縮節(jié)胺與整枝打頂互作對長江流域直播棉花冠層光能分布、產(chǎn)量和品質(zhì)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(qū)棉花種植方式，促進植棉高效化，研究縮節(jié)胺（DPC）與整枝打頂互作對棉花冠層光能分布、產(chǎn)量、品質(zhì)等的影響，采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)設(shè)免整枝打頂和整枝打頂2個處理，副區(qū)設(shè)DPC用量為0、90、180、270 g/hm2共4個處理。結(jié)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(chǎn)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(chǎn)量。本研究結(jié)果可以為簡化田間管理，達到高效植棉提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：棉花;縮節(jié)胺;整枝打頂;產(chǎn)量;纖維品質(zhì)

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(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)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(nóng)業(yè)技術(shù)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(tài)研究。E-mail：49856861@qq.com。

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

長江流域棉區(qū)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(xié)調(diào)營養(yǎng)生長與生殖生長，避免出現(xiàn)無效果枝，在一定程度上有利于多結(jié)鈴[4]?？s節(jié)胺（DPC）是一種生理延緩型植物生長調(diào)節(jié)劑，利用DPC對棉花進行化控是目前棉花栽培技術(shù)中必不可少的一環(huán)。前人研究表明，DPC的施用有利于皮棉產(chǎn)量的提高[5-6]，但也有研究發(fā)現(xiàn)噴施DPC使皮棉產(chǎn)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(qū)由傳統(tǒng)栽培模式向輕簡栽培模式轉(zhuǎn)變的關(guān)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(chǎn)量的影響，探索施用DPC條件下免整枝打頂?shù)目尚行?，以期為長江流域棉區(qū)輕簡化、高效化植棉提供理論依據(jù)。

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(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所提供。該地土壤類型為壤質(zhì)灰潮土，耕層有機質(zhì)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(qū)面積為68.4 m2。

1.2 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)試驗設(shè)計，其中主區(qū)設(shè)置免整枝打頂（P1）、整枝打頂（P2）2個處理;副區(qū)設(shè)置生育期內(nèi)DPC施用量為0（D0）、90（D1）、180（D2）、270 g/hm2（D3）4個處理，3次重復(fù)。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(diào)查內(nèi)容與方法

冠層光合有效輻射截獲率（photosynthetically active radiation interception rate，簡稱PARI）調(diào)查方法：于每個小區(qū)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(nèi)，由西至東、由下至上以網(wǎng)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(guī)則計算出冠層PARI空間分布情況。

打頂前3 d內(nèi)在各試驗小區(qū)選定連續(xù)生長的10株棉花進行單株果枝數(shù)、脫落數(shù)、吐絮數(shù)調(diào)查;于收花前在各試驗小區(qū)調(diào)查單株成鈴，并收取正常吐絮棉鈴50個進行單鈴質(zhì)量計算。

棉花籽棉產(chǎn)量為各小區(qū)實收產(chǎn)量，于各小區(qū)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(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心測定纖維品質(zhì)。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)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(jié)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(zhì)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(guī)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(guī)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(jīng)過整枝打頂?shù)奶幚恚≒1）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(nèi)平均PARI均在0.54

以上，其中，P1D2的為0.76，P2D1的為0.77;冠層內(nèi)部（距棉行20 cm內(nèi)區(qū)域）PARI高于冠層外部（棉行中間區(qū)域），冠層內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)量構(gòu)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(shù)均少于對照（D0），且在P1條件下，單株果枝數(shù)隨DPC用量加大呈逐漸減小趨勢，在P2條件下，單株果枝數(shù)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(shù)與單株吐絮數(shù)沒有顯著差異，但D2、D3處理單株脫落數(shù)低于D0、D1處理。

P1處理中，D3處理籽棉產(chǎn)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(chǎn)量較高，達到2 611.5 kg/hm2，D2處理最低，較D0處理減產(chǎn)15.3%。總的來說，P1D3處理籽棉產(chǎn)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(chǎn)量高于P2處理。

經(jīng)DPC處理的棉株，單鈴質(zhì)量高于對照，且在D3處理下單鈴質(zhì)量最大，整枝打頂對單鈴質(zhì)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(shù)較D0低，經(jīng)DPC處理的棉花衣分略低于D0，衣分隨DPC用量的增加變化規(guī)律不明顯。

2.4 不同栽培方式對棉花纖維品質(zhì)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(guān)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(jié)論

棉花冠層PAR空間分布是反映冠層結(jié)構(gòu)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(shù)（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(dǎo)致LAI減小有關(guān)。楊艷敏等研究發(fā)現(xiàn)，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(nèi)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(chǎn)，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(shù)、單株吐絮數(shù)沒有顯著影響，但DPC用量為180～270 g/hm2時單株脫落數(shù)較0～90 g/hm2低，單株果枝數(shù)與DPC用量之間呈負相關(guān)關(guān)系。

棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素主要由鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分組成[15]。本研究表明，整枝打頂對單鈴質(zhì)量和衣分的影響不顯著，單株成鈴數(shù)在不同處理間表現(xiàn)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(shù)多于整枝打頂。施用DPC的處理單鈴質(zhì)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(shù)[16]，同時促進了棉鈴對養(yǎng)分的吸收;在整枝打頂處理下，高量化調(diào)（180～270 g/hm2）下單株成鈴數(shù)低于輕量化調(diào)（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(chǎn)生一部分棉鈴，有可能使單株總鈴數(shù)增加[17]。張培通等發(fā)現(xiàn)免整枝打頂處理在密度較低且氣候條件較好時結(jié)鈴數(shù)增加，有助于棉花產(chǎn)量的增加[18]。鐘吉萍等的研究表明，單株總成鈴數(shù)與葉枝成鈴數(shù)之間表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系，留葉枝的棉花處理較去葉枝處理成鈴數(shù)增加12.2%，且皮棉單產(chǎn)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(chǎn)量高于整枝打頂處理，這與已有的研究結(jié)論[20]相吻合。

棉花的纖維品質(zhì)主要由品種遺傳因素控制，但不同的栽培措施和外部環(huán)境亦會在一定程度上影響纖維品質(zhì)[21]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，不整枝對纖維品質(zhì)無顯著影響[22]，或降低纖維品質(zhì)[23];也有研究指出噴施DPC對纖維品質(zhì)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(zhì)受DPC的施用和整枝打頂?shù)挠绊戄^小，但在不同生態(tài)環(huán)境下具有不同的試驗結(jié)果。

不同基因型的棉花品種對棉株冠層結(jié)構(gòu)有重要影響，冠層結(jié)構(gòu)在影響PARI的同時，亦會對產(chǎn)量及纖維品質(zhì)產(chǎn)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(jié)構(gòu)、成鈴模式、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量和品質(zhì)進行更深入的探討，以期構(gòu)建適宜長江流域棉區(qū)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(chǎn)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(chǎn)量。本研究為簡化田間管理，減少用工成本提供了理論依據(jù)，但在實際生產(chǎn)中，還應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件和品種等因素選擇適宜的管理方式。

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