“棉太金”对长江流域棉区麦（油）后直播棉花株型结构的影响

杨杰，杜明伟，朱烨倩，羿国香，李亚兵，田晓莉，李水清，陈舫，张立祯*，李召虎

（1.中国农业大学资源与环境学院，北京100193；2.中国农业大学农学院，北京100193；3. 安徽省农业技术推广总站，合肥230001；4. 湖北省农业技术推广总站，武汉430070；5. 中国农业科学院棉花研究所，河南 安阳455000；6. 湖北省监利县朱河镇农技服务中心，湖北 监利433300）

棉花是我国的主要经济作物之一[1]，在保证其产量的同时降低生产成本， 提高生产效率非常关键。 现阶段人工收获棉花耗时费力，机械采摘棉花是高效利用资本的途径。 如利用机械收获棉花，则须严格按照机采的要求调整株高以及果枝长度等株型结构要素[2-3]。 因此，塑造合适的棉花株型结构可提高机械采收效率。 此外，由于棉花具有无限生长特性，在适宜的条件下，营养生长过于旺盛会直接影响棉花品质，也会增加劳动成本；因此，寻找有效的技术方法协调棉花营养生长与生殖生长之间的关系，能够提高棉花品质，增加棉花产量[4]。 棉花-油菜或者棉花- 小麦种植模式是黄河、长江流域棉区的主要复种方式， 须在前茬作物收获后移栽棉苗，劳动成本高。为了达到可持续发展的目的，这两个棉区棉花种植模式逐渐从育苗移栽向麦（油）后直播转变[5]。此种植模式下，如何应用化学调控手段调节株型结构达到机采的要求，如何平衡营养生长与生殖生长之间的关系使麦（油）后直播棉达到更高的产量是值得研究的问题。

化学调控是常用于调整棉花株型结构的方法，可以使植株形态更紧凑，是棉花高效生产的手段之一[6]。缩节胺（Dimethylpiperidinium chloride，DPC）类调节剂是一类植物生长延缓剂， 具有调节株型、调整冠层结构、协调源库关系等功能[7-8]。 DPC 类调节剂对棉花的影响与气候条件、管理方式、种植制度等有密切关系[9]。国内外的学者研究了DPC 类调节剂在不同地点、 不同管理措施下对棉花的影响。Siebert 等[10]研究得到DPC 类调节剂剂量偏低时能使棉花达到更适宜的株高。 徐敏等[11]在辽河流域试验表明，DPC 类调节剂可以塑造合理的棉花株型，提高抗逆性。 郭利双[12]在湖南地区试验表明DPC类调节剂可以有效降低株高。 刘丽英等[13]研究不同剂量DPC 对黄河流域机采棉的影响， 结果显示：DPC 显著降低株高和果枝长度，减小果枝夹角和叶片面积；合理化控可有效塑造机采棉理想株型，根据机采对棉花农艺性状的要求及棉株生长特点，可在棉花现蕾后开始化控，每10 d 左右化控1次，根据主茎日生长量控制喷施量，将株高日增长量控制在1.5～1.8 cm， 将株高控制在75～90 cm。任晓明等[14]通过对黄河流域棉区不同密度与DPC互作的研究得到，当棉花密度达到9.0 万株·hm－2时，使用DPC 可以得到理想的果枝长度，并提高皮棉产量和品质。

虽然， 国内外学者在DPC 类调节剂对棉花产量、 品质形成和株型的影响方面有较多的研究，但是缺乏系统地分析密度、化控和生态气候条件之间的相互作用。 麦（油）后直播棉是长江流域新型种植模式[15]，机采是长江流域新型现代化农业方向，在二者结合的条件下合理调控棉花株型结构是实现棉花优质高产的基础，但此方面研究较少。 本研究通过开展田间试验， 探究了不同剂量的DPC 类调节剂“棉太金”对长江流域不同地区麦（油）后直播棉株型结构的影响， 旨在为降低棉花生产成本，提高生产效率提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验设计

于2011—2012 年在安徽、湖北进行田间试验，具体试点包括2011 年安徽省东至市、 湖北省石首市与2012 年安徽东至、湖北省荆州市。试验地点位于长江流域棉区，种植模式为麦（油）后直播棉，年平均气温为15～18 ℃，棉花生长季为4―10 月，生长季内平均气温为24～25 ℃，总降水量为600～1 000 mm。 2012 年安徽东至选用短季棉品种国欣早12-1，其他均选用短季棉品种国欣早11-1。 2 个棉花材料属于姊妹系，父母本来源一致，生育性状基本一致，对生长环境需求类似；因此，统计分析中作为同一种类。

试验设密度、DPC 类调节剂“棉太金”（化控）2个试验因子，3 个密度设为7.5 万、9.0 万、10.5 万株·hm－2，3 个“棉太金”用量设为0（等量清水为空白对照，CK）、1.08（M1）、2.16 L·hm－2（M2），分别在盛蕾期、盛花期、盛铃期按体积比1∶2∶3 喷施。采用随机区组设计，共9 个处理，3 次重复，安徽东至每个小区3 行，行长10 m，行距1.2 m，小区面积36 m2；湖北石首与荆州每小区6 行，行长9 m，行距0.81 m，小区面积43.2 m2。 肥料N、P2O5、K2O 的用量分别为150、75、150 kg·hm－2，其中氮肥分别于三叶期、蕾期末、盛花期施用，用量分别为总N 量的10%、30%和60%，磷、钾肥分别于三叶期和蕾期末施用，每次用量都为总追肥量的50%。

图1 试验地点棉花生长季内日平均气温、日平均降水量

1.2 气象数据

气象数据来源于中国气象局气象数据共享网（http://www.cma.gov.cn/）， 包括试验地区所在的3个气象站点（安徽东至、湖北石首、湖北荆州）2011年与2012 年的棉花生长季内逐日平均气温、 逐日平均降水量。 安徽东至的气象数据为距试验点60 km 的安庆气象站数据。

1.3 测定内容

各试验点于收获前进行棉花株型结构调查，每个小区选取10 株棉株， 每个处理3 次重复均进行测定。 测定项目包括株高、果枝数、果节数、果枝长度、营养枝数、第一果枝节位、第一果枝节位高度。直尺测量从棉花子叶节至生长点的高度为株高，由果枝根部生长的主茎节位开始至顶端的长度为果枝长度，由子叶节到第一果枝着生在主茎的节位的高度为第一果枝节位高度；人工记录第一果枝节位与单株营养枝数、单株果枝数单株果节数。

1.4 统计分析

使用SPSS 20.0 进行多因素方差分析，通过最小显著差数法（Least significant difference，LSD 法）多重比较分析各处理间的差异显著性。在2 年的数据分析中，将密度与DPC 类调节剂“棉太金”用量作为固定变量，重复为随机变量进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 对棉花营养枝数、第一果枝节位、第一果枝节位高度的影响

从表1 与表2 可知，化控和密度对营养枝数影响不显著（P＞0.05），密度与化控互作效应也不显著；不同年份和地点影响极显著（P＜0.01）。2011 年安徽东至单株营养枝数为0.9，2011 年湖北石首单株营养枝数为1.8，2012 年安徽东至与湖北荆州单株营养枝数分别为1.5、1.3。 2011 年安徽东至与湖北石首单株营养枝数相差接近1，可能是因为安徽东至降水频率大于湖北石首，但湖北石首降水量极大值高于安徽东至（图1A、B），影响了两地营养枝数。 对比2011 年与2012 年，同一地点安徽东至2年单株营养枝数也有差异。 从图1A、C 可知，2011年5 月份气温有1 个极低值可能影响营养枝生长，同时2012 年降水极大值大于2011 年且降水频率低于2011 年同期。

第一果枝节位影响整株棉花的果枝数量，本研究中其形成时间在化学调控之前。 如表1 所示，方差分析主效应年份、地点、密度对第一果枝节位有显著影响，化控对第一果枝节位影响不显著；化控与密度互作效应显著， 说明化控效应受密度影响。从表2 可知，2011 年安徽东至第一果枝节位与2012 年湖北荆州相近， 且两者第一果枝节位明显高于2011 年湖北石首与2012 年安徽东至；在3 个密度处理下，9.0 万株·hm－2的第一果枝节位最高，其次为7.5 万株·hm－2与10.5 万株·hm－2， 表明种植密度过低或过高会使第一果枝节位降低。

对于棉花第一果枝节位高度，机械采摘有明确的要求。如表1 所示，年份、地点、密度、化控对第一果枝节位高度影响显著，但密度与化控的互作效应不显著。 图2A 中种植密度7.5 万株·hm－2下清水对照（CK）的第一果枝节位高度最低，其他2 个密度下“棉太金”处理与CK 差异不显著；图2B、C 中9.0 万株·hm－2密度下第一果枝节位高度较高，“棉太金”处理M2 对其有显著抑制作用。 3 个试验中，9.0 万株·hm－2种植密度下的第一果枝节位高度均最高（图2A～C）。 由此可知，“棉太金”化控会使过低的第一果枝节位高度增加，使过高的降低，过低或过高的种植密度也会降低第一果枝节位高度。

表1 年份、地点、密度、化控及其互作对植株结构的效应（方差分析P 值）

表2 2011―2012 年不同地点单株营养枝数、第一果枝节位比较

图2 各处理棉花第一果枝节位高度的比较

2.2 对棉花果枝数、果节数的影响

如表1 所示，棉花单株果枝数受地点、化控显著影响， 受密度及其与化控互作效应影响不显著。如图3A、B、D 所示，M1、M2 处理下单株果枝数比CK 均不同程度降低，2011 年安徽东至与2011 年湖北石首的降低幅度较其他2 年略大， 可能与2011 年长江流域棉区的气温、降水有关。 表明，“棉太金”可以小幅减少棉花果枝数，但不同剂量之间单株果枝数相差不大。

图3 “棉太金”处理间单株果枝数的比较

果节数与棉花成铃数直接相关。 如表1 所示，密度与化控对单株果节数无显著影响。 由表3 可知，不同地点、不同年份单株果节数相差较大。2011年安徽东至单株果节数明显多于2011 年湖北石首与2012 年东至，可能是由于2011 年东至的降水量与降水频率高于2011 年石首与2012 年东至。

2.3 对棉花果枝长度、株高的影响

合适的棉花果枝长度与株高是机械采摘要求的重要株型结构。 表1 中，棉花果枝长度极显著受化控、地点的影响，但不受密度及其与化控互作效应的影响。由图4 可知，3 个试验中的M1、M2 处理与清水对照相比，果枝长度均明显缩短，且在部分密度下差异显著，M2 较M1 缩短幅度更大。

化控对棉花株高有极显著影响，密度与化控无交互作用（表1）。如图5 所示，4 个试验中棉花株高随着“棉太金”用量增大而明显降低。 对比CK 株高，2011 年安徽东至M1 处理降低17%，M2 处理降低26%；2011 年湖北石首同条件下，M1、M2 处理分别降低22%与30%；2012 年安徽东至同条件下，M1、M2 处理分别降低11%与18%；2012 年湖北石首同条件下，M1、M2 处理分别降低30%与35%。 安徽地区的棉花株高在同样的化控处理下降低幅度小于湖北地区。 “棉太金”化控可以明显降低棉花株高。

3 讨论

塑造紧凑合理的株型是机械采摘的基本要求和关键需求。 使用DPC 类调节剂是调控棉花株型结构的常用方法。 本研究发现使用DPC 类调节剂“棉太金” 对棉花的营养枝数量与第一果枝节位影响不大，可能是由于化控处理时间晚于棉花营养枝与第一果枝节位的分化形成时间。第一果枝节位受植棉密度影响，9.0 万株·hm－2的第一果枝节位最高， 大于或小于此密度下的第一果枝节位均会降低，可能是由于过高或过低的密度会影响棉花光合作用。 因此，可根据机采棉的要求改变种植密度来调整第一果枝节位。

表3 2011―2012 年不同地点单株果节数比较

图4 “棉太金”处理间果枝长度的比较

图5 “棉太金”处理间棉花株高的比较

本研究发现使用“棉太金”对棉花第一果枝节位高度有明显的调控作用，可以使棉花群体保持一致。 密度对第一果枝节位高度有影响，9.0 万株·hm－2下最高。 这与刘丽英等[13,16]的研究结果相似，即DPC 有效降低棉花第一果枝节位高度。 任晓明等[14,17]研究发现黄河流域在种植密度为9.0 万株·hm－2时，化控可以较好地调节棉花株型，从而提高皮棉产量。 本研究也得到长江流域种植密度为9.0万株·hm－2时，第一果枝节位及其高度受“棉太金”化控影响显著。

本研究中，使用高剂量的DPC 会显著抑制棉花株高与果枝长度。研究发现：“棉太金”化控主要通过缩短棉花植株高度、紧凑株型来调控棉花生长，且效果随着使用剂量增加而增加。 在不同用量的“棉太金”处理下，果枝数与果枝长度均不同程度降低，果节数不受化控影响。 其中：果枝数降幅较小；果枝长度在“棉太金”处理下降幅较大，且降幅随着“棉太金”用量的增加而增加，此结果与大部分研究结果一致[9,12-13,19]。在生产上可以根据机采要求使用不同剂量的“棉太金”来调控株高与果枝长度。同时，株高受化控影响较果枝长度更明显，刘丽英等[13]对黄河流域机采棉进行试验得到与本试验相同的结果， 说明棉花主茎对DPC 类调节剂响应强于分枝。

本研究中，“棉太金”对棉花株型结构的影响与年份、地点有关，可能与气候条件不同有关。毛丽丽等[19]研究发现植物生长调节剂对皮棉产量的影响取决于天气，在棉花上连续应用植物生长调节剂可能是一种避免在多雨天气年份减产的投资。结合本试验结果可得，气候因素影响“棉太金”对棉花株型结构的改变，进而影响棉花产量。

长江流域机采棉与麦（油）后直播棉株型的基本要求为棉花株型紧凑， 第一果枝节位高度要在15 cm 以上，株高在80 cm 左右。 本研究发现安徽东至与湖北荆州在用“棉太金”用量为1.08、2.16 L·hm－2时均能使棉花株型较好地达到机采要求，湖北石首使用量为1.08 L·hm－2时效果较好。 邢晋等[19]的研究发现在黄河流域棉区，DPC 类调节剂对中、高密度下的棉花产量有促进作用，其中10.5 万株·hm－2密度下产量达到最大。 本研究在种植密度为9.0 万、10.5 万株·hm－2时也获得较高棉花产量。综上，合理使用“棉太金”可以有效调控长江流域麦（油）后直播棉的株型结构，使其符合机械采摘要求， 同时与其他管理措施搭配有利于提高棉花产量。

4 结论

使用DPC 类调节剂“棉太金”可以小幅降低长江流域麦（油）后直播棉的第一果枝节位高度与果枝数；可以有效抑制果枝长度与株高，使用量越大，效果越明显； 温度降低与降水量会影响其使用效果。 综合不同的株型结构因素， 在密度9.0 万株·hm－2下，使用“棉太金”1.08、2.16 L·hm－2化控可以达到较好调控效果，减少劳动成本。综上，合理使用“棉太金”可以有效调控长江流域麦（油）后直播棉的株型结构，使其符合机械采摘要求，同时与其他管理措施搭配有利于提高棉花产量。