縮節胺與整枝打頂互作對長江流域直播棉花冠層光能分布、產量和品質的影響

劉帥 吳潔 孫巨龍 胡啟星 白志剛 崔愛花

摘要：為簡化長江流域棉區棉花種植方式，促進植棉高效化，研究縮節胺（DPC）與整枝打頂互作對棉花冠層光能分布、產量、品質等的影響，采用裂區試驗設計，主區設免整枝打頂和整枝打頂2個處理，副區設DPC用量為0、90、180、270 g/hm2共4個處理。結果表明，在免整枝打頂和整枝打頂條件下DPC用量為90、180 g/hm2時冠層光合有效輻射截獲率（PARI）較高;免整枝打頂處理籽棉產量在相同DPC用量下較整枝打頂高;不同處理對棉花纖維整齊度有一定影響，但對纖維長度、馬克隆值、斷裂比強度、伸長率均沒有顯著影響。因此，長江流域直播棉田在免整枝打頂條件下，DPC用量為270 g/hm2時可獲得較高的籽棉產量。本研究結果可以為簡化田間管理，達到高效植棉提供理論依據。

關鍵詞：棉花;縮節胺;整枝打頂;產量;纖維品質

中圖分類號： S562.04文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）04-0058-05

收稿日期：2021-05-11

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設專項（編號：CARS-15-38）。

作者簡介：劉 帥（1990—），男，河南安陽人，碩士，助理研究員，從事棉花栽培生理與智慧農業技術研究。E-mail：liushuai199@126.com。

通信作者：崔愛花，博士，副研究員，主要從事棉花栽培生理生態研究。E-mail：49856861@qq.com。

棉花是我國重要的經濟作物和戰略物資，對國民經濟的發展具有重要影響。隨著當前社會的發展，勞動力成本在逐年增加，導致植棉效益不斷下降[1]，傳統的精耕細作植棉技術難以為繼[2]，如何輕簡、高效地植棉成為當前研究的熱點[3]。

長江流域棉區降水量多，在地力較高的棉田里，棉花長勢旺盛，容易造成田間郁蔽，整枝打頂可以控制棉花株型，協調營養生長與生殖生長，避免出現無效果枝，在一定程度上有利于多結鈴[4]。縮節胺（DPC）是一種生理延緩型植物生長調節劑，利用DPC對棉花進行化控是目前棉花栽培技術中必不可少的一環。前人研究表明，DPC的施用有利于皮棉產量的提高[5-6]，但也有研究發現噴施DPC使皮棉產量降低[7]。長江流域植棉多為育苗移栽，直播棉花少有[4]，但棉花直播栽培為長江流域棉區由傳統栽培模式向輕簡栽培模式轉變的關鍵途徑之一[8]。因此，本研究在直播方式下，分析整枝打頂方式與DPC互作對棉花產量的影響，探索施用DPC條件下免整枝打頂的可行性，以期為長江流域棉區輕簡化、高效化植棉提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

大田試驗于2019年5—10月在江西省棉花研究所科研基地（29°43′N，115°52′E）進行，試驗品種是中棉425，由中國農業科學院棉花研究所提供。該地土壤類型為壤質灰潮土，耕層有機質含量為 1 503 mg/kg，全氮含量為1 069 mg/kg，速效磷含量為60 mg/kg，速效鉀含量為249 mg/kg。耕作制度為多年棉花連作，冬季空閑。播種時間為5月13日，等行距種植，行距為76 cm，小區面積為68.4 m2。

1.2 試驗設計

采用裂區試驗設計，其中主區設置免整枝打頂（P1）、整枝打頂（P2）2個處理;副區設置生育期內DPC施用量為0（D0）、90（D1）、180（D2）、270 g/hm2（D3）4個處理，3次重復。DPC化控方式為：分別于蕾期、初花期、盛花期和打頂后進行4次噴施，D1處理各時期用量分別為6、12、24、48 g/hm2，D2處理分別為12、24、48、96 g/hm2，D3處理分別為18、36、72、144 g/hm2，D0在4個時期分別噴施清水作為對照。整枝打頂方式為人工整枝打頂，打頂時間為8月5—6日。

施肥方式為基施和追施，基肥用量為棉花專用配方緩控釋肥（N、P2O5、K2O含量分別為18%、9%、18%）600 kg/hm2，氯化鉀（K2O含量為60%）150 kg/hm2，過磷酸鈣（P2O5含量為14%）375 kg/hm2;在7月底追施尿素（N含量為46%）300 kg/hm2左右。

1.3 調查內容與方法

冠層光合有效輻射截獲率（photosynthetically active radiation interception rate，簡稱PARI）調查方法：于每個小區選定長勢均勻且具有代表性的2行棉花，標記采樣點，在8月12日（天氣為晴天）上午10：00—11：00，采用Li-188B線型光量子傳感器（美國LI-COR公司），在采樣點的2行棉花間的冠層空間內，由西至東、由下至上以網格形狀每隔 20 cm 將探頭朝上來測定冠層入射光（incident photosynthetically active radiation，簡稱PARi），探頭朝下測定冠層反射光（reflected photosynthetically active radiation，簡稱PARr），PARI計算公式為

PARI=1-PARr/PARi。（1）

由Surfer 12軟件的Simpsons 3/8規則計算出冠層PARI空間分布情況。

打頂前3 d內在各試驗小區選定連續生長的10株棉花進行單株果枝數、脫落數、吐絮數調查;于收花前在各試驗小區調查單株成鈴，并收取正常吐絮棉鈴50個進行單鈴質量計算。

棉花籽棉產量為各小區實收產量，于各小區籽棉中抽取部分籽棉用皮輥軋花機（SY-20）軋出皮棉，抽取約25 g皮棉并依次編號，送至農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心測定纖維品質。

1.4 統計分析

試驗數據用SAS 9.2進行不同處理之間的差異顯著性分析（P<0.05），用Surfer 12、Microsoft Office制作圖表。

2 結果與分析

2.1 不同處理對棉花群體冠層PARI空間分布的影響

棉花冠層PAR具有較強的空間異質性，采用Kriging插值方法[9]計算并分析冠層PARI的空間分布。由圖1可知，棉花冠層PARI分布大體呈不規則“V”形分布，棉行中間PARI低于棉行附近位置。由辛普森3/8規則計算可知，一定用量的DPC處理有利于提高冠層PARI，過量的DPC處理則不利于冠層對PAR的截獲，在D0、D1處理下，經過整枝打頂的處理（P1）棉花冠層群體PARI高于未整枝打頂處理（P2），且在P1條件下，D2處理冠層群體PARI最大，此時各處理冠層PARI分別為0.40、0.43、0.59、0.42;在P2條件下，D1處理最大，此時各處理冠層PARI分別為0.53、0.59、0.45、0.47。各處理冠層距地面高度0～40cm內平均PARI均在0.54

以上，其中，P1D2的為0.76，P2D1的為0.77;冠層內部（距棉行20 cm內區域）PARI高于冠層外部（棉行中間區域），冠層內部平均PARI在0.44～0.69之間，冠層外部在 0.30～0.58之間。

2.2 不同處理對棉花冠層不同剖面位置PARI空間分布的影響

由圖2可知，在距棉行20 cm處PARI由下向上逐漸減小，P1處理下，D2、D3處理PARI在距地面高40 cm以上減小速率加大，D0、D1則分別在距地面高0、20 cm以上減小速率就已開始加大;在距地面高40 cm處，各處理冠層PARI分別為0.36、0.40、0.82、0.75;在P2處理下，各DPC處理在縱向冠層60 cm內均保持較高的PARI，此時各處理冠層PARI分別為0.57、0.72、0.63、0.50。

由圖3可知，在距地面高40 cm處，各處理在距棉行橫向距離40～60 cm內PARI幾乎達到最低，其中在P1條件下，各處理PARI分別在0.11～0.59、0.05～0.40、0.34～0.69、0.07～0.14之間，在P2條件下，各處理PARI分別在0.23～0.67、0.46～0.64、0～0.30、0.33～0.47之間;在D0處理下，P1、P2處理PARI分別在0.11～0.65、0.23～0.75之間，在D1用量下，P1、P2處理PARI分別在0.05～0.53、0.46～0.87之間，可以看出，P2處理的PARI在距地面高40 cm處較P1處理高;而在D2用量下，P1、P2處理PARI分別在0.34～0.84、0～0.66之間，P1處理的PARI在距地面高40 cm處較P2處理高。

2.3 不同處理對棉花產量構成因素的影響

由表1可知，D1、D2和D3處理的棉株單株果枝數均少于對照（D0），且在P1條件下，單株果枝數隨DPC用量加大呈逐漸減小趨勢，在P2條件下，單株果枝數隨DPC用量的加大變化趨勢不明顯;不同處理之間單株脫落數與單株吐絮數沒有顯著差異，但D2、D3處理單株脫落數低于D0、D1處理。

P1處理中，D3處理籽棉產量最高，比D0高6.4%，但D1、D2處理與D0處理差異不顯著。P2處理中，D0籽棉產量較高，達到2 611.5 kg/hm2，D2處理最低，較D0處理減產15.3%。總的來說，P1D3處理籽棉產量最高，顯著高于P2D2，但與其他處理之間差異不顯著; 在DPC用量一致時，P1處理籽棉產量高于P2處理。

經DPC處理的棉株，單鈴質量高于對照，且在D3處理下單鈴質量最大，整枝打頂對單鈴質量影響不顯著;P1處理下，D0與D3處理單株成鈴最多，達到8.0個以上，使用DPC處理的單株成鈴數較D0低，經DPC處理的棉花衣分略低于D0，衣分隨DPC用量的增加變化規律不明顯。

2.4 不同栽培方式對棉花纖維品質的影響

由表2可知，棉花纖維長度、斷裂比強度和馬克隆值在不同處理之間有一定差異，但不顯著;各處理纖維長度在27.0～27.4 mm之間，其中，施用DPC的處理纖維長度略高于D0，在P1條件下，纖維長度隨DPC用量的增加有所增大，在P2處理下，纖維長度與DPC用量之間無明顯關系;在P2條件下，施用DPC的處理纖維斷裂比強度略高于D0，但隨DPC用量的增加變化不明顯;在P1條件下，D0、D1和D2處理棉花纖維整齊度高于D3處理，在P2條件下，D2處理纖維整齊度最低;不同處理對棉花纖維伸長率和馬克隆值幾乎沒有影響。

3 討論與結論

棉花冠層PAR空間分布是反映冠層結構狀況的重要指標之一，是影響光能利用率的重要因素[10-11]。棉花對PAR的截獲受葉面積指數（leaf area index，簡稱LAI）的直接影響，有研究表明，在棉花花鈴期以后，LAI隨DPC用量的增加而減小[12]。本研究表明，在棉花花鈴期，冠層PARI隨DPC用量的增加呈先增大后減小的趨勢，這可能與DPC用量的加大導致LAI減小有關。楊艷敏等研究發現，在播種后90 d時，不打頂不整枝處理LAI大于整枝打頂處理[13]，但在本研究中，在D0、D1處理下，P1處理冠層PARI小于P2處理，這可能是由于P2處理在距地面高0～40 cm范圍內冠層PARI大于P1處理造成的。

郁閉的棉田易引起棉鈴的脫落，造成減產，DPC對棉株主莖縱生長和果枝橫生長有較高的抑制作用，有利于塑造緊湊型的株型[14]，增加冠層空間的透光性。本研究不同處理對單株脫落數、單株吐絮數沒有顯著影響，但DPC用量為180～270 g/hm2時單株脫落數較0～90 g/hm2低，單株果枝數與DPC用量之間呈負相關關系。

棉花產量構成因素主要由鈴數、鈴質量和衣分組成[15]。本研究表明，整枝打頂對單鈴質量和衣分的影響不顯著，單株成鈴數在不同處理間表現出顯著差異，在DPC用量為0、270 g/hm2時，不整枝打頂處理單株成鈴數多于整枝打頂。施用DPC的處理單鈴質量增加，但衣分有所降低，這可能是由于DPC的施用提高了單鈴種子數[16]，同時促進了棉鈴對養分的吸收;在整枝打頂處理下，高量化調（180～270 g/hm2）下單株成鈴數低于輕量化調（0～90 g/hm2）。前人研究表明，免整枝打頂在一定程度上抑制棉株果枝生長，但葉枝也可產生一部分棉鈴，有可能使單株總鈴數增加[17]。張培通等發現免整枝打頂處理在密度較低且氣候條件較好時結鈴數增加，有助于棉花產量的增加[18]。鐘吉萍等的研究表明，單株總成鈴數與葉枝成鈴數之間表現出極顯著的正相關關系，留葉枝的棉花處理較去葉枝處理成鈴數增加12.2%，且皮棉單產增加3.05%～8.10%[19]。本研究中，在同一DPC用量下，免整枝打頂處理籽棉產量高于整枝打頂處理，這與已有的研究結論[20]相吻合。

棉花的纖維品質主要由品種遺傳因素控制，但不同的栽培措施和外部環境亦會在一定程度上影響纖維品質[21]。有學者研究發現，不整枝對纖維品質無顯著影響[22]，或降低纖維品質[23];也有研究指出噴施DPC對纖維品質有一定影響，但影響較小[24]。本研究中，不同處理對整齊度有一定的影響，但對纖維長度、斷裂比強度、馬克隆值、伸長率均沒有顯著影響。可以看出，纖維品質受DPC的施用和整枝打頂的影響較小，但在不同生態環境下具有不同的試驗結果。

不同基因型的棉花品種對棉株冠層結構有重要影響，冠層結構在影響PARI的同時，亦會對產量及纖維品質產生影響。本研究下一步將進行不同基因型棉花品種的株型結構、成鈴模式、農藝性狀及產量和品質進行更深入的探討，以期構建適宜長江流域棉區種植的高光效群體。

綜上可知，在免整枝打頂和整枝打頂條件下，DPC用量分別為90、180 g/hm2時冠層PARI較高;免整枝打頂處理籽棉產量在相同DPC用量條件下較整枝打頂處理高;不同管理方式對棉花纖維整齊度有一定影響，但對纖維長度、斷裂比強度、馬克隆值、伸長率均沒有顯著影響。因此，在長江流域直播棉田中，在免整枝打頂條件下，且DPC用量為 270 g/hm2 時可獲得較高的籽棉產量。本研究為簡化田間管理，減少用工成本提供了理論依據，但在實際生產中，還應依據當地生態條件和品種等因素選擇適宜的管理方式。

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