
摘要:为探究中棉425在长江流域棉区不同的种植密度下,各生育时期的干物质积累与分配的关系,于2020年在赣北地区进行田间密度试验。结果表明,种植密度对棉花干物质积累量有显著影响,随着种植密度的增加,棉花群体总干物质累积量也在增加;同一密度不同时期的群体总干物质积累量随着时间增加呈上升斜线或波浪式增长;但密度达到适宜的群体后,干物质积累量的差异又会减小;花铃期干物质积累最快,这期间加强田间管理有利于干物质积累。种植密度改变了棉花群体干物质的分配,过高或过低的种植密度都不利于棉花干物质积累和分配,D4(8.25万株/hm2)处理表现出较高的生殖器官群体干物质量与分配,有较高的产量潜力,是中棉425在长江流域广泛推广种植的适宜密度。
棉花是我国重要的经济作物,在国民经济中占有重要地位[1]。棉花干物质积累是构成其经济产量的基础,干物质在各器官间的分配则直接影响到营养生长、生殖生长和群体的发展动态,进而影响到产量和品质[2]。旺长型棉花开花后干物质积累量高,但主要积累于营养器官,生殖器官积累量较少;弱苗型棉花干物质积累量低,营养器官和生殖器官的干物质积累量都较少,最终产量也较低;生长健壮的棉花,干物质积累量适中,生殖器官的干物质积累较高,产量也较高[3]。
许多学者针对棉花干物质积累和分配,已进行了大量的研究,但由于品种、种植地区、管理措施等的不同,使得结论不尽相同。刘洪,等[4]认为从现蕾到初花期所积累的干物质,只有6%~9%分配给蕾铃;在结铃盛期,中熟棉蕾铃干重占地上部干重的47%~50%,短季棉蕾铃干重占地上部干重的50%~52%。田绍仁,等[5]研究认为:棉花不同时期的干物质分配不同,苗期为“叶>根>茎”,蕾期为“叶>茎>根>蕾”,花铃期为“铃>叶>茎>根”,吐絮期为“铃和絮>茎和根”。徐立华,等[6]认为,盛花前干物质积累分配到生殖系统中,促进果枝数和果节数及蕾的增加;盛花后干物质积累分配到生殖器官中,有利于总铃数、成铃率及铃重的提高。
种植密度是作物栽培措施中较易调控的农艺措施,密度不同造成作物干物质不同进而影响作物群体结构,从而使作物温光等生态条件产生差异[7,8]。通过探讨中棉425在长江流域棉区不同的种植密度下,各生育时期的干物质积累与分配的关系,为中棉425在长江流域棉区科学田间管理提供指导。
1、材料与方法
1.1试验地点及供试品种
试验于2020年在江西省棉花研究所试验基地(位于九江市西郊)进行,试验地土壤类型为壤质灰潮土,肥力中等;供试品种为中棉425(中国农业科学院棉花研究所提供)。
1.2试验设计
试验采用随机区组设计,共设置6个密度,分别为D1(1.50万株/hm2)、D2(3.75万株/hm2)、D3(6.00万株/hm2)、D4(8.25万株/hm2)、D5(10.50万株/hm2)、D6(12.75万株/hm2),3次重复。棉花播种时间为5月20日,采用直播方式,行间距为0.76m,小区面积为68.40m2。其他田间管理措施与当地棉花生产一致。
1.3调查内容与方法
在棉花出苗后,每隔20天对棉花植株进行取样调查,每个小区取代表性棉株2株,3次重复,按照根、茎、叶、生殖器官等部位将棉株分解,把分好的样品放置在烘箱内,105℃下杀青0.5h,80℃下烘干至质量恒定后,对棉花各部位干物质进行称重并记录,最后根据各器官干物质重分别计算出棉花干物质分配系数。计算方法为:干物质分配系数=棉花各器官干物质量/棉花总干物质量。
1.4数据分析
相关数据使用MicrosoftExcel2016录入和整理分析。
图1种植密度对棉花总干物质积累的影响
2、结果与分析
2.1种植密度对棉花干物质积累的影响
由图1可以看出种植密度对棉花干物质积累有显著影响,随着种植密度的增加,棉花群体总干物质积累也在增加;同一密度不同时期的群体总干物质积累量随着时间增加呈上升斜线或波浪式增长。在7月10日以前处理间的棉花群体干物质量差异不明显,在7月10日以后,处理间的棉花群体干物质量差异越来越大,8月20日至9月10日的群体干物质量以D6处理增长速度最快,D2~D5处理增长速率差异不大,但都显著高于D1处理。9月10日之后群体干物质量D2、D3、D6处理不再增加,D1、D4、D5处理仍在增加,但D4、D5和D6处理间差异也越来越小,D4处理干物质量超过D5处理。说明密度的增加可以提高棉花群体干物质的积累,但密度超过一定量后,群体干物质积累量又会减少。
图2种植密度对棉花地下部分干物质积累的影响
由图2可见,棉花地下部分群体干物质积累量变化趋势与群体总干物质积累量变化趋势类似。在7月10日前,处理间地下部分群体干物质量差异不明显,7月10日之后,地下部分干物质随种植密度的增加而增加,但在9月10日之后D4处理地下部分干物质量增长速度超过D5处理。
图3种植密度对棉花茎枝干物质积累的影响
从图3可以看出,棉花茎枝部位干物质量的变化趋势跟地下部分干物质量变化趋势类似。茎枝干物质量在7月10日之前处理间相差不大,在7月30日至8月20日处理间增长速率相近,在8月20日至9月10日除了D6处理增长速率增加外其他处理增长速率趋于平缓,在9月10日之后D1、D2和D3处理间差异越来越小,D4、D5和D6处理间差异也越来越小。说明增加密度可以提高棉花茎枝部位干物质量的积累,但密度达到一定值后,茎枝部位干物质量的差异又会缩小。
图4种植密度对棉花叶片干物质积累的影响
由图4可知,叶片群体干物质量整体随密度的增加而增加。其中D6处理在8月20至9月10日增长速率最快,其他处理在这期间增长缓慢或呈下降趋势,在9月10日之后,所有处理叶片群体干物质量均呈下降的趋势,但D1处理变化不大,棉花叶片群体干物质积累从大到小依次为D6、D4、D5、D3、D2、D1。
从图5可见,棉花生殖器官干物质量呈曲线变化,在7月30日之前,处理间差异不大,在9月10日D2、D3、D4处理相近,9月10日至9月30日D4处理还处于快速增长阶段,最终超过D5处理,其他处理变化较为缓慢。
图5种植密度对棉花生殖器官干物质积累的影响
表1种植密度对棉花地下部分干物质分配系数的影响
表2种植密度对棉花茎枝干物质分配系数的影响
2.2种植密度对棉花干物质分配的影响
由表1可知,随着生育进程的推进,地下部分干物质分配系数大致呈下降的趋势;处理间除了7月10日外,其他生育时期均是随着密度的增加而升高。
分析表2的数据可知,棉花茎枝部位干物质量随着生育期的推进,在逐渐增加,在7月30日达到峰值后再逐渐降低;处理间在7月30日之后表现为随着密度的增加而增加的趋势。
从表3可以看出,随着生育进程的推进,各处理叶片干物质分配系数均呈下降的趋势,9月30日较6月20日平均下降了76.40%;不同密度间叶片干物质分配系数变化不明显。
表4表明,生殖器官干物质分配系数随生育进程的推进而增加;在8月20日之后,不同密度间生殖器官干物质分配系数随着种植密度的增加而降低,9月30日D1干物质分配系数为57.21%,而D6干物质分配系数只有49.18%。
表3种植密度对棉花叶片干物质分配系数的影响
表4种植密度对棉花生殖器官干物质分配系数的影响
3、讨论
棉花高效群体的建立和实现棉花优质高产必须依赖于棉花干物质生产[1]。赵中华,等[9]认为在一定的密度范围内群体密度对棉花的影响主要表现在干物质积累量上。本研究表明种植密度对棉花群体干物质累积有显著影响,随着种植密度的增加,棉花群体总干物质积累也呈增加的趋势,并呈上升斜线或波浪式线增长。这与刘瑞显[10]、史伟,等[2]的研究结果一致。肖荧男,等[11]认为棉花各时期干物质积累量,低密度的明显比其他密度的低,密度对干物质积累的影响随生育期进程的推进而增强,在开花期才出现比较明显的差异。本研究也得到类似结果,花铃期干物质积累增长迅速,加强这一时期的田间管理有利于提高干物质积累。
棉花在生长过程中,干物质的生产与分配是一个统一的库源协调过程[12],同时干物质分配中心也在不断发生转移,要保证棉花高产需要在增加干物质积累量的同时获得较高的生殖器官干物质分配系数[2]。种植密度改变了棉花群体干物质的分配,过高或过低的种植密度都不利于棉花干物质积累和分配[13,14,15],本研究也表明了这一点。棉花地下部分和茎枝部位干物质分配系数总体上随种植密度增加而增加,而棉花生殖器官干物质分配系数随种植密度的增加而降低。从各个器官干物质积累图可以看出,D4(8.25万株/hm2)处理各器官后期干物质积累量均超过D5(10.50万株/hm2)处理,而且从干物质分配表中还可以看出D4(8.25万株/hm2)处理拥有较高的生殖器官群体干物质分配系数,既保证了充足的群体,又保证了健壮的个体、适宜的干物质分配比例。表明D4(8.25万株/hm2)处理有较高的产量潜力,是中棉425在长江流域广泛推广种植的适宜密度。
4、结论
种植密度对棉花干物质积累有显著影响,随着种植密度的增加,棉花群体总干物质积累也在增加,呈上升斜线或波浪式线增长,但密度达到适宜的群体后,干物质的差异又会减小。种植密度改变了棉花群体干物质的分配,过高或过低的种植密度都不利于棉花干物质积累和分配,D4(8.25万株/hm2)处理表现出较高的生殖器官群体干物质量和分配,有较高的产量潜力,是中棉425在长江流域广泛推广种植的适宜密度。花铃期干物质积累最快,这时期加强田间管理有利于干物质的积累,促进棉田高产。
参考文献:
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