作物杂志,2025, 第3期: 116–124 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.03.016

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

施氮量和种植密度对海岛棉冠层结构和光合特性的影响

王丽1(), 张承洁1, 胡浩然1, 宁丽云1, 吴一帆1, 郭仁松2, 张巨松1()   

  1. 1新疆农业大学农学院/教育部棉花工程研究中心,830052,新疆乌鲁木齐
    2新疆维吾尔自治区农业科学院经济作物研究所,830091,新疆乌鲁木齐
  • 收稿日期:2024-03-22 修回日期:2024-05-25 出版日期:2025-06-15 发布日期:2025-06-03
  • 通讯作者: 张巨松,主要从事棉花高产栽培与生理生态研究,E-mail:xjndzjs@163.com
  • 作者简介:王丽,主要从事棉花高产栽培与生理生态研究,E-mail:1798836603@qq.com
  • 基金资助:
    新疆维吾尔自治区重大科技专项(2020A01002-4)

Effects of Nitrogen Application Rate and Planting Density on Canopy Structure and Photosynthetic Characteristics of Sea Island Cotton

Wang Li1(), Zhang Chengjie1, Hu Haoran1, Ning Liyun1, Wu Yifan1, Guo Rensong2, Zhang Jusong1()   

  1. 1College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University / Research Center of Cotton Engineering, Ministry of Education, Urumqi 830052, Xinjiang, China
    2Institute of Economic Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, Xinjiang, China
  • Received:2024-03-22 Revised:2024-05-25 Online:2025-06-15 Published:2025-06-03

摘要: 为明确新疆阿瓦提县机采海岛棉种植密度与氮肥施用量间的最佳平衡配比,以“新78”为材料,在66 cm+10 cm种植模式下,主区设20×104(D20)、24×104(D24)和28×104株/hm2(D28)3个种植密度,副区设0(N0)、160(N1)、320(N2)、480 kg/hm2(N3)4个施氮量,研究不同处理下机采海岛棉冠层结构、叶片光合特性及产量、品质变化。结果表明,当种植密度为D24,施氮量为N2时,籽棉产量最高,为6337.17 kg/hm2,较同密度下N0、N1和N3处理分别增产37.23%、21.00%和12.06%,与N0处理差异显著。同一种植密度下,随着施氮量增加,海岛棉叶面积指数、叶倾角、相对叶绿素含量呈上升趋势,当施氮量过多时,叶倾角下降,表现为N2>N3>N1>N0。叶片净光合速率、蒸腾速率和棉纤维上半部平均长度随施氮量的增加而增加,而籽棉产量、整齐度和断裂比强度随着施氮量的增加呈现先增后减的趋势。同一施氮量下,海岛棉叶面积指数的下降速度随种植密度的增大而加快;叶倾角、籽棉产量、海岛棉纤维上半部平均长度和断裂比强度随种植密度的增大呈现先升后降的变化趋势;平均单铃重与单株铃数随种植密度的增加均降低。综上,建议新疆阿瓦提县种植机采海岛棉新78在66 cm+10 cm种植模式下,种植密度为24×104株/hm2,施氮量为320 kg/hm2

关键词: 海岛棉, 冠层结构, 光合特性, 施氮量, 种植密度

Abstract:

In order to determine the optimal balance ratio between planting density and nitrogen application rate of machine-harvested sea island cotton in Awati County, Xinjiang, three planting densities were set up in the main-plots under the 66 cm+10 cm planting pattern using “Xin 78” as the material. There were 20×104 (D20), 24×104 (D24) and 28×104 plants/ha (D28), and four nitrogen application rates were set up in the sub-plots, namely, 0 (N0), 160 (N1), 320 (N2) and 480 kg/ha (N3). The effects of these treatments on canopy structure, leaf photosynthetic characteristics, yield, and quality of sea island cotton were evaluated. The results showed that when the planting density was D24 and the nitrogen rate was N2, the seed cotton yield of sea island cotton was the highest (6337.17 kg/ha), which was 37.23%, 21.00% and 12.06% higher than that of N0, N1 and N3 treatments, and was significant difference from N0. Under the same planting density, the leaf area index (LAI), mean leaf angle and relative chlorophyll content of sea island cotton increased with the increase of nitrogen application rate, and the mean leaf angle decreased when the nitrogen application rate was too high, which showed N2 > N3 > N1 > N0. The net photosynthetic rate, transpiration rate and average fiber length of upper half increased with the increase of nitrogen application rate, while the yield, uniformity and break ratio strength of seed cotton increased first and then decreased. Under the same nitrogen application rate, the decrease rate of LAI of sea island cotton increased with the increase of planting density. The mean leaf angle, seed cotton yield, the average fiber length of upper half and the breaking strength showed a trend of “first increasing and then decreasing” with the increase of planting density. The average boll weight per plant and boll number per plant decreased with the increase of planting density. In conclusion, it is recommended that planting the machine- harvested sea island cotton Xin 78 in Awati County, southern Xinjiang under the planting mode of 66 cm+10 cm, the planting density should be 24×104 plants/ha and the nitrogen application rate should be 320 kg/ha.

Key words: Sea island cotton, Canopy structure, Photosynthetic characteristics, Nitrogen application rate, Planting density

表1

2023年试验地土壤养分含量

土壤深度
Soil depth
(cm)
有机质
Organic matter
(g/kg)
全氮
Total nitrogen
(g/kg)
碱解氮
Available
N (mg/kg)
有效磷
Available
P (mg/kg)
速效钾
Available
K (mg/kg)
0~20 9.172 0.542 45.090 19.406 112.367
20~40 6.638 0.380 29.971 19.256 161.923
40~60 4.658 0.383 20.066 8.843 196.770
平均值
Average
6.823
0.435
31.705
15.835
157.020

表2

施肥方案

处理
Treatment
基肥
Base fertilizer
追肥日期(月-日)Topdressing date (month-day) 总量
Total
06-15 06-20 06-27 07-04 07-11 07-18 07-26 08-02 08-13 08-21
N0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N1 0 0 0 8 16 32 48 32 16 8 0 160
N2 64 0 12.8 25.6 38.4 51.2 51.2 38.4 25.6 12.8 0 320
N3 96 0 38.4 38.4 57.6 57.6 57.6 57.6 38.4 38.4 0 480

图1

施氮量和种植密度下海岛棉LAI变化 SP:现蕾期,B:盛蕾期,PF:初花期,FF:盛花期,FB:盛铃期,BO:吐絮期。下同。

图2

施氮量和种植密度下海岛棉MTA变化

图3

施氮量和种植密度下海岛棉叶片SPAD值变化

图4

施氮量和种植密度下海岛棉Pn变化

图5

施氮量和种植密度下海岛棉Tr变化

图6

各生育时期冠层结构与光合参数的相关性分析 “*”表示显著相关(P < 0.05);“**”表示极显著相关(P < 0.01)。下同。

表3

施氮量和种植密度对海岛棉产量及其构成因素的影响

种植密度
Planting
density
施氮量
Nitrogen application
rate (kg/hm2)
收获株数(万株/hm2
Number of plants harvested
(×104 plants/hm2)
单株结铃数
Bell number
per plant
单铃重
Single bell
weight (g)
衣分
Lint
percentage (%)
籽棉产量
Seed cotton
yield (kg/hm2)
皮棉产量
Lint cotton
yield (kg/hm2)
D20 N0 17.81c 8.29cde 2.96a 33.94ab 4410.13d 1493.14cd
N1 18.08c 8.90abcd 3.17a 33.99a 5105.85bcd 1737.58bcd
N2 18.01c 10.27a 3.03a 33.07abc 5609.19abc 1857.32abcd
N3 17.95c 9.86ab 3.08a 33.35abc 5467.91abcd 1822.17abcd
D24 N0 22.33b 7.91cde 2.62bc 33.48abc 4617.89cd 1542.42cd
N1 22.47b 7.60de 3.08a 33.11abc 5237.51abcd 1735.25bcd
N2 22.27b 9.26abc 3.07a 33.70ab 6337.17a 2145.50a
N3 22.40b 8.35bcde 3.03a 33.25abc 5655.41abc 1881.20abc
D28 N0 24.97a 7.51de 2.46c 32.01bc 4598.71cd 1473.33d
N1 24.22a 7.32e 2.99a 31.70c 5278.54abcd 1672.56cd
N2 24.56a 8.52bcde 2.98a 33.23abc 6242.89ab 2074.55ab
N3 24.43a 8.46bcde 2.92ab 34.33a 6045.35ab 2080.52ab
施氮量 (N) ns ** ** ns ** **
种植密度 (D) * ** * ns ns ns
施氮量×种植密度 (D×N) ns ns ns ns ns ns

图7

施氮量与产量的关系

图8

光合参数与产量构成因素的相关性分析 BNP:单株结铃数;BW:单铃重;LP:衣分;SCY:籽棉产量;LCY;皮棉产量。

表4

施氮量和种植密度对海岛棉纤维品质的影响

种植密度
Planting
density
施氮量
Nitrogen
application rate
上半部平均长度
Average length
of upper half (mm)
整齐度
Uniformity
(%)
断裂比强度
Specific strength
at break (CN/tex)
伸长率
Elongation
(%)
马克隆值
Micron
value
纺织参数
Textile
parameters
D20 N0 39.27ab 90.07ab 47.90a 7.93a 4.03a 238.00abc
N1 39.60ab 90.77ab 48.23a 8.33a 4.30a 238.00abc
N2 39.80a 91.30ab 48.57a 8.37a 4.07a 238.67abc
N3 40.00a 90.17ab 47.83a 8.77a 4.08a 251.00a
D24 N0 37.77ab 89.83ab 44.50ab 7.67a 4.17a 220.33cd
N1 39.37ab 90.47ab 46.17ab 7.80a 3.80a 238.00abc
N2 39.47ab 91.33ab 46.77ab 8.43a 4.13a 234.67abc
N3 39.87a 90.80ab 44.97ab 8.43a 4.20a 229.33bcd
D28 N0 37.37b 89.13b 42.67b 8.40a 4.23a 210.67d
N1 38.83ab 90.90ab 45.17ab 8.47a 4.30a 227.33cd
N2 39.03ab 91.83a 46.63ab 8.37a 4.03a 249.33ab
N3 38.93ab 91.60a 44.60ab 8.67a 4.27a 238.00abc
施氮量(N) ** ns * * ns *
种植密度(D) * ns ** ns ns ns
施氮量×种植密度(D×N) ns ns ns ns ns ns
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