全 文 ：夏套棉对棉花生态环境及生长发育
影响的研究*
孙本普 李秀云 王 勇 张宝民 纪家华
(山东省滨州地区农业科学研究所, 滨州 256615)
史维泽 马宪芬 (山东省滨州地区农业局, 滨州 256618)
摘要 研究了夏套棉的环境因子及其对棉株生长发育的影响. 结果表明, 麦棉共生期,
麦田畦埂棉苗冠层光照强度为单作棉苗的 30% 左右, 麦套棉行棉苗大部分时间处在光补
偿点以下,光照是影响夏套棉生长发育诸因子中的首要因子; 0、5、10、15、20 cm 深度土壤
的日平均温度,麦田畦埂比单作棉田分别降低 5. 1、4. 0、4. 6、5. 0、4. 9! , 比麦套棉行分别
提高 2. 1、1. 8、1. 1、0. 6、0. 6 ! ;其它环境因子, 麦田畦埂一般均优于麦套棉行而次于单作
棉田.棉株性状, 麦田畦埂的优于麦套棉行次于单作夏棉; 生育期,麦田畦埂的早于麦套棉
行晚于单作夏棉;经济性状, 麦田畦埂的好于麦套棉行次于单作夏棉.
关键词 夏套棉 生态环境 生长发育
Effect of interplanting summer cotton on its ecological condition and development. Sun Ben
pu, L i Xiuyun, Wang Yong , Zhang Baomin and Ji Jiahua ( I nstitute of Agr icultural Sciences
of Binzhou D istr ict, S handong Pr iovince, Binzhou 256615) , Shi Weize and Ma Xianfen
(Binzhou District Agricultural Bur eau, Shandong Province, Binzhou 256618) . Chin. J .
A pp l . Ecol . , 1997, 8( 5) : 475~ 480.
Field experiments show that dur ing the interg rowth per iod of cotton and w heat, the light in
tensity in cr own layer of cotton seedling grow ing on the ridge of wheat field is about 30% of
that in the same layer of monoplanted cotton seedling, which is below the light compensation
point in most t ime. L ight is t he most impor tant factor affecting the development of interplanted
summer cotton. The diurnal mean temperatur e at 0, 5, 10, 15 and 20 cm soil depth in w heat
field ridge is respectively 5. 1, 4. 0, 4. 6, 5. 0 and 4. 9 ! lower than t hat in monoplanted cotton
field, and respectively 2. 1, 1. 8, 1. 1, 0. 6 and 0. 6! higher t han that in cotton row interplant
ed with w heat. Other environmental factors on wheat field ridge are generally superior than
those on cotton row interplanted with wheat, but inferio r to those on monoplanted cotton
field. The grow ing period of cotton comes earlier on wheat field r idge than on cotton row inter
planted w ith w heat, but later than that of monoplanted summer cotton, and the biolog ical and
economic characters of cotton are superior on w heat field ridge than on cotton row interplanted
with wheat , but inferior to monoplanted summer cotton.
Key word Interplanting summer co tton, Ecological env ironment, Grow th and development.
* 山东省∀ 八五#科技攻关项目(鲁科计字[ 1991 ]第
41号) .
1995年 5月 3日收稿, 1996年 11月 18日接受.
1 引 言
夏套棉,改粮粮套种为粮棉套种,能更
充分地利用光、热资源与生长季节,扩大种
植面积, 提高复种指数, 解决粮棉争地矛
盾.近几年来, 随着麦棉两熟面积的扩大,
诸多学者已在夏套棉的栽培技术方面做过
不少探索和研究[ 1, 3, 4] ,但对夏套棉生态环
境的研究甚少, 而与单作夏棉相比较的研
应 用 生 态 学 报 1997 年 10 月 第 8 卷 第 5 期
CH INESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Oct. 1997, 8( 5)∃475~ 480
究迄今未见报导.为了摸清夏套棉热、光、
水等环境因子的变化规律及其对棉花生长
发育的影响,特开展了这方面的研究,旨在
为推广夏套棉提供理论依据.
2 材料与方法
2. 1 研究地点自然条件
研究地点设在山东省邹平县长山镇西店村,
地处黄河下游南岸, 36%54&N, 117%43&E 附近, 海拔
24. 1 m. 年平均气温 12. 9! , 极端最高气温
42. 8! ,极端最低气温- 25. 1! . 年平均降水量
625. 4 mm, 其中 60%集中在6~ 8 月,年平均蒸发
量2088. 1 mm,约为降水量的 3. 3 倍.年平均日照
时数2577. 0 h, 日照百分率 58% , 5 月最多, 达
265. 7 h, 6 月次之, 为 265. 6 h, 1 月最少, 只有
182. 9 h, 年平均无霜期 188. 5 d. 试验地土层深
厚,地势平坦, 土质中壤, 地力中上等, 肥力较均
匀,灌排条件良好.
2. 2 试验设计
本项研究采用 2 种套种方式: 1)棉花行距 2
大 1 小,即小麦畦宽 160 cm, 畦面 110 cm 播 6 行
小麦, 麦套棉行 30 cm 套种 1 行棉花, 畦埂 50
cm,套种 2行棉花; 2)棉花行距 1 大 1 小, 即小麦
畦宽 120 cm,畦面 70 cm 播 4 行小麦, 畦埂 50 cm
套种 2行棉花. 2 种套种方式均为南北行向种植.
1992 年采用第 1 种套种方式,安排 2 块麦田: 第 1
块,小麦品种鲁麦 14、215953 改良系,设单作夏棉
作对照, 不设重复, 大区对比, 3 处理的面积各
0. 036 hm2 .棉花于 5 月15日套种,小麦于 6 月11
日收获;第 2 块, 小麦鲁麦 14, 棉花于 5 月 19 日
套种, 小麦于 6 月 10 日收获, 面积 0. 16 hm2 .
1993年采用第 2 种套种方式, 设单作夏棉作对
照,面积分别为 0. 08、0. 03 hm2. 小麦鲁麦 14, 棉
花于 5 月 16 日播种, 小麦于 6 月 12 日收获.两年
棉花品种均为中棉 16,种子包衣, 干籽套种, 套种
后小麦浇水.单作夏棉足墒播种, 其它同夏套棉.
2. 3 温度观测
1992年自 5 月 15 日至 6 月 9 日, 连续 26 d
对麦田畦埂、麦套棉行和单作棉田的土壤温度及
气温进行观测. 每天于 2、8、14、20 时, 观测 0、5、
10、15、20 cm 深度土壤温度和气温; 每隔 15 d 左
右, 对 0、5、10 、15、20 cm 深度土壤温度和气温, 1
h 观测 1 次, 一昼夜观测 25 次; 每天于 20 时观测
地面最高、最低温度.
2. 4 光照强度观测
1992年 5月 15 日至 6 月 8日, 每隔 1 d 观测
1 d 麦田畦埂棉苗(东行)和单作棉苗冠层光照强
度, 5 时至 19 时 , 1 h 观测 1 次, 一昼观测 15 次.
对麦套棉行棉苗冠层光照强度进行不定期观测.
2. 5 水分测定
土壤水分测定采用烘干法. 麦棉共生期和麦
收时, 取鲁麦 14、215953 改良系麦田畦埂、麦套
棉行 0~ 16. 1 cm 土层土壤, 每次每处理重复 3
次, 取平均值.
2. 6 容重与孔隙度测定
土壤容重与孔隙度测定同水分测定.
2. 7 CO2 浓度观测
于麦棉共生期, 在田间对麦田畦埂、麦套棉
行和单作夏棉地面, 以及距地面 2 m 处的大气中
CO2浓度进行不定期观测, 每次自 9 时至翌日 9
时, 2 h 观测 1 次, 一昼夜观测 13 次.
2. 8 单株性状、生育期调查
1992年 6 月 11 日麦收时,取套种在鲁麦 14、
215953 改良系麦田畦埂、麦套棉行和单作夏棉棉
苗各 30 株; 1993 年 6 月 12 日麦收时, 取套种在
鲁麦 14 麦田畦埂棉苗和单作夏棉棉苗各 50 株.
调查棉苗真叶数和鲜重, 取其平均值. 两年均调
查生育期.
3 结果与分析
3. 1 土壤温度的变化动态
3. 1. 1日平均温度 麦棉共生期, 麦田畦
埂、麦套棉行和单作棉田 0、5、10、15、20
cm 深度土壤的日平均温度( )与相对应
的日平均气温 ( )关系, 可分别用以下直
线回归方程(表 1)表示.
由直线回归方程可以得知, 0、5、10、
15、20 cm 深度土壤日平均温度, 麦田畦埂
分别为 21. 2、20. 4、19. 3、18. 6、18. 2 ! ,比
麦套棉行19. 1、18. 6 、18. 2、18. 0、17. 6 ! ,
分别提高2. 1、1. 8、1. 1、0. 6、0. 6 ! ;比单
476 应 用 生 态 学 报 8 卷
表 1 夏套与单作棉田不同深度地温与气温的直线回归方程*
Table 1 Linear regression equation of air and soil temperatures at different depthes in wheat interplanting and monoplant
ed summer cotton fields
棉田类型
Cotton f ield type
土壤深度
Soil depth( cm)
直线回归方程
Linear regression equation
相关系数
Correlated coef ficient
夏套棉田 麦田畦埂 0 Y 0= 7. 8870+ 0. 6531X r0= 0. 9213
Wheat interplan Ridge 5 Y 5= 9. 6072+ 0. 5361X r5= 0. 9089
t ing cot ton ield 10 Y 10= 9. 8753+ 0. 4693X r10= 0. 8491
15 Y 15= 10. 9999+ 0. 3797X r15= 0. 7624
20 Y 20= 11. 2450+ 0. 3490X r20= 0. 7241 麦套棉行 0 Y 0= 4. 5248+ 0. 7193X r0= 0. 9106 Cot ton row 5 Y 5= 8. 5386+ 0. 5004X r5= 0. 8740
10 Y 10= 9. 5853+ 0. 4337X r10= 0. 8009
15 Y 15= 10. 2181+ 0. 3930X r15= 0. 7572
20 Y 20= 11. 5177+ 0. 3119X r20= 0. 6529
单作棉田 0 Y 0= 2. 6795+ 1. 1585X r0= 0. 9114
Monoplanted 5 Y 5= 9. 1815+ 0. 7550X r5= 0. 9165
cot ton field 10 Y 10= 10. 1083+ 0. 6888X r10= 0. 8820
15 Y 15= 10. 4458+ 0. 6530X r15= 0. 8756
20 Y 20= 10. 8584+ 0. 6124X r20= 0. 8633 * n= 26, P< 0. 01.
作棉田的 26. 3、24. 4、23. 9、23. 6、23. 1 ! .
分别降低 5. 1、4. 0、4. 6、5. 0、4. 9 ! . 棉籽
萌发的最适温度为 20~ 30 ! [ 2] ,在适宜温
度范围内, 温度升高, 发芽加快. 棉花苗期
根层地温在 17~ 30 ! [ 2]的范围内,随着温
度的增加, 根系增长加快. 可见, 夏套棉的
土壤温度,不利于棉籽萌发和根系生长.
3. 1. 2 有效积温 夏套与单作棉田不同深
度土壤的日平均温度是在气温相同条件下
出现的差异.麦棉共生期, 12 ! 以上有效气
积温为 254. 6 ! , 而作物层(以 0 cm 计)和
5、10、15、20 cm 深度土壤, 12 ! 以上有效
气积温和地积温,麦田畦埂分别为275. 4 !
和 251. 6、218. 5、196. 6、184. 8 ! , 比单作
棉田的 427. 9 ! 和 372. 2、358. 2、346. 7、
333. 9 ! 分别减 少 152. 5 ! 和 120. 8、
139. 7、150. 1、149. 1 ! , 比麦套棉行的
214. 3 ! 和 198. 0、187. 1、180. 6、167. 7 !
分别增加 61. 1 ! 和 53. 6、31. 4、16. 0、
17. 1 ! .麦棉共生期,作物层和地积温热量
亏缺是影响棉苗生长的主要原因, 套种行
越窄,小麦对棉行的遮荫程度越大,热量亏
缺越多.
3. 1. 3温度日变化 图 1为夏套与单作棉
田不同深度土壤温度日变化. 由图1可看
图 1 夏套与单作棉田 0、10、20 cm 土壤温度日变化
Fig. 1 Diurnal changes of soil t emperature at 0, 10 and 20
cm depth in w heat interplant ing and monoplanted cotton
f ields.∋ .单作棉田 Monoplanted cotton f ield, ( .夏套棉田 (麦
田畦埂 ) Wheatinterplanting cotton field ( w heat f ield
ridge) , ) .麦套棉行 Wheat interplant ing cotton row . 下
同 The same below .
4775 期 孙本普等:夏套棉对棉花生态环境及生长发育影响的研究
出,夏套与单作棉田日增温极值均随着土
壤深度的增加而降低,表层变幅大于下层,
深层变化平缓,只是日增温极值的大小和
出现的时间有所不同. 日平均温度和最高
温度均以单作棉田最高, 麦田棉畦埂次之,
麦套棉行最低; 最低温度在 0 cm , 麦套棉
行最高,麦田畦埂次之, 单作棉田最低; 其
它深度均以单作棉田最高,麦套棉行次之,
麦田畦埂最低.日较差单作棉田最大,麦田
畦埂次之,麦套棉行最小.温度高有利于棉
苗生长发育, 日较差大利于干物质在棉株
体内的积累.
3. 1. 4 不同天气类型温度 不同天气类型
下夏套棉田不同深度土壤温度变化如表
2. 由表 2看出,虽然天气有多种变化,但不
同深度土壤的日平均温度, 夏套棉田均低
表 2 不同天气类型对夏套棉田温度的影响( ! )
Table 2 Effect of different weather types on soil temperatures in wheatinterplanting cotton fields
土壤深度
S oil depth
( cm)
5月 27日晴天
May 27 Sunny
∋ ( )
6月 2日 少云转多云
June 2 Cloudy
∋ ( )
5月 12日阴天
M ay 12 Overcast
∋ ( )
6月 6日 小雨
June 6 Light rain
∋ ( )
0 22. 5 19. 5 31. 4 26. 1 24. 5 31. 7 15. 3 14. 3 17. 0 15. 8 15. 3 15. 1
5 21. 0 19. 2 26. 8 23. 8 22. 1 28. 5 15. 4 14. 6 17. 8 17. 4 17. 3 19. 6
10 19. 7 18. 5 25. 8 22. 6 21. 8 28. 3 15. 3 14. 6 18. 3 18. 1 18. 0 20. 8
15 18. 7 18. 0 25. 2 21. 7 21. 4 28. 1 15. 1 14. 7 18. 5 18. 5 18. 5 21. 1
20 18. 3 17. 4 24. 5 21. 2 20. 8 27. 5 15. 0 14. 6 18. 6 18. 5 18. 8 21. 3
平均 Mean 20. 04 18. 52 26. 74 23. 08 22. 12 28. 82 15. 22 14. 56 18. 04 17. 66 17. 58 19. 58
∋ .畦埂 Ridge, ( .麦套棉行 Cot ton row , ) .单作棉田 Monoplanted cot ton field.
于单作棉田,麦套棉行均低于麦田畦埂,只
是降低的程度有所不同. 以晴天降低的最
大;有云天气次之;下雨天气最小. 因此,麦
棉共生期晴天越多, 夏套棉田与单作棉田、
麦田畦埂与麦套棉行的土壤温度差距越
大, 但土壤绝对温度高, 利于夏套棉的生
长.
3. 1. 5 最高、最低温度变化 夏套棉田与
单作棉田地面最高、最底温度如图 2所示.
由图 2可见, 麦棉共生期最高温度的日平
均、极端最高、最低, 均以单作棉田最高,麦
田畦埂次之,麦套棉行最低;最低温度的日
平均、最高、极端最低均以麦套棉行最高,
麦田畦埂次之,单作棉田最低. 因此, 单作
夏棉呼吸消耗的有机物质最少, 麦田畦埂
棉株次之,麦套棉行的棉株最多.
3. 2 棉苗冠层光照强度的变化动态
图 3为麦棉共生期夏套棉麦田畦埂棉
苗与单作棉苗冠层光照强度昼变化. 由图
3可见, 夏套棉比单作棉观测小时光照强
度减少 0. 04~ 5. 91 ∗ 104 Lx , 平均减少
2. 58 ∗ 104 Lx,仅有单作棉 10. 1~ 77. 9%,
平均为 28. 50%. 7∃00~ 10∃00 差距最大,
仅有单作棉的 10. 1 ~ 11. 5% ; 12∃00~
14∃00差距最小, 为单作棉的 72. 8 ~
77. 9% .由图 3中还可看出,棉苗冠层最高
光照强度,单作棉平均 8. 50 ∗ 104 Lx (最高
达 10. 11 ∗ 104 Lx ) , 出现在 12∃00 ~
13∃00; 夏套棉平均 6. 83 ∗ 104 Lx (最高
9. 04 ∗ 104 Lx ) ,出现在 12∃00~ 13∃00. 夏
套棉苗冠层最高光照强度的平均值,仍未
达到棉叶的光饱和点 7~ 8 ∗ 104 Lx [ 2] .另
外,麦套棉行棉苗冠层光照强度大部分时
间处在光补偿点以下.因此,夏套棉光照不
足是影响棉苗生长的根本原因.应采取相
应的栽培技术,提高棉苗光照强度.
3. 3 土壤水分变化动态
夏套棉田土壤水分主要受小麦浇水和
小麦根系吸收的影响.据测定,小麦较长时
间不浇水,麦套棉行土壤水分低于麦田畦
埂;小麦浇水后, 麦套棉行土壤水分则高于
麦田畦埂;不同株型、不同熟期的小麦在小
麦的成熟期, 麦田畦埂和麦套棉行土壤水
分出现不尽相同的现象.叶片宽短挺直的
478 应 用 生 态 学 报 8 卷
图 2 麦棉共生期夏套与单作棉田地面最高和最低温度
变化
Fig. 2 Change of surface maximum and minimum tempera
tures in w heat interplant ing and monoplanted cot ton fields
during intergrow th stage.
a) 最高温度 Maximum temperature, b ) 最低温度 Mini
mum temperature.
中早熟品种鲁麦 14, 其麦田畦埂水分低于
麦套棉行, 叶片宽长下披的晚熟品种
215953改良系,其麦田畦埂水分则高于麦
套棉行. 这是由于鲁麦 14 比 215953 改良
系对麦田畦埂的遮荫程度小, 水分蒸发较
多;其根系比 215953改良系衰老较早, 从
麦套棉行土壤吸收水分较少之故. 但是,不
论早熟还是晚熟、叶片上冲还是下披的小
麦,收获时的土壤水分均难以满足棉苗生
长的需要,应立即浇水.
3. 4 土壤容重与孔隙度的变化动态
据小麦收获时测定 0~ 16. 1 cm 土层,
土壤容重麦田畦埂为 1. 19 ~ 1. 22 g+
cm
- 3
, 比麦套棉行的 1. 29~ 1. 39 g+cm- 3
减少 0. 1~ 0. 17 g+cm- 3; 土壤孔隙度麦田
畦埂为 55. 1~ 54. 0%,比麦套棉行的 51. 3
~ 47. 5%增加 3. 8~ 6. 5% .夏套棉田由于
小麦浇水,致使麦套棉行土壤板结,容重增
加,孔隙度减少. 土壤松紧孔隙度状况对土
壤肥力和棉苗生长具有显著影响,容重为
1. 0~ 1. 2 g+cm - 3最适合棉花根系的生
长[ 2] .因此, 麦收后应及时中耕松土,促根
下扎,促苗早发.
图 3 麦棉共生期夏套与单作棉苗冠层光照强度昼变化
Fig. 3 Diurnal change of light intensity of cot ton seedling
crown on w heatinterplanting and monoplanted cotton
f ields during intergrow th stage.
3. 5 土壤表面 CO2浓度变化动态
夏套棉田与单作棉田地面 CO2 浓度
的日变化趋势相同, 均呈现单峰型变化曲
线(图 4) .由图 4 看出,麦套棉行地面 CO2
浓度最高, 其次为麦田畦埂, 单作棉田最
低,但均高于大气中的 CO2 浓度. 由于土
壤和作物的呼吸作用, 使夏套与单作棉田
地面 CO2浓度高于大气; 夏套棉由于小麦
的呼吸作用,使地面 CO2 浓度高于单作棉
田;麦田畦埂空气流动性大于麦套棉行,使
麦套棉行地面CO2浓度高于畦埂. 夏套棉
4795 期 孙本普等:夏套棉对棉花生态环境及生长发育影响的研究
图 4 夏套与单作棉田地面 CO2 浓度日变化
Fig. 4 Diurnal changes of surface CO2 concent rat ion in
w heatinterplant ing and monoplanted cotton f ields.,.大气 Atmosphere.
地面 CO2 浓度增高,有利于棉苗的同化作
用.由图 4 还可看出, 自 21∃00 至翌日
5∃00,地面 CO2 浓度处在高峰期( 1∃00 达
到最大值) , 表明光合作用使地面 CO2 浓
度降低.因此, 应采取相应栽培措施, 提高
空气中 CO2 浓度, 以增强光合作用强度,
促进棉花生长发育.
3. 6 对棉苗生长的影响
夏套棉改变了棉苗生态环境, 影响棉
苗的生长. 据 1992 年麦收时调查, 套种在
叶片宽短挺直的鲁麦 14 麦田, 其畦埂棉
苗,真叶数 1. 45片,单株鲜重 1. 04 g,麦套
棉行棉苗真叶数 0. 45 片, 单株鲜重 0. 63
g ;套种在 215953改良系麦田, 其畦埂棉苗
真叶数 0. 76片,单株鲜重 0. 85 g, 麦套棉
行棉苗真叶数 0. 01 片, 单株鲜重0. 58 g;
单作夏棉真叶数 4. 00 片, 单株鲜重3. 13
g. 1993年麦收时调查, 麦田畦埂棉苗真叶
数 2. 10片,单株鲜重 1. 35 g ;单作夏棉真
叶数 3. 62片,单株鲜重 2. 64 g. 小麦对棉
苗生长影响的大小与小麦品种、叶型、株
高、熟期、群体以及套种方式等因素有关.
小麦熟期越晚, 群体越大, 植株越高,叶片
宽长, 套种棉行越窄, 对棉苗生长影响越
大.反之,则对棉苗生长的影响越小.
3. 7 对棉花生育期的影响
麦棉共生期夏套棉田土壤温度较低,
水分不稳, 通气不良, 特别是棉苗光照不
足,影响棉苗生长直至中后期发育,致使生
育期推迟.据 1993年调查, 套种在鲁麦 14
麦田畦埂上的棉花分别于 5月 23日、6月
28日、7月 23日、9月 21日出苗、现蕾、开
花、吐絮,比相同条件下的单作夏棉分别晚
1、9、10、6 d,全生育期多 5 d. 1992年调查,
套种在鲁麦 14麦田畦埂的棉花比套种在
麦套棉行的出苗期早 2 d、现蕾期早 5 d、开
花期早 13 d、吐絮期早 9 d, 全生育期少 8
d. 套种在 215953改良系麦套棉行的棉花,
直至 10月 25日吐絮株仅有 20%, 绝大部
分是霜后花和没有开裂的青铃. 因此,夏套
棉应选用适宜的小麦品种和套种方式,给
棉苗创造一个适宜的生态环境,以利棉花
生长发育.
参考文献
1 卫 丽等. 1993.麦套夏棉高产优质综合农艺措施数
学模型研究.河南农业大学学报, 27( 1) : 21~ 28.
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4 黄树海等. 1993.麦垄点种夏棉高产优质栽培系统模
拟.华北农学报, 8(增刊) : 133~ 136.
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