北疆棉区滴水量对化学打顶棉花冠层结构及产量的影响

徐守振，杨延龙，陈民志，董恒义，张旺锋

(1. 石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003；2. 新疆生产建设兵团第八师149团，新疆石河子 832052)

北疆棉区滴水量对化学打顶棉花冠层结构及产量的影响

徐守振1，杨延龙1，陈民志1，董恒义2，张旺锋1

(1. 石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003；2. 新疆生产建设兵团第八师149团，新疆石河子 832052)

【目的】研究化学打顶剂与水分对棉花的交互效应，分析不同滴水量对化学打顶棉花冠层特征、物质积累与分配及产量的影响，为棉花化学打顶技术推广提供理论依据。【方法】田间自然条件下，以人工打顶作为对照，选用氟节胺复配型和缩节胺复配型两种打顶剂，于喷施打顶剂后的两次灌水分别设高滴水量(常规灌量)、中滴水量(85%常规灌量)和低滴水量(70%常规灌量)3种不同滴水量。分别测定不同处理棉花叶面积指数、冠层各部位透光率、干物质积累量及产量构成因素；分析在不同滴水量条件下，化学打顶棉花的群体冠层特征、光分布、物质分配及产量变化。【结果】中滴水量处理下，化学打顶棉花群体叶面积指数高且持续期长，增加了光合面积。冠层开度适宜，光分布合理，冠层不遮蔽，有利于提高光能利用率。干物质积累量较大且提高了物质向上部生殖器官的分配比例；且相对于高滴水量处理灌量较少，减少了灌溉成本；相对于低滴水量处理显著提高了棉花籽棉产量。【结论】喷施打顶剂后的两次灌水控制在中滴水量(32 m3/667 m2)可以优化化学打顶棉花冠层结构、促进光合物质向生殖器官分配，充分发挥膜下滴灌节水、增效和增产潜力。

棉花；化学打顶；滴水量；冠层结构；物质分配；产量

0 引 言

【研究意义】新疆是我国优质商品棉基地，截止2013年，植棉面积和总产量已占全国的比例高达38.9%和53.9%[1]。棉花打顶是我国各棉区普遍采用的一项整枝技术，是棉花栽培管理的一个关键环节；打顶措施可以控制棉花株高、增加铃数及铃重，提高产量[2-3]。【前人研究进展】目前常规的打顶方式有人工打顶、机械打顶和化学打顶三种，以人工打顶为主[4]；人工打顶效果虽较好，但耗时、费力、效率低下难以满足当前生产需求[5]；机械打顶由于其操作的不可控性，打顶作业中难以避免出现漏打、损坏棉铃的情况，对棉花造成了不必要的物理伤害[6]。化学打顶是通过植物生长调节剂强制延缓或抑制棉花顶尖的生长，进而达到调节营养生长与生殖生长的目的，相比人工打顶和机械打顶，化学打顶技术方便，降低了劳动强度，增加了机器作业的可操作性，最大限度地避免了人工作业漏打顶、机械打顶的物理伤害问题[7]，对新疆植棉业的轻简化及机械化提供了技术基础。研究表明，生长调节剂的使用可以降低棉花株高及果枝长，增加收获指数，对产量及品质无显著影响[8-10]。而在作物生产过程中，灌溉水量的变化也可以调节作物根冠关系、同化物产物分配方向和产量形成[11-12]。灌溉水量过高则会造成地上部分干物质积累过多，植株旺长，同化物输出率低、向茎叶分配的比例高，导致铃重显著降低[13]；灌溉水量过低则会使棉花株高及果节量显著降低、叶面积指数下降、群体冠层透光率大、干物质量及产量降低[14-16]。【本研究切入点】植棉生产中水肥调控与棉花株型之间的关系最为密切[17]，而如何在控制化学打顶用药量的情况下，适当减少灌溉水量以达到化控及增产效果还需进一步研究。目前生产上采用的打顶剂种类虽多、施用方式也各有不同，但按主要成分可分为氟节胺复配型打顶剂和缩节胺复配型打顶剂两大类，且都与灌溉水分关系密切。北疆棉区普遍采用的膜下滴灌技术操作简便，能够灵活调节棉花灌溉水量，改善土壤水分，研究灌溉水量与化学打顶之间的效应。【拟解决的关键问题】采用不同打顶处理，研究滴水量变化对化学打顶棉花冠层结构、光分布及物质分配的影响，分析不同滴水量条件下，化学打顶棉花冠层结构、光分布、群体物质分配的调控机理及产量变化，为化学打顶在植棉推广过程中提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2016年在新疆生产建设兵团第八师149团13连42#东四条田(新疆石河子44°56′N，86°12′E)进行，供试品种为新陆早45号优系，设人工打顶和化学打顶两种打顶方式，化学打顶采用目前生产上推广应用的氟节胺复配型打顶剂(主要成分氟节胺，Flumetralin，N-乙基-N-2,6'-二硝基-4-三氟甲基苯胺)和缩节胺复配型打顶剂(主要成分缩节胺，Mepiquat chloride，1,1-二甲基氮杂环己基氯化物)。采用裂区设计，主区处理为打顶处理，设TA(喷施氟节胺复配型打顶剂)、TM(人工打顶)和TB(喷施缩节胺复配型打顶剂)3种。人工打顶时间为6月29日，人工摘除一叶一心，化学打顶采用背负式喷雾器喷施；氟节胺复配型打顶剂于6月29日喷施1号液，药剂作用为控制株型，用药量100 mL/667 m2，于7月9日喷施2号液，药剂作用控制顶尖生长，用药量150 mL/667 m2；缩节胺复配型打顶剂于7月8日喷施，用药量30 mL/667 m2，且喷药前3 d及喷施后4 d内避免灌水施肥，并于7月19日缩节胺化控12 g/667 m2。裂区处理为滴水量，设3种：WH(高滴水量)、WM(中滴水量)和WL(低滴水量)。全生育期灌水总量为WH：5 760 m3/hm2、WM：5 580 m3/hm2、WL：5 430 m3/hm2。表1

小区面积为4.56 m×6.0 m，重复3次。采用一膜六行种植模式，株行距配置(66 cm+10 cm)×9 cm，于4月11日播种，留苗密度约为24.2×104株/hm2；随水滴肥，尿素554 kg/hm2、磷酸二氢钾346 kg/hm2；全生育期采用缩节胺化控5次，总量为428 g/hm2；9月1日喷施脱叶催熟剂，9月28日进行机采收获；其他田间管理措施按当地高产田进行。

表1 棉花生育期灌溉日期及灌溉量

1.2 方 法

1.2.1 冠层结构指标

打顶后，每小区选取长势均匀的4个样点，每隔10 d采用LAI-2000(Li-cor，USA)测定叶面积指数(单位土地面积上绿色器官面积所占百分比 LAI)及冠层开度(DIFN)，测定参照Malone等方法，先将探头水平放置于冠层上方，按下测定按钮，两声蜂鸣后将探头放入群体内地面上，仍保持水平，按下测定按钮，两声蜂鸣后水平均匀移动探头。

1.2.2 光分布

打顶后开始，每隔10 d测定一次冠层的光截获率(LIR)，采用Malone等[18]介绍的方法，在上午11:00～14:00用LI-250A光量子照度计测定植株顶部以上30 cm处自然总光Io(探头面水平向上)、植株反光In(探头面水平向下)、入射到冠层底部的光强I，及1/3、2/3植株高度处的光强I1、I2，重复5次。反射率(LRR)=In/Io，漏射率(LLR)=I/Io，总光截获率LIR=1-LRR-LLR，并计算每层冠层透光率。

1.2.3 干物质积累

打顶后开始，每隔10 d于每个处理选取代表性棉株4株，从子叶节处剪取地上部分，按棉株高度分解成上、中、下三层，并将每一层叶片、茎和蕾铃等器官分别装入纸袋，于105 ℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒量、称重。

1.2.4 产量及构成因子

于7月15日、8月15日选取长势均匀富有代表性的10株棉花，重复3次，分别调查各处理伏前桃及伏桃数量；并于吐絮期在每个处理选取2.28 m×2.92 m长样点，重复3～4次，调查样点内全部株数和铃数，折算出单株结铃数和单位面积总铃数并估算产量；每个样点选择长势一致的棉花分层取上、中、下吐絮棉铃15朵，重复3次，分开装袋、称重，测定单铃重。

1.3 数据处理

数据经Excel 2010软件整理，采用SPSS 19.0软件进行两因素方差分析，不同处理之间所得的均值采用Duncan新复极差法(SSR)进行多重比较，然后经过t检验(α=0.05)，采用SigmaPlot12.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同滴水量下化学打顶棉花冠层结构的变化

2.1.1 叶面积指数(LAI)的变化

研究表明，棉花LAI随生育时期的推进呈现单峰曲线的趋势，于盛花结铃期达到峰值，随后逐渐下降；人工打顶处理LAI变化趋势较为平缓，而化学打顶处理则波动较大；低滴水量下，各打顶处理棉花LAI在整个生育期均显著低于中、高灌量处理(P<0.05)，峰值为5.1～6.2，盛铃后期下降至2.2～2.7；中滴水量处理下，化学打顶处理较人工打顶LAI达到峰值的时间有所提前，维持在6.3上下，持续期较长，下降较缓慢；相比于人工打顶，高滴水量处理下化学打顶棉花LAI峰值较高，维持在6.0～7.0，但生育后期下降较为迅速。图1

注：TA：氟节胺复配型打顶剂，TM：人工打顶，TB：缩节胺复配型打顶剂；WH：高滴水量，WM：中滴水量，WL：低滴水量；EF：初花期；FF：盛花期；FB：盛铃期；同一列不同字母表示在0.05水平上差异显著，下同

Note：TA：Flumetralin，TM：Maunal topping，TB：Mepiquat chloride； WH：High drip Irrigation amount，WM：Middle drip Irrigation amount，WL：Low drip Irrigation amount；EF：Early flowering；FF：Flouring flowering；FB：Full bolling；Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level within a column, the same as below

图1 不同处理间棉花叶面积指数变化
Fig.1 The change of different treatments on LAI in cotton

2.1.2 冠层开度(DIFN)的变化

DIFN的大小与冠层光环境优劣及冠层对光能的利用效率密切相关。研究表明，不同打顶处理下低滴水量处理棉花DIFN在整个生育期均高于中、高滴水量处理，差异显著；人工打顶处理下，中、高滴水量处理棉花DIFN无显著变化。化学打顶处理下，高、中滴水量之间则呈显著差异，其中，氟节胺复配型处理棉花DIFN在生育后期则表现为中滴水量处理>高滴水量处理；缩节胺复配型表现为，在生育前期高滴水量处理DIFN显著高于中滴水量处理，而于生育后期显著低于中滴水量处理。

与人工打顶相比，氟节胺复配型棉花在高滴水量处理下DIFN增加11%～62%，中滴水量增加27%～55%，低滴水量增加7%～9%；缩节胺复配型较人工打顶DIFN表现为，高滴水量处理下减少9%～26%，中滴水量处理增加39%～80%，低滴水量处理于前期减少39%～57%，后期增加5%～36%。图2

图2 不同处理下棉花冠层开度(DIFN)变化
Fig.2 The change of different treatments on DIFN in cotton

2.2 不同滴水量下化学打顶棉花冠层光分布的变化

研究表明，相对于化学打顶，人工打顶处理棉花中上部冠层透光率较低，仅为化学打顶处理的30%～44%，而下部透光率则较化学打顶增加了70%～73%，这可能是人工打顶处理棉花上部冠层的遮蔽致使下部叶片脱落过多造成的；化学打顶处理之间冠层透光率也有存在差异，其中氟节胺复配型处理较缩节胺复配型处理棉花上部透光率平均增加34%，而中部却平均减少了9%。此外，滴水量的变化对棉花透光率具有显著影响，表现为中、高滴水量处理较低灌量处理，上部透光率减少23%～27%，中部减少25%～39%，下部减少39%～56%。图3

2.3 不同滴水量下化学打顶棉花干物质积累与分配的变化

2.3.1 干物质向不同部位中的分配变化

研究表明，随着生育时期的推进，不同打顶处理、不同滴水量处理及两者交互作用下，棉花上部干物质量变化呈极显著差异(P<0.01)；中部干物质占总干重的比重变化为，不同打顶处理之间呈极显著差异(P<0.01)，而不同滴水量处理之间呈显著差异(P<0.05)。化学打顶剂与滴水量交互作用下，冠层中部干物质占总干重的比重变化表现为，随着生育进程的推进显著性逐渐降低。下部干物质占总干重的比例表现为，差异性变化大，但与生育时期推进无显著关系，这可能与中、上部干物质的分配有关。

不同处理棉花上、中、下部占总干物质量的比例差异较大，表现在人工打顶为31%、36%、33%，氟节胺复配型为34%、35%、31%，缩节胺复配型为33%、36%、31%；高滴水量处理33%、35%、32%，中滴水量处理33%、36%、31%，低滴水量处理32%、36%、32%。图4

相对于人工打顶，化学打顶在增加了物质向上部运输的同时，仍然保持中部具有较高的分配量；滴水量的改变对干物质向各部位的运输比例影响较小，而总干物质量则表现为高滴水量处理>中滴水量处理>低滴水量处理。

图3 不同处理下棉花冠层透光率变化
Fig.3 Effect of different treatments on light transmittance in cotton

图4 不同处理下干物质向不同部位中分配变化
Fig.4 Distribution of Dry Matter in different positions under different treatments

2.3.2 干物质向上部生殖器官中的分配变化

研究表明， I为干物质向全株蕾铃的分配比例，II为干物质向上部蕾铃的分配比率。总蕾铃干物质量占总干物质量的比例均随生育时期的推进呈现逐渐增大的趋势，且随滴水量变化表现为低滴水量处理>中滴水量处理>高滴水量处理；相较人工打顶处理，化学打顶处理棉花干物质向上部蕾铃的分配比例于生育前期增长缓慢且峰值降低13%～14%；生育中后期随滴水量变化表现为：中滴水量处理下，物质向化学打顶上部蕾铃的分配比例逐渐增高，相较于高滴水量增加24%～62%，相较低滴水量增加40%～110%；而物质向人工打顶处理蕾铃分配比例逐渐降低。缩节胺复配型处理较氟节胺复配型处理物质向上部蕾铃的运输速率较慢，增长速度较缓且峰值较低。图5

图5 不同处理下干物质向生殖器官中分配变化
Fig.5 Distribution of dry matter in reproductive organs under different treatments

2.3.3 棉花产量及产量构成因子变化

结果表明，不同打顶处理之间上部铃重呈极显著差异(P<0.01)，表现为氟节胺复配型处理棉花上部铃重较人工打顶减少11%，缩节胺复配型与人工打顶无显著差异，而产量及其它产量构成因子差异均不显著(P>0.05)；不同滴水量处理下，棉田单株铃数、单铃重及籽棉产量均呈极显著差异(P<0.01)，相比于人工打顶，化学打顶中滴水量处理较低滴水量处理显著提高了单株铃数，使籽棉产量增加7%～8%，而较高灌量处理籽棉产量增加3%～5%；不同打顶处理与不同滴水量交互作用下对棉花产量及产量构成因子的影响呈不显著差异(P>0.05)。表2

表2 不同处理下棉花产量及产量构成因子变化
Table 2 Effect of different treatments on yield and yield components in cotton

处理Treatment单株伏前桃(个/株)BollsbeforeJuly15单株伏桃(个/株)BollsbetweenJuly16toAugust15单株铃数(个/株)BollNo.perplant上部铃重Upperpartbollweight(g)单铃重Bollweight(g)籽棉产量Seedcottonyield(kg/hm2)TAWH1.42a1.90a5.02cde5.25cd5.02d6252.5abTAWM1.37a1.84a5.17bcd5.55cd5.25bcd6437.5aTAWL1.38a1.84a4.87de5.50d5.22cd6022.5bTMWH1.29a1.72a5.37abc6.13a5.53a6540.0aTMWM1.49a2.00a5.50ab6.10a5.47ab6285.0abTMWL1.31a1.76a5.03cde6.03a5.35abc6247.5abTBWH1.39a1.86a5.08bcde5.94ab5.52a6172.5abTBWM1.38a1.85a5.63a6.06a5.44abc6490.0aTBWL1.40a1.88a4.68e5.98abc5.42abc5955.0bTnsnsns**nsnsWnsns**ns****T×Wnsnsnsnsnsns

注：T：打顶处理，W：滴水量处理； * 和 ** 分别表示在0.05和0.01水平上差异显著

T：Topping treatment， W：drip Irrigation treatments； * and ** mean significance at the 0.05 level and 0.01 level, respectively

3 讨 论

3.1 滴水量大小影响化学打顶后棉花冠层结构状况及打顶效应

冠层结构的优劣是评价棉花群体生长状态的重要指标。前人以化学打顶为基础对棉花冠层结构和光分布开展了一系列研究与评价[19-21]，但迄今为止，依据灌溉水量与化学打顶的交互作用相应开展的研究鲜见报道。Reddy等[22]指出灌溉水量与生长调节剂对棉花的交互作用不显著，但刘生荣等[23]研究表明，生长调节剂的化控效果与水肥呈正相关关系，即灌溉水量的变化必须要以合理的化控配合方能利于棉花生长。

叶面积指数(LAI)是研究植物群体特征的重要参数之一，它与棉花群体物质分配、冠层光分布都具有一定相关性[24-25]，可以反映棉花群体冠层结构和数量特征的变化[26]。灌溉水量调节与生长调节剂的使用有利于冠层结构的合理配置[14,27]。研究表明，化学打顶棉花LAI较高且持续期长，生育后期下降较为平缓；DIFN较高，冠层不遮蔽；上部透光率大，提高了中下部的叶片的光能利用率，这与前人的研究结果一致。与高滴水量处理相比，中滴水量处理下化学打顶棉花LAI峰值有所提前，且冠层中下部透光率增加34%～42%，有效减少了因叶面积过大而引起的冠层遮蔽，而相较于低滴水量处理中下部透光率减少了24%～39%，降低了因滴水量过小而引起的漏光损失。说明在化学打顶剂药效期内，滴水量变化与药剂效果之间存在一定制约与促进的关系，而过高或过低的灌水量均会使冠层结构向不利方向发展。

3.2 滴水量变化对化学打顶棉花物质分配及产量的影响

研究表明，干物质积累是产量形成的基础，棉花光合产物在不同器官中的动态分配对于经济产量的形成至关重要，而光合产物的动态分配很大程度上受到灌溉水量变化的影响，且灌溉水量过大或过小均不利于产量的形成[12-13,28]。试验研究表明，随滴水量的减少棉花干物质总量逐渐下降，而不同打顶方式之间干物质总积累量差异不大，但相对于人工打顶，化学打顶在增加了物质向上部运输的同时，仍然保持中部具有较高的分配量，这在一定程度上保证了中部及上部光合产物的积累；而中部是伏桃形成和发育的主要部位，也是棉花产量形成的主体部位，中部干物质的积累是伏桃形成的基础[29-30]；此外，化学打顶提高了光合产物向上运输的比例，而试验研究表明，化学打顶棉花物质向上部生殖器官的分配比例远小于人工打顶，且上部铃重较人工打顶减少了11%，说明化学打顶棉花上部果枝往往不成优质铃，对产量贡献不高；滴水量过低会显著降低棉花株铃数、单铃重及产量，而打顶方式与滴水量交互作用下各处理产量无显著差异，这可能是化学打顶剂的使用减少了水分亏缺对棉花造成的伤害，这与段留生等[31]的研究结果一致；试验表明，中滴水量可以提高化学打顶棉花上部铃的物质分配比例，有利于上部果枝优质铃的形成。

4 结 论

相对于人工打顶，化学打顶具有优化棉花冠层结构、提高透光率和调节物质分配的作用，但易受到水分变化的影响，其中氟节胺复配型打顶剂对水分的敏感程度低于缩节胺复配型打顶剂。而滴水量变化可以进一步改善化学打顶棉花的群体冠层特征、光分布及物质积累与分配；相对于高、低滴水量处理，中滴水量处理下，化学打顶棉花群体叶面积指数高且持续期长，增加了光合面积；冠层开度适宜，光分布合理，有利于提高光能利用率；较常规灌溉相比，单次灌水减少用水量6 m3/667 m2，降低了用水成本；干物质积累量较大且提高了物质向上部生殖器官的分配比例；提高了籽棉产量。

References)

[1] 毛树春,李亚兵,冯璐,等.新疆棉花生产发展问题研究[J].农业展望,2014,(11):43-51.

MAO Shu-chun, LI Ya-bing, FENG Lu, et al. (2014). Study on the Development of Xinjiang Cotton Production [J].AgriculturalOutlook, (11):43-51. (in Chinese)

[2]Obasi, M. O., & Msaakpa, T. S. (2005). Influence of topping, side branch pruning and hill spacing on growth and development of cotton (Gossypiumbarbadensel.) in the southern guinea savanna location of Nigeria.JournalofAgriculture&RuralDevelopmentintheTropics&Subtropics, 106(2): 155-165.

[3]Dai, J., & Dong, H. (2014). Intensive cotton farming technologies in china: achievements, challenges and countermeasures.FieldCropsResearch, (99): 99-110.

[4]邹茜,刘爱玉,王欣悦,等.棉花打顶技术的研究现状与展望[J].作物研究,2014,(5):570-574.

ZHOU Xi, LIU Ai-yu, WANG Xin-yue, et al. (2014). Research Progress and Prospect on Topping Techniques in Cotton [J].CropResearch, (5):570-574. (in Chinese)

[5]何磊,周亚立,刘向新,等.浅谈新疆兵团棉花打顶技术[J].中国棉花,2013,40(4):5-6.

HE Lei, ZHOU Ya-li, LIU Xiang-xin, et al. (2013). Discussion of cotton-topping technology in xin jiang Production and construction corps [J].ChinaCotton, 40(4):5-6. (in Chinese)

[6]罗昕,胡斌,王维新,等.3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机[J].农机化研究,2008,(11):136-138.

LUO Xin, HU Bing, WANG Wei-xin, et al. (2008). 3MDZK-12 Cotton Uniline Profile Modeling Topping Machine [J].XinjiangAgriculturalMechanization, (11):136-138. (in Chinese)

[7]赵强,周春江,张巨松,等.化学打顶对南疆棉花农艺和经济性状的影响[J].棉花学报,2011,23(4):329-333.

ZHAO Qiang, ZHOU Chun-jiang, ZHANG Ju-song, et al. (2011). Chemical detopping increases the optimum plant density in cotton [J].CottonScience, 23 (4):329-333. (in Chinese)

[8]Zhao, D., & Oosterhuis, D. M. (2000). Pix plus and mepiquat chloride effects on physiology, growth,and yield of field-grown cotton.JournalofPlantGrowthRegulation, 19(4): 415-422.

[9]Jr, D. G. W., York, A. C., & Edmisten, K. L. (2007). Narrow-row cotton response to mepiquat chloride.JournalofCottonScience, 11(4):177-185.

[10]Mao, L., Zhang, L., Zhao, X., Liu, S., Werf, W. V. D., & Zhang, S., et al. (2014). Crop growth, light utilization and yield of relay intercropped cotton as affected by plant density and a plant growth regulator.FieldCropsResearch, (155): 67-76.

[11]杨贵羽,罗远培,李保国,等.水分胁迫持续时间对冬小麦根冠生物量累积的影响[J].干旱地区农业研究,2006,(4):94-98,112.

YANG Gui-yu, LUO Yuan-pei, LI Bao-guo, et al. (2006).High-yield comprehensive cultivation technologies for dryland pea Dingwan [J].AgriculturalResearchintheAridAreas, (4):94-98,112. (in Chinese)

[12]闫映宇,赵成义,盛钰,等.膜下滴灌对棉花根系、地上部分生物量及产量的影响[J].应用生态学报,2009,(4):970-976.

YAN Yin-yu, ZHAO Cheng-yi, SHENG Yu, et al. (2009). Effects of drip irrigation under mulching on cotton root and shoot biomass and yield [J].ChineseJournalofAppliedEcology, (4): 970-976. (in Chinese)

[13]罗宏海,李俊华,勾玲,等.膜下滴灌对不同土壤水分棉花花铃期光合生产、分配及籽棉产量的调节[J].中国农业科学,2008,41(7):1 955-1 962.

LUO Hong-hai, LI Jun-hua, GOU Ling, et al. (2008). Regulation of Under-Mulch-Drip irrigation on production and distribution of photosynthetic assimilate and cotton yield under different soil moisture contents during cotton flowering and boll-Setting Stage [J].ChineseJournalofAppliedEcology, 41(7):1,955-1,962. (in Chinese)

[14]张旺锋,王振林,余松烈,等.膜下滴灌对新疆高产棉花群体光合作用冠层结构和产量形成的影响[J].中国农业科学,2002,35(6):632-637.

ZHANG Wang-feng, WANG Zhen-lin, YU Song-lie, et al. (2002).Effect of Under -mulch -drip irrigation on canopy apparent photosynthesis , canopy structure and yield formation in High-yield Cotton of Xinjiang [J].ScientiaAgriculturaSinica, 35(6): 632-637. (in Chinese)

[15]Ahmed, A. F., Yu, H., Yang, X., & Jiang, W. (2014). Deficit irrigation affects growth, yield, vitamin c content, and irrigation water use efficiency of hot pepper grown in soilless culture.BritishMedicalJournal, 2(3222): 615.

[16]Yang, C., Yi, L., Lin, S., & Na, W. U. (2015). Effect of deficit irrigation on the growth, water use characteristics and yield of cotton in arid northwest china.Pedosphere， 25(6): 910-924.

[17]李成亮,黄波,孙强生,等.控释肥用量对棉花生长特性和土壤肥力的影响 [J].土壤学报,2014,(2):295-305.

LI Cheng-liang, HUANG Bo, SUN Qiang-sheng, et al. (2014). Effects of application rates of controlled release fertilizers on cotton growth and soil fertility [J].ActaPedologicaSinica, (2):295-305. (in Chinese)

[18]Malone, S., Herbert, D. A., & Holshouser, D. L. (2002). Evaluation of the lai2000 plant canopy analyzer to estimate leaf area in manually defoliated soybean.AgronomyJournal, 94(5): 1,012-1,019.

[19]赵强,张巨松,周春江,等.化学打顶对棉花群体容量的拓展效应[J].棉花学报,2011, 23(5):401-407.

ZHAO Qiang, ZHANG Ju-song, ZHOU Chun-jiang, et al. (2011). Chemical detopping increases the optimum plant density in cotton [J].CottonScience, 23(5):401-407. (in Chinese)

[20]董春玲,罗宏海,张旺锋,等.喷施氟节胺对棉花农艺性状的影响及化学打顶效应研究[J].新疆农业科学,2013,50(11):1 985-1 990.

DONG Chun-ling, LUO Hong-hai, ZHANG Wang-feng, et al. (2013). A research of cotton agronomic and economic traits after spraying flumetralin [J].XinjiangAgriculturalSciences, 50(11):1,985-1,990. (in Chinese)

[21]杨成勋,张旺锋,徐守振,等.喷施化学打顶剂对棉花冠层结构及群体光合生产的影响[J].中国农业科学,2016,49(9):1 672-1 684.

YANG Cheng-xun, ZHANG Wang-feng, XU Shou-zhen, et al. (2016). Effects of Spraying chemical topping agents on canopy Structure and canopy photosynthetic production in cotton [J].ScientiaAgriculturaSinica, 49(9):1,672-1,684. (in Chinese)

[22]Reddy, V. R., Trent, A., & Acock, B. (1992). Mepiquat chloride and irrigation versus cotton growth and development.AgronomyJournal,84(6): 930-933.

[23]刘生荣,李葆来,贾涛,等.棉花限水灌溉与氮肥化学控制的产量效应研究[J].中国生态农业学报,2005, 13(3):76-78.

LIU Sheng-rong, LI Bao-lai, JIA Tao, et al. (2005). Study on limited irrigation and N fertilizer and DPC regulation for yield effect of cotton [J].ChineseJournalofEco-Agriculture, 13(3):76-78. (in Chinese)

[24]Casanova, D., Epema, G. F., & Goudriaan, J. (1998). Monitoring rice reflectance at field level for estimating biomass and lai.FieldCropsResearch, 55(1-2): 83-92.

[25]吴杨焕,贾彪,李杰,等.不同密度棉花群体冠层光合有效辐射的时空分布特征[J].西北农业学报,2016,25(1):57-63.

WU Yang-huan, JIA Biao, LI Jie, et al. (2016).Spatial and Temporal Distribution of photosynthetic Active Radiation Within Cotton Canopy [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica, 25(1):57-63. (in Chinese)

[26]王希群,马履一,贾忠奎,等.叶面积指数的研究和应用进展[J].生态学杂志,2005, 24(5):537-541.

WANG Xi-qun, MA Lü-yi, JIA Zhong-kui, et al. (2005). Research and application advances in leaf area index(LAI)[J].ChineseJournalofEcology, 24(5):537-541. (in Chinese)

[27]冯国艺,姚炎帝,罗宏海,等.新疆超高产棉花冠层光分布特征及其与群体光合生产的关系[J].应用生态学报,2012,23(5):1 286-1 294.

FENG Guo-yi, YAO Yan-di, LUO Hong-hai, et al. (2012). Canopy light distribution and its correlation with photosynthetic production in super-high yielding cotton fields of Xinjiang，Northwest China [J].ChineseJournalofAppliedEcology, 23 (5):1,286-1,294. (in Chinese)

[28]陈晓远,罗远培.开花期复水对受旱冬小麦的补偿效应研究[J].作物学报,2001,11(4):512-516.

CHEN Xiao-yuan, LUO Yuan-pei. (2001). Study on the Compensatory Effect of Rewatering during the Flowering Stage after Previous Water Stress in Winter Wheat [J].ActaAgronomicaSinica, 11(4):512-516. (in Chinese)

[29]张怀志,朱艳,曹卫星,等.棉花生育进程与群体生育动态的知识模型[J].中国农业科学,2004,37(7):975-981.

ZHANG Huai-zhi, ZHU Yan, CAO Wei-xin, et al. (2004).A Knowledge Model for Development Progress and Growth Dynamics in Cotton [J].ScientiaAgriculturaSinica, 37(7): 975-981. (in Chinese)

[30]董合忠,毛树春,张旺锋,等.棉花优化成铃栽培理论及其新发展[J].中国农业科学,2014,47(3):441-451.

DONG He-zhong, MAO Shu-chun, ZHANG Wang-feng, et al. (2014). On Boll-Setting optimization theory for cotton cultivation and its new fevelopment [J].ScientiaAgriculturaSinica, 47(3):441-451. (in Chinese)

[31]段留生,关彩虹,何钟佩,等.开花后水分亏缺对小麦生理影响与化学调控的补偿效应[J].中国生态农业学报,2003,11(4):119-122.

DUAN Liu-sheng, GUAN Cai-hong, HE Zhong-pei, et al. (2003). Compensative effects of plant chemical regulation on physiological harm caused by water stress after flowering of winter wheat [J].ChineseJournalofEco-Agriculture, 11(4):119-122. (in Chinese)

Effect of Drip Irrigation Amount on Canopy Structure and Yield of Chemical Topping Cotton in Northern Xinjiang

XU Shou-zhen1, YANG Yan-long1, CHEN Min-zhi1, DONG Heng-yi2, ZHANG Wang-feng1

(1.CollegeofAgronomyShiheziUniversity/KeyLaboratoryofOasisEco-agricultureofXinjiangProductionandConstructionCorps,ShiheziXinjiang832003,China; 2.RegimentalFarm149,AgriculturalDivision8ofXinjiangProductionandConstructionCorps,ShiheziXinjiang832052,China)

【Objective】 The project aims to explore the interaction effect of chemical topping and water on cotton, the effects of different drip irrigation amount on canopy structure, dry matter distribution and yield of the chemical topping cotton in order to provide theoretical basis for chemical topping technology.【Method】Under the natural conditions in the field, the artificial topping was used as the control, and two topping agents, the combination of fluorine amine compound and DPC, were selected. After applying the topping agent, two drip irrigation (routine irrigation), middle drop water quantity (85% normal irrigation volume) and low drop water quantity (70% regular irrigation amount) were set up and after that, 3 different water drop amount were applied. The leaf area index of different cottons were determined in different parts of the canopy light transmittance, dry matter accumulation and yield components in different conditions; The canopy characteristics, light distribution, material allocation and yield change of chemical topping cotton were analyzed under different drip irrigation conditions.【Result】Chemical topping cottons had the high leaf area index (LAI) and the longest duration. under middle drip irrigation which led to the increase of the photosynthetic area, and the appropriate DIFN, light distribution and canopy structure were beneficial to increase the light efficiency. The higher dry matter improved proportion percentage of photosynthetic material to reproductive organs. The lower drip irrigation amount also decreased the cost compared with the high drip irrigation. And the middle drip irrigation amount treatment significantly increased seed cotton yield compared to the low drip irrigation amount treatment.【Conclusion】Therefore, the two irrigation should be controlled in middle drip volume (32 m3/667 m2) after spraying topping agent, which can not only optimize chemical topping cotton canopy structure, but also promote photosynthetic material to the reproductive organ allocation and give full play to water-saving irrigation under mulch, and increase the efficiency and productivity.

cotton; chemical topping; drip irrigation amount; canopy structure; dry matter distribution; yield

ZHANG Wang-feng (1965- ), male, native place: Jingning, Gansu. Professor, research field: major in physiology and ecology of crop yield and quality formation. (E-mail) zhwf_agr@shzu.edu.cn

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.06.002

2017-04-12

国家科技支撑计划课题(2014BAD09B03)

徐守振(1990-)，男，新疆博乐人，硕士研究生，研究方向为作物高产优质高效技术，(E-mail)xu.shouzhen@foxmail.com

张旺锋(1965-)，男，甘肃静宁人，教授，博士研究生导师，研究方向为作物产量与品质形成生理生态，(E-mail)zhwf_agr@shzu.edu.cn

S562

A

1001-4330(2017)06-0988-10

Supported by: The National Key Technology R&D Program of China (2014BAD09B03)