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摘 要：以荃银2号为研究材料，设置5个密度水平，研究密度对转双价（Bt+CPTi）抗虫基因杂交棉群体干物质量、LAI、叶绿素含量、光合速率等主要群体质量的影响。结果表明，干物质量以5.4万株/hm2最大，达164.53g/株。处理M4（5.4万株/hm2）、M5（6.1万株/hm2）最大LAI出现时间比M1（3.3万株/hm2）、M2（4.0万株/hm2）提前15d左右。各处理叶绿素含量在盛花期最高，处理间无显著差异。密度对棉株光合速率影响较大，生育期内各处理间光合速率均表现为差异显著，M1（3.3万株/hm2）处理与M5（6.1万株/hm2）差异达极显著水平。在3.3万～5.4万株/hm2水平范围内，单位面积内群体质量随密度的增加呈增长趋势。密度为5.4万株/hm2时皮棉产量最高，为2 071.53kg/hm2。
关键词： 棉花；密度；生理特性；产量
中图分类号 S562 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）11-13-03
种植密度作为棉花栽培的关键技术指标向来是研究棉花生产的关键因素[1]。棉花的密度与棉田的群体结构有着密切的关系，群体结构适宜的棉田棉花产量和品质都较好[2]。密度太小不利于高产，密度过高棉田群体过旺不利于管理，且棉花的品质受到一定的影响[3-5]。有研究认为在一定范围内棉花产量和品质受密度影响较小[6-7]，也有研究认为适宜的种植密度因生态条件和栽培制度而异[8-9]。大多数研究认为密度对棉花的叶面积、群体冠层内的温度、湿度及光分布均有影响，密度过高或过低均不利于高产[10]。
本试验通过研究不同密度处理对转双价（Bt+CPTi）抗虫基因杂交棉产量及品质的影响，探讨密度对产量、品质互作效应的最佳模式，为转基因抗虫棉高产优质栽培提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验设计 试验于2011-2012年在安徽农业大学科技实验园进行。试验田土壤为黄褐土，土壤有机质含量1.30%、全氮0.1%、速效氮101.5mg/kg、速效磷8.5mg/kg、速效钾92.4mg/kg，排灌条件较好。供试品为转双价（Bt+CPTi）抗虫基因杂交棉荃银2号。试验采用随机区组设计，设置5个密度处理，分别为3.3万株/hm2（M1）、4.0万株/hm2（M2）、4.7万株/hm2（M3）、5.4万株/hm2（M4）、6.1万株/hm2（M5），4次重复，共20个小区。每小区植棉4行，行距75cm，株距随小区密度变化而相应调整。小区面积20m2。常规棉田管理。田间取样及生理特性测定按棉花生育进程分别于苗期、蕾期、初花期、盛花期和吐絮期进行。
1.2 测定项目和方法
1.2.1 干物质量 每小区选取代表性棉株5株，105℃杀青30min，80℃烘干称重。
1.2.2 叶面积指数 打孔称重法[10]。用孔径12mm的单孔打孔器分别从距叶梢和叶柄2cm处开始顺次打孔，每片叶片共打孔20次，并注意避开中心叶脉和已经枯萎的部分，将打下的圆形叶片计数并装入纸袋烘干（75℃下烘48h）、称重（W1，单位：g）；打孔后的叶片装入纸袋烘干、称重（W2，单位：g）。计算公式为：叶面积（cm2）=（W1+W2）×打孔数×πr2×10-2/W1，其中：r为打孔器的半径，这里为6mm。
1.2.3 叶绿素含量 采用乙醇提取法测定[12]。每次测定时，各处理称取5.0g叶片的绿叶部分剪碎，置入盛有95%乙醇50mL容量瓶中，避光保存，待叶片完全变白后在722型分光光度计上读取663nm和645nm下的光密度值，按下列公式计算出Chl a和Chl b（以Ca、Cb表示）的含量：Ca=12.71A663-2.59A645，Cb=22.88A663-4.67A645。
1.2.4 光合速率 采用LCpro+便携式光合作用测定系统进行测定。分别于蕾期、盛花期、花铃期和吐絮期测定光合速率。每期测定，于晴朗无云天气上午10时测定，取代表性棉株3株，每次每一处理选取棉株倒4叶测定，每处理重复3次，取平均值。
1.3 数据处理 采用EXCEL软件完成数据处理和作图，采用DPS统计软件进行回归分析。
2 结果与分析
2.1 不同密度棉花群体干物质积累动态变化 由图1可以看出，各个处理的干物质量积累动态趋势一致，呈S型曲线变化。在盛花期前棉花群体干物质积累量均随密度的增加而增大。盛花期后，M5处理的干物质积累量（157.51g/株）小于M4处理（164.53g/株），两处理的干物质积累量均高于M1（144.89g/株）、M2（151.71g/株）和M3（152.81g/株）处理。说明提高种植密度可增大棉花群体干物质积累量。当植棉密度提高到适宜群体（5.4万～6.1万株/hm2）以后，群体干物质积累量并非随密度的增大而相应提高。
图1 不同处理对棉花群体干物质积累的影响
2.2 不同密度棉花群体叶面积系数变化 图2表明整个生育期各处理叶面积动态均呈先上升后下降的趋势，且随密度的增加叶面积指数增加，各处理间存在差异。M4和M5（高密度）的峰值出现在8月5日左右，峰值分别为3.59、3.44。M1、M2、M3（低密度）处理最大LAI相对高密度处理出现较晚，出在8月18～20日，分别为2.94、3.17、3.25。这个与处理最大干物质积累速率出现一致。
图2 不同处理叶面积系数变化
2.3 不同密度棉花叶绿素含量分析 叶绿素含量的高低反映叶片光合能力的强弱。由表1可知，各处理的叶绿素含量全生育期呈先升高后降低的趋势，在盛花期达到最高，而后又开始下降。叶绿素含量高，有利于光合作用，制造更多的光合产物。各处理在盛花期前叶绿素含量无显著差异。盛花期后各处理叶绿素含量分别降低0.32mg/g、0.225mg/g、0.295mg/g、0.14mg/g、0.66mg/g。其中M5处理叶绿素含量相较盛花期含量降低了21%，降低幅度明显大于其他处理，这可能与高密度种植条件下棉田密度过大，棉株间的竞争加大，个体得不到充分发展，干物质累积少，棉花生长发育中后期，营养生长与生殖生长失去平衡，脱落较多以及衰老较早有关。 注：表中不同小写字母表示在0.05水平差异显著，不同大写字母表示在0.01水平差异显著，下同。
2.4 不同密度棉花群体光合速率变化 由表2可知，各处理在盛蕾至结铃期主茎功能叶净光合速率变化趋势一致，均在盛花期达到最大值。处理M1的光合速率与其他4个处理差异达显著水平。蕾期，M1处理光合速率较低，低密度栽培条件下棉田群体叶面积指数小，光能利用率低。至盛花期M1光合速率达最大值，较M2、M3、M4、M5处理分别高出10.1%、11.3%、8.4%、12.2%，这可能与低密度处理群体透光率高、通风条件好有关。各处理主茎叶光合速率随密度的增加有降低趋势。
2.5 不同密度棉花产量分析 由表3可以看出，随密度增大，各处理单株铃数呈下降趋势。M1、M2处理单株铃数与其他3个处理相比差异达显著水平，M1的单株铃数较M2高出13.02%，差异显著；M3、M4、M5处理间差异不明显。M1单铃重较M5高出7.00%，差异显著。其他处理间单铃重无显著差异。M4处理实收皮棉产量最高，为2 071.53kg/hm2，与其他4个处理相较，差异极显著。产量最低的处理为M1处理，皮棉产量为1 502.45kg/hm2，M4处理较M1处理增产约37.88%。皮棉产量随密度的增大呈先增后减的趋势，说明皮棉产量并不总是随着密度的增大而增加。在3.3万～5.4万株/hm2的密度范围内，各处理随密度增大，产量增加。
3 结论和讨论
本试验结果显示密度较大的群体，其干物质增长速率较大，花铃期棉花干物质积累最快，加强花铃期田间管理是棉花产量形成的关键。董尚力等研究表明不同密度条件下群体总光合物质积累量表现为随密度增加而增加。娄善伟等分析结果表明，干物质积累方面，棉花一生中干物质积累的总趋势为上升，本研究结果与前人的结论一致。不同种植密度对棉花的生长有很大的影响，本试验研究结果表明6.1万株/hm2的种植密度使棉株具有最高的叶面积指数，种植密度对叶绿素含量影响不大。万素梅、曹雯梅[12-13]等认为，在一定范围内单位面积群体产量随密度、总铃数的增加呈直线增长趋势，但单株铃数却随密度的增加而减少。本试验结果表明随密度增大，单株铃数、单铃重呈下降趋势，单位面积铃数、皮棉产量呈先增后降趋势，密度为5.4万株/hm2时皮棉产量达到最大值。
参考文献
[1]刘爱玉，陈金湘，余筱南，等.棉花群体质量研究现状与展望[J].作物研究，2001（5）：44-49.
[2]夏勇强.棉花高产栽培密度的探讨[J].新疆农业科学，2008，45（S1）：70-71.
[3]刘涛，文启凯，田长彦，等.调控技术对棉花干物质积累、养分吸收的影响[J].新疆农业科学，2005，42（3）：154-157.
[4]张旺锋，王振林，余松烈，等.种植密度对新疆高产棉花群体光合作用、冠层结构及产量形成的影响[J].植物生态学报，2004，28（2）：164-171.
[5]Jones M A，Wells R.Dry matter allocation and fruiting patterns of cotton grown at two divergent Plant populations[J].Crop Science，1997，37：797-802.
[6]Bednarz C W，Bridges D C，Brown S M. Analysis of cotton yield stability across population densities[J].Agronomy Journal，2000，92：128-135.
[7]Fowler J L，Ray LL. Response of two cotton genotypes to five equidistant spacing patterns[J].Agronomy Journal，1977，69：733-738.
[8]Bednarz C W，Anthony W S，et al Yield，quality，and profitability of cotton produced at varying plant densities[J].Agronomy Journal，2005，97：235-240.
[9]Dong Hezhong，Li Weijiang，Tang We，et al. Effects of genotypes and plant density on yield，yield components and photosynthesis in Bt transgenic cotton[J].Journal of Agronomy and Crop Science，2006，192：132-139.
[10]范淑秀，陈温福，王嘉宇.高产水稻品种干物质生产特性研究[J].辽宁农业科学，2005（03）
[11]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社，2000：72-75，163-165.
[12]万素梅，郑德明，翟云龙，等.南疆棉田不同产量构成因素及棉铃空间分布特征研究[J].中国棉花，2006，33（8）：8-21.
[13]曹雯梅，刘松涛，王汉民.常规棉与杂交棉产量构成因素的偏相关和通径分析[J].中国种业，2006，5（2）：35-36. （责编：徐世红）
关键词： 棉花；密度；生理特性；产量
中图分类号 S562 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）11-13-03
种植密度作为棉花栽培的关键技术指标向来是研究棉花生产的关键因素[1]。棉花的密度与棉田的群体结构有着密切的关系，群体结构适宜的棉田棉花产量和品质都较好[2]。密度太小不利于高产，密度过高棉田群体过旺不利于管理，且棉花的品质受到一定的影响[3-5]。有研究认为在一定范围内棉花产量和品质受密度影响较小[6-7]，也有研究认为适宜的种植密度因生态条件和栽培制度而异[8-9]。大多数研究认为密度对棉花的叶面积、群体冠层内的温度、湿度及光分布均有影响，密度过高或过低均不利于高产[10]。
本试验通过研究不同密度处理对转双价（Bt+CPTi）抗虫基因杂交棉产量及品质的影响，探讨密度对产量、品质互作效应的最佳模式，为转基因抗虫棉高产优质栽培提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验设计 试验于2011-2012年在安徽农业大学科技实验园进行。试验田土壤为黄褐土，土壤有机质含量1.30%、全氮0.1%、速效氮101.5mg/kg、速效磷8.5mg/kg、速效钾92.4mg/kg，排灌条件较好。供试品为转双价（Bt+CPTi）抗虫基因杂交棉荃银2号。试验采用随机区组设计，设置5个密度处理，分别为3.3万株/hm2（M1）、4.0万株/hm2（M2）、4.7万株/hm2（M3）、5.4万株/hm2（M4）、6.1万株/hm2（M5），4次重复，共20个小区。每小区植棉4行，行距75cm，株距随小区密度变化而相应调整。小区面积20m2。常规棉田管理。田间取样及生理特性测定按棉花生育进程分别于苗期、蕾期、初花期、盛花期和吐絮期进行。
1.2 测定项目和方法
1.2.1 干物质量 每小区选取代表性棉株5株，105℃杀青30min，80℃烘干称重。
1.2.2 叶面积指数 打孔称重法[10]。用孔径12mm的单孔打孔器分别从距叶梢和叶柄2cm处开始顺次打孔，每片叶片共打孔20次，并注意避开中心叶脉和已经枯萎的部分，将打下的圆形叶片计数并装入纸袋烘干（75℃下烘48h）、称重（W1，单位：g）；打孔后的叶片装入纸袋烘干、称重（W2，单位：g）。计算公式为：叶面积（cm2）=（W1+W2）×打孔数×πr2×10-2/W1，其中：r为打孔器的半径，这里为6mm。
1.2.3 叶绿素含量 采用乙醇提取法测定[12]。每次测定时，各处理称取5.0g叶片的绿叶部分剪碎，置入盛有95%乙醇50mL容量瓶中，避光保存，待叶片完全变白后在722型分光光度计上读取663nm和645nm下的光密度值，按下列公式计算出Chl a和Chl b（以Ca、Cb表示）的含量：Ca=12.71A663-2.59A645，Cb=22.88A663-4.67A645。
1.2.4 光合速率 采用LCpro+便携式光合作用测定系统进行测定。分别于蕾期、盛花期、花铃期和吐絮期测定光合速率。每期测定，于晴朗无云天气上午10时测定，取代表性棉株3株，每次每一处理选取棉株倒4叶测定，每处理重复3次，取平均值。
1.3 数据处理 采用EXCEL软件完成数据处理和作图，采用DPS统计软件进行回归分析。
2 结果与分析
2.1 不同密度棉花群体干物质积累动态变化 由图1可以看出，各个处理的干物质量积累动态趋势一致，呈S型曲线变化。在盛花期前棉花群体干物质积累量均随密度的增加而增大。盛花期后，M5处理的干物质积累量（157.51g/株）小于M4处理（164.53g/株），两处理的干物质积累量均高于M1（144.89g/株）、M2（151.71g/株）和M3（152.81g/株）处理。说明提高种植密度可增大棉花群体干物质积累量。当植棉密度提高到适宜群体（5.4万～6.1万株/hm2）以后，群体干物质积累量并非随密度的增大而相应提高。
图1 不同处理对棉花群体干物质积累的影响
2.2 不同密度棉花群体叶面积系数变化 图2表明整个生育期各处理叶面积动态均呈先上升后下降的趋势，且随密度的增加叶面积指数增加，各处理间存在差异。M4和M5（高密度）的峰值出现在8月5日左右，峰值分别为3.59、3.44。M1、M2、M3（低密度）处理最大LAI相对高密度处理出现较晚，出在8月18～20日，分别为2.94、3.17、3.25。这个与处理最大干物质积累速率出现一致。
图2 不同处理叶面积系数变化
2.3 不同密度棉花叶绿素含量分析 叶绿素含量的高低反映叶片光合能力的强弱。由表1可知，各处理的叶绿素含量全生育期呈先升高后降低的趋势，在盛花期达到最高，而后又开始下降。叶绿素含量高，有利于光合作用，制造更多的光合产物。各处理在盛花期前叶绿素含量无显著差异。盛花期后各处理叶绿素含量分别降低0.32mg/g、0.225mg/g、0.295mg/g、0.14mg/g、0.66mg/g。其中M5处理叶绿素含量相较盛花期含量降低了21%，降低幅度明显大于其他处理，这可能与高密度种植条件下棉田密度过大，棉株间的竞争加大，个体得不到充分发展，干物质累积少，棉花生长发育中后期，营养生长与生殖生长失去平衡，脱落较多以及衰老较早有关。 注：表中不同小写字母表示在0.05水平差异显著，不同大写字母表示在0.01水平差异显著，下同。
2.4 不同密度棉花群体光合速率变化 由表2可知，各处理在盛蕾至结铃期主茎功能叶净光合速率变化趋势一致，均在盛花期达到最大值。处理M1的光合速率与其他4个处理差异达显著水平。蕾期，M1处理光合速率较低，低密度栽培条件下棉田群体叶面积指数小，光能利用率低。至盛花期M1光合速率达最大值，较M2、M3、M4、M5处理分别高出10.1%、11.3%、8.4%、12.2%，这可能与低密度处理群体透光率高、通风条件好有关。各处理主茎叶光合速率随密度的增加有降低趋势。
2.5 不同密度棉花产量分析 由表3可以看出，随密度增大，各处理单株铃数呈下降趋势。M1、M2处理单株铃数与其他3个处理相比差异达显著水平，M1的单株铃数较M2高出13.02%，差异显著；M3、M4、M5处理间差异不明显。M1单铃重较M5高出7.00%，差异显著。其他处理间单铃重无显著差异。M4处理实收皮棉产量最高，为2 071.53kg/hm2，与其他4个处理相较，差异极显著。产量最低的处理为M1处理，皮棉产量为1 502.45kg/hm2，M4处理较M1处理增产约37.88%。皮棉产量随密度的增大呈先增后减的趋势，说明皮棉产量并不总是随着密度的增大而增加。在3.3万～5.4万株/hm2的密度范围内，各处理随密度增大，产量增加。
3 结论和讨论
本试验结果显示密度较大的群体，其干物质增长速率较大，花铃期棉花干物质积累最快，加强花铃期田间管理是棉花产量形成的关键。董尚力等研究表明不同密度条件下群体总光合物质积累量表现为随密度增加而增加。娄善伟等分析结果表明，干物质积累方面，棉花一生中干物质积累的总趋势为上升，本研究结果与前人的结论一致。不同种植密度对棉花的生长有很大的影响，本试验研究结果表明6.1万株/hm2的种植密度使棉株具有最高的叶面积指数，种植密度对叶绿素含量影响不大。万素梅、曹雯梅[12-13]等认为，在一定范围内单位面积群体产量随密度、总铃数的增加呈直线增长趋势，但单株铃数却随密度的增加而减少。本试验结果表明随密度增大，单株铃数、单铃重呈下降趋势，单位面积铃数、皮棉产量呈先增后降趋势，密度为5.4万株/hm2时皮棉产量达到最大值。
参考文献
[1]刘爱玉，陈金湘，余筱南，等.棉花群体质量研究现状与展望[J].作物研究，2001（5）：44-49.
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[6]Bednarz C W，Bridges D C，Brown S M. Analysis of cotton yield stability across population densities[J].Agronomy Journal，2000，92：128-135.
[7]Fowler J L，Ray LL. Response of two cotton genotypes to five equidistant spacing patterns[J].Agronomy Journal，1977，69：733-738.
[8]Bednarz C W，Anthony W S，et al Yield，quality，and profitability of cotton produced at varying plant densities[J].Agronomy Journal，2005，97：235-240.
[9]Dong Hezhong，Li Weijiang，Tang We，et al. Effects of genotypes and plant density on yield，yield components and photosynthesis in Bt transgenic cotton[J].Journal of Agronomy and Crop Science，2006，192：132-139.
[10]范淑秀，陈温福，王嘉宇.高产水稻品种干物质生产特性研究[J].辽宁农业科学，2005（03）
[11]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社，2000：72-75，163-165.
[12]万素梅，郑德明，翟云龙，等.南疆棉田不同产量构成因素及棉铃空间分布特征研究[J].中国棉花，2006，33（8）：8-21.
[13]曹雯梅，刘松涛，王汉民.常规棉与杂交棉产量构成因素的偏相关和通径分析[J].中国种业，2006，5（2）：35-36. （责编：徐世红）