麥茬直播棉適于機采的密度、化控技術

陳 源， 衡 麗， 胡大鵬， 張 雷， 花明明， 陳德華， 張 祥

(1.揚州大學江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點，江蘇 揚州 225009;2.中國農業科學院棉花研究所，河南 安陽455000)

棉花是一種重要的經濟作物，是中國棉農的主要經濟來源［1］。長江流域棉區是中國重要棉花生產基地，目前該棉區棉花生產上大面積應用的主要是棉花營養缽育苗移栽技術，該技術一定程度上解決了茬口問題以及早春氣溫偏低、棉籽萌發出苗能力差等問題［2-3］，是棉花實現持續高產、穩產的重要措施［4-7］。但是營養缽育苗移栽技術存在以下3個問題:首先，制缽、移栽用工多，勞動強度大，苗床管理復雜［8-9］。目前農村勞動力向城市大量轉移，勞動力成本越來越高，已嚴重制約棉花種植業的發展;其次成鈴期長，成鈴的垂直分布大，基本上可以達到1 m以上，導致吐絮期也很長，需人工采收，不利于機械化采收;最后育苗移栽棉花生育期長，達200～240 d，從而加劇了糧棉爭地矛盾［10-11］。長江流域種植制度主要是兩熟制，棉花的前茬作物為小麥。當前國內麥棉兩熟栽培方式主要有兩種:麥后移栽棉(含套栽棉)和麥后直播棉。前者主要是營養缽育苗移栽，目前不適合長江流域農業發展的要求。因此，麥茬直播棉技術在該地區成為主要發展方向。在此種植方式下棉花生長發育快，生育期短，干物質積累快，能充分利用光熱資源，促進糧棉同步增長。并且其成鈴吐絮集中，容易實現機械化采收、省工節本［12-13］。但如何實現麥茬直播棉高產優質的相關栽培技術還有待深入研究。密度和化學生長調節劑是調節棉花生長發育的兩種重要手段，適宜的密度與化控措施有利于合理株型的塑造和獲得較高產量［14-20］。因此，本研究著重探討通過調節密度和化控水平以明確一個適合于機收的且產量較高的麥茬直播棉關鍵栽培技術，進而為長江流域棉區實現機械化種植棉花提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及設計

本試驗于2011年與2012年在揚州大學農牧場進行，試驗地為砂壤土，土壤有機質含量17.8 g/kg、水解氮64.8 mg/kg、速效磷25.6 mg/kg、速效鉀85.4 mg/kg。供試品種為國欣農研會選育的短季棉品種國欣早11-1，本試驗采用小麥收獲后直播方式播種，播種期為2011年6月7日、2012年6月8日。2年均設密度、生長調節劑棉太金2個試驗因子。設1 hm275 000株、90 000株、105 000株3個密度，分別以D1、D2和D3表示，行距為81 cm。本試驗采用生長調節劑棉太金作為生長調節劑，共設3種運籌水平(表1)，分別以CK、T1、T2表示。棉太金(27.5%胺酰·甲哌水劑)是延緩劑DPC(甲哌)與促進劑2－N，N－二乙氨基乙基己酸酯(DTA－6，胺酰)的復配劑，由中國農業大學化控研究室提供。2011年設3個重復，2012年設2個重復，均按隨機區組排列。每個小區6行，行長8 m，小區面積38.4 m2。肥料運籌方面，每1 hm2N、P2O5、K2O的施用量分別為150 kg、75 kg、150 kg，其中50%作為基肥在播種前施用，剩余50%于初花期施用。收獲前2周(大約在10月10日至10月15日)噴施脫葉催熟劑，其他田間管理措施均按當地高產技術要求實施。

表1 生長調節劑棉太金化控運籌Table 1 The application of growth regulator Miantaijin during the whole growth stage

1.2 測定項目與方法

1.2.1 農藝性狀調查 于10月5日田間調查株高、果枝始節位、始節位高度、果枝數、果枝長度等。

1.2.2 葉面積指數(LAI)及葉綠素含量(SPAD值)測定 于7月15日、7月30日、8月6日、9月25日使用葉面積指數冠層分析儀測定 LAI，并使用SPAD520測定主莖倒四葉、打頂后的倒三葉SPAD值。

1.2.3 產量及其構成 在各小區棉花開始吐絮至完全吐絮期間，采摘棉花，各小區棉花統一收集并曬干，然后稱取籽棉質量。

每小區選擇長相一致，具有代表性的10株棉株調查單株鈴數，收獲單鈴并稱鈴質量，同時測定衣分。

1.3 數據分析

試驗數據使用Excel 2007進行數據處理，使用DPS7.55進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 產量及其構成

表2表明，不同密度和生長調節劑棉太金化控組合對籽棉產量有顯著影響，2011年和2012年產量均表現出籽棉產量最高組合為 D3T1，其次為D2T1，說明在小麥收獲后直播條件下，密度為1 hm290 000株、105 000株時配合適當化控，有利于供試品種獲得較高的產量。

進一步分析產量構成因素表明，單株鈴數2年均以D1T1和D1T2組合最高，說明低密度下增強化控有利于提高單株成鈴。而群體成鈴數則表現與產量一致，產量高的組合基本上單位面積成鈴數高。單鈴質量在2011年以D3T2組合最高，其次為D2T1和D3T1組合，而在2012年則以D2T1組合最高，其次為D3T1組合，說明適度化控有利于提高供試品種的單鈴質量。而衣分均表現為 D1CK、D2CK、D3CK組合較高。

表2 不同處理對小麥后直播棉產量及構成的影響Table 2 Effects of different treatments on yield and yield components for direct-sowed cotton planted after wheat

2011年和2012年，密度和生化調節劑棉太金均顯著或極顯著地影響供試品種籽棉產量、單株鈴數、群體成鈴數，但兩因素間的互作卻不顯著(表 3)。籽棉產量和群體成鈴數均隨著密度的增加而增加，在D3密度下最高;但隨著生長調節劑棉太金用量的增加籽棉產量和群體成鈴數均先增加后下降，在中度化控(T1)條件下最大。而衣分則表現為僅受生化調節劑棉太金顯著影響，且隨生長調節劑棉太金用量的增加不斷下降。兩年間，密度和生長調節劑棉太金對單鈴質量的影響雖不完全一致，但總體而言，在高密度和高生長調節劑棉太金用量條件下，供試品種的單鈴質量較高。此外，2012年密度與生長調節劑棉太金間互作作用對單鈴質量的影響也達到顯著水平。

表3 密度和生長調節劑棉太金對籽棉產量及其構成的影響Table 3 Effects of planting density and Miantaijin on seed cotton yield and its components

2.2 麥茬直播棉群體特征

2.2.1 株型特征 表4表明，在株高方面，僅有D1T1、D2T1、D3T1組合的株高在80～120 cm，達到機收的要求。在果枝長度方面，中高密度(D2和D3)條件下生長調節劑棉太金處理(T1和T2)的果枝長度保持在15.0～17.4 cm，再加上葉片的長度(包括葉柄)20 cm左右，達到封行但又不重疊，可最大程度利用光能，有利群體建立高光合效能;在果枝始節位方面，各處理均保持在5～6節，差異不大;各處理始節位高度均＞20 cm，符合機械采收要求;在果枝數方面，D2和D3條件下，T1和T2果枝數保持在10.5臺以下。

生長調節劑棉太金的用量顯著或極顯著影響株高、果枝始節位、始節位高度、果枝數、果枝長度;密度僅顯著影響始節位高度、果枝數;兩者互作作用(密度×生長調節劑棉太金)還極顯著影響著果枝始節位、始節位高度、果枝數。說明在本試驗密度范圍內，均可通過生長調節劑棉太金的施用調控麥茬直播棉株型特征，形成利于機械化收獲的群體。

綜上所述，本試驗條件下，在密度為1 hm290 000株，苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2，長江流域棉區麥茬直播棉群體株型更有利于機械化采收。

表4 2012年密度和生長調節劑棉太金對麥茬直播棉株型特征的影響Table 4 Effects of planting density and Miantaijin on plant type characteristics of direct-sowed cotton planted after wheat in 2012

2.2.2 葉面積指數(LAI) 表5表明，不同處理的LAI在7月15日后逐漸增加，除了低密度外，中高密度至8月6日達到最大，至9月25日又有所下降，尤其以高密度下降較多，而低密度下，在9月25日LAI達到最大。此外，LAI在同一密度下，隨著生長調節劑棉太金用量的增加而下降，但是在同一化控或者對照水平下，隨著密度的增加而增高。不同密度和生長調節劑棉太金處理間表現為無論在何種密度下，對照的LAI最大，化控處理低，尤其以重控處理最低。8月6日，所有對照處理的LAI都超過了最適宜的LAI，都在4.5以上，化控處理的最大LAI都在4.3以下，特別在3個密度下T1處理的最大LAI都在4左右，這有利于形成高光效群體。

表5 密度和生長調節劑棉太金對群體LAI的影響Table 5 Effect of plant density and Miantaijin on LAI

2.2.3 群體成鈴數動態變化 表6表明，各處理以9月20日前成鈴多，8月31日前成鈴比例大，即早秋桃形成多。不同處理間表現為中高密度下成鈴多，化控處理群體成鈴量顯著高于對照。因此，在1 hm290 000～105 000株配合化控有利于成鈴，特別是優質鈴的形成，可實現該種植制度下的優質高產。此外，成鈴期主要集中在8月16日至9月20日，說明麥茬直播棉中高密度配合化控有利于集中成鈴，從而為機械采收奠定基礎。

表6 密度和生長調節劑棉太金對群體成鈴數的影響Table 6 Effect of planting density and Miantaijin on the number of bolls of the population(×104，1 hm2)

2.2.4 功能葉葉綠素含量(SPAD值)7月15日以后，隨著生育進程的加快，SPAD值逐漸增加，特別是8月6日以后，增加速度加快。不同處理間，表現為使用生長調節劑棉太金處理的SPAD值明顯高于對照(CK)，化控之間表現出重度化控處理(T2)的SPAD值高于適度化控處理(T1)。

從表7中可以看出，7月15日、7月30日及8月6日功能葉SPAD值與8月16日至9月20日的成鈴數均呈極顯著二次相關關系(r=0.787 0＊＊、0.800 0＊＊、0.802 0＊＊，說明無論在哪一時期，葉綠素含量過低或過高均不利于此時期成鈴。調節好葉綠素含量可以取得較高的成鈴數，對于集中成鈴具有重要作用。

表7 不同時期SPAD值與8月16日至9月20日成鈴數的相關性Table 7 The correlation analysis between SPAD value and number of bolls from Aug.16 to Sep.20

3 討論

3.1 在長江流域合理的栽培技術可構建適于機械化采收的棉花群體

麥茬直播棉生長的最主要特點是利用小麥收獲后的溫光資源進行生長發育，最終在冬小麥種植前完成機械收獲，生育期基本上從六月中旬到十月下旬或者十一月初［21-22］。目前，直播棉花機械播種已是一項成熟的技術，但中國機械化收獲尚處于起步階段，機械化收獲對于棉株株高、果枝始節位高度、果枝長度等農藝性狀均有一定的要求，而適于機械化收獲的一個很重要的指標便是群體株型的塑造［23］。本研究結果表明，苗期使用棉太金 90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金 360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金 540 ml/hm2使得麥茬直播棉株高較為適宜，達到了101.5 cm，符合機械化收獲的80～120 cm的要求。始節位過高，會減少植株的成鈴分布范圍，本研究結果表明，以化控處理(苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2和苗期使用棉太金180 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金360 ml/hm2，盛花期使用棉太金720 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金1 080 ml/hm2)可降低始節位。果枝的數目多少跟化控的程度相關，主要表現為對照的比較多，但結合產量結果來看，并非果枝數最多的產量就高，從本試驗結果看來，以中高密度下苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2果枝數比較適宜且產量較高。此外，單株果枝數的增加就意味著成鈴不集中，吐絮更分散，最終導致無法進行機械化收獲或機械化收獲后產量損失嚴重。適宜的果枝長度對于機械化收獲起著重要的作用，因為果枝長度太長，郁閉作用明顯，再加上枝條相互纏繞，無論對于后期的脫葉劑噴施還是機械采收都是不利的，從結果中可以知道，中高密度下苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2處理果枝長度19 cm左右，正好封行不重疊，而且還能最大效率的利用光能。

不同處理成鈴主要在9月20日以前，其中以8月16日到8月31日成鈴最多，說明麥茬直播棉在本試驗密度下主要形成早秋桃，即以形成優質桃為主。成鈴時間主要集中在8月16日到9月20日，成鈴比較集中，便于后期集中吐絮調控，比較適宜最后的機械化采收。

生理活性方面，使用生長調節劑棉太金有利于提高各個時期的植株葉綠素含量(SPAD值)，重度化控下的含量最高，這與前人研究結果［24］一致。但綜合成鈴數來看，葉綠素應保持在合理的范圍內，才更利于棉鈴形成。這與前人研究結論略有不同，前人認為提高棉花葉片葉綠素含量有利于產量提高［25］。這可能是因為在本試驗種植條件下，棉花葉綠素含量過低時，植株生長過弱;而棉花葉綠素含量過高時，植株長勢太旺，均不利于棉鈴的形成。這也可以解釋前人研究發現化控對產量影響的差異。如Zhao等認為化控不利于產量形成［26］，但Nichols等認為化控對產量沒有顯著影響［27］，而 Cathey和Meredith卻認為化控尤其在氮肥施用過多的情況下可提高產量［28］。本試驗結果表明，麥茬直播棉苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2可以形成合理葉綠素含量，利于在8月16日到9月20日成鈴，更易獲得高產。

3.2 麥茬直播棉的種植效益

由于育苗移栽和地膜覆蓋栽培技術在棉花上的應用和推廣，長江流域棉區進入20世紀80年代后，一直走“小、壯、高”栽培途徑［16-18］，促進棉株個體生長，建立發揮個體優勢的棉花株型，單株有效果枝臺數最高可達到18臺以上，單株有效果節數平均達到80個以上，移栽密度最低可達到1 hm230 000株左右［19］。但此種植方式下，棉花用工多、勞動強度大、生育期長。其中育苗移栽和人工采摘是構成棉田勞動用工的主要部分。但在當前形勢下，育苗移栽方式已不能適應時代的要求，未來棉花種植發展的方向之一便是機械化［20］。麥茬直播棉種植方式因此應運而生。本試驗結果表明，麥茬直播棉在生育期比移栽棉明顯縮短的情況下，1 hm290 000～105 000株，苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2，盛花期使用棉太金 360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2籽棉產量可以達到3 600 kg/hm2以上。進一步分析產量構成發現，在本試驗中，所有處理單鈴質量均偏低(＜4.0 g)，這嚴重影響了麥茬直播棉產量的進一步提高。因此，如何培育出早熟、單鈴質量高的品種以及通過合理的栽培技術措施提高單鈴質量是今后麥茬直播棉發展的重要方向。

本研究結果表明，麥茬直播棉在1 hm290 000株密度下，苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2，盛花期使用棉太金 360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2籽棉產量可以達到3 500 kg/hm2以上。其株高(105.4 cm)、果枝始節位高度(26.1 cm)、果枝長度(17.4 cm)和單株果枝數(10.5臺)，均符合機械化采收的要求，且上述指標主要受生長調節劑棉太金極顯著影響。該條件下，棉花功能葉葉綠素含量較高，利于8月16日至9月20日集中成鈴，更易獲得高產。

［1］ 中國農業科學院棉花研究所.中國棉花栽培學［M］.上海:上海科學技術出版社，1983:337-347.

［2］ 劉道槐，金文奎.棉花雙膜栽培增產原因淺析［J］.中國棉花，1985(2):31-32.

［3］ 賈玉珍.棉花育苗移栽技術考察報告［J］.河南農業大學學報，1981(1):49-58.

［4］ 朱 燁，錢大順，陳祥龍.棉花營養缽育苗移栽的三代技術［J］.中國農學通報，1986(2):14.

［5］ 陳世俊.全國地膜棉花種植及其研究動向［J］.新疆農墾科技，1982(3):50-51.

［6］ 蘆 平.全國棉花地膜覆蓋栽培技術推廣概況［J］.中國棉花，1985(2):2-5.

［7］ 孫學振，施 培，張 紅，等.棉花育苗移栽與地膜覆蓋高產栽培技術研究進展［J］.中國農學通報，1999，15(2):42-46.

［8］ 馬空軍，孫月華，馬鳳云.植物生長調節劑在棉花上的應用現狀［J］.新疆大學學報:自然科學版，2002，19(S1):8-10.

［9］ 裴新民，張友騰，馬惠玲，等.棉花生產機械化發展研究及政策建議［J］.農機質量與監督，2010(10):14-16.

［10］朱德文，陳永生，徐立華.我國棉花生產機械化技術現狀與發展趨勢［J］.農機化研究，2008(4):224-227.

［11］楚躍輝.從我國棉花產業的現狀看棉花機械化的發展前景［J］.中國纖檢，2011(19):30.

［12］陳貴林.機采棉發展需要解決的幾個問題［J］.中國棉花加工，2009(2):17-18.

［13］黃 勇，付 成，吳 杰.國內外機采棉技術分析比較［J］.新疆農機化，2005(4):18-20.

［14］REN X M，ZHANG L H，DU M W，et al.Managing mepiquat chloride and plant density for optimal yield and quality of cotton［J］.Field Crops Research，2013，149:1-10.

［15］MAO L L，ZHANG L Z，ZHAO X H，et al.Crop growth，light utilization and yield of relay intercropped cotton as affected by plant density and a plant growth regulator［J］.Field Crops Research， 2014，155:67-76.

［16］陳 源，王書紅，陳德華，等.高品質棉高產保優的栽培途徑探討［J］.棉花學報，2006，18(2):94-98.

［17］陳 源，顧萬榮，陳德華，等.轉基因抗蟲棉雜交種育苗移栽高產栽培途徑的研究［J］.作物學報，2005，31(4):487-492.

［18］紀從亮.江蘇棉花形成“小、壯、高”栽培新體系［J］.江西棉花，2003，25(4):13-15.

［19］DAI J L，DONG H Z.Intensive cotton farming technologies in China:achievements，challenges and countermeasures［J］.Field Crops Research，2014，155:99-110.

［20］DONG H，LI W，TANG W，et al.Yield，quality and leaf senescence of cotton grown at varying planting dates and plant densities in the Yellow River Valley of China［J］.Field Crops Research，2006，98: 106-115.

［21］陳建平，張 萼，王海洋，等.麥后棉品種、密度和種植方式對皮棉產量的影響［J］.江蘇農業學報，2011，27(1):31-35.

［22］肖才升，李育強，李 庠，等.洞庭湖植棉區油后直播棉的發展前景探討［J］.中國棉花，2013，10(11):21-22.

［23］朱新華，高 謬.麥后移栽和直播棉果枝果節的形成及其綜合評價［J］.南京農業大學學報，1993，16(3):6-10.

［24］馬宗斌，房衛平，謝德意，等.氮肥和DPC用量對棉花葉片葉綠素含量和SPAD值的影響［J］.棉花學報，2009，21(3): 224-229.

［25］KARADEMIR C，KARADEMIR E，EKINCI R，et al.Correlations and path coefficient analysis between leaf chlorophyII content，yield and yield components in cotton(Gossypium hirsutum L.)under drought stress conditions［J］.Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca，2009，37(2):241-244.

［26］ZHAO D L，OOSTERHUIS D M.Pix plus and mepiquat chloride effects on physiology，growth，and yield of field-grown cotton［J］.Journal of Plant Growth Regulator，2000，19(4):415-422.

［27］NICHOLS S P，SNIPES C E，JONES M A.Evaluation of row spacing and mepiquat chloride in cotton［J］.Journal of Cotton Science，2003，7:148-155.

［28］CATHEY G W，MEREDITH W R J R.Cotton response to planting date and mepiquat chloride［J］.Agron J，1988，8:463-466.