全 文 ：麦套不同熟性棉复合群体的生产力及生理生态特性*
李伶俐1* * 谭金芳1 李 文1 马宗斌1 孙敦立1 杜远仿2
( 1 河南农业大学,郑州 450002; 2 河南省开封县棉花办公室, 开封 475100)
Ecophysiological characteristics and productivity of wheatcotton community. L I Lingli, TAN Jinfang, LI Wen,
MA Zongbin, SUN Dunli, DU Yuanfang (Henan Agricultural Univer sity , Zhengzhou 450002, China) . Chin .
J . A pp l. Ecol . , 2003, 14( 3) : 473~ 476.
The ecophysiology and productivit y of 622 wheatearly maturing cottonmiddle matur ing co tton w ere studied
in compar ison w ith traditional 62 w heatmiddel maturing cotton. T he results showed that after w heat harv est
ed, the LA I of cotton increased fast, the leaf area duration( LAD) and CGR were r aised obviously, the dry mat
ter rose r apidly, and the accumulated amount was larger than CK. L ight use efficiency w as 1. 13% , 21% more
than CK . T he effective blossom per iod w as extended 18 d, and t he lint yield in both 1998 and 1999 w as over
2250 kghm- 2, 21~ 22% more than CK.
Key words Cotton, Compound population, Cropping pattern, LA I, Leaf area durat ion.
文章编号 1001- 9332( 2003) 03- 0473- 04 中图分类号 S311, S562 文献标识码 A
* 国家农业综合开发办资助项目.
* * 通讯联系人.
2001- 04- 18收稿, 2001- 12- 14接受.
1 引 言
为了进一步提高棉花单产,针对解决短季棉夏播晚熟和
麦套高产棉田中后期群体过大, 脱落严重等问题, 有人从种
植方式上进行了短季棉提早套种密矮早模式和短季棉与中
熟棉间作模式的研究和探索[ 8, 9, 13] ,指出适宜的间套方式可
获得显著增产.研究表明,塑造具有更高生产潜力的优质群
体,促使棉花群体早发快长, 早现蕾早开花, 延长开花结铃
期,提高有效 LAI, 并延长其持续期, 实现棉花高能期与高光
能季节同步早、同步期长, 是进一步提高棉花单产的关
键[ 1, 7, 10, 11] . 本文试图通过 622 式春季麦套早熟棉, 麦收后
再在麦畦上移栽两行中早熟棉,形成两行早熟棉与两行中早
熟棉间作密植的复合群体,利用早熟棉生长发育快、现蕾早、
开花结铃集中的特点, 使复合群体提早现蕾开花, 有效开花
结铃期延长;同时利用其在生育期、株型、蕾铃发育等生长发
育特性的差异,形成不同空间、时间及生育期上的生态位互
补,使复合群体获取适宜的叶面积生长动态和成铃结构, 保
持高光能期有较高的有效叶面积, 达到高能同步期延长, 提
高群体光能利用率和生产力,为棉花超高产栽培探索新路.
2 材料与方法
21 试验材料
试验分别于 1998 年和 2000 年在河南省开封县八里湾
乡; 1999 年在长葛市官亭乡进行, 2000 年为大区对比试验.
试验地均为肥力中上等的高产棉田. 供试品种为豫麦 49、豫
棉17(中熟)、豫棉 15(中早熟)和中棉 30(早熟) .前作小麦采
用带宽 210 cm, 6 行小麦, 幅宽 100 cm, 预留空行 110 cm 的
种植方式. 试验设两个处理. 处理 1( CK ) : 4 月 10 日在空行
直播 2行中熟棉,行距 50 cm,株距 23 cm,地膜覆盖, 麦收后
成宽窄行种植方式, 密度 4. 14 104 株hm- 2; 处理 2: 4 月
10 日在空行直播 2 行早熟棉, 行距 30 cm, 株距 17 cm,地膜
覆盖,密度 5. 6 104 株hm- 2, 麦收后再在麦畦行大苗移栽
2行中早熟棉 ( 4 月 20~ 25 日育苗) , 行距 50 cm, 株距 23
cm,密度 4. 05 104 株hm- 2, 田间形成 2 行早熟棉与 2 行
中早熟棉间作的种植方式, 总密度 9. 7 104 株 hm- 2 .设 3
个重复, 随机排列, 小区面积 52. 8 m2, 并设有取样区. 田间
施肥与栽培管理按高产棉田要求进行, 系统进行 DPC 化学
调控, 早熟棉株高控制在 45 cm 以下, 留5 个果枝, 中熟棉 13
个果枝, 中早熟棉 10~ 11 个果枝, 株高均控制在约 95 cm.
2 2 研究方法
记载棉花主要生育时期; 各处理每个重复各类型棉定
20 株, 记载三桃,吐絮后单收, 记下铃数,求得平均铃重并脱
绒求衣分,最后各小区单收计产; 群体光照分布选晴天中午
用 SPZ71 型照度仪测定; 用生长分析法测定棉花群体的干
物重( DW )、叶面积指数 ( LAI )、光合势 ( LAD)、净同化率
( NAR)和生长率( CGR ) ; 光能利用率( % ) = [单位面积上作
物形成的干物质量( gcm- 2 ) 4. 25 kJg - 1 4. 19 kJg - 1/
棉花生长期间投射在单位面积上的太阳辐射总量 ( kJ
cm- 2) ] 100% .
3 结果与分析
3 1 不同种植方式棉花群体蕾铃发育进程及其产量性状
河南省大部分地区 5 月中下旬日平均气温即可满足棉
花现蕾的要求, 而常规麦套春棉 6 月 10~ 15 日才现蕾,有效
结铃期较短. 从本试验棉花群体发育进程看(表 1) , 复合群
体早熟棉早发快长, 5月下旬即现蕾, 比对照提前 18 d,麦收
后在 6 月 16日~ 7 月 15 日形成其生长开花结铃高峰期, 充
应 用 生 态 学 报 2003 年 3 月 第 14 卷 第 3 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Mar. 2003, 14( 3)!473~ 476
分利用该期的光热等资源 ,而中早熟棉在 7 月 16 日~ 8 月
20日形成其开花结铃高峰期, 并可充分利用其早熟棉收获
后9 月~ 10月的时间和空间发挥其后期结桃多的优势, 使
复合群体早熟棉和中早熟棉开花结桃高峰时间交错互补, 有
效开花结铃期延长 18 d, 有利于该群体形成合理的成铃动
态,稳定提高群体总铃数.
分析产量性状(表 2 和表 3) ,复合群体伏前桃占总桃数
的 16. 7% ,是对照的 5. 71 倍,伏桃数比对照增加 15. 5% , 秋
表 1 不同种植方式的棉花蕾铃发育进程( 1999)
Table 1 Development process of cotton buds and bolls in various pat
terns( month. date)
处理
Treatment
现蕾始期
S tart of
budding
开花始期
Start of
blossom
叶絮始期
Start of
boll opening
成熟期
Maturing
period
1 6. 8 7. 3 8. 20 10. 10
2( A) 6. 25 7. 8 9. 4 10. 10
( B) 5. 22 6. 16 8. 1 8. 30
A) 中早熟棉 Middleearlymaturing cot ton; B) 早熟棉 Earlymaturing
cotton.下同T he same below.
表 2 棉田成铃特点( 1999)
Table 2 Cotton boll s different development stage and per plant( bol lshm- 2)
处理
T reat
m ent
伏前桃
Boll before dog days
( 7. 15前)
伏桃
Dog days boll
( 7. 16~ 8. 15)
秋桃
Autumn boll
( 8. 16~ 9. 10)
总桃
All bolls
单株铃
Per plant boll
(bolls/ plant )
基部 2个果枝铃数
Base tw o f ruit branch bolls
( bolls/ plant )
1 37 260 555 588 372 600 965 448 23. 32 5. 4
2( A) 0 449 190 423 945 1 278 435 21. 55 3. 2
( B) 212 955 192 345 0 7. 23 4. 1
表 3 不同种植方式的棉花产量状况*
Table 3 Comparison of cotton yield in various patterns
年度
Year
处理
T reat
ment
早熟棉Early maturing cotton
铃数
Bolls
( bollshm- 2)
铃重
Boll w eight
( g)
衣 分
Lint percent
( % )
皮棉产量
Lint yield
( kghm- 2)
中早熟棉 Middle early maturing cot ton
铃数
Bolls
( bollshm- 2)
铃 重
Boll w eight
( g)
衣 分
Lint percent
( %)
皮棉产量
Lint yield
( kghm- 2)
皮棉产量
Lint yield
( kghm- 2)
1998 1 921 100 5. 02 40. 5 1 875. 0 1 875. 0b
2 387 400 4. 1 36 571. 5 857 100 4. 85 40. 5 1 717. 5 2 285. 0a
1999 1 965 448 4. 85 40. 0 1 852. 5 1 852. 5b
2 405 300 4. 0 36 580. 5 873 135 4. 80 39. 8 1 671. 0 2 251. 5a
2000 1 1 212. 0
2 519. 0 996. 0 1 515. 0
* 1998、1999和 2000年棉花前作小麦产量分别为 5 505、5 790和 5 916 kghm- 2. T he yield of w heat before cot ton in 1998, 1999 and 2000 are 5
505, 5 790 and 5 916 kghm- 2.
桃数比对照增加 13. 8% ,总桃数比对照增加 32. 3% . 但复合
群体的中早熟棉基部 2 个果枝结铃数只是对照的 59% , 脱落
率高,可能和基部光照不足有关. 从全田皮棉产量看( 1998~
1999 年平均) , 复合群体的为 2269. 5 kg hm- 2, 比对照增产
21% .
2000 年结果产量比 1998、1999 年产量大幅度减产的原
因主要是本年度试验地区从 8 月下旬开始到 9 月底连续出
现阴雨低温天气, 严重影响了棉花后期产量的形成, 但本年
度复合群体的总体产量仍比对照增加 25% .
32 不同种植方式棉花群体 LAI、LAD动态及光分布特征
在太阳辐射高峰期之前获得足够的 LAI, 并在太阳辐射
高峰时期保持较高的有效叶面积和较高的光截获, 提高光能
利用率,是实现作物再高产的重要保证[ 1, 10, 11] . 通常在适宜
的叶面积范围内 LAI和 LAD大, 群体光截获率大, 生物产量
也较高[ 4, 5, 12, 15] . 由图 1a和表 4 可见,复合群体苗期 LAI 和
LAD均比对照高,麦收后 LAI增长迅速, 7 月15 日达 4. 2, 使
该期 LAD高达 4. 96 104 m2d- 1,比对照高 38. 5% ,反映出
复合群体早发快长的特点. 从 6 月 25 日测得的群体透光率
可见(表 5) , 两处理群体的光照条件均表现良好, 只是对照群
体宽行漏光严重, 而复合群体正好弥补了这一漏光缺点, 有
利提高该期光能利用; 7 月 15 日~ 8 月30 日复合群体的LAI
平均值为 4. 4, 最高值达 4. 8, LAD高达 13. 42 104 m2d- 1,
比对照高25. 1% , 从 7月 30 日、8月 16日两次测得的群体透
光率看, 两处理群体上层和中层透光条件均较好, 但复合群
图 1 对照群体( A)与复合群体( B)叶面积( a)和干物质积累( b)动态
Fig. 1 Trends of LAI ( a) and dry mat ter accumulat ions ( b ) for CK
colony ( A) an d compound colony ( B) in 1999.
表 4 不同种植方式棉花群体光合势动态( 1999)
Table 4 Trends of cotton LAD in various patterns( 104m2d- 1)
处理
T reat
m ent
苗期
Seeding
stage
蕾期
Bulling
stage
花铃期
Blossom and
bulling stage
成熟期
Maturing
stage
总累积值
Total
value
1 1. 28 3. 58B 10. 73 b 7. 38 22. 97
2 1. 65 4. 96A 13. 42a 7. 11 27. 22
474 应 用 生 态 学 报 14卷
表 5 棉田群体冠层的透光率(冠顶自然光为 100%) *
Table 5 Transmitting rate of light in cotton canopy ( 1999)
处理
T reatment
6. 25
中层
Middle
下层
Base
7. 30
上层
U pper
中层
Middle
下层
Base
8. 16
上层
Upper
中层
Middle
下层
Base
9. 10
上层
Upper
中层
Middle
下层
Base
1窄行 Narrow 60 28 46 16 3 38 14 2 32 18 5
宽行 Wide 100 98 60 32 9 57 26 8 60 30 12
2窄行 Narrow 78 36 52 17 1 36 14 1 36 18 5
宽行 Wide 56 24 58 34 2 59 28 2 64 35 14
* 上层为冠层 2/ 3高度处,中层为 1/ 2高度处,下层为冠层基部. Upper, middle, base means 2/ 3, 1/ 2, 0 of canopy total height .
体基部的光照条件较对照的差,这会使下部叶片光合效率降
低. 8 月 30 日早熟棉成熟拔柴后, 复合群体的LAI 和 LAD 比
对照的稍有降低, 但群体光照条件得到改善, 更利于中早熟
棉的伏桃增重、成熟和早秋桃的形成. 就群体总 LAD 看, 复
合群体的为 27. 22 104 m2d- 1, 比对照提高 18% , 为提高复
合群体对光的截获和光能的利用,增加光合生产量奠定了基
础.
33 不同种植方式棉花群体干物质积累动态及 NAR、CGR
变化
从两群体干物质积累动态看(图 1b) ,复合群体各时期干
物质量均比对照高, 7 月 15日棉花复合群体积累的干物质总
量达 4 834. 5 kg hm- 2 , 比对照提高 36. 4% , 7 月 31 日达
8 036. 5 kg hm- 2 , 比对照提高 21% , 最高达 18 376 kg
hm- 2 ,比对照提高 20. 8% . 分析两群体 NAR 和 CGR 变化
(表 6)可以看出, 复合群体各阶段的 CGR 均高于对照, 说明
该群体生产力高,生长速度快(特别是 7 月份) , 复合群体的
NAR和对照的基本相同, 但 CGR 高达 22. 4 gm- 2d- 1 , 比
对照提高 30. 2% . 较高的 CGR与较高的 LAI、LAD相吻合,
说明该群体这段时期的光截获率大,光能利用率高; 8 月份复
合群体的 NAR 值比对照的稍低, 是由于该期 LAI 和 LAD
大,基部光照不足所致, 对基部果枝结铃率有一定影响.但是
这一阶段复合群体的 CGR 比较高, 为 22. 54 gm- 2d- 1 , 比
对照高 13. 5% ,说明复合群体在这一阶段的生产力和光能利
用率比对照的高.当早熟棉在 8 月 30 日收获后, 复合群体的
NAR比对照的稍有提高, 反映了后期该群体光照条件改善
后群体叶片光合效率提高.
表 6 不同生育阶段棉花群体的 NAR和 CGR( 1999)
Table 6 Net assimi lation rate( NAR) and crop growth rate( CGR) at di f
ferent stages ( gm- 2d- 1)
处理
T reat
m ent
生育阶段Grow th stage(month. date)
6. 27~
7. 15
7. 16~
7. 31
8. 1~
8. 16
8. 17~
8. 30
8. 31~
9. 15
NAR 1 6. 15 5. 86 5. 59 5. 34 4. 22
2 6. 11 5. 75 5. 37 5. 37 4. 68
CGR 1 14. 15B 20. 81b 21. 16b 18. 59 12. 16
2 20. 26A 25. 31a 24. 69a 20. 35 13. 36
34 不同种植方式棉花群体的光能利用率及经济系数
由表 7 可以看出, 复合群体的生物产量光能利用率为
1. 13% , 比对照提高了 21. 5% , 经济系数比对照的稍高. 6 月
27 日~ 7月 31 日这段高光能期复合群体的光能利用率高达
2. 1% ,比对照提高 31% ,表明复合群体通过早熟棉与中早熟
棉的组合, 增加了群体的有效叶面积, 有效地提高了复合群
体对光能的截获和光合生产力,为获得较高的经济产量打下
物质基础.
表 7 不同种植方式棉花群体的光能利用率及经济系数*
Table 7 Solar energy uti lization rate and harvest index
处理
Treat
ment
阶段生物量
Biomass
of stage
( kghm- 2)
光能利用率
L ight use
rate
( % )
生物产量
Biomass
( kghm- 2)
籽棉产量
Unginned
cott on y ield
( kghm- 2)
光能利用率
Light use
efficiency
( % )
经济系数
Harvest
index
( % )
1 6022. 5 1. 6 15237b 4644b 0. 93 30. 5
2 7840. 5 2. 1 18378a 5811a 1. 13 31. 6
* 棉花生长期太阳总辐射能为 289. 4 kJ cm- 2 ( 1999年 ) . Total solar
radiat ion amount during the cot ton growth was 289. 4 kJcm- 2.
4 讨 论
本试验结果表明,复合群体的生产力比对照群体的生产
力高,皮棉产量增加 21% . 原因主要有两方面. 一是复合群体
开花期提前,早熟棉与中早熟棉开花结铃高峰期交错互补,
有效结铃期延长,为进一步提高群体总铃数争取了时间和空
间.二是复合群体高 LAI 时间延长,光合势增加, 光能利用率
和生产力提高,为进一步提高产量奠定了物质基础.
在适宜的叶面积指数范围内, 作物群体光截获率随 LAI
和 LAD增加而增加, CGR则随光截获率增加而增加,群体光
合生产力也随之增加[ 5, 12] . 通常认为, 单作高产棉田最适
LAI 在 3. 5~ 4. 0, 超过 4 则群体生物产量将下降[ 1, 2, 6] . 凌启
鸿[ 7]研究表明,随着品种改良和栽培技术的改进, 实现棉花
2250 kghm- 2超高产群体最适 LAI提高到 4. 0~ 4. 5. 另有
研究指出,通过高度、株型和生育期不同的作物间作, 利用在
时间、空间和生育期上不同生态位的互补所形成的多层群体
结构,可以增加间作系统叶层分布和优化作物群体受光结
构,提高光的截获率, 减少漏光损失, 并延长高效能光合作用
时间, 从而提高复合群体的光能利用率[ 5, 10] . 由本试验棉花
群体的 LAI、LAD、CGR 动态及群体冠层结构与光分布特征
综合比较可见, 麦收到 7 月 15 日, 单作棉群体 LAI 和 LAD
小,田间漏光严重, CGR 小, 光能利用率低 ,而棉花复合群体
的早熟棉和中早熟棉这段时期在田间形成水平方向叶面积
互补, 减少裸露地面, 群体 LAI 增长快, LAD大 , 漏光少, 群
体 CGR 比对照的提高 43. 2% , 光能利用率提高.但 7 月下旬
复合群体的 LAI 超过 4. 5,持续到 8 月底, 最高达 4. 8, LAD
最高达 13. 42 104 m2d- 1, 基部光照不足(表 5) , NAR值比
对照的稍低(表 6) , 使基部果枝蕾铃脱落增加, 结铃率低 (表
2) , 说明复合群体 LAI 偏大. 赵致[ 14]研究指出, 当 LAD 和
NAR 的乘积达最高值时,可获得最佳生物产量.从复合群体
的冠层结构特点看, 早熟棉与中熟棉株高差从 15 cm 到 50
cm,形成立体空间互补的类似峰谷式的冠层结构,使群体上
4753 期 李伶俐等:麦套不同熟性棉复合群体的生产力及生理生态特性
层、中层透光率与对照的相似, 光照条件良好,而宽行的早熟
棉增加了中下层叶面积密度,有效截获了中层漏光, 提高了
整个系统的光截获率,使群体 CGR 在 7 月 15 日~ 8 月 30 日
这段时期高达 23. 35 gm- 2d- 1 ,比对照高 15. 7% . 纵观整
个时期,该复合群体通过增加 LAI、LAD,有效地提高了群体
光截获率、群体光能利用率和生产力, 取得了更高的产量.
此外, 棉花高产既要争取高的生物产量, 还要有较高的
经济系数, 如新疆棉花之所以高产, 更重要的是其经济系数
高,一般可达 0. 40 ~ 0. 50, 本试验两群体的经济系数只有
0. 30~ 0. 31, 说明要获得棉花高产,在增加生物产量的基础
上,努力提高经济系数还有很大潜力. 本试验的复合群体只
设了一个密度,如何调整种植密度及群体结构, 使复合群体
既获得更高的生物产量, 又能有效提高经济系数, 尚需进一
步试验研究.
参考文献
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作者简介 李伶俐, 女, 1961 年生, 副教授 ,主要从事棉花高产栽培生理研究,发表论文 20 篇. T el: 03713844320, Email:
shibazi1961@ 163. com
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