牛玉萍 陳宗奎 楊林川 羅宏海張旺鋒

石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆石河子 832003

干旱區(qū)滴灌模式和種植密度對(duì)棉花生長(zhǎng)和產(chǎn)量性能的影響

牛玉萍 陳宗奎 楊林川 羅宏海*張旺鋒

石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆石河子 832003

以高產(chǎn)棉花品種新陸早45為材料， 自初花至吐絮設(shè)置常規(guī)滴灌（I500）和有限滴灌（I425） 2種處理， 每種滴灌模式下設(shè)低（D12）、中（D24）和高（D36） 3個(gè)種植密度， 分析棉花不同生育時(shí)期葉面積指數(shù)（LAI）、群體生長(zhǎng)率（CGR）、棉鈴生長(zhǎng)率（BGR）、凈同化率（NAR）以及產(chǎn)量、灌溉水分利用效率（IWUE）等變化。結(jié)果表明， 與I500相比， I425將LAI到達(dá)頂峰的時(shí)間推遲至盛鈴期并延緩了盛鈴期以后的葉片衰老， 顯著提高了盛花期至吐絮期 NAR， 在不顯著降低籽棉產(chǎn)量的前提下， 提高了IWUE。在I500條件下， LAI、CGR、BGR、NAR、總生物量（TDW）、鈴生物量（BDW）、總鈴數(shù)（BN）、生殖器官與營(yíng)養(yǎng)器官質(zhì)量的比例（RVR）均以 D24較高， D12最低； I425條件下， 上述參數(shù)均以 D36最高。籽棉產(chǎn)量以I500D24、I425D36較高， IWUE則以I425D36較高。相關(guān)分析表明， 籽棉產(chǎn)量和IWUE與BN、RVR呈顯著正相關(guān)， IWUE 與NAR呈顯著正相關(guān)。表明盛花期至盛鈴期較快的群體生長(zhǎng)速率、較強(qiáng)的物質(zhì)生產(chǎn)能力以及較多的干物質(zhì)持續(xù)向棉鈴的供應(yīng)， 是I425D36提高產(chǎn)量的重要原因。

棉花； 滴灌模式； 種植密度； 生長(zhǎng)參數(shù)； 產(chǎn)量

棉花是新疆最重要的經(jīng)濟(jì)作物， 水資源匱乏是限制新疆棉花可持續(xù)發(fā)展最主要的因素之一。雖然新疆實(shí)行了“膜下滴灌”技術(shù)， 灌溉水分利用效率大幅度提高， 然而在嚴(yán)格的水資源管理制度下， 350萬(wàn)噸棉花生產(chǎn)目標(biāo)將面臨水資源緊缺的巨大壓力［1］。因此， 在膜下滴灌高效灌溉模式下， 如何利用棉花自身具有的較強(qiáng)抗旱能力， 通過(guò)農(nóng)田水分調(diào)控， 挖掘棉花生物節(jié)水潛能已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

關(guān)于土壤水分對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及水分利用效率的影響， 前人做了大量的研究［2-8］， 普遍認(rèn)為棉花苗期輕、中度水分虧缺， 蕾期輕度水分虧缺， 花鈴期保證充足供水， 吐絮期中度水分虧缺的水分環(huán)境， 可以誘導(dǎo)根系下扎， 控制棉株?duì)I養(yǎng)體過(guò)旺生長(zhǎng)，使株型和根冠比更為理想， 同時(shí)可以促進(jìn)生殖生長(zhǎng)，有利于光合產(chǎn)物向籽棉的分配和轉(zhuǎn)運(yùn)。課題組前期研究認(rèn)為， 膜下滴灌條件下， 適度減少盛蕾至初花期、盛鈴至吐絮期滴水量， 保證初花至盛鈴期正常滴水量， 有利于發(fā)揮棉花缺水補(bǔ)償效應(yīng)， 提高水分利用效率， 但地上部總生物量顯著降低導(dǎo)致籽棉產(chǎn)量降低［9-10］。因此， 在有限供水條件下， 如何維持較高的地上部生物量， 促進(jìn)光合產(chǎn)物向生殖器官轉(zhuǎn)運(yùn)，保證棉花不減產(chǎn)的前提下提高水分利用效率， 是實(shí)現(xiàn)膜下滴灌棉花高產(chǎn)高效的重要研究?jī)?nèi)容。

種植密度一直是栽培學(xué)家用于調(diào)節(jié)作物群體質(zhì)量和提高產(chǎn)量的重要手段［11］。與內(nèi)地其他棉區(qū)相比，新疆棉花栽培技術(shù)的最大特色是密植， 它是新疆棉花增產(chǎn)的主要途徑［12］。在有限供水條件下， 能否通過(guò)增加種植密度， 利用群體優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)有限供水造成的個(gè)體生長(zhǎng)不足， 尚缺乏系統(tǒng)研究。深入研究這一問(wèn)題， 對(duì)進(jìn)一步闡明棉花有限灌溉增產(chǎn)機(jī)制和建立挖掘棉花生物節(jié)水潛能的技術(shù)途徑有重要意義。因此， 本文研究滴灌模式和種植密度對(duì)生物量累積與分配及產(chǎn)量和水分利用效率的影響， 并系統(tǒng)分析不同生育時(shí)期葉面積指數(shù)（LAI）、群體生長(zhǎng)率（CGR）、棉鈴生長(zhǎng)率（BGR）、凈同化率（NAR）、生殖器官質(zhì)量與營(yíng)養(yǎng)器官質(zhì)量的比例（RVR）等生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)滴灌模式和種植密度的響應(yīng)， 以期為西北干旱區(qū)棉花實(shí)現(xiàn)精確灌溉提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站（86o03′ E， 45o19′ N）土壤質(zhì)地為中壤土， pH 7.5， 含有機(jī)質(zhì)15.3 g kg-1， 全氮1.1 g kg-1、堿解氮54.9 mg kg-1、速效磷19 mg kg-1、速效鉀194 mg kg-1。2014—2015年棉花生長(zhǎng)期內(nèi)（4月1日至10月31日）降雨量和溫度變化如圖1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以新疆目前生產(chǎn)中大面積推廣的早熟棉品種新陸早45為試驗(yàn)材料， 設(shè)2種滴灌模式， 即常規(guī)滴灌（I500）和有限滴灌（I425）， 前者為本地生產(chǎn)中普遍采用的滴灌方式［13］； 后者為課題組前期研究提出的滴灌方式［9-10］。具體滴水量和滴水時(shí)間見(jiàn)表1。每種滴灌模式下設(shè)3個(gè)種植密度， 即低密度（D12， 12萬(wàn)株 hm-2，株距20 cm； 稀植棉田的種植密度）、中密度（D24， 24萬(wàn)株 hm-2， 株距10 cm； 普遍采用的種植密度）、高密度（D36， 36萬(wàn)株 hm-2， 株距6.5 cm； 目前推廣的超高種植密度）。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)， 滴灌模式為主區(qū)， 種植密度為裂區(qū)， 重復(fù)4次， 其中第4重復(fù)用于破壞性取樣； 小區(qū)面積為3.4 m×7.6 m。

圖1 石河子月平均氣溫和降雨量（2014-2015）Fig.1 Monthly changes in precipitation and air temperature in Shihezi （2014-2015）

表1 不同滴灌模式灌水量Table1 Irrigation norm of different drip irrigation patterns （mm）

采用寬膜覆蓋膜下滴灌栽培， 先鋪膜后點(diǎn)播， 1 膜4行， 行距為30 cm+50 cm+30 cm， 2條滴灌毛管置于窄行中間。播種前不灌水造墑。2014年4月17日播種， 4月19日補(bǔ)出苗水； 2015年4月20日播種，4月22日補(bǔ)出苗水。嚴(yán)格按照試驗(yàn)設(shè)定株行距配置人工點(diǎn)播， 出苗后及時(shí)調(diào)查苗情， 對(duì)出苗率不足95%以上的處理立刻補(bǔ)種， 保證成苗率在90%以上。按公頃皮棉2250 kg以上棉田的施肥量和施用方式，播種前每公頃深施油渣（N 13%、P2O52%、K2O 16%）4500 kg、尿素（N 46%） 156 kg、三料磷肥（P2O545%）225 kg作基肥， 生育期每公頃隨滴水施尿素（N 46%） 630 kg、磷酸二氫鉀（P2O552%、K2O 34%） 188 kg。全生育期人工噴施縮節(jié)胺（含N，N-二甲基哌啶氯化物≥96%）， 化學(xué)調(diào)控5次， 用量285 g hm-2， 其中出苗期、現(xiàn)蕾期各噴施1次， 用量15 g hm-2； 盛蕾期噴施1次， 用量30 g hm-2； 初花期噴施1次， 用量90 g hm-2； 盛花期噴施1次， 用量150 g hm-2。于2014年7月10日、2015年7月14日人工打頂。其他田間管理措施同膜下滴灌高產(chǎn)棉田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于盛蕾期（水分處理前）、初花期、盛花期、盛鈴前期、盛鈴期、盛鈴后期、吐絮期， 相應(yīng)為播種后59、73、89、105、119、133和143 d， 在第4重復(fù)區(qū)取樣， 共6個(gè)處理， 每處理取6株， 每個(gè)時(shí)期共取36株。取樣時(shí)， 先從子葉節(jié)處剪去植株地上部， 分成莖、葉、蕾鈴殼等， 洗凈后裝袋， 帶回實(shí)驗(yàn)室。先用LI-3000葉面積儀（LI-COR， Lincoln， USA）測(cè)定葉片鮮樣葉面積， 再將葉片、莖、蕾鈴殼等放入烘箱，105℃殺青0.5 h， 80℃烘干至恒重后稱重。

于收獲期（2014年9月10日、2015年9月12日）調(diào)查各處理每小區(qū)單位面積株數(shù)， 并在每小區(qū)選擇15株棉花， 先統(tǒng)計(jì)單株鈴數(shù)， 再取上、中、下（按照株高由上至下的1/3為上部果枝， 2/3為中部果枝，3/3為下部果枝）棉花各25朵， 分裝入紙袋， 帶回實(shí)驗(yàn)室分別稱量， 以平均值計(jì)算單鈴重； 以實(shí)際收獲籽棉重計(jì)產(chǎn)量。

采用Wang等［14］計(jì)算的方法： 葉面積指數(shù)（LAI）、群體生長(zhǎng)率（CGR）、凈同化率（NAR）和棉鈴生長(zhǎng)率（BGR）； 采用Donald和Hamblin［15］計(jì)算生殖器官質(zhì)量與營(yíng)養(yǎng)器官質(zhì)量的比例（RVR）； 采用Nagfelen等［16］方法計(jì)算灌溉水分利用效率（IWUE）。

式中， W1（BW1）和W2（BW2）分別為植株在T1和T2時(shí)的平均總干重（鈴干重）。LA為總?cè)~面積， LA1和LA2分別為植株在T1和T2時(shí)的總?cè)~面積， P為土地面積。BDW、SDW和LDW分別為蕾鈴干重、莖干重和葉干重， Max表示最大值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

以方差分析（ANOVA）確定處理間的差異， Duncan’s新復(fù)極差檢驗(yàn)法（DMRT）， 0.05水平下檢驗(yàn)差異。用SigmaPlot 10.0作圖， 用SPASS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴灌模式和種植密度對(duì)棉花干物質(zhì)積累和分配的影響

2014—2015年不同處理棉蕾花鈴、葉、莖干物質(zhì)量的增長(zhǎng)， 苗期緩慢， 蕾期逐漸加快， 進(jìn)入盛花期至盛鈴期達(dá)高峰， 盛鈴期以后又趨于平緩， 至吐絮期單位面積植株總干重（TDW）和蕾鈴干重（BDW）達(dá)最大（圖2）。有限滴灌處理的TDW在初花期至盛鈴期較常規(guī)滴灌處理平均降低 10%， 而盛鈴期以后僅低2%， 說(shuō)明有限滴灌主要降低了初花期至盛鈴期棉花干物質(zhì)累積量。TDW隨種植密度的增加而增大，中、高密度的 TDW 顯著高于低密度處理。滴灌模式和種植密度互作表現(xiàn)為， I425D36、I500D24處理的TDW最大， I500D36、I425D24處理次之， I500D12和I425D12處理最小， 說(shuō)明常規(guī)滴灌下中密度、有限滴灌下高密度有利于增加群體生物量； 無(wú)論何種滴灌模式下，密度過(guò)低均不利于棉花群體生物量累積。不同處理BDW的變化趨勢(shì)與TDW基本一致（表3）。

圖2 不同處理對(duì)棉花干物質(zhì)積累與分配的影響（2014-2015）Fig.2 Effects of different treatments on dry matter accumulation and distribution of cotton （2014-2015）

2.2 滴灌模式和種植密度對(duì)棉花各生長(zhǎng)參數(shù)的影響

由表2可以看出， 葉面積指數(shù)（LAI）在兩年的變化趨勢(shì)相同， 隨生育進(jìn)程呈先升后減的趨勢(shì)， 但不同滴灌模式到達(dá)最大值的生育時(shí)期有所不同， 其中常規(guī)滴灌處理 LAI在盛鈴前期到達(dá)最大值， 其值為2.8～4.3， 有限滴灌處理在盛鈴期到達(dá)最大值， 其值為 2.6～4.1。相比常規(guī)滴灌， 有限滴灌顯著降低了棉花初花期至盛鈴前期的 LAI， 其他生育時(shí)期差異不顯著。LAI隨種植密度的增加而增大（常規(guī)滴灌下吐絮期除外）。滴灌模式與種植密度互作的LAI表現(xiàn)為，盛鈴前期以前 I500D36>I500D24>I425D36>I425D24， 盛鈴前 期 以 后 I425D36>I500D24>I425D24>I500D36， 說(shuō) 明I425D36和 I500D24處理有利于棉花在盛鈴前期以后保持較高LAI， 并延緩LAI衰減速度； 其中I500D12和I425D12處理在整個(gè)生育期一直處于較低水平， 說(shuō)明無(wú)論何種滴灌模式下， 密度過(guò)低均不利于棉花合理LAI的形成。

表3表明， 不同滴灌模式處理間CGR、BGR、RVR無(wú)顯著差異， 但有限滴灌處理的NAR顯著高于常規(guī)滴灌處理。隨種植密度增加， CGR、BGR均顯著增大， 中、高密度處理間差異不顯著， 但均顯著高于低密度處理； 滴灌模式和種植密度互作表現(xiàn)為， 以I425D36、I500D24處理的CGR、BGR和RVR較高。

相關(guān)分析表明（表4）， CGR與NAR、BGR在盛花期至吐絮期均呈顯著正相關(guān)， LAI與CGR在盛花期至盛鈴前期呈顯著正相關(guān)、與NAR在盛花期至盛鈴期呈顯著正相關(guān)。BGR與RVR、BN、NAR在盛花期至盛鈴期呈顯著正相關(guān)（表5）， 說(shuō)明盛花期至盛鈴期的棉鈴生長(zhǎng)率與凈同化率、生殖器官質(zhì)量與營(yíng)養(yǎng)器官質(zhì)量比例密切相關(guān)。

2.3 滴灌模式和種植密度對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表6可知， 不同滴灌模式間棉花籽棉產(chǎn)量無(wú)顯著差異， 種植密度及滴灌模式與種植密度互作對(duì)籽棉產(chǎn)量有顯著影響， 常規(guī)滴灌下籽棉產(chǎn)量隨種植密度先增后減， 有限滴灌下籽棉產(chǎn)量隨種植密度增加而增大， 最終以 I425D36和 I500D24處理的籽棉產(chǎn)量最大、I425D12處理最小。年際之間表現(xiàn)為， 2015年籽棉產(chǎn)量顯著大于2014年。灌溉模式對(duì)IWUE有顯著影響， 種植密度對(duì) IWUE影響不顯著。滴灌模式與種植密度互作表現(xiàn)為， IWUE以 I425D36處理較大、I500D12處理較小。

表4 各生長(zhǎng)參數(shù)之間的相關(guān)性Table4 Correlation coefficients among growth parameters

表5 棉鈴生長(zhǎng)率與生殖器官質(zhì)量與營(yíng)養(yǎng)器官質(zhì)量的比例、凈同化率、單位面積鈴數(shù)和單鈴重的相關(guān)性Table5 Correlation coefficients of BGR with RVR， NAR， boll number （BN）， and boll weight （BW）

進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因子可以看出（表6）， 滴灌模式對(duì)單位面積鈴數(shù)、單鈴重?zé)o顯著影響； 隨種植密度增加， 單位面積鈴數(shù)顯著增加； 種植密度對(duì)單鈴重?zé)o顯著影響， 但隨種植密度的增加， 單鈴重呈減小趨勢(shì)， 說(shuō)明密度過(guò)大會(huì)造成單鈴重的下降； 常規(guī)滴灌條件下， 單位面積鈴數(shù)隨種植密度先增后減，以 I500D24處理較大； 有限滴灌條件下， 單位面積鈴數(shù)隨種植密度增加而增加， 以 I425D36處理較大。滴灌模式與種植密度互作對(duì)單鈴重?zé)o顯著影響， 但常規(guī)滴灌下單鈴重比有限滴灌減少1%， 表明有限滴灌有利于促進(jìn)同化物向生殖器官分配。

相關(guān)分析（表7）表明， 棉花籽棉產(chǎn)量和IWUE與單位面積鈴數(shù)、RVR呈顯著正相關(guān)， IWUE與NAR呈顯著正相關(guān)。說(shuō)明較高的單位面積鈴數(shù)、NAR和RVR均有利于提高棉花的產(chǎn)量和IWUE。

3 討論

作物不同生理過(guò)程和不同生育時(shí)期對(duì)水分虧缺的反應(yīng)不同， 一定時(shí)期的有限水分虧缺能改善作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量和水分利用效率［17-18］， 關(guān)于有限水分虧缺對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，前人已做了大量研究［19-22］。本研究表明， 相比常規(guī)滴灌的滴水量， 有限滴灌下盛蕾至初花期和盛鈴后期至吐絮期滴水量分別減少 40%和 36%， 籽棉產(chǎn)量?jī)H比常規(guī)滴灌降低2.1% （表6）。說(shuō)明盛蕾至初花期、盛鈴后期以后適當(dāng)減少滴水量對(duì)籽棉產(chǎn)量的影響不大。常規(guī)滴灌條件下， 籽棉產(chǎn)量、單位面積鈴數(shù)隨種植密度呈先增后減的趨勢(shì)， 以中密度處理較高，這與張旺鋒等研究結(jié)果一致［23］； 有限滴灌條件下，籽棉產(chǎn)量、單位面積鈴數(shù)均隨種植密度的增加而顯著增加。相關(guān)分析表明， 單位面積鈴數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)， 說(shuō)明單位面積鈴數(shù)較大是I425D36、I500D24處理獲得較高產(chǎn)量的一個(gè)主要原因。此外， I425D36處理與I500D24處理的籽棉產(chǎn)量無(wú)顯著差異， 但 I425D36處理的 IWUE顯著大于 I500D24處理， 且籽棉產(chǎn)量和IWUE與RVR呈顯著正相關(guān)、IWUE與NAR呈顯著正相關(guān)， 表明提高群體物質(zhì)生產(chǎn)能力， 促進(jìn)了較多的干物質(zhì)分配到經(jīng)濟(jì)器官， 保證較高的單位面積鈴數(shù)是實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)節(jié)水的關(guān)鍵。而I425D36處理產(chǎn)量增加的另外一個(gè)原因主要是顯著提高了盛花期以后棉花群體干物質(zhì)累積量（圖2）。但有關(guān)有限滴灌下種植密度對(duì)干物質(zhì)積累的影響及其生理機(jī)制尚未見(jiàn)報(bào)道。

表6 棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成與灌溉水分利用效率Table6 Yield， yield components and IWUE of cotton

表7 棉花產(chǎn)量和灌溉水分利用效率與產(chǎn)量構(gòu)成、凈同化率和生殖器官質(zhì)量與營(yíng)養(yǎng)器官質(zhì)量的比例的相關(guān)系數(shù)Table7 Correlation coefficients of yield and IWUE with yield components， NAR and RVR

為什么有限滴灌下增加種植密度可以顯著提高盛花期以后棉花群體干物質(zhì)累積量， 進(jìn)而提高產(chǎn)量？本研究認(rèn)為， 一個(gè)重要的原因在于有限滴灌高密度（I425D36）處理顯著提高了盛鈴前期以后的LAI，并延緩了LAI的衰減速度， 充足的光合面積是實(shí)現(xiàn)干物質(zhì)快速積累的關(guān)鍵因素。前人研究認(rèn)為， 在輕干濕交替灌溉方式下， 生育后期保持較高的綠葉面積， 降低葉面積衰減， 可以提高群體生物量［11］。Yang等［24］研究認(rèn)為棉花盛花期以前生物量大并不利于產(chǎn)量形成， 盛花期以后干物質(zhì)積累對(duì)最終總生物量和產(chǎn)量的提高起關(guān)鍵作用。LAI與CGR、NAR在盛花期至吐絮期正相關(guān)， 尤其在盛花期至盛鈴期顯著正相關(guān)（表4）， 說(shuō)明盛花期以后LAI較高可以促進(jìn)棉花群體干物質(zhì)的生產(chǎn)。楊惠杰等研究也認(rèn)為， 超高產(chǎn)水稻的干物質(zhì)積累量高， 主要是由于中、后期具有較高的CGR和NAR［25］。本試驗(yàn)中， CGR、BGR和NAR均以I425D36處理較高（表3）， 且CGR與BGR在盛花期至吐絮期顯著正相關(guān)（表4）， BDW和TDW在盛花期至盛鈴期快速增加（圖2）， 表明I425D36處理盛花期以后棉鈴的快速增長(zhǎng)是促使其棉花干物質(zhì)快速增長(zhǎng)的另一個(gè)重要原因。此外， 棉花盛花期至盛鈴期BGR與BN、NAR呈顯著正相關(guān)（表5）， 表明盛花期至盛鈴期適度增加成鈴數(shù)、增強(qiáng)物質(zhì)生產(chǎn)能力保證了較高的棉鈴生長(zhǎng)速率。

作物產(chǎn)量的高低不僅取決于干物質(zhì)總量的積累，也取決于干物質(zhì)向生殖器官的分配。RVR是反映群體源庫(kù)協(xié)調(diào)的重要指標(biāo)， 其值越高， 光合物質(zhì)向經(jīng)濟(jì)器官分配越多。本研究表明， 有限滴灌處理的RVR比常規(guī)滴灌處理高3.7%， 說(shuō)明有限滴灌有助于促進(jìn)同化物優(yōu)先向生殖器官分配， 這與前人研究結(jié)果一致［4，26］。滴灌模式與種植密度互作表現(xiàn)為， I425D36、I500D24處理的RVR較高， 且在盛花期至盛鈴期RVR 與BGR呈顯著正相關(guān)（表5）， 吐絮期棉花的TDW和BDW也以I425D36、I500D24處理較高（表3）， 表明盛花期至盛鈴期棉花干物質(zhì)積累量大且向生殖器官的分配比例大、棉鈴生長(zhǎng)就快， 從而有利于促進(jìn)棉花最終總干物質(zhì)和生殖器官干物質(zhì)的提高。

作物生產(chǎn)是基于群體， 而非個(gè)體， 要獲得高產(chǎn)節(jié)水， 就必須使個(gè)體、群體和環(huán)境相協(xié)調(diào)達(dá)到最優(yōu)化［27］。本試驗(yàn)結(jié)果表明， 要使棉花產(chǎn)量和水分利用效率得到同步提高， 首先要選擇較高的群體密度，擴(kuò)大群體庫(kù)容； 其次通過(guò)盛花期前控制供水控制單株葉面積， 增加生殖生長(zhǎng)早期成鈴數(shù)， 從而改善群體結(jié)構(gòu)并提高群體物質(zhì)生產(chǎn)能力， 并促進(jìn)干物質(zhì)持續(xù)向棉鈴的供應(yīng)， 是干旱區(qū)棉花節(jié)水高產(chǎn)栽培的基本技術(shù)原理。因此， 在新疆生長(zhǎng)期較短且水資源相對(duì)緊張的特早熟和早熟棉區(qū)， 采用膜下滴灌高密度栽培， 通過(guò)適度減少盛蕾至初花期、盛鈴后期以后的滴水量， 控制群體的發(fā)展， 保證生育中后期足夠的群體總生物量， 可以實(shí)現(xiàn)棉花早熟高產(chǎn)節(jié)水。但將有限灌溉高密度栽培向新疆中早熟高產(chǎn)區(qū)推廣，還需要深入研究高密度栽培引起的一系列問(wèn)題（化學(xué)調(diào)控、打頂?shù)龋?否則在現(xiàn)有栽培措施下， 僅通過(guò)增加種植密度和前期控制供水是難以實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)節(jié)水優(yōu)質(zhì)高效的。

4 結(jié)論

常規(guī)滴灌中密度、有限滴灌高密度處理有利于延緩棉花葉片衰老， 提高群體生長(zhǎng)速率和物質(zhì)生產(chǎn)能力， 增加干物質(zhì)積累量的同時(shí)促進(jìn)干物質(zhì)持續(xù)向棉鈴的供應(yīng)， 保證了較高的單位面積鈴數(shù)， 最終獲得較高籽棉產(chǎn)量； 灌溉水分利用效率以有限滴灌高密度處理較高。該處理可作為促進(jìn)早熟棉區(qū)棉花高產(chǎn)節(jié)水的一項(xiàng)調(diào)控技術(shù)。

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Effect of Drip Irrigation Pattern and Planting Density on Growth and Yield Performance of Cotton in Arid Area

NIU Yu-Ping， CHEN Zong-Kui， YANG Lin-Chuan， LUO Hong-Hai*， and ZHANG Wang-Feng

Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture of Xinjiang Production Construction Group / Agricultural College of Shihezi University， Shihezi 832003，China

Water shortage is one of the major constraints in cotton （Gossypium hirsutum L.） production in north-western China.A field experiment was conducted using high-yielding cotton cultivars Xinluzao 45， with two drip irrigation patterns including conventional drip irrigation （I500） and limited drip irrigation （I425）， and three planting densities of 12×104（D12）， 24×104（D24）， 36×104（D36）.Leaf area index （LAI）， crop growth rate （CGR）， boll growth rate （BGR）， net assimilation rate （NAR）， yield and irrigation water use efficiency （IWUE） were determined.The results showed that， compared with I500， I425postponed getting peak LAI and alleviated the leaf senescence after full boll stage， and increased the NAR from full flowering stage to boll opening stage significantly， which increased IWUE， on the premise of non-significant changes in seed yield.The effects of plant density on growth parameters， dry matter accumulation and yield components depended on irrigation patterns.In the treatment of I500， LAI， CGR，BGR， total dry matter weight （TDW）， boll dry matter weight （BDW）， boll number per area （BN） and the mass ratio of reproductive organs and vegetative organs were the maximum observed under D24， and the minimum under D12.In the treatment of I425， all of the above parameters significantly increased with increasing planting density， and achieved the maximum under D36.Finally，I425D36and I500D24had the highest seed yield resulting from the increase of boll number per area.The seed yield and IWUE had significantly positive correlation with BN and RVR.There was a significantly positive correlation between IWUE and NAR.The reason that I425D36enhanced the yield is the large crop growth rate， capability of dry matter production， and transportation to successive dry matter to boll from full flowering stage to full boll stage.

Cotton； Drip irrigation pattern； Planting density； Growth parameters； Yield

10.3724/SP.J.1006.2016.01506

本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目（U1203283）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)博士專項(xiàng)（2014BB009）資助。

This research was supported by the Stake Key Program of Joint Founds of the National Natural Science Foundation of China （U1203283） and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Xinjiang Production and Construction Corps （2014BB009）.

（Corresponding author）： 羅宏海， E-mail： luohonghai79@163.com， Tel： 0993-2058075

聯(lián)系方式： E-mail： 1054460258@qq.com， Tel： 13040548890

Received（）： 2015-12-25； Accepted（接受日期）： 2016-06-20； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）： 2016-06-27.

URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160627.0837.010.html