doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.05.008
摘" 要：【目的】研究不同种植密度对棉花品种中棉113农艺性状、产量及纤维品质等影响，为确定机采模式下中棉113适宜的种植密度提供参考。
【方法】以中棉113为供试品种，设置6种密度处理，分别为9×104株/hm2（D1）、12×104株/hm2（D2）、15×104株/hm2（D3）、18×104株/hm2（D4）、21×104株/hm2（D5）和24×104株/hm2（D6），分析机采模式下
不同种植密度对中棉113生长发育、棉铃空间分布、干物质积累及产量的影响。
【结果】中棉113株高、茎粗随着种植密度的增大而降低；叶面积指数均在苗后88 d（8月1日左右）达到峰值，其中D5处理最高，为4.1；随着种植密度的增加，棉铃脱落的果枝高度逐渐由第2果节和3果节向第1果节靠拢，同时棉株上部和下部的两个脱落高频区向中部果枝靠拢。棉铃着生趋向棉株内侧靠拢，吐絮铃主要着生在棉株下部。棉花营养器官干物质积累量随着密度的增加呈先增加后减小的趋势，而生殖器官干物质积累量则随着密度的增加而增加。籽棉产量上D5处理最高，为5 217.83 kg/hm2，与D4处理差异不显著，较D1、D2、D3、D6处理均存在显著差异。
【结论】合理密植有利于促进棉花生长发育，机采棉在1膜6行（66 cm +10 cm）机采模式、种植密度21×104株/hm2（D5）时，有利于中棉113获取较高的产量。
关键词：棉花；种植密度；农艺性状；产量；纤维品质
中图分类号：S562""" 文献标志码：A""" 文章编号：1001-4330（2024）05-1102-10
收稿日期（Received）：
2023-09-28
基金项目：
国家重点研发计划项目“棉花轻简高效栽培技术集成与示范”（2020YFD1001005）；新疆维吾尔自治区天山英才项目（2021）；塔里木大学校长基金团队项目“棉花遗传改良与栽培创新研究团队”（TDZKCX202309）
作者简介：
董祯林（1997-），男，甘肃武威人，硕士研究生，研究方向为棉花高产栽培，（E-mail）：13614225882@qq.com
通讯作者：
陈国栋（1986-），男，甘肃武威人，教授，博士，研究方向为作物逆境生理生态，（E-mail）cgdzky@163.com
李亚兵（1972-），男，湖北黄梅人，研究员，博士，硕士生/博士生导师，研究方向为棉花轻简化栽培与智慧农业，（E-mail）criliyabing@163.com
0" 引 言
【研究意义】2022年新疆棉花播种面积约占全国83.2%，产量约占全国90.2%［1］。在矮、密、早、膜的栽培模式下［2］，合理密植是新疆棉花高产栽培主要技术之一。在低密度下，棉株株高较高，茎粗较大，单株生长发育比较好［3］，但由于叶片较少导致热量流失较多。在高密度下，棉株叶片空间紧凑，叶片互相重叠，后期脱叶效果不理想，影响下层叶片的透光性和通风性，棉株下部出现畸形铃、烂铃脱落；机采棉的棉花含杂率过高影响生产效率、经济效益和纤维品质。研究不同种植密度对中棉113农艺性状及产量的影响，对提高棉花的产量和品质有实际意义。【前人研究进展】适宜的行距配置可以提高机采棉的光合作用，加快棉株生育进程，改善棉花生长的土壤水热条件，从而提高产量［4-6］。高密度种植提高了棉花的光截获能力，在一定范围内抑制了无效果枝和赘芽的生长。低密度种植增长了棉株的株高和茎粗，塑造了良好的株型，同时提高了单株棉花枝叶干物质的积累量，提升棉花个体的光合能力［7-8］。18×104 株/hm2是一个适宜的种植密度，更有利于棉株干物质的形成［6］。通过研究棉花各生育期棉株群体的棉铃分布特征，确定了最佳种植密度［9］，刘锦涛等［10］研究发现，随着种植密度的增大，棉铃着生的数量逐渐增多，从外层的果节向内部聚集，高密度的棉铃脱落越来越严重。徐高羽等［7］研究发现，在76 cm等行距条件下，密度18×104 株/hm2可以提高产量。李春梅等［11］研究认为，76 cm等行距条件下种植密度15×104 株/hm2可以获得较高的产量。【本研究切入点】前人研究大多是基于76 cm等行距种植模式，或结合不同的密度、品种以及化肥调控展开的，而对于66 cm+10 cm的机采棉种植模式文献报道较少。需要研究不同种植密度对棉花品种中棉113农艺性状、产量及纤维品质等影响。【拟解决的关键问题】以棉花品种中棉113为研究对象，分析1膜6行（66 cm+10 cm）的种植模式下不同种植密度对棉花群体农艺特征和产量的影响，为中棉113机采棉高产、高效提供理论依据。
1" 材料与方法
1.1" 材 料
试验于2022年在新疆阿拉尔市中国农业科学院棉花研究所试验基地（40°51′N，81°30′E）进行。该试验田土壤质地为砂壤土，土壤有机质含量为10.58 g/kg，全氮0.64 g/kg，速效磷25.38 mg/kg，速效钾190.5 mg/kg，pH值7.7。供试棉花品种为中棉113。
1.2" 方 法
1.2.1" 试验设计
设置6个密度处理，分别为9×104 株/hm2（D1）、12×104 株/hm2（D2）、15×104 株/hm2（D3）、18×104 株/hm2（D4）、21×104 株/hm2（D5）和24×104株/hm2（D6），采用单因素完全随机区组试验设计，每个处理3次重复，共计18个小区，小区面积47.88 m2（7.00 m×6.84 m），4月25日播种，5月4日定苗，种植方式为1膜6行（66 cm+10 cm）膜下滴灌机采模式，棉花田间管理同常规棉田。
1.2.2" 测定指标
1.2.2.1" 生育期
每个小区的中间膜随机选择1 m长度（1 m×2.28 m）所有棉花标记挂牌，调查棉花生育期。
1.2.2.2" 株高、茎粗
从棉株苗期开始，在各小区分别选取连续5株长势均匀一致具有代表性的棉株，挂牌标记，测定株高（打顶前测量棉株子叶节到主茎生长点顶端的距离），打顶后测量棉株至打顶横截面处距离和茎粗，直至吐絮期结束，共测定7次。
1.2.2.3" 叶面积
自苗期至吐絮期，在棉花各关键生育时期，于各小区选取有代表性的棉花2株，取样后将叶片剪下展平铺开于白板上（禁止叠放），同时放置40 cm量尺作为标尺，用照相机拍照后用Image-Pro Plus（Media Cybernetics，Inc.）软件计算叶面积，共测定7次，计算叶面积指数（Leaf area index，LAI）。
单位叶面积指数（LAI）=单位总叶面积×单位土地面积株数/单位土地面积.
1.2.2.4" 干物重
于出苗后21、36、51、66、81、96、111和126 d，共取样8次，各处理选取长势均匀的棉株2株，按根、茎、叶、花、蕾、铃6种组织取样，分别装入纸袋中，在105℃下杀青30 min，转到80℃下烘干至恒重，称量各组织干物质质量。
1.2.2.5" 吐絮率
每小区随机选取长势均匀一致的10株棉花，挂牌标记，当有棉铃开始吐絮时，每隔6 d调查1次，共3次，直至收花结束，用吐絮铃数除以总铃数计算吐絮率。
1.2.2.6" 时空分布
每小区选取长势均匀一致的连续10株棉花，挂牌标记，每隔15 d调查1次，共8次，记录各棉株蕾、花、小铃（苞叶没有完全展开）、大铃、蕾花铃脱落、吐絮铃的空间分布，直至生育期结束。
株式图：参考雷亚平等［12］数字化的株式图计算棉株中每个节位的现蕾、小铃（苞叶没有完全展开）、成铃、吐絮、脱落等生殖器官性状出现的概率。
1.2.2.7" 产量及纤维品质
在收获期每小区选14.35 m2（7.00 m×2.05 m），对各处理分别取正常吐絮的棉铃各100朵，依次测定其单铃重和衣分，以各小区收获实际株数和单铃重及衣分计算产量。实收产量测定于棉花收获期对每个处理整张膜进行实收，晒干并称重。将轧花后皮棉样品送农业农村部棉花品质监督检验测试中心进行HVI9000 检测其上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、伸长率和马克隆值。
1.3" 数据处理
采用Microsoft Excel 2016软件进行数据处理及图表制作，SPSS 25中的最小显著性差异（LSD）法检验差异的显著性，当P≤0.05时则认为处理间存在显著差异。用Surfer 16作等值线图描述不同密度下棉铃的分布。
2" 结果与分析
2.1" 不同种植密度对棉花农艺性状的影响
2.1.1" 不同种植密度对棉花株高的影响
研究表明，各处理间棉花株高均呈随密度的增大而减小的趋势。随着生育进程推进，6月1日至7月1日棉花株高迅速增高，各处理棉花株高差异逐渐增大，在打顶（7月2日）后趋于稳定，在9月1日左右各处理棉花株高达到最大，在63.53～90.53 cm，其中D1处理株高最大，为90.52 cm，D6处理株高最小，为63.53 cm，两者株高相差27.39 cm，D1与D2、D3处理无显著差异，与D4、D5、D6处理存在显著差异（P＜0.05）。图1
2.1.2" 不同种植密度对棉花茎粗的影响
研究表明，不同处理下的棉株茎粗变化与株高随着棉花生育进程的推进趋势基本一致，6月1日至7月1日期间快速增加，7月1日以后逐渐趋于平稳，至8月15日，D1处理最大，为12.78 cm，比其他各处理高出1.96、2.44、2.45、3.17、3.28 cm，各处理间始终表现为随着密度的增加茎粗逐渐变小的趋势，且各处理之间均达显著差异水平，降低种植密度可以使棉株茎粗增加。图2
2.2" 不同种植密度棉花叶面积指数变化
研究表明，不同种植密度下各处理棉株叶面积指数表现为“慢-快-慢”的趋势，且叶面积指数均在8月1日达到最大，各处理之间存在显著性差异，其中D5处理叶面积指数最大，为4.1，较其他处理分别增加39.02%、24.39%、36.59%、12.20%和2.43%。低于18×104/hm2处理下，棉株虽然有比较好的株型和个体优势，但是过低的密度导致棉株群体优势不明显，同样，高于18×104/hm2处理下虽然有较好的群体优势，但棉株生育后期群体密度过大将导致棉株下部形成密闭空间造成下部的叶片脱落，使叶面积指数下降。 图3
2.3" 不同种植密度棉花各器官干物质积累量的变化
研究表明，各处理在出苗后前期对棉株的干物质积累量没有显著影响，棉株营养器官干物质积累量随着生育进程的推进呈先增大后减小的趋势，在苗后111 d左右时棉株营养器官干物质积累量达到最大，表现为D5＞D4＞D2＞D3＞D1＞D6。
随着棉株的生长，在苗后126 d，各处理生殖器官干物质积累量达到顶峰，其中D5处理生殖器官干物质积累量最大，为10 122 kg/hm2，较其他处理分别高出30.3％、8.8％、38.2％、15.9％、18.1％。各处理棉株总干物质积累量在苗后51 d之前无显著差异，在苗后51～96 d迅速增大，各处理之间差异显著，在苗后111 d时D3、D4、D5处理总干物质积累量开始减小，而其他处理则继续增加。图4
2.4" 不同密度条件下棉株吐絮率的变化
研究表明，各处理棉株吐絮率在吐絮中期无显著差异，在吐絮期前期和后期存在差异，低密度处理的棉花吐絮率要高于高密度处理且吐絮时间也要略早于高密度处理。表1
2.5" 吐絮期棉铃脱落率空间分布
研究表明，各处理之间棉铃的脱落主要集中在中部果枝和下部果枝之间，上部果枝脱落率较小。D1处理脱落以第3果枝和第6果枝的第2果节为中心向其他果枝发散，其中第6果枝的第2果节脱落最严重，D2处理脱落以第2果枝和第4果枝的第2果节向其他果枝发散，D3、D5处理棉铃脱落集中在第4果枝和第5果枝的第2果节处，D4、D6处理棉铃脱落集中在第6果枝，同时2个脱落中心向中部果枝靠拢。图5
2.6" 棉铃吐絮率空间分布
研究表明，随着种植密度的增加，棉铃着生趋于向棉株内侧靠拢，D1、D2、D3、D4处理棉花吐絮铃主要集下部果枝与中部果枝之间，D5、D6处理棉花吐絮铃主要分布在下部果枝，各处理上部果枝基本无吐絮铃，且着生棉铃的果枝数量与果节数量呈负相关。图6
2.7" 产量、产量构成及纤维品质
2.7.1" 产量及构成因素
研究表明，D3、D4、D5、D6处理的实际收获株数比理论株数略低，分别减少了57、2 804、2 523、688 株/hm2，但各处理之间仍存在显著差异水平（P＜0.05）。不同种植密度下对单株成铃数影响较大，随着密度的增大，单株铃数逐渐减小，D2处理铃数最大，为10.6个，比其他处理分别多0.9、3.0、3.7、4.2、5.0 个/株，D6处理铃数最少，为5.6个；单铃重则以D5处理最大，为5.39 g，与D2、D3、D4之间差异不显著；产量呈随着密度的增加先增大后减小的趋势，在D5处理时产量达到最高，为5 217.83 kg/hm2，比其他处理依次增产751.66、692.47、336.39、176.45、254.92 kg/hm2，在此田间管理模式下D5处理（21×104株/hm2）最佳。表2
2.7.2" 不同种植密度对棉花纤维品质的影响
研究表明，不同种植密度棉花纤维品质之间无显著差异。上、中、下各部位的棉花上半部平均长度、整齐度指数以及断裂比强度随密度的增加呈“增大-减少-增大”的趋势，D4处理在各部位的三项指标均为最低。各处理的上、中、下部位棉花马克隆值无显著差异，D5处理下部与中部整齐度指数无差异，与其它处理的上、中、下部位存在显著差异。伸长率随密度的变化呈“增大-减小-增大”的趋势，D3处理下部伸长率最高，为6.80，与D1、D6处理之间无差异，与其余处理差异不显著。表3
3" 讨 论
3.1" 不同种植密度下棉株农艺性状及叶面积指数的变化
种植密度决定群体数的大小，影响棉花单株的生长发育、产量形成以及品质提升［13-14］。李春艳等［15］研究表明，在相同的种植模式下，种植密度对棉花的株高、株高日增长量、茎粗、叶面积均有显著影响，与试验结果相似。棉花的株高和茎粗随着密度的增大呈下降趋势，是因为在相同的养分供给条件下，随着单株数量的增加，养分的竞争激烈，高密度处理棉株的生长发育受到了限制。戴茂华等［16］研究结果认为，株高随密度的增加而增加，与试验结果不同，
是因为该文献中的密度设计与研究试验密度设计不同，且有较大差距。随着种植密度的增大，叶面积指数在生育前期和中期呈缓慢增长到快速增长的趋势，高密度处理的叶面积指数要高于其他处理，到生育后期高密度处理的叶面积指数开始快速下降，是因为棉株群体较大导致叶片互相重叠，棉株下部通光，透风环境较差，造成了叶片脱落。
3.2" 不同种植密度对棉铃空间分布和干物质积累量的影响
棉株生长发育以及成铃分布受种植密度的影响较大［17］，试验中各处理棉花成铃果枝数存在显著差异，与戴茂华等［16］的结论相同。随着密度的增加棉铃由外部向内侧集中，高密度处理的棉花群体脱落中心向棉株中部果枝的第1果节靠拢，与薛惠云［18］的结论一致。
试验结果表明，随着生育期的变化，在生育前期和中期棉株具有较好的单株优势，光吸收率和叶面积指数均维持在较高的水平，营养器官干物质积累量也迅速增加，到生育中后期，营养生长逐渐转化为生殖生长，营养器官干物质积累量逐渐下降，生殖器官干物积累量开始迅速增加。在同一生育前期，低密度处理拥有较好的单株个体弥补了密度的不足，而在同一生育后期高密度处理则拥有较好的群体优势。因此，在整个生育期，营养器官干物积累量随密度的增加呈先增加后减小的趋势，与周相等［19］研究结果相似，而生殖器官干物积累量随密度的增加而增加，与胡启星等［20］研究结果相似。
3.3" 不同种植密度对棉株产量及纤维品质影响
合理密植是提高机采棉产量的重要措施［11］，试验研究发现随着密度的增加，棉株的单株铃数呈先增加后下降的趋势，与胡启星等［21］研究结果相似，而各处理单株铃重变化不大，是由于不同地区在棉花铃期的环境温度差异导致的［22］；实收产量表现为随着密度的增加产量呈先增加后下降的趋势，当种植密度为21×104株/hm2时产量最高，与华烨等［23］研究结果一致，当种植密度大于21×104株/hm2时产量减小。因此，只有合理的种植密度才能协调好植株个体与群体间的生长关系，使棉株个体拥有良好的株型和成活率，从而实现高产优质的目的［24］。
4" 结 论
在66 cm+10 cm种植模式下，种植密度的改变对棉株的农艺性状、干物质积累量、棉铃空间分布以及实收产量均有显著影响，其中株高、茎粗值在8月15日前后达到峰值，D5处理的叶面积指数在8月1日最高，为4.1。在苗后126 d，各处理生殖器官干物质积累量达到顶峰，其中D5处理最高，为10 122 kg/hm2，依次比D1、D2、D3、D4、D6处理高出30.3％、8.8％、38.2％、15.9％、18.1％。各处理实收产量随着密度的增大呈先增大后减小的趋势，在D5处理（21×104株/hm2）时产量达到最高。在66 cm+10 cm种植模式下，传统机采模式下21×104株/hm2（D5）的种植密度，有利于获取较高的干物重和叶面积指数，促进群体生长发育，进而获取较高的机采棉产量。
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Effects of different planting densities on agronomic traits and yield of Zhongmian 113
DONG Zhenlin1，2，WAN Sumei1，XIONG Shiwu2，MA Yunzhen2，MAO Tingyong1，YANG Beifang2，LUO Lei2，LIU Chaoqun1，CHEN Guodong1，LI Yabing2
（1. College of Agriculture， Tarim University， Aral Xinjing 843300， China;" 2. State Key Laboratory of Cotton Biology， Cotton Research Institute/Chinese Academy of Agricultural Sciences， Anyang Henan 455000， China）
Abstract：【Objective】 To study the effects of different planting densities on the agronomic traits， yield and fiber quality of CCM 113 and determine the suitable planting density of CCM 113 under machine harvesting mode.
【Methods】 In this experiment， 6 density treatments were set up with China Cotton 113 as the test variety： 9×104 plants/hm2 （D1）， 12×104 plants/hm2 （D2）， 15×104 plants/hm2 （D3）， 18×104 plants/hm2 （D4）， 21×104 plants/hm2 （D5） and 24×104 plants/hm2 （D6） to study the effects of different planting densities on their growth and development， boll spatial distribution， dry matter accumulation and yield under the traditional machine harvesting mode.
【Results】 Zhongmian113 plant height and stem thickness decreased with increasing planting density; leaf area index reached its peak around 88 days after seedling （around August 1）， with the highest in D5 treatment at 4.1; with increasing planting density， the height of fruiting branches shed by cotton boll gradually approached from the 2nd and 3rd fruiting nodes to the 1st fruiting node， while the two shedding HF areas in the upper and lower parts of the cotton plant approached to the middle fruiting branches.The cotton boll tended to be borne in the inner part of the cotton plant， and the spitting boll was mainly borne in the lower part of the cotton plant.The dry matter accumulation of nutritional organs of cotton tended to increase and then decrease with the increase of density， while the dry matter accumulation of reproductive organs increased with the increase of density.The seed cotton yield was the highest in D5 treatment with 5217.83 kg/hm2， which was not significantly different from D4 treatment and significantly different from D1， D2， D3 and D6 treatments.
【Conclusion】" Reasonably dense planting is conducive to the cotton plant to make full use of natural resources and promote growth and development.In a film six-row （66 cm +10 cm） machine picking mode， planting density at 21×104 plants/hm2（D5） is conducive to medium cotton 113 to obtain a higher machine-picked cotton yield.
Key words：cotton;planting density; agronomic trait; yield; fiber quality
Fund projects：National Key Ramp;D Program Project \"Integration and Demonstration of Light and Efficient Cultivation Technology for Cotton\" （2020YFD1001005）; Tianshan Talent Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region （2021）；Research Team of Cotton Genetic Improvement and Cultivation Innovation \"Team Project of the President′s Fund of Tarim University”（TDZKCX202309）
Correspondence author： CHEN Guodong （1986-）， male， from Wuwei， Gansu， Ph.D.， professor， research direction ： crop stress physiology and ecology，（E-mail） cgdzky@163.com
LI Yabing （1972-）， from Huangmei， Hubei， Ph.D.， doctoral supervisor，research direction： covers light and simplified cultivation and intelligent agriculture， （E-mail） criliyabing@163.com
