全 文 ：　 　  　 国家“十五”重大科技攻关项目（２００１BA５０７A０４０１）资助
　 　  通讯作者
收稿日期 ：２００４１２２５ 　 改回日期 ：２００５０３０２
种植密度对新疆膜下滴灌棉花群体光合速率 、
冠层结构及产量的影响 
罗宏海 　张旺锋  赵瑞海 　韩春丽 　 　 　 　 　 　施 　敏 　 　 　
（石河子大学新疆兵团绿洲生态农业重点实验室 　石河子 　 ８３２００３） 　 （新疆石河子市科委 　石河子 　 ８３２０００）
摘 　要 　田间试验研究了 ３个水平的种植密度（２１万株／ hm２ 、２４万株／ hm２ 、２７万株／ hm２ ）对膜下滴灌棉花群体光
合速率（CAP） 、冠层结构及产量的影响 。结果表明北疆棉区适宜播种条件下 ，２４万株／ hm２ 密度的群体冠层结构优
于其他密度 ，生育后期仍可保持较高 CAP ，叶面积指数高值持续期进入早 、持续时间长 ，光合物质累积多且分配到
生殖器官中的比例大 ，皮棉产量较高 。
关键词 　棉花 　膜下滴灌 　种植密度 　群体光合速率 　冠层结构
Effects of planting densities on canopy apparent photosynthesis ，canopy structure and yield of cotton dripirrigated un
der the mulch in Xinjiang ． LUO HongHai ，ZHANG WangFeng ，ZHAO RuiHai ，HAN ChunLi（Key Laboratory of
Oasis Ecology Agriculture of Xinjiang Bingtuan ， Shehezi University ， Shihezi ８３２００３ ，China） ， SHI Min （Science and
Technology Committee of Xinjiang Shihezi ，Shihezi ８３２０００ ，China） ， CJEA ，２００６ ，１４（４） ：１１２ ～ １１４
Abstract 　 The field experiments on the effects of ３ planting densities on the canopy apparent photosynthesis ， canopy
structure and yield of cotton dripirrigated under the mulch were conducted in earlier harvest area of North Xinjiang ．The
results indicate that the optimum population density of the cotton is ２４００００ plantlets／hm２ ，under which the canopy struc
ture ，canopy apparent photosynthesis ， leaf index ，dry matter accumulation and distribution and lint yield of cotton are
better than those under other densities ．
Key words 　 Cotton ，Dripirrigated under the mulch ，Planting density ，Canopy apparent photosynthesis ，Canopy structure
（Received Dec ．２５ ，２００４ ； revised March ２ ，２００５）
膜下滴灌是将覆膜种植与滴灌技术相结合的一种新型灌溉技术 ，也是地膜栽培技术的延伸与深化 。 提
高种植密度是新疆棉花增产的主要途径 。 国内外许多学者着重研究了常规灌溉条件下不同密度对棉花群
体光合作用 、冠层结构及产量的影响［１ ，２ ，５］ ，但对膜下滴灌棉花种植密度对群体光合作用 、冠层结构影响的研
究报道较少 。为此 ，开展此项研究对膜下滴灌棉花实现高产高效栽培具有重要理论和实践意义 。
1 　试验材料与方法
试验在石河子农业科技研究与开发中心化验室实验地进行 ，供试土壤为壤土 ，冬前施入 N ６６kg／hm２ ，
P２O５ ９６kg／hm２ 作基肥 。 ４ 月 ２５ ～ ２７日布滴灌带 、铺膜后 ，在膜上人工点播 ；田间管道的铺设同大田膜下滴
灌 。设 ３个密度处理 ，低密度 ２１ 万株／hm２（ Ⅰ ） ，中密度 ２４ 万株／hm２（ Ⅱ ） ，高密度 ２７ 万株／hm２（ Ⅲ ） 。 宽窄
行种植 ，随机区组排列 ，３ 次重复 ；试验用棉花品种为北疆棉区主栽品种“新陆早 １０ 号” ；全生育期滴水
３７５０m３／hm２ ，平均每次 ３００ ～ ３７５m３／hm２ ；在苗期 、蕾期滴水时 ，分别随水施入尿素 ２２０kg／hm２ ，花铃期追施
尿素 ３００kg／hm２ ；其他田管措施同大田滴灌 。在棉花生长发育过程中 ，对植株进行定株调查 ，并详细记载出
苗期 、盛蕾期 、盛花期 、盛铃期 、见絮期和盛絮期等生育时期 ，相应为出苗后 ２８d 、４６d 、６３d 、９４d 、１１３d 、１３４d 。
于盛蕾期 、盛花期 、盛铃期 、见絮期系统测定冠层结构 ；盛铃期 、见絮期 、盛絮期测定群体光合速率 。 群体光
合速率的测定参照董树亭方法［３］并加以改进 ，用 GXH３０５型红外线 CO２ 分析仪（北京分析仪器厂）在田间直
第 １４卷第 ４期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１４ 　 No ．４
２ ０ ０ ６年 １ ０月 Chinese Journal of EcoAgriculture Oct ．，　 ２００６
接测定 。冠层结构指标用 CI１１０数字式冠层结构分析仪（美国 CID 公司）测定［４］ ，每处理测定 ６ 个点（分宽
窄行） ，通过计算机图像数字化处理专用软件分析后 ，可得到平均叶簇倾角 、直射辐射透过率与散射辐射透
过率等参数 。叶面积的测定采用 AM２０００光电式叶面积仪（英国 ADC公司） 。
2 　结果与分析
图 1 　密度对群体光合速率的影响
Fig１ 　 Effects of plant densities on
　 　canopy apparent photosynthetic rate
21 　种植密度对膜下滴灌棉花群体光合速率（CAP）的影响
不同处理群体光合速率的测定结果（图 １）表明 ，从盛铃期（９４d）至盛絮
期（１３４d）群体光合速率逐渐下降 ，但下降幅度不同 。 高密度群体光合速率
下降幅度最大 ，中密度次之 ，低密度最小 。 在盛铃期 ，CAP 表现为中密度 ＞
高密度 ＞低密度 ；但盛铃期以后 ，高密度 CAP 下降迅速 ，低密度在盛铃期至
见絮盛期始终处于较低水平 ；中密度下降缓慢能保持较高的 CAP ，利于产量
的形成 。
22 　种植密度对膜下滴灌棉花叶面积指数的影响
图 ２表明 ，盛花期（６３d）前随着密度增加 ，叶面积指数亦增加 ；随棉株的
图 2 　密度对棉花叶面积指数的影响
Fig２ 　 Effects of plant densities on
　 　 　 　 leaf area index
生长发育 ，高 、中密度间的叶面积指数差异
减小 ，但两者与低密度差异变大 ；盛铃期（９４d）至见絮期（１１３d）中密度叶面
积指数最高 ；高密度处理个体发育较差 ，对环境的适应能力差 ，群体内部条
件恶化 ，叶片衰老和光合能力衰退加快 ；低密度处理密度过低 ，在整个生育
时期叶面积指数一直处于较低值 。故中密度条件有利于维持生育后期的光
合面积 。
23 　种植密度对膜下滴灌棉花地上部干物质积累与分配的影响
地上部群体干物质积累的变化趋势表现为 ：苗期植株个体小 ，株间相互
影响小 ，受光均匀 ，水肥充足 ，不同密度间差异小（见表 １） ；进入蕾期低密度
与中密度群体地上部干物质累积无显著差异 ，但与高密度达 α ＜ ００５的显著
水平 ；见絮期由于群体落叶 、落蕾 、落铃等造成了植株干物质积累普遍下降 ，高密度群体表现尤为明显 ，群体
表现明显的早衰现象 ；蕾铃干物质累积表现为中密度条件下最高 ，高密度条件下最低 。
表 1 　密度对棉花地上部干物质积累与分配的影响
Tab１ 　 Changes of dry weigh t of cot ton shoot and its distribution among each organs under different population densities
生育阶段 种植密度 ／万株·hm － ２ Plant density
Stage of ２７ ２４ ２１
development 茎叶 ／kg·hm － ２Stem and leaf 蕾铃 ／kg·hm
－ ２
Bud and boll
地上部干物
质 ／kg·hm － ２
Dry mat ter
of shoot
茎叶 ／kg·hm － ２Stem and leaf 蕾铃 ／kg·hm
－ ２
Bud and boll
地上部干物
质 ／kg·hm － ２
Dry matter
of shoot
茎叶 ／kg·hm － ２Stem and
leaf
蕾铃 ／kg·hm － ２Bud and
boll
地上部干物
质 ／kg·hm － ２
Dry matter of shoot
苗 　 期 ７６５００（１１０）  － ７６５００（１００） ７０５６０（１００） － ７０５６０（１００） ７４４１０（１００） － ７４４１０（１００）
现蕾期 ３８６０１４（９２） ３３５６６（８） ４１９５８０（１００） ４５１６５１（９４） ２８８３０（６） ４８０４８１（１００） ４８５４５３（９６） １９２１９（４） ５０５６７２（１００）
开花期 ５７５１１０（３９） ８９９５３７（６１） １４７４６４７（１００） ４２７７２６（３１） ９５２０３７（６９） １３７９７６３（１００） ４２１９９４（３２） ８９６７３６（６８） １３１８７３（１００）
见絮期 ５２５６４１（３５） ９７６１９０（６５） １５０１８３１（１００） ３９６８２２（２６） １１２９４１７（７４） １５２６２４９（１００） ４８８３９７（３０） １０３７８４３（７０） １５１３３３（１００）
　 　  括号内数据为该器官占地上部总干物质的比例 。
24 　种植密度对膜下滴灌棉花冠层结构指标的影响
平均叶簇倾角（MFIA）是反映冠层结构状况的指标之一 ，随着棉株的生长发育 ，平均叶簇倾角变大 ，叶
片逐渐向直立型变化 ，种植密度增加 ，叶簇倾角增大（见表 ２） 。试验表明（见表 ３） ，在盛蕾期各密度处理群体
散射辐射透过率较大 ，尤其是低密度处理 ，宽窄行平均达 ０５０８ ；进入盛花期棉田封垄 ，各处理的辐射透过率
均开始下降 ，宽窄行平均为 ０１９２ ～ ０２６０之间 ；至盛铃期降至最低值 ；进入见絮期又开始升高 ，宽窄行差异
较小 ，不同密度间表现为随着密度增大 ，尽管平均叶簇倾角变大 ，叶片变直立 ，但由于单位面积上植株增加
较多 ，其散射辐射透过率减小 。群体直射辐射透过率和散射辐射透过率变化相似 。
第 ４期 罗宏海等 ：种植密度对新疆膜下滴灌棉花群体光合速率 、冠层结构及产量的影响 １１３　
表 2 　密度对棉花平均叶簇倾角的影响
Tab２ 　 Effects of different densities on mean foliage inclination angle in different gro w th stages
测定时期 密度／万株·hm － ２ 平均叶簇倾角 Mean foliage inclination angle
Measuring stage Density 窄 　 行
Narrowrow
宽 　 行
Widerow
平 　 均
Average
盛蕾期 ２７
２４
２１
１５５８
２５１７
２４２７
５４２７
３９２３
１２５８
３４９３
３２３２
１８４３
盛花期 ２７
２４
２１
２９５４
２４３６
３７４６
４９４５
４５０５
３６０９
３９５０
３４７１
３６７８
盛铃期 ２７
２４
２１
４８２３
４８１６
４０８４
５７０９
５２６６
４９３９
５２６６
５０４１
４５１２
见絮期 ２７
２４
２１
６４４３
６８２１
５４４３
７７６９
７０３９
７１８５
７１０６
６９３０
６３１４
25 　种植密度对膜下滴灌棉花产
量及产量结构的影响
不同处理间皮棉产量表现为
中密度最高 、高密度次之 、低密度
最低（见表 ４） ，表明密度过高或过
低均难以获得高产 。 进一步考察
其产量构成因子 ，单株结铃数随着
密度的增加而明显减少 ，而单位面
积总铃数显著增加 ，２７ 万株／hm２
密度最大 ；单铃重则表现为中密度
＞低密度 ＞ 高密度 ，这表明高密度
群体下 ，植株个体受到限制 ，生育
后期 CAP下降快 ，影响了光合产物
　 　的生产及向棉铃的运输 ；密度过低（２１
万株／hm２） ，虽然单株生长发育健壮 ，
但受到新疆生态条件的影响 ，始终未
能形成正常的群体冠层 ，铃重低 。
3 　小结与讨论
低密度群体单株生长条件较好 ，
个体得到发展 ，但群体不足 ，群体光合
速率低 ，光合物质累积少 ，产量水平
低 ；高密度群体过大 ，个体生长受到限
制 ，发育不良 ，对环境条件敏感 ，生育
后期群体光合速率衰退快 ，叶面积指
数下降早 ，植株衰老较早 ，也难获得高
产 ；中密度群体叶面积指数增长快 ，高
值持续时间长 ，冠层结构合理 ，生育后
期有较高的群体光合速率 ，光合物质
累积多 ，保证了较多的光合物质分配
　 　
表 3 　密度对棉花群体散射辐射和直射辐射透过率的影响
Tab３ 　 Effects of different densities on canopy transparent coefficients for defuse penet ration and
radiation penet ration in different g ro w th stages
测定时期 密度／万株·hm － ２ 群体散射辐射透过率 群体直射辐射透过率
Measuring stage Density T ransparent coefficient
for radiation penet ration
T ransparent coefficient
for defuse penet ration
窄 　 行
Narrowrow
宽 　 行
Widerow
窄 　 行
Narrowrow
宽 　 行
Widerow
盛蕾期 ２７
２４
２１
０３３５
０３３５
０５２７
０２０７
０４０５
０４８９
０１３２
０１５５
０１９２
０１１３
０４７８
０４６４
盛花期 ２７
２４
２１
０１７５
０１８０
０２５５
０２１０
０２３０
０２６５
０１１８
０１０１
０１８８
０２６４
０３１０
０３７１
盛铃期 ２７
２４
２１
０１５０
０１７０
０１９８
０２１２
０２１５
０２２６
０２４０
０２５８
０２６３
０２０６
０２３２
０２７６
见絮期 ２７
２４
２１
０３０９
０３１５
０２６８
０３４７
０４４３
０３５５
０２４３
０２６８
０２８３
０３６３
０３８３
０３１２
表 4 　不同密度条件下棉花产量及产量结构Tab４ 　 Yield and its components at different densities of cotton
密度／万株·hm － ２
Density
单株结铃数
Boll number
per plant
单位面积总
铃数／个·hm － ２
Boll number
per unit area
单铃重／g
Boll weight
衣分／ ％
Lint percentage
实收籽棉产
量／kg·hm － ２
Cotton seed yield
折合皮棉产
量／kg·hm － ２
Lint yield
２７ ３９６ ７１２８０ ５０７ ４１３８ ５１３１５０b ２１１７７７
２４ ４３９ ７０２４０ ５４５ ４１４０ ５４２７００a ２２７６６３
２１ ４５４ ６３５６０ ５３８ ４１２７ ５０２９５０c ２０８１２１
到经济器官中 ，皮棉产量最高 。 适当增加密度 ，可有效协调群体与个体的关系 ，既保证有足够群体 ，又培育
健壮个体 ，确保生育后期群体光合速率 ，实现高产 。 据本试验结果 ，膜下滴灌棉花群体密度为 ２４ 万株／hm２
条件下群体光合速率较高 、叶面积指数适宜 、冠层结构优良 ，皮棉产量可达 ２２５０kg／hm２ 以上 。
参 　考 　文 　献
１ 　 马富裕 ，李俊华 ，李明思等 棉花膜下滴灌增产机理及主要配套技术研究 新疆农业大学学报 ，１９９９ ，２２（１） ：６３ ～ ６８
２ 　 赵中华 ，刘德章 棉花群体冠层结构与干物质生产及产量的关系 棉花学报 ，１９９７ ，９（２） ：９０ ～ ９４
３ 　 董树亭 大田条件下作物群体光合作用的研究及测定方法 耕作与栽培 ，１９８８ （３） ：６２ ～ ６４
４ 　 李少昆 ，王崇桃 作物株型和冠层结构信息获取与表达的方法 石河子大学学报（自然科学版） ，１９９７ ，１（３） ：２５０ ～ ２５６
５ 　 Landiver J ． A ．，Baker D ． N ．Application of GOSSYM to genetic feasibilit y studies ． Ⅱ ．Analyses of increasing photosynthesis ， specific leaf
w eight and longevity of leaves in cotton ． Crop Science ， １９８３ ， ２３ ：５６８ ～ ５７４
１１４　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １４卷