早打頂對棉花集中成熟的影響機(jī)制

中圖分類號：S562 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 1000-4440（2025）05-0840-08

Abstract：Concentrated maturation is essential for the mechanized harvesting of coton.To explore new approaches for achievingconcentrated maturation incoton，experimentswereconductedusingacommercialcottoncultivar K836asthe testing material in2022 and2O23，withthetwotreatmentssuchasearlytoping atearlyflowering stageandconventional toppingatpeak floweringstage（CK）.Theeffectsof diffrenttopping timesonplantarchitecture，spatialandtemporaldistributionofcoton bols，dry materaccumulationandpartioning，yieldandquality，andconcentratedmaturation werecompared.Theresults showed thatearly toppinghad no significant impact on seed cottonyield and fiber quality compared to conventional topping.Compared with CK，the cotton boll weight and biological yield of early topping treatment decreased by 9.1% （2 and 24.0% ，respectively，and the cottonboll densityand harvest index increased by 11.6% and33.2%，respectively.The number of fruit branches in early topping treatment decreased by 40.5% ，theleaf area indexand dry matter accumulation in peak flowering stage，peak boll-setting stage and boll opening

stage decreased significantly，but the node-branch ratio increased by 59.3% . Compared with CK，partition ratios of photosynthetic products to cotton bolls in peak flowering stage，peak bollsetting stage and boll opening stage increased by 10.6% ， 29.2% and 32.7% ，respectively. The boll-opening rate at ⁴² d after initial boll opening in early topping treatment was 92.8% ， which was significantly higher than that of CK （ 63.8% ）. The time required for the boll opening rate to reach 95.0% in early topping treatment wastendaysshorterthanthatofCK.Therefore，undertheconditionsofthisexperiment，topingattheearlyfloweringstage couldpromotetheconcentratedmaturationofcottononthebasisofmaintainingthestabilityofcotonyieldandquality.Thisstudy provides a new path for the regulation of cotton concentrated maturation.

Key words： cotton；early topping；yield formation；concentrated maturity；concentrated bollopening

棉花是中國重要的大宗經(jīng)濟(jì)作物，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有至關(guān)重要的地位，其加工產(chǎn)物有纖維、油料和飼料等。棉花種植過程中，特別是棉花采摘過程中，需要大量的勞動力，實現(xiàn)機(jī)械化采摘是提高棉花生產(chǎn)效率的重要手段。棉花較長的吐絮期增加了機(jī)械化采摘的難度與成本，因此提高棉花的集中成熟水平對棉花的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。黃河流域是我國三大棉區(qū)之一，該區(qū)多采用一熟春棉種植模式，雖然產(chǎn)量較高，但棉花集中成熟困難，常采用傳統(tǒng)人工多次采收方式，導(dǎo)致勞動強(qiáng)度大、成本高[1-3]。近年來，利用播期推遲和密植等方式來提升棉花集中成熟水平，取得了一定效果，但上述措施又帶來中下部果枝結(jié)鈴減少、鈴重降低以及脫葉困難等問題，因此，生產(chǎn)中亟需提高棉花集中成熟水平的新措施。

棉花生長具無限特性，適宜環(huán)境下持續(xù)現(xiàn)蕾、開花及結(jié)鈴，調(diào)控頂端生長可為集中成熟提供突破口[4]。適時打頂可破除頂端優(yōu)勢、減少無效生長，有利于光熱資源高效利用和合理株型構(gòu)建，從而促進(jìn)早熟[5-8]。黃河流域棉區(qū)傳統(tǒng)的棉花栽培模式一般于7月中下旬打頂，果枝數(shù)多達(dá)14＼～16個，吐絮成熟期長達(dá) 70～80d ，需要人工收花4至7次[3]，嚴(yán)重影響了棉花集中成熟和機(jī)械收獲。目前，在打頂時間對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響方面已有一些研究[6，8]，但在打頂時間對棉花集中成熟方面的研究相對較少。基于此，本研究以K836品種為材料，設(shè)置早打頂（初花期）處理和常規(guī)打頂（盛花期）對照，分析早打頂對棉花株型、干物質(zhì)積累與分配、棉鈴時空分布、吐絮成熟期、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為棉花集中成熟調(diào)控提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022-2023年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所臨清試驗站（ 115^°42^′E ， 36^°61^′N ）進(jìn)行。供試土壤為沙壤土，有機(jī)質(zhì)含量 1.07% ，全氮含量 578.00mg/kg ，速效磷含量 16.50mg/kg ，速效鉀含量 163.00mg/kg 。

1.2 試驗設(shè)計和田間管理

以中早熟棉花（Gossypium hirsutum L.）品種K836為材料，2022和2023年分別于4月25和4月21日播種。棉花出苗后，人工放苗，行距 76cm ，株距 22cm ，二葉期定苗，每穴留1株健壯棉苗。棉花苗期（5月中旬）、蕾期（6月中旬）和花期（7月初）分別噴施 15g/hm²?30g/hm² 和 45g/hm² 的甲哌進(jìn)行生長調(diào)控。其他管理方案參照當(dāng)?shù)孛藁ㄌ锔弋a(chǎn)管理技術(shù)。試驗設(shè)早打頂（初花期）和常規(guī)打頂（盛花期）2個處理。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每處理4次重復(fù)，每重復(fù)面積 6m×10m 。早打頂和常規(guī)打頂分別在初花期（7月1日前后）和盛花期（7月20日前后）摘除主莖頂心。兩年均于10月收獲。2022年和2023年棉花生長季的日平均溫度和降水量如圖1所示。

1.3 測定項目與方法

測定不同處理的生長發(fā)育指標(biāo)、產(chǎn)量及構(gòu)成因素，包括棉花株型性狀、葉面積指數(shù)、棉株干物質(zhì)積累與分配、棉鈴時空分布、籽棉產(chǎn)量、生物產(chǎn)量、收獲指數(shù)和吐絮進(jìn)程等。

1.3.1生物產(chǎn)量、籽棉產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素早打頂處理于8月下旬、9月中旬和9月下旬，常規(guī)打頂處理在9月中旬、10月初和10月底，分別分3次采摘各小區(qū)中間2行吐絮棉鈴，籽棉自然風(fēng)干后（含水量 ?12% ）稱重計產(chǎn)。收花后，在每小區(qū)選擇連續(xù)且有代表性的10株棉花，連根挖出，沖洗干凈，自然風(fēng)干后稱重，計算生物產(chǎn)量（籽棉產(chǎn)量與棉花秸稈干重之和）和收獲指數(shù)。

1.3.2棉鈴時空分布與集中成熟開花期，每隔15d調(diào)查2個處理直徑 ?2cm 的有效棉鈴數(shù)量，并以始絮期平均單株有效鈴數(shù)計算鈴密度（單位面積上的有效鈴數(shù)）。吐絮期，根據(jù)棉鈴在棉株上的位置，將棉鈴自下而上分為基部鈴（早打頂棉花為第1～3果枝，常規(guī)打頂棉花為第1～4果枝）、中部鈴（早打頂棉花為第4～6果枝，常規(guī)打頂棉花為第5～8果枝）和上部鈴（早打頂棉花為第7及以上果枝，常規(guī)打頂棉花為第9及以上果枝）3個部分，果枝橫向伸長方向分為內(nèi)圍鈴（第1～2個果節(jié)上的棉鈴）和外圍鈴（第3個及以外果節(jié)上的棉鈴）2個部分。分次收取吐絮棉鈴，曬干后稱重，軋花后稱皮棉重，計算衣分，并測定纖維的上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度等品質(zhì)指標(biāo)。

吐絮期，每隔15d調(diào)查不同處理棉花的吐絮情況，記錄吐絮鈴數(shù)，計算吐絮率。以見絮后42d的吐絮率和吐絮率達(dá)到 95% 時的日數(shù)作為集中成熟的指標(biāo)。

1.3.3農(nóng)藝性狀始絮期，在每小區(qū)選擇10株連續(xù)且有代表性的棉花植株，調(diào)查棉花的株高、果枝和果節(jié)數(shù)，并計算節(jié)枝比。

1.3.4葉面積指數(shù)及干物質(zhì)積累與分配在棉花盛蕾期、盛花期、盛鈴期和吐絮期，每小區(qū)選取有代表性棉株3株，連根挖出。用LI-3100葉面積分析儀（美國Li-Cor公司產(chǎn)品）測定棉花葉面積，并計算葉面積指數(shù)。然后，將植株按營養(yǎng)器官和生殖器官分別裝袋，并烘干至恒重，記錄各器官重量，并計算干物質(zhì)分配比例。

1.4試驗數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，利用SPSS

26.0及 T 檢驗法進(jìn)行處理間差異分析（ α=0.05 ），利用 0rigin 2021 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1打頂時間對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

打頂時間對棉花產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素和收獲指數(shù)的影響及其方差分析結(jié)果分別如表1和表2所示。從表1可以看出，與常規(guī)打頂相比，早打頂處理的棉花鈴重和生物產(chǎn)量分別下降 9.1% 和 24.0% ，而鈴密度和收獲指數(shù)分別提高 11.6% 和 33.2% ;2個處理的衣分和籽棉產(chǎn)量無顯著差異，說明早打頂處理通過提高鈴數(shù)和收獲指數(shù)達(dá)到與常規(guī)打頂對照相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量。從表2可以看出，打頂時間能顯著影響棉花的鈴密度、鈴重、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)，但對衣分和籽棉產(chǎn)量沒有顯著影響；年際變化對衣分、籽棉產(chǎn)量和收獲指數(shù)均沒有影響，但是鈴密度、鈴重和生物產(chǎn)量受年際變化的影響。

2.2打頂時間對棉花纖維品質(zhì)的影響

打頂時間對棉花纖維品質(zhì)的影響及其方差分析

分別如表3和表4所示。從表3可以看出，與常規(guī)打頂相比，早打頂處理的棉花馬克隆值降低

14.9% ，而上半部平均長度、纖維比強(qiáng)度、整齊度指數(shù)及纖維伸長率與常規(guī)打頂處理無顯著差異。方差分析結(jié)果顯示，打頂時間和年份及其互作對纖維長度、比強(qiáng)度、整齊度指數(shù)與纖維伸長率均沒有影響，但打頂時間顯著影響棉花纖維的馬克隆值（表4）。

2.3 打頂時間對棉鈴時空分布的影響

打頂時間對棉鈴時空分布的影響如表5和表6所示。從表中可以看出，早打頂能提高棉株基部和中部果枝結(jié)鈴數(shù)量，基部鈴占比顯著提高，棉株基、中、上部結(jié)鈴數(shù)的比例接近 1：1：1 。早打頂?shù)膬?nèi)圍鈴數(shù)比常規(guī)打頂對照降低 22.1% ，而外圍鈴數(shù)則提高 94.5% 。方差分析結(jié)果顯示，打頂時間和年際變化能顯著影響棉花基部和中部果枝鈴數(shù)，以及基部鈴的占比，而對上部果枝結(jié)鈴數(shù)沒有顯著影響，并且兩者沒有互作效應(yīng)（表7）。此外，打頂時間還顯著影響棉花內(nèi)外果節(jié)結(jié)鈴數(shù)及其占比，年際變化則對其沒有影響（表7）。

早打棉頂棉花在花后第1～2周、3～4周和5～6周的成鈴數(shù)分別比常規(guī)打頂對照提高 67.2% 20.6% 和 9.3% ，但第7～8周則降低 12.2% ，花后第9～10周早打頂沒有結(jié)鈴（圖2）。

2.4打頂時間對棉花集中成熟的影響

早打頂棉花的吐絮高峰期在見絮后3～4周，而常規(guī)打頂對照棉花則在見絮后5～6周（表8）。見絮后42d，早打頂棉花的吐絮率達(dá)到 92.8% ，而常規(guī)打頂對照的吐絮率為 63.8% 。早打頂處理和常規(guī)打頂對照棉花吐絮率達(dá)到 95.0% 的時間分別是見絮后55d和65d，說明早打頂棉花集中成熟程度明顯高于常規(guī)打頂棉花。方差分析結(jié)果顯示，打頂時間能顯著影響棉花吐絮后第1～2周、3～4周、7～8周和9～10周的吐絮鈴數(shù)，年際變化則影響吐絮后第1～2周和3～4周的吐絮率，年際變化與打頂時間之間沒有互作效應(yīng)（表9）。

與常規(guī)時間打頂相比，早打頂棉花的果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)分別降低 40.5% 和 22.0% ，節(jié)枝比提高59.3% （表10）。方差分析結(jié)果顯示，打頂時間能顯著影響棉花的果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)和節(jié)枝比，但是年際變化、年際變化與打頂時間互作對果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)和節(jié)枝比沒有顯著影響（表11）。

早打頂和常規(guī)時間打頂棉花的葉面積指數(shù)均在盛花期達(dá)最大值。與常規(guī)時間打頂相比，早打頂處理棉花盛蕾期、盛花期、盛鈴期和吐絮期的葉面積指數(shù)分別降低 8.1% %24.5% ，23.2% 和 32.1% （圖3）。

2.5 打頂時間對棉花干物質(zhì)積累與分配的影響

隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，棉花植株干物質(zhì)積累量逐漸增加，并且早打頂處理的干物質(zhì)積累量較常規(guī)打頂對照極顯著降低（圖4）。與常規(guī)打頂相比，盛花期、盛鈴期和吐絮期早打頂處理棉株總干物質(zhì)積累量分別降低 21.1%.27.3% 和 33.3% ，營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量分別降低 24.8%.46.5% 和 62.7% ，生殖器官干物質(zhì)積累量分別降低 12.9% 、6. 1% 和 11.4% 。盛花期、盛鈴期和吐絮期早打頂處理棉株營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配比例分別比常規(guī)打頂對照降低 4.8%.26.4% 和44.0% ，而棉鈴的干物質(zhì)分配比例分別提高 10.6% 、29.2% 和 32.7% （圖5）。

3 討論與結(jié)論

打頂可以破除棉花頂端優(yōu)勢，促進(jìn)棉花由營養(yǎng)生長向生殖生長過渡，促進(jìn)早結(jié)鈴，減少無效果枝和蕾鈴，協(xié)調(diào)棉株莖葉生長和結(jié)鈴的關(guān)系，提高棉花的早熟性和產(chǎn)量[9-I1]。在中國西北內(nèi)陸棉區(qū)，打頂時間由7月下旬提前到6月30日-7月5日可顯著提高棉花的鈴重、吐絮率和產(chǎn)量[12-13]。棉花打頂過早，果枝數(shù)不夠，無法形成高產(chǎn)；打頂時間過晚，棉花的株高越高、果枝數(shù)越多，單鈴重降低，亦不利于棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[14-7]。即打頂時間的早晚，能影響棉花的庫源關(guān)系，適期打頂能協(xié)調(diào)與優(yōu)化庫源關(guān)系，而過早或過遲打頂則會惡化庫源關(guān)系，導(dǎo)致棉花早衰或貪青晚熟，最終減產(chǎn)[18-20]。與不打頂相比，人工或化學(xué)打頂通過促進(jìn)棉株光合產(chǎn)物向棉鈴的轉(zhuǎn)運提高了群體鈴數(shù)，進(jìn)而促進(jìn)了產(chǎn)量的提升[21-22]。本研究結(jié)果顯示，打頂時間顯著影響棉花的鈴數(shù)、鈴重、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)，但是對籽棉產(chǎn)量沒有顯著影響。與常規(guī)盛花期打頂對照相比，初花期早打頂處理棉花生物產(chǎn)量降低 24.0% ，但收獲指數(shù)卻能提高 33.2% ，說明早打頂能促進(jìn)光合產(chǎn)物向棉鈴的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高收獲指數(shù)，彌補(bǔ)光合生產(chǎn)力和生物產(chǎn)量的不足，達(dá)到與常規(guī)打頂相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量。在纖維品質(zhì)指標(biāo)上，早打頂?shù)鸟R克隆值比常規(guī)打頂降低 14.9% ，上半部平均長度、纖維比強(qiáng)度等指標(biāo)兩者沒有差異，說明早打頂對棉花的纖維品質(zhì)沒有顯著的不利影響。早打頂處理棉花植株果枝和果節(jié)數(shù)量比常規(guī)打頂對照分別減少 40.5% 和 22.0% ，但節(jié)枝比卻提高 59.3% ，說明早打頂能促進(jìn)果枝橫向補(bǔ)償生長，節(jié)枝比提高，為棉花多結(jié)鈴創(chuàng)造條件。早打頂棉花在盛蕾期、盛花期、盛鈴期和吐絮期的葉面積指數(shù)分別比常規(guī)打頂降低 8.1%，24.5%，23.2% 和32.1% ，光合生產(chǎn)能力有所下降，干物質(zhì)積累量也顯著降低。但早打頂棉花盛花期、盛鈴期和吐絮期的棉株干物質(zhì)向生殖器官分配的比例比常規(guī)時間打頂分別提高 10.6%.29.2% 和 32.7% ，即早打頂能優(yōu)化光合物質(zhì)分配，促進(jìn)光合產(chǎn)物向棉鈴的轉(zhuǎn)運，優(yōu)化棉花的群體質(zhì)量[23-24]

棉花集中成熟的關(guān)鍵是集中結(jié)鈴，集中結(jié)鈴不僅要求結(jié)鈴時間上的集中，并且棉株結(jié)鈴的位置亦要相對集中[3]。棉花的優(yōu)質(zhì)鈴一般位于棉株的中部果枝和內(nèi)圍果節(jié)[25-26]。高產(chǎn)棉田棉鈴的空間分布具有雙層塔形結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)圍鈴是超高產(chǎn)創(chuàng)建的基礎(chǔ)，外圍鈴是超高產(chǎn)的潛力所在[27]。打頂能減少果枝數(shù)，促進(jìn)上部果枝結(jié)鈴[28]；適時早打頂能促進(jìn)棉株基部和中部果枝及內(nèi)圍果節(jié)結(jié)鈴[2-30]。本研究發(fā)現(xiàn)，初花打頂棉花的基部和中部果枝的鈴數(shù)分別比常規(guī)打頂對照提高 32.0% 和 20.0% ，上部果枝結(jié)鈴兩者相當(dāng)；早打頂處理的棉花植株內(nèi)圍鈴數(shù)比常規(guī)打頂處理降低 22.1% ，外圍鈴數(shù)卻提高94.5% 。這說明，早打頂處理能促進(jìn)棉株中下部果枝外圍果節(jié)結(jié)鈴，進(jìn)而增加群體鈴密度。早打頂棉花花后第1～2周、3～4周和5～6周的成鈴數(shù)分別比常規(guī)打頂提高 67.2%.20.6% 和 9.3% ，第7～8周的成鈴數(shù)降低 12.2% ，花后第9～10周沒有結(jié)鈴，說明早打頂棉花的開花結(jié)鈴期集中在花后第8周以內(nèi)，比常規(guī)打頂縮短2周。在棉鈴?fù)滦跎希绱蝽斆藁ㄒ娦鹾?2d吐絮率比常規(guī)打頂提高29.0個百分點，吐絮率達(dá)到 95.0% 的時間提早 10d 。上述結(jié)果說明，初花期早打頂不但能影響棉株的結(jié)鈴位置，還能提高棉花結(jié)鈴和吐絮的集中度。

本試驗條件下，初花期打頂能抑制棉花主莖頂端優(yōu)勢，促進(jìn)棉株光合產(chǎn)物向果枝和棉鈴的轉(zhuǎn)運，增強(qiáng)果枝橫向生長和結(jié)鈴，能在維持棉花產(chǎn)量和品質(zhì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，促進(jìn)棉花集中成熟，這為機(jī)械化采摘提供了良好的條件，表現(xiàn)出較高的生產(chǎn)應(yīng)用價值。但是，這一方法是否能在黃河流域棉區(qū)廣泛推廣，還需要多年、多點以及多品種的試驗驗證。

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（責(zé)任編輯：石春林）