不同種植模式和品種對棉花光合物質生產及產量的影響

孫明輝 葉爾蘭·木合塔爾 翟夢華 李雪瑞 徐新龍 張巨松

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.03.002

摘? 要：【目的】研究不同種植模式與品種對棉花光合物質生產及產量的影響。

【方法】試驗于2022年在新疆阿克蘇地區沙雅縣海樓鎮進行，選擇2種不同株型結構的棉花品種源棉11號、新陸中80號、新陸中84號和J206-5，選用2種種植模式：76 cm等行距（1膜3行）和（66+10） cm寬窄行（1膜6行），設置田間試驗分析不同種植模式及品種對棉花生育進程、植株形態、葉面積指數、凈光合速率、干物質積累和產量的影響。

【結果】不同棉花品種在1膜3行處理下較1膜6行處理生育期縮短4～6 d，株高、始果枝高度、果枝夾角和平均果枝長度受種植模式影響較大。盛鈴前期之前，不同株型棉花品種在1膜3行處理下的葉面積指數較高。但隨著生育期推移，株型松散型的源棉11號、J206-5和株型緊湊的新陸中80號、新陸中84號分別在1膜3行處理、1膜6行處理下葉面積指數下降幅度較小，在棉花生育后期能維持較高的葉面積指數。盛花期前，不同株型棉花品種的凈光合速率均表現為1膜3行處理高于1膜6行處理，但在盛花期至吐絮階段，株型松散型的源棉11號、J206-5和株型緊湊的新陸中80號、新陸中84號凈光合速率分別在1膜3行處理、1膜6行處理下達到最大值且下降緩慢，延長了光合作用持續時間，有利于棉花后期產量形成。株型松散型的源棉11號、J206-5在1膜3行處理下較1膜6行處理皮棉產量增加15.45%～17.23%，株型緊湊的新陸中80號、新陸中84號在1膜6行處理下皮棉產量較1膜3行處理增產9.23%～12.00%。

【結論】不同株型棉花品種應選擇適宜的種植模式，才能進一步發揮其增產潛力。株型松散的棉花品種適宜在76 cm等行距下種植，株型緊湊的棉花品種適宜在（66+10） cm模式下種植。

關鍵詞：棉花；種植模式；品種；生長發育；產量

中圖分類號：S562?? ?文獻標志碼：A??? 文章編號：1001-4330（2024）03-0537-10

收稿日期（Received）：

2023-08-11

基金項目：

國家重點研發計劃項目（2020YFD1001003）；新疆維吾爾自治區重大科技專項（2020A01002-4）；新疆農業大學作物學重點學科發展基金項目（XNCDKY2021014）

作者簡介：

孫明輝（1997-），男，河南扶溝人，碩士研究生，研究方向為棉花高產栽培，（ E-mail）2654912483@qq.com

通訊作者：

張巨松（1963-），男，江蘇江都人，教授，博士，碩士生/博士生導師，研究方向為棉花高產栽培與生理生態，（E-mail）xjndzjs@163.com

0? 引 言

【研究意義】2021年新疆棉花播種面積和產量均占我國的80%以上，同時北疆機采棉比例超過90%，南疆機采棉比例也接近80%，新疆已成為我國最大的商品棉生產基地和采棉機械化水平最高的地區［1-3］。棉花機械化采收需要與之適應的種植模式，采棉機才能進行有效的采棉作業［3］。新疆機采棉主要采用1膜6行（66+10） cm和1膜3行76 cm等行距2種種植模式［4-6］。生產中大多是從常規品種中選擇適宜機采的棉花品種，由于品種繁多，株型結構多樣，導致棉花生長發育及產量表現上存在差異［7］。研究種植模式和品種的科學搭配，進一步促進農機農藝的深度融合，對新疆機采棉栽培技術有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】

不同種植模式對棉花生長產生不同程度的影響，合理的種植模式是提高棉花產量的重要途徑。目前，已有種植模式對棉花生長發育和產量品質影響研究［8-14］，但因種植區域、種植密度及品種方面的差異，在產量和品質方面表現不一［12-19］。程林等［10］研究表明，1膜3行能加快棉花生育進程。姜艷等［11］研究表明不同種植模式會影響棉花空間分布，進而影響棉田水分利用效率。1膜3行較1膜6行和1膜4行能增加棉花產量和光能利用［12-13］。李建峰等［14］研究發現，雜交棉品種在1膜3行低密度處理下，能充分發揮雜種優勢獲得高產，而常規品種則適宜在1膜6行高密度處理下獲得高產。徐新霞等［15］對（72+4） cm和（66+10） cm 兩種模式研究發現（66+10） cm模式更有利于棉花后期通風透光，從而提高葉片凈光合速率，籽棉產量要顯著高于（72+4） cm模式［8，16］?！颈狙芯壳腥朦c】不同種植模式對棉花纖維品質的影響不大，但也有研究認為種植模式對棉花的纖維品質會產生一定影響［17-19］。需研究不同種植模式與品種對棉花光合物質生產及產量的影響?！緮M解決的關鍵問題】試驗采用2種種植模式及不同株型結構的棉花品種，研究不同種植模式與不同株型品種間生育進程、植株形態、葉面積指數、凈光合速率、干物質積累、產量及其構成因素的差異，為機采棉種植模式和品種的科學搭配及優化優質高效栽培技術提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1? 材 料

試驗于2022年在新疆阿克蘇地區沙雅縣海樓鎮試驗基地（44°17′N、82°42′E）進行。該地區屬溫帶大陸性干旱氣候，多年平均降水47.3 mm，年蒸發量1 500～2 000 mm，無霜期180～223 d，全年日照時數3 031.2 h，年均氣溫10.8℃。試驗地前茬作物為棉花。表1～2，圖1

1.2? 方 法

1.2.1? 試驗設計

采用雙因素裂區試驗設計，主區為種植模式，分別為1膜3行：76 cm等行距，行距76 cm，株距為6 cm；1膜6行：（66+10） cm寬窄行，平均行距38 cm，株距為12 cm。副區為品種，設置4個品種。理論種植密度均為21.9×104株/hm2。試驗共計8個處理，每個處理4次重復，共32個小區。每個小區長10 m，寬6.9 m（共3膜），單個小區面積為69 m2，試驗地總面積為1 656 m2。

1.2.2? 測定指標

1.2.2.1? 生育進程

調查記載各處理小區棉花出苗、現蕾、初花、盛鈴、吐絮生育時期的日期，計算各生育階段天數，以小區內50%的棉株到達各時期調查標準為準。

1.2.2.2? 主要農藝性狀

在棉花進入吐絮期后，各處理選取長勢均勻一致的棉株10株，測量并記錄其株高、莖粗、果枝數、始果枝高度、始果枝節位、平均果枝長度、平均果枝夾角。

1.2.2.3? 葉面積指數

于棉花盛蕾期、盛花期、盛鈴前期、盛鈴后期、吐絮期，各處理選取長勢均勻一致的樣點，采用LAI-2000植物冠層分析儀在18：00～20：00測定各處理的葉面積指數。

1.2.2.4? 凈光合速率

于棉花盛蕾期、盛花期、盛鈴前期、盛鈴后期、吐絮期，在各處理選取長勢均勻一致的棉株5株，采用CARIS-2光合測定儀在晴朗天氣的11：00～13：00，在自然光強下，測定每株棉花主莖功能葉的凈光合速率。。

1.2.2.5? 干物質積累

于棉花盛蕾期、盛花期、盛鈴前期、盛鈴后期、吐絮期4個生育時期，每小區選取長勢均勻一致的 3 株棉株，并按照莖、葉、蕾花鈴等不同器官分開后放入烘箱，105℃殺青30 min后，降至80℃恒溫至恒重，記錄干物質重量。

1.2.2.6? 產量及其構成因素

在棉花進入吐絮期后，調查各小區的實際收獲株數及鈴數，并在每個小區摘取棉株上部吐絮棉鈴30朵，中部吐絮棉鈴40朵，下部吐絮棉鈴30朵，總計100朵，稱量并計算棉花的單鈴重和衣分，重復3次。根據棉花產量構成，計算各小區籽棉產量和皮棉產量。

1.3? 數據處理

采用Microsoft office 2019和DPS 7.05 進行數據統計和分析，采用LSD法進行數據顯著性差異分析（P＜0.05），采用Origin 2021和GraphPad 8.0作圖。

2? 結果與分析

2.1? 種植模式與品種對棉花生育進程的影響

研究表明，種植模式對棉花生育進程影響顯著。同一棉花品種在2種種植模式下均表現為：1膜3行處理較1膜6行處理提前出苗1～2 d，盛鈴期前各生育階段提前1～3 d；提前3～7 d進入吐絮期，生育期提前4～6 d。表3～4

2.2? 種植模式與品種對棉花植株形態的影響

研究表明，種植模式對棉花株高影響顯著，1膜3行處理下的4個品種的株高比1膜6行處理要高出3.35～8.53 cm；其中，株型松散品種的源棉11號和J206-5棉花株高在1膜3行處理下要顯著高于1膜6行處理，株型松散的棉花品種更容易受種植模式的影響。種植模式和品種對棉花莖粗和果枝數影響不明顯。參試品種中，源棉11號的株高、莖粗和果枝數均高于其他品種。種植模式對棉花的始果枝高度影響顯著，各處理的棉花始果枝高度均表現為1膜3行大于1膜6行，源棉11號、新陸中80號、新陸中84號和J206-5在1膜3行處理下的始果枝高度分別較1膜6行處理高12.36%、8.09%、12.39%和16.07%。但種植模式對始果枝節位影響不顯著。不同種植模式和品種的棉花果枝夾角均表現為1膜3行處理>1膜6行處理。不同種植模式、品種及其交互作用對棉花平均果枝長度影響顯著，不同品種在1膜3行處理下果枝長度較1膜6行增加11.43%～36.90%。表5

2.3? 種植模式與品種對棉花葉面積指數的影響

研究表明，2種種植模式下4個棉花品種葉面積指數的消長變化均呈現單峰曲線，從盛蕾期到盛花期，棉花葉面積指數持續增加，盛鈴前期達到峰值，之后明顯降低。源棉11號和J206-5在棉花各生育時期的葉面積指數均表現為1膜3行顯著高于1膜6行，在盛鈴前期達到最大分別為6.24和6.19；新陸中80號和新陸中84號在盛蕾期至盛鈴前期，葉面積指數表現為1膜3行高于1膜6行，并在盛鈴前期葉面積指數達到最大分別為6.08和5.81，但與1膜6行處理下葉面積指數差異不顯著。在盛鈴前期至吐絮期階段，1膜3行處理下葉面積指數迅速下降，顯著低于1膜6行處理。在盛鈴期至吐絮期階段，新陸中84號的葉面積指數要顯著低于其他品種，表明品種的遺傳特性也會影響葉面積指數的變化。株型松散的源棉11號和J206-5在1膜3行處理下在棉花全生育期均能保持較高的葉面積指數，利于棉花生長發育；株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號在1膜6行處理下葉面積指數下降緩慢，有利于棉花后期生長發育。圖2

2.4? 種植模式與品種對棉花凈光合速率的影響

研究表明，2種種植模式下4個棉花品種凈光合速率的消長變化均呈現單峰曲線，從現蕾期到盛花期，棉花凈光合速率值持續增加，盛花期達到峰值，盛鈴期后明顯降低。在棉花整個生育期內，不同株型結構的棉花品種在2種種植模式下的光合速率變化存在明顯差異。在棉花各生育時期，株型松散的源棉11號和J206-5的凈光合速率均表現為1膜3行>1膜6行，且在盛花期凈光合速率1膜3行較1膜6行高出7.32%、6.67%。株型緊湊型的新陸中80號和新陸中84號在棉花盛花前的凈光合速率表現為1膜3行＞1膜6行，至盛花期達到最大值，較1膜3行處理高出2.96%、1.69%，盛花后其光合速率表現為1膜6行＞1膜3行。在棉花生育前期（盛花前），1膜3行種植模式有利于不同株型結構的棉花品種光合速率的增加，而在盛花后，棉花凈光合速率的變化主要受品種遺傳特性的影響，株型緊湊的棉花品種在1膜6行種植條件下更有利于光合作用的發揮。圖3

2.5? 種植模式與品種對棉花干物質積累的影響

研究表明，種植模式影響棉花單株干物質積累，不同株型品種單株干物質積累受種植模式影響結果不一致。至盛花期階段，各參試品種的單株干物質量均表現為1膜3行處理＞1膜6行處

理，在進入盛鈴期后，株型松散的源棉11號和J206-5的單株干物質積累量依舊表現為1膜3行＞1膜6行，在吐絮期時，1膜3行處理下的單株干物質積累量達114.06和115.14 g/株，較1膜6行處理高出7.06%和4.06%；株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號在進入盛鈴期后，單株干物質表現為1膜6行處理>1膜3行處理，在吐絮期階段，1膜6行處理下的棉花單株干物質積累量達117.18和103.85 g/株，較1膜3行處理高出7.33%和3.00%。圖4

2.6? 種植模式與品種對棉花產量及其構成因素的影響

研究表明，不同株型品種和種植模式對棉花產量均有顯著影響。不同處理之間的收獲株數差異不明顯，棉花單株結鈴數、單鈴重差異顯著，株型松散的源棉11號和J206-5在1膜3行處理下的單株結鈴數、單鈴重要顯著高于1膜6行處理，株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號的單株結鈴數在1膜6行處理下單株結鈴數、單鈴重顯著高于1膜3行處理。衣分主要取決于棉花品種遺傳因素，不同種植模式間衣分無顯著差異。株型松散的源棉11號、J206-5和株型緊湊的新陸中80號、新陸中84號籽棉產量和皮棉產量分別在1膜3行、1膜6行處理下籽達到最高。株型松散的源棉11號和J206-5在1膜3行處理較1膜6行處理籽棉產量分別增加16.37%、15.98%，皮棉產量分別增加17.23%、15.45%；株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號1膜6行處理較1膜3行處理籽棉產量分別增加11.04%、8.43%，皮棉產量分別增加12.00%、9.23%。無論在哪種種植模式下，新陸中80號和J206-5均保持較高的產量。表6

3? 討 論

3.1

蔡曉莉等［8］研究發現，1膜3行較1膜6行更能發揮棉株個優勢，有利于生育期前移。魏鑫等［9］研究表明，1膜3行較1膜6行相比提前4 d進入吐絮期，增大行距會使棉花生育期縮短，促進棉花早熟。張文等［12］研究發現同一品種下，1膜3行處理下棉花生育期較1膜6行、1膜4行提前2～6 d。李建偉等［20］也研究表明棉花生育期會隨著行距增加而縮短，生育進程提前。研究表明，在種植密度相同條件下，種植模式對棉花生育期影響顯著，且不同品種在不同種植模式下變化規律一致，各品種在1膜3行處理下較1膜6行提前3～7 d進入吐絮期。

3.2

農藝性狀是衡量作物生長發育的重要指標。眾多研究表明種植模式會對棉花的農藝性狀產生影響。徐新霞等［15］研究發現，種植模式會對棉花的株高產生一定的影響。周永萍等［21］研究表明不同種植模式對石抗126的株高有一定影響，但密度與種植模式對冀棉958和冀863沒有顯著影響，其原因可能是由于品種特性所致。始果枝高度是判斷棉花是否利于機采的一個重要指標，適宜機采的棉花品種，其果枝始節高在20 cm以上［22-23］。楊培等［16］研究表明，種植模式對棉花始節果枝高影響較大，棉花果枝始節高雖受種植模式的影響，但影響并不明顯。試驗研究表明，種植模式對棉花的株高、始果枝高度、果枝夾角均有顯著性影響，但對棉株的莖粗、果枝數影響不顯著，始果枝節位主要受品種遺傳特性影響較大。

3.3

種植模式對葉面積指數有明顯的調節作用［13-14］。徐新霞等［15］研究發現，（66+10） cm模式較（72+4） cm下棉株葉面積指數、葉傾角增大，冠層開度減小，群體通風透光性好，有利于葉片凈光合速率。爾晨等［26］研究表明，1膜3行處理下鈴期的SPAD值要顯著高于1膜6行和1膜4行處理。李建峰等［14］認為，1膜6行模式可以減小棉株間的競爭，從而促進個體發育，提高群體光合特性，而楊培等［16］認為，1膜3行模式可以提高群體整齊度，冠層內的光分布更為合理，有利于干物質的積累和產量的形成。試驗數據研究表明：在種植密度相同的條件下，不同種植模式下各處理在生育前期葉面積指數均呈現1膜3行大于1膜6行，峰值均出現在盛鈴前期，但隨生育期推移，不同棉花品種葉面積指數表現不一，株型松散的源棉11號和J206-5葉面積指數呈現1膜3行處理大于1膜6行處理；而株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號葉面積指數呈現1膜6行處理大于1膜3行處理；不同處理的凈光合速率在盛花期達到最大值，盛花期后株型松散的源棉11號和J206-5在1膜3行處理下有利于保持較高的凈光合速率，緊湊型的新陸中80號和新陸中84號則在1膜6行處理下凈光合速率最高，有利于光合物質產生，提高產量。

3.4

王聰等［23］研究表明，雜交棉品種在1膜3行處理下可以保持較高的群體光合速率，有利于干物質積累。1膜3行可以提高干物質最大積累速率，縮短干物質快速積累時期，促使棉花提前進入生殖生長，干物質最終積累最高［24-25］。試驗研究表明，株型松散的源棉11號和J206-5在1膜3行最終干物質積累最大，株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號在1膜6行下的干物質積累最大。棉花產量是受收獲株數、單株鈴數、單鈴重、衣分的影響。李健偉等［22］研究發現，種植模式會對棉花的單鈴重有調節作用，在一定范圍內，增大行距，有利于棉花單鈴重的增加。徐新霞等［15］在對（66+10） cm和（72+4） cm進行對比后，認為（66+10） cm模式改善群體間通風透光性，減輕蕾鈴脫落，外圍鈴增多，棉花產量增高。張昊等［27］研究表明，1膜3行較1膜6行、1膜4行單株鈴數較高，單鈴重最大，產量最高。試驗研究表明，種植模式對棉花單株結鈴數影響顯著，進而影響棉花產量。株型松散的源棉11號和J206-5在1膜3行處理下產量最高，株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號在1膜6行處理下產量最高。

4? 結 論

76 cm等行距模式可以加快棉花生育生長發育，生育期較（66+10） cm模式提前3～7 d，可顯著提高棉花株高和始果枝高度，一定程度上有利于機采。種植模式和品種顯著影響棉花冠層和光合物質積累。株型松散的源棉11號和J206-5在（66+10） cm模式下果枝交錯遮蔽，花鈴葉脫落嚴重，在76 cm等行距模式下，有利于個體發育，在后期能保持較高的葉面指數和凈光合速率；株型緊湊的新陸中80號和新陸中84號在76 cm等行距模式下，由于行距增大，行間漏光嚴重，在（66+10） cm模式下由于株距增大，有利于形成較好的冠層結構，有利于光合物質生產，提高產量。不同種植模式和品種對棉花產量主要影響在于單株結鈴數和單鈴重，株型松散的源棉11號和J206-5在76 cm等行距模式下較（66+10） cm模式皮棉增產15.45%～17.23%，株型緊湊的新陸中80和新陸中84號在（66+10） cm模式下皮棉增產9.23%～12.00%。株型松散的品種適宜在76 cm等行距模式下種植，株型緊湊的品種適宜在（66+10） cm模式下種植。

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Effects of different planting patterns and varieties on the production of photosynthetic substances in cotton and the impact of output

SUN Minghui，Yeerlan Muhetar，ZHAI Menghua，LI Xuerui，XU Xinlong，ZHANG Jusong

（Cotton Engineering Research Center，Ministry of Education/College of Agronomy，Xinjiang Agricultural University Urumqi 830052，China）

Abstract：【Objective】 To explore the effects of different planting modes and variety interactions on the production of photosynthetic substances and yield of cotton.

【Methods】? A field experiment was conducted in Hailou Town，Shaya County，Southern Xinjiang in 2022.Two machine harvesting planting modes were selected，namely "one film with three rows of 76 cm equal row spacing" and "one film with six rows（66+10） cm wide and narrow row spacing".Four cotton varieties with different plant types and structures，Yuanmian 11，Xinluzhong 80，Xinluzhong 84，and J206-5，were extensively cultivated in Southern Xinjiang and the effects of different planting modes and variety interactions on cotton growth process，plant morphology，leaf area index，canopy opening，net photosynthetic rate，dry matter accumulation，and yield were analyzed.

【Results】 The growth period of one film with three rows was shortened by 3-7 days compared to one film with six rows，and the plant height and height of the initial fruit branch were greatly affected by the planting mode.In the early stage of cotton growth，one film with three rows was more conducive to cotton production and development compared to one film with six rows.The LAI and Pn of each variety showed that one film with three rows was greater than one film with six rows.However，in the later stage of growth，different cotton varieties of different plant types performed differently.The loose type Yuanmian 11 and J206-5 maintain higher LAI and Pn under one film with three rows，while the compact plant types Xinluzhong 80 and Xinluzhong 84 performed better under one film with six rows.This in turn affected the formation of photosynthetic substances and yield.Yuanmian 11 and J206-5 increased their yield by 15.98% to 16.37% compared to one film and six rows，while Xinluzhong 80 and Xinluzhong 84 increased their yield by 9.23%-12.00% compared to one film and three rows.

【Conclusion】 Different cotton varieties should choose suitable planting modes in order to further unleash their potential for yield increase.Cotton varieties with loose plant types are suitable for planting at a spacing of 76 cm，while cotton varieties with compact plant types are suitable for planting in the（66+10） cm mode.

Key words：cotton; planting patterns; variety;growth and development; yield

Fund projects： National Key R&D Program Project（2020YFD1001003）; Major Science and Technology Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2020A01002-4）; Development Fund for Key Disciplines of Crop Science of Xinjiang Agricultural University（XNCDKY2021014）

Correspondence author： ZHANG Jusong（1963-），male，from Jiangdu，Jiangsu，professor，doctoral superviser，the research direction is high-yieid cultivation and physilolgical ecology of cotton，（E-mail）xjndzjs@163.com