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近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所李亞兵研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了不同種植密度下棉花耗水量的相關(guān)研究，利用研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的5TE溫濕度傳感器埋置在土壤的各深度，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算并量化不同土層的耗水，發(fā)現(xiàn)增加棉花種植密度可以顯著增加中層和深層土壤的耗水量及各土層的水分利用率，進(jìn)而調(diào)控棉花植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的過(guò)程，并提出8.7株/m²是較為適宜的棉花種植密度。研究結(jié)果為探究棉花生產(chǎn)過(guò)程中各土層的水分利用途徑提供了參考依據(jù)，并為優(yōu)化水分管理提供基本遵循。相關(guān)研究結(jié)果以“Modifying the planting density to change water utilization in various soil layers and regulate plant growth and yield formation of cotton”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊《大田作物研究（Field Crops Research）》（IF=6.145，Q1-農(nóng)林科學(xué)1區(qū)Top）上。

全球變暖正在限制干旱和半干旱地區(qū)水資源的可用性，水資源已經(jīng)成為限制農(nóng)作物高產(chǎn)的主要因素之一，研究各土層的水分利用情況對(duì)確定合理的種植密度具有重要意義。目前，已有研究證明耗水量與棉花植株地上部干重呈正相關(guān)，與產(chǎn)量呈二次相關(guān)，但尚未闡明不同土層的水分與棉花植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成間的調(diào)解機(jī)制。

田間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

該研究設(shè)置了不同棉花種植密度（1.5、3.3、5.1、6.9、8.7、10.5株/m²），并對(duì)不同深度土層（10、30、50、70、90、110cm）的耗水量進(jìn)行了計(jì)算。研究結(jié)果顯示，相較于1.5株/m²的種植密度，10.5株/m²處理使中層（40～80cm）和深層（80～120cm）土壤耗水量分別平均提高50.8%和67.6%，淺層（0～40cm）的水分利用率平均提高39.7%，而8.7株/m²處理下的中層和深層土壤的水分利用率在各處理中最高，同時(shí)總體的水分利用率（0～120cm）也在這一處理下達(dá)到最高。研究結(jié)果表明，隨著種植密度的增加，中層、深層和總體的水分利用率在8.7株/m²處理下達(dá)到峰值；而淺層土壤的水分利用率則在更高的種植密度下達(dá)到峰值。8.7株/m²處理下籽棉產(chǎn)量最高（3207.8kg/ha）。綜合考慮相關(guān)因素，該研究認(rèn)為8.7株/m²是較為適宜的棉花種植密度。研究還發(fā)現(xiàn)，各土層的累積耗水量與株高和葉面積指數(shù)均顯著正相關(guān)，在同一土層下，種植密度越大，葉面積指數(shù)隨累積耗水量的變化更迅速。高密度下更大的地上部生物量是由于棉花消耗了更多中層和深層土壤的水分，而過(guò)高的種植密度會(huì)導(dǎo)致根系早衰則是因?yàn)橹袑雍蜕顚油寥赖母祵?duì)水分吸收能力的削弱。本研究是物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)運(yùn)用于棉花生產(chǎn)的又一重要實(shí)踐，充分展示了棉花智慧栽培的應(yīng)用前景。