播期與密度雙因素對陸地棉生長發育及產量的影響

張俊堯 王家勇 唐江華 婁善偉 李文珊 徐文修 孟令貽 何洪濤 桑軍民

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.03.003

摘? 要：【目的】研究不同播期與密度雙因素對棉花生長的影響，分析不同播期下棉花高產的適宜種植密度。

【方法】2022年于新疆塔城地區沙灣市進行裂區試驗，設置3個播期主區（4月11日、18日和25日，記作B1、B2、B3），3個密度副區（18×104、22.5×104和27×104株/hm2，記作M1、M2、M3），研究播期與密度雙因素對棉花出苗率、生育進程、農藝性狀、干物質積累及產量的影響。

【結果】播后膜下5 cm地溫高有利于棉花早出苗，且出苗率提高。在同一播期下，隨種植密度的增加，棉花生育期延長，株高、莖粗、果枝數及單株鈴數的平均值均顯著降低。在同一密度下，播期推遲，棉花的平均生育期縮短，平均單株及群體干物質積累量下降，單株鈴數顯著降低，平均籽棉產量降低。早播條件下，高密度（M3，27×104株/hm2）籽棉產量最高，為7 519.70 kg/hm2。中播或晚播條件下，中等密度（M2，22.5×104株/hm2）產量較高，分別為7 671.90和6 913.27 kg/hm2。

【結論】在氣候適宜的情況下應適期提早播種，播期為4月11日時適宜的種植密度為27×104株/hm2（M3），播期為4月18日（B2）或4月25日（B3）時種植密度為22.5×104株/hm2（M2）有利于棉花產量的提高。

關鍵詞：棉花；播期；種植密度；產量

中圖分類號：S562??? 文獻標志碼：A??? 文章編號：1001-4330（2024）03-0547-09

收稿日期（Received）：

2023-07-25

基金項目：

國家重點研發計劃項目（2023YFD2301205-03；2020YFD1001001）

作者簡介：

張俊堯（1997-），男，新疆沙灣人，碩士，研究生，研究方向為棉花高產栽培，（E-mail）764749184@qq.com

通訊作者：

徐文修（1962-），女，河北蠡縣人，教授，博士，碩士生/博士生導師，研究方向為綠洲農作制度與資源高效利用，（E-mail）xjxwx@sina.com

婁善偉（1982-），男，山東日照人，研究員，博士，研究方向為棉花栽培與生理，（E-mail）wei.lou@163.com

0? 引 言

【研究意義】新疆是我國棉花的主產區，其棉花種植面積及單產均位居全國首位［1］。2020年新疆棉花單產達2 063 kg/hm2，為全國水平的110.62%［2］。在棉花生產過程中，播期和密度是影響棉花生產的重要栽培因素，適宜的播期是作物生產中充分利用光熱資源、改善群體生長環境的重要栽培措施［3］。密度是構成群體結構的重要基礎因素，合理的種植密度則是作物充分利用光熱資源、構建良好群體結構的基礎［4］。近年來新疆年均氣溫呈逐漸上升趨勢［5］，喜溫作物播種期提前且生育期延長［6］，北疆棉區≥10℃積溫增多，無霜期延長［7-8］，2009～2018年棉花播種期較前20年平均提前5 d［9］。但棉區倒春寒等極端天氣亦時有發生，導致棉花播期推遲。面對北疆棉區復雜多變的春季氣候變化，在播期提前或推遲的情況下，研究適宜相匹配的種植密度，對保持和提高棉花產量有實際意義。

【前人研究進展】棉花具有無限生長習性，播期的早晚會導致棉花處于不同的光照、溫度、水分等環境條件，從而影響棉株的生長發育。早播，能使棉花生育期延長，棉花株高、有效鈴數及單株鈴數增大［10-11］，播種過晚導致霜前花率降低［12-13］，籽棉產量有所下降，北疆棉區播期一般為4月11～20日，最晚4月30日之前播種［7］。種植密度對棉花生長發育影響表現為，種植密度增加，棉花吐絮變晚，生育期延長，棉花株高降低［14，15］，單位面積籽棉產量呈先增加后減少的趨勢，北疆棉區棉花種植密度一般為18×104～27×104株/hm2［16-17］?！颈狙芯壳腥朦c】前人對不同播期與密度對棉花生長發育的影響有過相關研究，但多集中于山東及江西棉區［18-21］，其棉花生育期間環境及栽培措施與新疆棉區有較大差異，而且新疆僅見南疆棉區無膜栽培條件下的相關研究［22-23］?！緮M解決的關鍵問題】以新疆北疆棉區為研究區域，通過設置棉花播種期和種植密度雙因素田間試驗，研究不同播期和密度組合對棉花農藝性狀、干物質積累、產量及其構成因素的影響，分析不同播期條件下棉花適宜的種植密度，為新疆北疆棉區棉花穩產高產提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1? 材 料

試驗于2022年在新疆塔城地區沙灣市大泉鄉雙泉合作社進行，試驗地位于新疆天山北麓中段、準噶爾盆地南緣（85°36′E，44°22′N）。試驗地土地平整，土壤為沙壤土，0～20 cm土層土壤有機質含量7.87 g/kg、堿解氮32.7 mg/kg、有效磷11.4 mg/kg、速效鉀274 mg/kg、pH 8.88。生育期間降雨量及平均氣溫。棉花供試品種為源棉11號。圖1

1.2? 方 法

1.2.1? 試驗設計

采用裂區試驗設計，播期為主區，分別是4月11日（B1，早播）、4月18日（B2，中播）、4月25日（B3，晚播）；密度為副區：18×104株/hm2（M1，低密度）、22.5×104株/hm2（M2，中密度）、27×104株/hm2（M3，高密度）。小區隨機區組排列，采用1膜6行（66 cm+10 cm）種植模式。每個處理設置3個重復，共27個小區。膜寬2.05 m，每2幅膜為一個試驗小區，小區面積為45.6 m2（4.56 m×10 m），總面積1 231.6 m2。其余田間管理同大田。

1.2.2? 測定指標

1.2.2.1? 生育進程

以棉田各處理內50%的棉花植株達到苗期、蕾期、開花期及吐絮期的標準，記為其達到某一生育時期的起始日期。

1.2.2.2? 農藝性狀

于棉花打頂后10 d，各處理選取具有代表性的10株棉花調查株高（子葉節至生長點高度）、莖粗（子葉節處粗度）、果枝數、果枝始節位（棉花第一果枝在主莖上的著生節位）、果枝始節高度（子葉節至始果枝的高度）及子葉節高度。

1.2.2.3? 干物質

自苗期開始，每隔15 d調查1次，至吐絮期結束，各小區選取具有代表性的棉花2株，將地上部分按莖、葉、蕾鈴等器官分開，分裝入紙袋內放入105℃烘箱殺青30 min，80℃烘至恒重，冷卻后測定其干物質重。

1.2.2.4? 產 量

在棉花吐絮期，每小區選取一定面積大小的地塊調查收獲株數和總成鈴數，并計算單株成鈴數。各個小區選取具有代表性的植株，分別取下部（1～3果枝）、中部（4～6果枝）、上部（7以上果枝）吐絮鈴各20個，測定單鈴重，產量實收計產。

1.3? 數據處理

采用EXCEL 2019、SPSS 19.0、Orgin2021等軟件進行數據統計及分析。

2? 結果與分析

2.1? 不同處理對棉花出苗率及出苗天數的影響

研究表明，在同一播期下，不同種植密度間棉花出苗率及出苗天數差異不顯著。在同一密度下，棉花出苗率呈現出隨著播期的推遲先增后降的變化規律，B2（中播）棉花平均出苗率最高，達到93.57%，較B1（早播）和B3（晚播）平均出苗率分別提高6.10%和1.39%。B1處理棉花出苗率與B2和B3處理間存在顯著性差異水平。出苗天數則表現為B1處理用時最長，為8～9 d，B2和B3用時接近，均為6～7 d。

B2處理播種至出苗期間膜下5 cm地溫最高，平均為19.03℃，且棉花平均出苗率最高。其次是B3處理，平均5 cm地溫為17.67℃，棉花平均出苗率為92.28%。B1處理5 cm地溫最低，其平均出苗率也最低。播種至出苗期間膜下5 cm地溫高，有利于棉花出苗率的提高。表1

2.2? 不同處理對棉花生育進程及生育期天數的影響

研究表明，各處理棉花的生育進程和生育期天數均有一定差異。在同一播期下，各密度處理間棉花播種至開花期所需時間差異均較小，開花期至吐絮期的差異有所增大，各處理吐絮期的天數表現為隨著種植密度的增加而增加，M1處理吐絮期平均天數較M2和M3處理分別提前1～2 d和3～5 d。生育期天數呈現出隨著密度的增大而增加的規律。在同一密度下，棉花出苗期、現蕾期及開花期所需天數表為隨著播期的推遲而縮短的變化規律，吐絮期天數則表現為隨著播期的推遲而延長，B1處理吐絮期平均天數比B2和B3處理分別提前1～3 d和2～4 d；生育期天數隨著播期的推遲而減少。其中，B3M1處理的生育期最短，為128 d，比生育期最長處理B1M3短9 d，播期越晚，種植密度越低，均能使棉花生育進程速率加快，生育期縮短。表2

2.3? 不同處理對棉花主要農藝性狀的影響

研究表明，在同一播期下，棉花株高、莖粗、果枝數、果枝始節位及果枝始節高度均呈現出隨著種植密度的增加而降低的趨勢，且各處理棉花株高和莖粗差異顯著，M1平均株高較M2和M3分別增加了4.10%和13.17%，平均莖粗分別增大10.24%和21.55%，不同密度間棉株子葉節高度無顯著差異。在同一密度下，株高、莖粗、果枝始節位、果枝始節高度和子葉節高度均呈現出隨著播期的推遲而增大的趨勢，果枝數則表現為隨著播期的推遲逐漸降低的變化規律，其中B1、B2各處理間棉花株高和莖粗差異不顯著。B3平均株高較B1和B2分別增加3.74%和1.79%，B3平均莖粗較B1和B2分別增大5.96%和3.90%。推遲播期，有利于棉花株高、莖粗、果枝始節位、果枝始節高度和子葉節高度的增加，而對棉花果枝數的增長不利。增大種植密度，除對子葉節高度影響不顯著外，對其余各性狀的增長均不利，且播期與密度對各農藝指標的交互作用不顯著。表3

2.4? 不同處理對棉花單株干物質的影響

研究表明，隨著生育進程的推進，各處理棉花單株干物質積累量均呈現先升后降的趨勢。在同一播期下，各生育時期棉花單株干物質積累量均表現出隨著種植密度的增大而減小的規律。在同一密度下，棉花單株干物質積累量基本呈現出隨著播期的推遲而降低的變化規律。各處理棉花單株干物質積累量均于盛鈴期（8月23日）達到最大值，此時B1處理棉花平均單株干物質積累為116.97 g/株，較B2和B3處理分別高出4.11%和8.56%。M1處理棉花平均單株干物質積累量為135.22 g/株，較M2和M3處理分別高出22.42%和47.97%。推遲播期和增大種植密度均不利于棉株單株干物質積累，相比于播種時間，種植密度對棉花單株干物質積累量的影響更大。圖2

2.5? 不同處理對棉花群體干物質的影響

研究表明，各處理棉花群體干物質積累量表現為隨著生育進程的推進呈先升后降的趨勢，與

單株干物質積累變化規律相同，均于盛鈴期達到

最大值，至吐絮期（9月7日）有所降低。吐絮期表現為，各播期下，均為M2處理棉花群體干物質積累量最大，M1處理的最小，即為M2＞M3＞M1的變化規律，M2處理平均棉花群體干物質積累量達到23.07×103kg/hm2，分別較M1和M3提高了9.62%和4.48%。在同一密度下，棉花群體干物質積累量基本呈現隨著播期的推遲逐漸減小的規律，其中B1處理平均群體干物質積累量最大，為23.30×103kg/hm2，較B2和B3平均分別提高3.90%和13.78%。B1和M2有利于棉花群體干物質的積累。圖3

2.6? 不同處理對棉花產量及產量構成的影響

研究表明，在同一播期下，棉株的單鈴重和單株鈴數均表現出隨著種植密度的增加逐漸減小，密度對棉株收獲株數、單鈴重及單株鈴數存在顯著相關關系。M1處理平均單鈴重較M2和M3處理分別高3.44%和7.66%，平均單株鈴數分別高14.42%和36.64%。在同一密度下，不同播期處理間，除B3M3處理外，其余各處理間棉株單鈴重均無顯著差異，B1處理的平均單鈴重最高，達到5.89 g，較B2和B3的分別增加了0.69%和2.87%。單株鈴數則呈現出隨著播期的推遲先增后減的變化規律，其中B2處理的平均單株鈴數較B1、B3處理分別高1.05%和3.58%。

不同播期與密度對棉花籽棉產量的影響有所差異，B1播期下，M3處理籽棉產量最高，為7 519.70 kg/hm2，較M1和M2處理，產量分別提高了3.32%和1.73%；B2和B3播期下，均為M2處理籽棉產量最高，分別為7 671.90和6 913.27 kg/hm2，其比M1和M3處理的產量分別提高1.47%、9.05%和0.38%、1.90%。B1各密度處理的平均籽棉產量達7 435.33 kg/hm2，比B2和B3處理的平均產量分別高出1.06%和8.36%。晚播不利于棉花單鈴重及單株鈴數的提高，使得棉花產量顯著降低，且播期與密度的交互作用對棉花籽棉產量有顯著影響，對收獲株數、單鈴重及單株鈴數的影響不顯著。表4

3? 討 論

3.1

新疆北疆棉區無霜期短，早播棉花出苗早，能充分利用光熱資源，有利于產量的形成［24］。但早播易受低溫影響，土壤溫度降低［25］，影響出苗率。晚播氣溫較高，使得蒸發量較大，土壤墑情下降，導致出苗率降低。研究表明，棉花出苗率受播后膜下5 cm地溫的影響較大，隨播種后膜下5 cm地溫的增加棉花出苗率升高，B2的棉花播種至出苗期間平均膜下5 cm地溫高，使其出苗率最高，較B1出苗率平均提高6.10%。B3因棉花播后降雨導致溫度下降，使膜下5 cm地溫也偏低，出苗率有所降低。在同一播期下，種植密度對棉花出苗率無顯著性影響。

3.2

研究發現，在相同種植密度下，隨著播期的推遲，棉株現蕾期提前，開花期延長，吐絮期縮短，生育進程加快，棉花生育期有逐漸縮短的趨勢，這與前人研究結果一致［12，26-27］。在相同播期下，棉花生長前期，由于棉花植株較為矮小，植株間競爭較小，使得不同種植密度對生育進程沒有顯著影響，但在棉花生育后期，隨著種植密度的增大，棉花株間競爭增大，棉花生育進程減慢，生育期延長，與賴奕英等［28］的研究結果一致。但也有研究表明，種植密度對棉花生育期無顯性著影響［19，29］，是由于棉花種植密度較低，為5×104～10×104株/hm2，其個體間競爭較小所致。

3.3

棉花株高等農藝性狀受播期與密度的影響較大，李鳳瑞等［30］的研究表明，棉花株高、莖粗和單株果枝數表現為隨著播期的推遲逐漸降低，而吳博等［3］研究發現，棉花株高、果枝始節位及果枝始節高度均隨播期的推遲呈增加趨勢。研究結果與吳博等［3］一致，是由于不同地區棉花生育期光溫資源的差異導致。此外，研究還發現，在相同播期下，棉花株高、莖粗、果枝數、果枝始節位和果枝始節高度均隨著種植密度的增加逐漸降低，該結果與前人的研究結果一致［31-32］。

3.4

生物量積累是棉花產量的物質基礎，寧新柱等［33］研究發現，不同密度條件下，單株干物質積累隨密度的增加而減少，吳博等［3］發現，隨著播期的推遲，不利于光合物質向生殖器官的轉移，且棉株單株干物質積累量逐漸減小，研究結果與前人一致。此外，通過對各處理棉株群體干物質積累的研究發現，不同播期下，棉株吐絮期群體干物質積累量均表現為，M2（中密度，22.5×104株/hm2）最高，而M1（低密度，18×104株/hm2）最小。這是因為雖然低密度棉花的單株干物質積累量高，但其群體基數較小，個體優勢無法彌補群體的不足，導致棉花群體干物質積累較低。而高密度棉花雖然群體基數大，但因其單株干物質積累量較低，使得其群體干物質積累小于中密度種植，中等種植密度有利于棉花群體干物質的積累，從而為高產提供有利物質基礎。

3.5

單鈴重和單株鈴數是棉花重要的產量組成成分。賈曉昀等［34］研究表明，在一定密度下，晚播由于溫度較高，但是積溫減少，導致棉花單鈴重的降低，使棉花產量下降。韓煥勇等［35］研究發現，隨著密度的提高棉株單鈴重和單株鈴數呈下降趨勢，但在一定的密度范圍內，棉花可以調節個體的生長發育和群體之間的關系，產量不會顯著增高或降低［36］。研究結果與前人基本一致，此外，研究發現，棉株單株鈴數表現為隨著播期的推遲先增加后降低的變化規律，這可能是由于早播棉花由于花鈴期受高溫的影響，棉株蕾鈴脫落率較高，導致其雖然有較高的果枝數，但收獲期單株鈴數減小。

4? 結 論

不同播期與密度對棉花株高、莖粗、果枝數、果枝始節位、果枝始節高度、子葉節高度、收獲株數、單鈴重及單株鈴數的交互作用不顯著，但對籽棉產量有顯著交互作用。晚播不利于棉花構成合理的株型結構，導致產量降低，在氣候適宜的情況下應選擇適期早播。棉花不同播期可選擇不同的種植密度，當播期為B1（早播，4月11日）時，M3（高密度，27×104株/hm2）產量最高；當播期為B2（中播，4月18日）或推遲至B3（晚播，4月25日）時，均表現為M2（中密度，22.5×104株/hm2）產量最高。

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Effect of sowing period and density on growth and development and yield of Gossypium hirsutum L.

ZHANG Junyao1，WANG Jiayong1， TANG Jianghua1，LOU Shanwei2，LI Wenshan1，XU Wenxiu1，MENG Lingyi1， HE Hongtao3，SANG Junmin3

（1. College of Agronomy，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China; 2.Economic crop research insitute of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/National Cotton Engineering Technology Research center，Urumqi 830091，China; 3.Shawan Shuangquan Agricultural Cooperative，Shawan Xinjiang 834709，China）

Abstract：【Objective】 To study the effects of different combinations of sowing period and density on the growth of cotton and investigate the suitable planting density for high cotton yield under different sowing periods.

【Methods】 The experiment was conducted in Shawan City，the Tacheng region of Xinjiang in 2022 by using a split-zone experimental design with three main sowing zones，（April 11，April 18 and April 25，remember B1，B2，B3），and three density sub-zones （180，000，225，000 and 270，000 plants/hm2， renember M1，M2，M3），respectively，to study the effects of the two factors of sowing and density on seedling emergence，fertility process，agronomic traits，dry matter accumulation and yield of cotton.Afterwards，the effects of sowing and density on seedling rate，fertility，agronomic traits，dry matter accumulation and yield were studied.

【Results】? The results showed that high ground temperature under the film 5 cm after sowing was beneficial to early emergence of cotton，and the emergence rate was increased.Under the same sowing period，with the increase of planting density，the fertility period of cotton was prolonged and the mean values of plant height，stem thickness，number of fruiting branches and number of boll per plant were significantly reduced.Under the same density，the average fertility period of cotton was shortened with delayed sowing，the average dry matter accumulation per plant and population was decreased，the number of boll per plant was significantly lower，and the average seed cotton yield was reduced.Under the early sowing condition，the highest seed cotton yield was 7，519.70 kg/hm2 at high density（M3，270，000 plants/hm2），and the higher yield was 7，671.90 and 6，913.27 kg/hm2 at medium or late sowing conditions at medium density（M2，225，000 plants/hm2），respectively.

【Conclusion】? On balance，under suitable weather conditions，the appropriate planting density is 270，000 plants/hm2（M3） when the sowing date is April 11，and 225，000 plants/hm2（M2） when the sowing date is April 18（B2） or April 25（B3），which is conducive to the improvement of cotton yield.

Key words：cotton; sowing date; planting density; yield

Fund projects：National Key R & D Program Projects （2023YFD2301205-03；2020YFD1001001）

Correspondence author： XU Wenxiu（1962-），female，from Li Count，Hebei，professor，Ph.D，doctoral supervisor，the research direction is oasis farming system and resource effciency，（E-mail）xjxwx@sina.com

LOU Shanwei（1982-），male，from Rizhao，Shandong，researcher，Ph.D the research direction is cotton cultivation and physiology，（E-mail）wei.lou@163.com