廣東
近日，山東省農業科學院經濟作物研究所董合忠研究組與中國農業大學李召虎團隊合作，圍繞棉花“一穴雙株”種植模式連續在農藝學頂刊Field Crops Research發表兩篇研究論文，從地上部冠層調控和地下部根際重組兩個層面，系統闡明了雙株種植在相同密度下維持棉花產量穩定性的生理生態機制。山東省農業科學院與中國農業大學聯合培養博士研究生周靜遠為兩篇論文第一作者。相關研究由山東省農業科學院經濟作物研究所、中國農業大學等單位合作完成，董合忠、李召虎、田曉莉等為通訊作者。
一穴雙株種植是棉花生產中常見的穴內雙苗配置。長期以來，這一模式常被視為機械播種或間苗過程中的“非標準配置”，但其是否影響產量、為何能夠穩產缺乏系統解釋。研究團隊以常規一穴一株為對照，在相同收獲密度下開展多年田間試驗，發現雙株種植并未顯著提高或降低籽棉產量，而是夠保持與單株種植相當的產量水平。更重要的是，該模式改變了產量形成路徑：雙株種植顯著抑制低效營養枝結鈴，使產量更多來源于主莖果枝和果枝鈴，從而提高了產量結構的穩定性。第一篇論文（Field Crop Res 2025, 333, 110103）顯示，雙株種植使營養枝來源鈴數降低56.3%，同時使果枝來源產量提高12.9%，總籽棉產量保持穩定；果枝鈴纖維長度和強度也優于營養枝鈴，有利于改善纖維質量的一致性。從地上部機制方面，揭示了“冠層光環境—激素重構—同化物分配”協同調控營養枝發育的新機制。雙株種植改變穴距和株間空間配置，在營養枝發生部位形成更強的遮陰微環境，使光合有效輻射和紅光/遠紅光比值明顯下降，進而通過phyB–PIFs–BRC1等光信號通路調節分枝發育。同時，營養枝頂端生長促進型激素IAA和細胞分裂素下降，而ABA和JA升高，導致營養枝生長受到抑制。13C示蹤結果進一步表明，雙株種植將更多光合同化物分配到果枝及果枝鈴，減少了營養枝對同化物的競爭，實現了從“低效營養生長”向“有效生殖生長”的資源再分配。
第二篇論文（Field Crop Res 2026, 345, 110563）進一步回答了雙株種植為何能夠支撐后期結鈴和穩產的問題。研究發現，雙株種植并不是通過增加總根量或總生物量來獲得產量優勢，而是通過地下部空間重組和后期源功能維持來增強產量形成的時間協調性。與一穴一株相比，雙株種植促進根系由表層向較深土層分布，20–40 cm土層根長密度、根表面積密度和根體積密度提高約30%–50%；同時伴隨根際細菌和真菌群落重組，以及與養分循環和促生作用相關類群的富集。這些地下部變化與棉株后期葉片功能保持密切相關。雙株種植在鈴期和吐絮期保持較高凈光合速率和葉綠素含量，并降低MDA和H2O2等氧化損傷指標；第二次收獲棉鈴的鈴重和籽棉產量貢獻顯著增加，表現出明顯的后期補償效應。由此認為，雙株種植穩產并非源于更高的產量潛力，而是源于地上部“抑制低效庫、優化同化物流向”和地下部“根際重組、維持后期源活性”的協同作用。
該系列研究從作物生理生態學角度重新認識了一穴雙株種植的農藝學價值：它不是簡單的播種誤差或異常配置，而是一種在相同密度下調控根冠關系、庫源關系和產量形成的種植配置。該研究不僅為棉花高產穩產、輕簡化和省工栽培提供了新的技術模式選擇，也為解析作物根冠協同、分枝可塑性、源庫分配和后期產量補償建立了新的實驗體系。
雙株種植的穩產的“地上-地下協同調控”框架
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.fcr.2025.110103
https://doi.org/10.1016/j.fcr.2026.110563
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