棉花株間競爭對光能利用率和生長發(fā)育的影響

棉花株間競爭對光能利用率和生長發(fā)育的影響

這些物質(zhì)來自棉花的生長和產(chǎn)量。光譜化學(xué)產(chǎn)生的碳。不同的群體對光譜化學(xué)和太陽輻射的利用率不同。要建立一個高光效果的群體，是實現(xiàn)棉花高產(chǎn)、高品質(zhì)的必要條件。棉花群體密度不同,因平均單株所占空間不同,植株間對光、熱、水、肥、氣的競爭強度不同,使得群體結(jié)構(gòu)不同。研究棉花株間競爭對光能利用率和生長發(fā)育的影響,有利于了解不同密度群體的光能利用差異和生長發(fā)育特點,合理調(diào)節(jié)群體結(jié)構(gòu),實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。1試驗處理密度試驗于1994年在河南安陽中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所試驗農(nóng)場進(jìn)行,供試品種為中棉所12,4月26日播種,行距80cm,行長10m,4行區(qū),設(shè)6個不同密度處理,計劃密度和實收密度見表1。試驗地基施復(fù)合肥750kg/hm2,6月16日施磷酸二銨187.5kg/hm2,7月9日施尿素112.5kg/hm2,7月1日結(jié)合治蟲噴縮節(jié)安12.5kg/hm2,8月5日和8月22日灌溉2次。每周用LI191條形光量子探頭和LI188B輻射/光量子/照度計測定一次冠層上方、反射和透射的PPFD(光合光量子通量密度),用直尺測量株高和株寬變化,定期進(jìn)行生育調(diào)查,最后分期收花測定產(chǎn)量。2結(jié)果與分析2.1密度對棉生長的影響密度不同,地下營養(yǎng)面積和地上空間所占面積不同,開始株間競爭的時間也不同。就株高而言,稀植不但沒使株高增加,反而使株高降低,這主要是由于群體內(nèi)光照強,細(xì)胞伸長量小而致;密度過高,因個體營養(yǎng)生長受到限制,株高也較低(圖1)。但稀植棉株的莖稈較粗壯,根莖比較大。從株寬生長看,棉株生長初期,枝葉向各個方向均衡生長,當(dāng)株寬超過株距后,在行上伸長開始受到限制,同時也逐漸誘導(dǎo)行間方向的株寬生長受影響,棉花生長停止時,密度小的株寬大,密度大的株寬小(圖2,3)。這說明棉花群體能在一定程度上進(jìn)行自我調(diào)節(jié),充分利用生存空間,通過調(diào)整體使群體處于相對穩(wěn)定的生產(chǎn)水平之上。但植物自我調(diào)節(jié)能力有一定的限度,調(diào)節(jié)能力與氣候、土壤、管理等條件有關(guān),因此,要合理密植。2.2影響繁殖2.2.1不同密度的果節(jié)數(shù)量增加棉花生長發(fā)育初期,不同密度間單株蕾數(shù)無明顯差異,到盛蕾期,低密度處理蕾數(shù)才明顯較多,但從單位面積蕾數(shù)看,667m2株數(shù)4000株以上的一直較多。稀植單株蕾數(shù)雖多,但不能彌補密度低的不足。從果節(jié)數(shù)(圖4,5)能更容易看出不同密度形態(tài)發(fā)生速率的差異。6月14日以前,單株果節(jié)數(shù)差別不大,6月14日到6月28日2周,處理1～6單株果節(jié)分別增加26.6,22.4,22.2,21.0,19.4和16.4個/株,每m2增加71.5,67.2,97.8,128.0,167.3和144.5個,說明現(xiàn)蕾初期密度大的,單株增加的果節(jié)數(shù)少,而單位面積增加的果節(jié)數(shù)多。從6月28日～7月14日的兩周間,各處理單株果節(jié)數(shù)依次增加31.6,29.4,28.3,18.6,11.1和11.5個,每m2分別增加84.9,87.9,124.7,113.4,95.7和103.9個;從7月14日～7月27日,單株果節(jié)數(shù)分別增加17.3,14.4,14.4,9.7,4.5和6.6個/株,每m2增加46.5,43.2,63.5,59.1,38.8和59.6個。占地面積大的低密度處理,果節(jié)各時期增加都較多,且以盛蕾至初花期增加速率最快;而占地面積小的高密度處理,蕾期增加果節(jié)數(shù)最多,以后單株發(fā)育受限制,果節(jié)發(fā)生數(shù)逐漸減少。2.2.2不同密度的成鈴對成鈴的影響從開花結(jié)鈴看,開花高峰期處于8月2日左右,此時幼鈴數(shù)也最多,單株開花結(jié)鈴數(shù)平均都以密度稀的較多。說明株距小,由于株間競爭,開花結(jié)鈴受到影響。由于開花結(jié)鈴數(shù)少,高密度處理成鈴數(shù)也減少,成鈴高峰處于7月下旬～8月上旬;而低密度處理的成鈴高峰可延續(xù)至8月下旬初。從單位面積成鈴看,高密度處理比低密度處理高1倍,生育后期單株成鈴數(shù)相差越來越大,而單位面積成鈴數(shù)差異越來越小,最終以4000株/667m2密度總鈴數(shù)量多。2.3密度對枝枝數(shù)的影響不同密度處理,因株間營養(yǎng)競爭不同,蕾鈴脫落狀況和果節(jié)發(fā)育狀況都不同,現(xiàn)蕾初期,幾乎無蕾脫落,整個蕾期落蕾率也不高。開花之后,由于代謝加強,光合作用形成的碳水化合物不能滿足蕾鈴發(fā)育的需要,蕾鈴開始大量脫落,尤以高密度者嚴(yán)重。密度4000株/667m2以上7月中旬脫落率達(dá)20%,而該密度以下者僅10%左右。到8月中旬,脫落率已達(dá)70%以上,仍以高密度者為重。單株果枝數(shù)在初蕾期不同密度間無差異,盛蕾期也無明顯差異,開花后,高密度處理的果枝發(fā)育減慢,最終果枝數(shù)比低密度者少2～3臺。單枝平均果節(jié)數(shù)在現(xiàn)蕾初期無差異,到盛蕾期開始出現(xiàn)規(guī)律性的差異,開花后差距逐漸拉大,最終低密度的處理單枝果節(jié)數(shù)明顯高于高密度處理,如處理1達(dá)5.68個,而處理6僅有2.89個。2.4不同密度和密度對各發(fā)育重要發(fā)育的影響棉花群體光合有效輻射吸收量為投射到群體的輻射總量減去反射和透射損失的量,其與投射到冠層總PPFD之比即為光能利用率或吸收率。群體光能利用率隨著群體和葉面積的增大而增加,至生育后期又隨葉片衰老而逐漸下降。不同密度處理光能利用率差異明顯,一般高密度較高,常規(guī)密度處理居中,低密度處理較低(圖6)。整個生育期高密度處理吸收率高于低密度處理10%～30%,封行前和葉片衰老后差異都較大。從各發(fā)育期的平均值可更明顯看出不同密度處理的差異(表3),蕾期利用率較開花和結(jié)鈴期大。6月7日～8月9日之間每周測定一次的平均值表明,低密度處理1的利用率僅為50%,常規(guī)密度的處理3為60%,而高密度處理的6為69%。群體光能利用率的多少,直接影響到群體各層中的光分布量和光合速率,利用率高有利于增加生物量,從而利于提高產(chǎn)量。2.5密度和光能利用率不同密度處理產(chǎn)量有較大差異,霜前皮棉和總皮棉都以處理5為最高,處理4次之,隨著密度降低產(chǎn)量下降;處理6密度過高也不利于高產(chǎn),平均而言,密度26000～44000株/hm2的皮棉產(chǎn)量較60000～90000株/hm2的低。在本試驗中,實收密度86250株/hm2的處理皮棉總產(chǎn)比實收密度26880株/hm2的處理高31.6%,霜前皮棉產(chǎn)量也高32%(表3)稀植產(chǎn)量低與群體光能利用率低,前期乃至后期漏光損失多有關(guān)。從單株生產(chǎn)力看,平均單株產(chǎn)量隨密度的增加而減小,密度較低時,單株生產(chǎn)力隨密度增加降低不明顯,中等密度時降低明顯。3結(jié)果與討論3.1提高封行前棉田群體的光能利用率棉花在生育前期株間競爭較小,不同密度間個體生長發(fā)育差異不大,因而密度高的群體葉面積增長快,光合有效輻射反射、透射損失較稀植少,光能利用率高,較高的光能利用率又進(jìn)一步促進(jìn)了群體的生長。適當(dāng)增加密度,可有效地提高封行前棉田的群體光能利用率,為棉花高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。根據(jù)本試驗的結(jié)果,在一熟條件下,中熟棉花密度處于5000株/667m2可望獲得更高的產(chǎn)量。3.2小區(qū)株高比例密度不同株間競爭的強度不同,株間競爭的結(jié)果,使橫向生長受到明顯的抑制,而縱向生長影響不大,甚至為了向上爭光,高密度小區(qū)株高更高些。密度大的處理,其棉株個體較小,單