近日，中国农业科学院棉花研究所李亚兵研究员团队开展了不同种植密度下棉花耗水量的相关研究，利用研究团队自主研发的5TE温湿度传感器埋置在土壤的各深度，根据传感器数据计算并量化不同土层的耗水，发现增加棉花种植密度可以显著增加中层和深层土壤的耗水量及各土层的水分利用率，进而调控棉花植株生长和产量形成的过程，并提出8.7株/m²是较为适宜的棉花种植密度。研究结果为探究棉花生产过程中各土层的水分利用途径提供了参考依据，并为优化水分管理提供基本遵循。相关研究结果以“Modifying the planting density to change water utilization in various soil layers and regulate plant growth and yield formation of cotton”为题发表在国际知名期刊《大田作物研究（Field Crops Research）》（IF=6.145，Q1-农林科学1区Top）上。

全球变暖正在限制干旱和半干旱地区水资源的可用性，水资源已经成为限制农作物高产的主要因素之一，研究各土层的水分利用情况对确定合理的种植密度具有重要意义。目前，已有研究证明耗水量与棉花植株地上部干重呈正相关，与产量呈二次相关，但尚未阐明不同土层的水分与棉花植株生长和产量形成间的调解机制。

该研究设置了不同棉花种植密度（1.5、3.3、5.1、6.9、8.7、10.5株/m²），并对不同深度土层（10、30、50、70、90、110cm）的耗水量进行了计算。研究结果显示，相较于1.5株/m²的种植密度，10.5株/m²处理使中层（40～80cm）和深层（80～120cm）土壤耗水量分别平均提高50.8%和67.6%，浅层（0～40cm）的水分利用率平均提高39.7%，而8.7株/m²处理下的中层和深层土壤的水分利用率在各处理中最高，同时总体的水分利用率（0～120 cm）也在这一处理下达到最高。研究结果表明，随着种植密度的增加，中层、深层和总体的水分利用率在8.7株/m²处理下达到峰值；而浅层土壤的水分利用率则在更高的种植密度下达到峰值。8.7株/m²处理下籽棉产量最高（3207.8kg/ha）。综合考虑相关因素，该研究认为8.7株/m²是较为适宜的棉花种植密度。研究还发现，各土层的累积耗水量与株高和叶面积指数均显著正相关，在同一土层下，种植密度越大，叶面积指数随累积耗水量的变化更迅速。高密度下更大的地上部生物量是由于棉花消耗了更多中层和深层土壤的水分，而过高的种植密度会导致根系早衰则是因为中层和深层土壤的根系对水分吸收能力的削弱。本研究是物联网传感器技术运用于棉花生产的又一重要实践，充分展示了棉花智慧栽培的应用前景。

该研究得到了国家自然科学基金的资助。中棉所硕士研究生陈家乐为论文第一作者，李亚兵研究员为论文通讯作者。中棉所为第一完成单位。

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.fcr.2022.108738

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