉鈴脫落數(shù)量分布區(qū)域與3行模式相似，脫落較輕。新陸中82號品種棉鈴脫落集中在中上部果枝，與3行模式相比棉花脫落較重。在1幅6行的種植模式中，2品種棉株脫落情況大致集中在中部果枝，新陸中82號品種脫落情況更顯著，在第6、8果枝處脫落概率更高，脫落數(shù)量更多。

中619品種在3種種植模式的脫落情況為1幅4行輕微，1幅3行次之，1幅6行嚴(yán)重。新陸中82號隨著行數(shù)的增加，脫落情況愈發(fā)嚴(yán)重，由棉花上下部向中部區(qū)域集中。1幅6行嚴(yán)重，1幅4行次之，1幅3行輕微。在3種種植模式情況中，新陸中82號脫落數(shù)量與中619相比較更顯著，棉鈴脫落分布更集中。圖5

圖5 不同行距配置下中棉619、新陸中82號棉花脫落變化Fig.5 Cotton shedding of Zhong 619 and Xin 82 under different row spacing configurations

2.4 不同行距配置下2品種不同果節(jié)位點(diǎn)生殖器官分布

研究表明，中619品種第1果節(jié)發(fā)生概率隨著果枝位點(diǎn)的變高，生殖器官發(fā)生概率逐漸降低，第2果節(jié)器官發(fā)生集中在中部果枝，第3果節(jié)發(fā)生概率趨勢與第1果節(jié)相似，但略有降低。第4果節(jié)發(fā)生集中在中部果枝，上部果枝發(fā)生概率為零。1幅4行第1果節(jié)、第3果節(jié)生殖器官相同果枝處發(fā)生概率均大于1幅3行。

1幅4行種植模式中全果枝第1、3果節(jié)生殖器官發(fā)生概率均大于同期的3行、6行模式，各處理在第2果節(jié)生殖器官發(fā)生概率維持在50%以上的果枝數(shù)為3個(gè)。第3果枝發(fā)生概率維持在50%以上的果枝數(shù)中，4行>3行>6行。各處理第1果節(jié)發(fā)生概率在75%以上的果枝號數(shù)中，4行>3行>6行。3行中第4果節(jié)出現(xiàn)生殖器官的果枝數(shù)為6，4行、6行第4果節(jié)出現(xiàn)生殖器官的果枝數(shù)為1。

新陸中82號品種1幅3行模式中第1果節(jié)和第3果節(jié)在第1至10果枝處生殖器官發(fā)生概率為80%，第10果枝后發(fā)生概率迅速降低，第2果節(jié)棉花中部的第4至7果枝發(fā)生概率大于50%，1幅3行的棉花全枝條第4果節(jié)無生殖點(diǎn)。4行中第1果節(jié)第1至3果枝花蕾鈴發(fā)生概率大于70%，第4至10果枝處發(fā)生概率維持在68%，第2果節(jié)處發(fā)生概率大于50%的果枝號為3、4、5、7。第3果節(jié)第1至11果枝生殖發(fā)生概率均大于50%，在棉花的中下部枝條中第4果節(jié)存在生殖器官分布，但概率較低。6行中第1果節(jié)與第3果節(jié)花蕾發(fā)生概率隨著果枝號的增加變化趨勢相似，第1至7果枝處發(fā)生概率大于80%，第8果枝以后概率迅速降低。棉花第2果節(jié)的第1至4果枝發(fā)生概率大于50%，第4果節(jié)棉株下部果枝花蕾發(fā)生概率低。

新陸中82號1幅3行種植模式第1、2、3果節(jié)主要生殖器官著生枝條(第1至7果枝)處發(fā)生概率均大于60%，其中第1、3果節(jié)第1至9果枝相比1幅4行相同果節(jié)果枝生殖器官發(fā)生概率更高，隨種植行數(shù)的增加，第1果節(jié)處發(fā)生概率顯著升高，但上部果枝發(fā)生概率下降速度更快，如圖F中各果節(jié)在第11果枝不再有花蕾著生。根據(jù)趨勢圖分析，第1、3果節(jié)發(fā)生概率維持在50%以上的果枝數(shù)中，3行>4行>6行，各處理第2果節(jié)發(fā)生概率大于40%的果枝數(shù)量中，4行>3行>6行，第4果節(jié)處發(fā)生概率的果枝數(shù)量中4行>6行>3行。圖6

注：A、B、C：中619 1幅3行、4行、6行7月24日棉株不同果節(jié)位點(diǎn)生殖器官分布概率。D、E、F：新陸中82號1幅3行、4行、6行7月24日棉株不同果節(jié)位點(diǎn)生殖器官分布概率

2.5 不同行距配置下棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

研究表明，棉花產(chǎn)量構(gòu)成受不同行距配置的影響，各處理間存在差異。中619品種A、B處理單鈴重、單株鈴數(shù)、單鈴籽棉重、單鈴皮棉重分別較C處理高6%和11%、36%和45%、36%和42%、37%和45%，行距配置對衣分無影響。B、C處理的產(chǎn)量分別為6 259.8和6 748.3 kg/hm2，顯著高于A處理(5 673.7 kg/hm2)。新陸中82號品種A、B處理單鈴重、單株鈴數(shù)、單鈴籽棉重、單鈴皮棉重分別較C處理高10%和6%、43%和22%、5%和6%、2%和2%。不同的行距配置對該品種單鈴棉籽重、單鈴皮棉重、衣分含量影響不顯著。C處理的產(chǎn)量為5 203.5 kg/hm2，顯著高于A處理(4 340.9 kg/hm2)，與B處理(5 092.6 kg/hm2)產(chǎn)量相近，差異不明顯。表2

表2 不同行距配置下棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素變化Table 2 Influence of row spacing configuration on cotton yield components

3 討 論

成鈴總數(shù)中伏桃占比大于秋桃和伏前桃，各果枝上不同節(jié)位棉鈴空間分布隨著種植模式的不同而發(fā)生變化，養(yǎng)分供應(yīng)與光能利用的競爭和脅迫強(qiáng)度直接影響棉株的成鈴數(shù)量和品質(zhì)[18-20]，李春梅等[21]研究發(fā)現(xiàn)，隨密度升高棉花成鈴向內(nèi)圍集中。試驗(yàn)中品種差異導(dǎo)致新陸中82號1幅6行內(nèi)圍成鈴率顯著高于中619品種，1幅3行棉花中下部成鈴穩(wěn)定，1幅4行、6行吐絮前期棉桃分布均表現(xiàn)出“下空性”[15]，是窄行密度過大群體隱蔽而伴生出的弊端。等行距條件下棉花成鈴分布趨勢與寬窄行高密度相似，單株成鈴數(shù)間差異不顯著。品種差異、群體環(huán)境差異會(huì)造成不同程度的棉鈴脫落。成葉情況、葉傾角、葉片氣孔導(dǎo)度等均影響棉花冠層溫度與透氣性，而冠層溫度因品種株型差異和種植密度而不同[22-23]，寬窄行模式棉花水肥分配差異較大，葉片重疊嚴(yán)重，造成群體郁蔽，導(dǎo)致新陸中82號品種1幅6行透光通風(fēng)差，外圍葉柄、果節(jié)柄細(xì)脆，易脫落。

研究發(fā)現(xiàn)棉花中下部果枝棉鈴是產(chǎn)量形成的重要部分，不同行距配置下，寬窄行(高密度)棉花果枝上部生殖器官發(fā)生概率顯著低于等行距(低密度)棉花[24-26]。研究中，1幅4行(中密度)處理果枝對應(yīng)果節(jié)處生殖器官發(fā)生概率較高，中619等行距配置下棉花生長空間大，養(yǎng)分供給足，長勢優(yōu)異，外圍第4果節(jié)開花現(xiàn)蕾數(shù)量多。隨著種植密度增高，蕾鈴著生的果枝數(shù)逐漸減少，且向中下部果枝集中。1幅4行處理下中619內(nèi)圍果枝花蕾發(fā)生概率顯著高于新陸中82號。1幅3行、1幅6行處理中2品種生殖器官發(fā)生概率分布差異不顯著，是品種株型和栽培管理共同作用的結(jié)果。行距配置對棉花產(chǎn)量構(gòu)成存在影響，試驗(yàn)得出等行距與寬窄行棉花在單株產(chǎn)量上存在差異，單株成鈴數(shù)與種植行數(shù)呈負(fù)相關(guān)，且在新疆生態(tài)條件下1幅4行棉花種植單株成鈴情況最佳。研究結(jié)果與前人研究結(jié)果保持一致[26-27]。其中，中619較新陸中82號更適合1幅4行寬窄行模式，產(chǎn)量表現(xiàn)優(yōu)異。

4 結(jié) 論

棉花成鈴空間分布由外向內(nèi)集中，成鈴數(shù)量呈現(xiàn)先增后減。等行距模式下(低密度)棉株成鈴分布呈金字塔形，寬窄行模式下(中、高密度)棉花結(jié)鈴空間分布均出現(xiàn)“下空性”。隨著種植行數(shù)增加，各果枝棉鈴脫落情況由棉株中上區(qū)域向外圍棉花中部果枝集中。寬窄行(高密度)模式下棉花同期現(xiàn)蕾開花果枝數(shù)減少，生殖器官發(fā)生概率與果枝數(shù)的增加(上部果枝)呈負(fù)相關(guān)，行距越窄，外圍果節(jié)著生花蕾概率越低。中619品種1幅4行種植模式在3種行距配置中表現(xiàn)突出，單株結(jié)鈴性強(qiáng)，成鈴分布均勻；新陸中82號品種除在1幅3行種植模式中與中619表現(xiàn)一致，其余各處理均低于中619。