不同调控模式对无膜棉生长与结铃特性的影响

林熬 高振 王冀川 石元强

摘    要：为研究不同调控方式对南疆无膜棉生长及结铃特性的影响，设置5种调控模式，以全期不调控为对照（CK），观测无膜棉农艺性状及结铃性状指标。结果表明：全促法能显著促进株高与总果节长度，而改良法处理的农艺形状表现较好，其绿叶数、茎粗、主茎节数、果台数、总果节数最多，优化法的农艺性状表现虽不突出，但个体发育较好，有利于产量的形成;改良法和优化法的平均值LAI最大，达2.65和2.67，且其吐絮期LAI为2.84和3.01，高于其他处理，表明优化法和改良法能较好调节群、个体生长，优化群体功能叶面积动态;各处理蕾铃脱落率大小为CK>全促法>改进法>改良法>传统法>优化法;改良法的下部、內围结铃最多，优化法的中部、内围结铃最多，其产量最高，达5 419.09，5 369.27 kg·hm-2，表明南疆无膜棉采取“前促、中控、后保”和“苗促、蕾稳、花调、后保”的调控策略最有利于协调生长和高产形成，可作为南疆无膜棉生长调控策略参考。

关键词：调控策略;无膜棉;结铃特性;产量

中图分类号： S562          文献标识码：A          DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.09.003

Effects of Different Regulation Modes on Growth and Bolling Characteristics of Film-free Cotton

LIN Ao， GAO Zheng， WANG Jichuan， SHI Yuanqiang

（College of Plant Science， Tarim University， Alar， Xinjiang 843300，China）

Abstract： In order to study the effects of different regulation modes on the growth and boll-setting characteristics of non film mulched cotton in Southern Xinjiang， five regulation methods were set up， and the whole-period non- regulation was used as control （CK） to observe the agronomic traits and boll-setting traits of membrane free cotton. The results showed that the promotion method could significantly promote plant height and total fruit node length， while the improved method had better agronomic traits， with the largest number of green leaves， stem diameter， main stem nodes， fruit sets and total fruit nodes， Although the agronomic traits of the optimized method were not outstanding， the individual development was good， which was beneficial to the formation of yield; The average LAI of the improved method and the optimized method were the largest， reaching 2.65 and 2.67， and the LAI of the boll opening period were 2.84 and 3.01， which were higher than that of other treatments， indicating that the optimized method and the improved method could better regulate the growth of groups and individuals and optimize the dynamics of functional leaf area;The order of shedding rate of buds and bolls was CK > promotion method > adjustment method > improved method > traditional method > optimization method; The lower and inner part bolls of the improved method were the most， and the middle and inner part bolls of the optimized method were the most， with the highest yield of 5 419.09 and 5 369.27 kg·hm-2， indicated that the regulation strategies of "promoting in the early stage， controlling in the middle stage and maintaining in the later stage" and "promoting in the seedling stage， stabilizing in the bud stage， regulating in the flowering stage and maintaining in the later stage" were most conducive to coordinated growth and high yield formation， it could be used as a reference for the growth regulation strategy of film-free cotton in Southern Xinjiang.

Key words： regulation strategy; film-free cotton; boll setting characteristics; yield

棉花是新疆重要的经济作物，其种植面积（2019年）达254.1×104 hm2，占全国植棉面积的76.1%[1]。自20世纪80年代中后期地膜覆盖技术应用到棉花上以来，地膜棉面积不断扩大，目前新疆棉花种植基本实现了地膜覆盖化，且已成为棉花增产稳产的主要保障，但地膜覆盖种植存在残膜回收困难、回收成本居高不下的难题，造成棉田残膜污染不断加重[2]，严重影响农田土体结构和土壤健康。如何解决残膜污染，是当前新疆棉花產业生态发展亟待解决的关键问题[3]。虽然前人已研制了各类光解膜、降解膜、生物降解膜等，但由于其降解时间和降解率难以把控，其覆盖改善土壤环境的效果不佳[4]，难以替代目前广泛使用的聚氯乙烯塑料薄膜，只有摒弃地膜，采用无膜栽培，才是解决残膜污染的根本办法[5]。喻树迅院士[6]早在2015年提出无膜覆盖栽培模式，并一直从事无膜棉品种选育及高效栽培技术的研究，成功培育出无膜棉品种‘中棉619，并展开了无膜棉配套种植技术研究，在新疆形成了一定的示范面积。目前，无膜棉种植技术尚处于深入研究与完善阶段，与有膜棉相比，其存在的出苗慢、发育晚[7]、土壤养分利用效率低[8]、草情重等情况是需要重点解决的实际问题。如何科学调控无膜棉生长过程、协调营养生长和生殖生长的关系，促进产量的有效形成，是当前无膜棉科学管理的关键。生产中，人们主要采用“前稳、中后控”或“苗控、蕾稳、花铃控”的调控策略[9]，实现棉花的协调生长，但这些措施主要是针对有膜棉的，对无膜棉的调控策略研究较少。本文分析了不同调控模式下无膜棉生长特征和产量形成特征，为无膜棉高效生产机制研究提供理论基础，也为生产上推广无膜棉种植技术提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料与设计

2020年在塔里木大学农学试验站开展了无膜棉不同调控模式试验，该试验点位于塔里木盆地西北边缘（40°33′N，81°16′E），是典型极端干旱荒漠区，年平均气温11.2 ℃，年均降水量45.7 mm，年均蒸发量1 988.4 mm，年均相对湿度在55%以下。试验地土质为沙壤土，土壤干土质量为1.22 g·cm-3，田间持水量23.80%。4月19日播种，采用无膜加深点播（播深3.5 cm）、滴灌带浅埋的（66+10）cm机采棉播种方式，穴距11 cm，理论株数23.92×104株·hm-2。滴灌带放置在窄行中间并浅埋3 cm。播前统一春灌1 800 m3·hm-2压碱蓄墒，翻地前基施三元复合肥（19-17-6）600 kg·hm-2，生育期滴水8次共计4 650 m3·hm-2，每次随水滴施尿素45～90 kg·hm-2，共450 kg·hm-2，同时，还在第1～5水滴施高磷三元复合肥（10-30-10+TE）735 kg·hm-2，第5～8水滴施高钾三元复合肥（12-8-30+TE）225 kg·hm-2。试验以‘中棉619（中国农业科学院棉花研究所选育，兵团第三师农科所提供）为供试材料，设置5种调控方式，选择赤霉酸（3%乳油）、芸苔素（0.01%乳油）为促进剂促进棉株生长，辅以复合叶面肥（氨基酸含量≥110 g·L-1，锰+锌含量≥24 g·L-1）、海藻精（海藻酸≥18%，有机质≥50%）等进行养分补充，以缩节胺（98%甲哌鎓可溶剂粉）、塑性剂（3%14-羟芸·烯效唑）为抑制剂，控制棉花株型及长势，药剂按照设计用量，进行人工喷雾，工作液为450 kg·hm-2，以无调控为对照（CK），共计6个处理，每处理重复3次，按照随机区组排列，小区面积10.5 m×2.2 m=23.1 m2。具体调控方案见表1。

1.2 观测指标与测定方法

（1）生长指标：每小区定点测量连续10株的生长性状，株高为子叶节至生长点（打顶后为子叶节至顶部果枝着生节位处）之间的距离，茎粗为主茎基部子叶节下0.5 cm处的直径，并获取果枝数、绿叶数及蕾、花、铃数等数据。各时期剪取连续的2株供试材料，摘取两株所有绿叶，正面朝下无重叠地平铺在白纸上，标板（黑卡纸10 cm ×10 cm）和小区号放在白纸一角，以800万以上像素正面拍照（以完全取景为准），对绿叶面积采用数字图象处理技术计算[10]，按照总株数计算群体叶面积指数（LAI）。

（2）结铃特性：于盛絮期（10月20日）每小区取连续5株供试材料，填写株式图，统计不同部位果枝及果节的吐絮铃数及脱落数，计算脱落率及结铃分布。

（3）产量指标：初霜期（10月25日）统计各小区棉花株数并摘取代表性棉株所有吐絮铃的籽棉，计算单株有效结铃数、单铃质量，并计算小区实际籽棉产量。

1.3 数据处理与统计分析

采用DPS 7.5统计分析软件对数据进行差异显著性检验，用Microsoft Excel 2003软件作图。

2 结果与分析

2.1 调控摸式对无膜棉生长特性的影响

2.1.1 对株高的影响 由图1可知，各处理的株高在6月13日（盛蕾期）后差异逐渐增大。在6月27日（初花期）传统法、改进法、优化法的株高较CK分别降低了22.37%，14.57%，13.91%，改良法株高最大，为38.85 cm，较CK增长10.60%。8月1日各处理棉花株高表现为：CK>全促法>改良法>优化法>改进法>传统法，最高为80.15 cm，最低为54.84 cm。棉花的最终株高在铃期（8月23日）趋于稳定，此时全促法株高最高，达84.50 cm，且与CK差异不大，但显著（P<0.05）高于改良法、优化法、改进法、传统法，分别增加了10.18%，15.98%，28.52%，33.05%;优化法和改良法的株高差异不显著（P>0.05），但与改进法和传统法差异显著（P<0.05）。可见，无膜棉株高与调控方式密切相关，在中期（初蕾-盛花期）进行缩节胺化学调控可明显控制株高，而在调控方式中添加一定促进剂（芸苔素、赤霉素、复合叶面肥等）的喷施，能缓解缩节胺的抑制作用，实现促控结合，保证株高有一定量的增长。

2.1.2 对茎粗的影响 如图2所示，无膜棉茎粗自盛蕾期开始快速增加，至盛花期逐渐稳定。各调控处理间差异随生育进程逐渐增加，在6月27日时茎粗在5.95～7.55 mm之间，改良法最粗，全促法最细;在8月23日时改良法茎粗最大，达到9.94 mm，但与全促法差异不显著（P>0.05），与改进法、传统法、优化法和CK差异显著（P<0.05），较之分别增加了7.76%，9.77%，10.49%，14.57%;传统法、改进法和优化法之间差异不显著（P>0.05），但与CK差异显著（P<0.05）。可见，各调控处理均能促进茎粗的增加，改良法由于实施“前促、中控、后保”的调控策略，在茎粗增长的关键期抑制株高增长，促进了茎粗增加;全促法个体发育较快，茎粗先于株高增长高峰期来临之前进行快速增加，故其值最终较大。

2.1.3 对叶面积指数的影响 由表2可知，随着生育期进程推进，叶面积指数（LAI）不断增加，至花铃期达到最大。此后，棉花从营养生长转向生殖生长，LAI处于持续下降状态。各处理在苗期差异较小，进入蕾期，各处理间差异性显著（P<0.05），此时棉株生长旺盛，株间竞争增强，受化学调控方式影响较大。

各处理LAI的峰值均在花铃期，此时各处理表现为：全促法>改良法>优化法>CK>改进法>传统法，LAI最高为4.33，最低为3.26，全促法与改良法和优化法的差异不显著（P>0.05），但显著高于其他处理（P<0.05）。花铃期至盛铃期LAI下降趋势较缓，进入吐絮期，不同处理LAI下降程度不同，其群体LAI差异均达显著水平（P<0.05），优化法的LAI最高，为3.01;改良法次之，为2.84;传统法最低，仅为1.34。从全期平均LAI来看，改良法最高，达2.67;其次是优化法和全促法，分别为2.65和2.56;传统法最小，仅为1.87。可见，优化法和改良法群体最大LAI虽然不是最大，但其能较好调节LAI动态，后期保持较多的群体功能叶片，利于棉铃发育;全促法能有效促进个体生长，群体LAI上升较快;最大LAI最高，但易造成群体郁闭，后期LAI下降过快;全期LAI变动较大（CV为58.79%），对有效同化物积累与运转不利。

2.1.4 对无膜棉其他农艺性状的影响 由表3可以看出，改良法和改进法的绿叶总数最多达38.4～40.4片，显著高于其他处理（P<0.05），传统法最少;主茎节数以改良法最多达15.8节，较传统法增加2.5节，差异显著（P<0.05），但与其他处理差异不大;无膜棉的果台数为6.8～9.4台，其中改良法最多，其与改进法和全促法差异不大，但显著高于传统法和CK（P<0.05）;各处理的总果节长度差异较大，全促法、改良法和优化法排前3位，分别为129.7，108.1，92.0 cm，差异达显著水平（P<0.05），且显著（P<0.05）高于改进法、传统法和CK;改进法的第一果枝着生高度最高，但与CK、优化法和改良法差异不显著（P>0.05），传统法和全促法最低;改良法的第一果枝着生节位最高，传统法和优化法最低，改良法较传统法、改进法、全促法、优化法、CK的增幅范围在7.02%～27.08%，且差异性达显著（P<0.05）;总果节数在16.7～21.3节之间，全促法和改良法最多，显著高于其他处理（P<0.05），改进法和优化法次之，CK最少。由此可见，调控方式对棉株农艺性状有显著的影响，改良法可显著增加叶片数、节间数、第一果枝着生节位、果台数、果节数，而全促法能够增加棉株总果枝长度。

2.2 调控模式对无膜棉结铃特性的影响

2.2.1 对棉铃脱落率的影响 由表4可知，无膜棉纵向脱落率表现为：上部>中部>下部，横向脱落率表现为：外围铃>内围铃。调控方式对棉铃脱落有显著影响，棉株下部脱落率以改良法最低为64.89%，全促法最高，达73.03%。棉株中部脱落率以优化法最小，为66.22%，与传统法、改良法、改进法、全促法CK相比减少4.93%，7.30%，11.17%，13.64%，23.56%。棉株上部脱落率以全促法最低，为60.87%，传统法最高达92.86%。棉株内围铃脱落率以全促法最低，优化法次之，CK最高。棉铃外围铃脱落率各处理都相对较高，并以CK最高，达95.96%，传统法最低。单株总的脱落率大小为CK>全促法>改进法>改良法>传统法>优化法，且优化法、传统法、改良法之间差异不显著（P>0.05），但显著高于改进法、全促法和CK（P<0.05）。由此可见全促法在“一促到底”调控下，个体生长旺盛，中下部蕾铃脱落严重，改良法和优化法应用“前促、蕾花調、后保”（施用缩节胺、复合叶面肥、塑性剂）的调控策略，个体生长稳健，可有效促进中下部棉铃形成，单株脱落率最低。

2.2.2 对棉铃空间分布及产量的影响 由表5可知，各处理间的果枝结铃数表现为：改良法>全促法>优化法>传统法>改进法>CK。无膜棉棉铃的纵向分布表现为下部>中部>上部。改良法和传统法的下部棉铃最较多，达3.3和3.1个，显著高于其他处理（P<0.05），其次是优化法和改进法;各处理中部结铃数表现为全促法=优化法>传统法>改良法>改进法>CK，最多达2.5个，最少为1.4个;上部棉铃以全促法最多，达0.9个，显著高于其他处理（P<0.05），其次是改良法和改进法，传统法和CK最低。改良法和优化法的内围中下部结铃较多，传统法和全促法的外围中下部结铃较多。从各部位结铃比例上看，改良法和优化法的下部∶中部∶上部=0.49～0.53∶0.35～0.44∶0.07～0.11，全促法为0.41∶0.43∶0.16;改进法和传统法为0.52～0.56∶0.43～0.37∶0.01～0.12，而CK为0.62∶0.36∶0.03。内围铃：外围铃，改良法和优化法为0.86～0.89∶0.11～0.14，全促法为0.90∶0.10，改进法和传统法为0.75～0.90∶0.25～0.10，CK为0.90∶0.10。可见采取中期调控、后期保铃措施的改良法和优化法能有效提高中下部、内围的结铃比例，有利于产量的提高。

从最终籽棉产量上看（图3），改良法和优化法较大，为5 419.09 kg·hm-2和5 369.27 kg·hm-2， 显著（P<0.05）高于传统法、全促法和CK，但与改进法差异不显著（P>0.05），CK产量最低，仅为3 458.21 kg·hm-2。试验表明，通过调控能明显提高无膜棉产量，并以改良法（“前促、中控、后保”）最高，其次是优化法（“苗促、蕾稳、花调、后保”）和改进法（“苗控、蕾稳、花铃控”），CK的无调控处理产量最低。

3 结论与讨论

无膜棉的株高在铃期（8月初）才趋于稳定，晚于有膜棉的盛花期（7月中下旬），表明无膜棉的个体生长有后移趋势[11]，此时全促法的株高最高，CK、改良法、优化法次之，传统法最低。改良法的茎粗最大，CK茎粗最小。无膜棉群体LAI在盛花后期达最大，盛铃期（8月8日）仍保持2.43～3.91（平均3.22），高于一般有膜棉（一般为1.55～2.76）[12]，说明无膜棉在生育中后期有较强的长势，这可能与无膜棉根系下扎较深、后期不易早衰有关[13]。盛花期全促法的LAI最高，为4.33;传统法最低，为3.26;优化法和改良法群体最大LAI虽然不是最大，为4.16和4.24，但其能较好调节LAI动态，后期能保持较多的群体功能叶片，盛铃期仍能保持3.75和3.47的LAI，利于棉铃发育[14]。棉花农艺性状受不同调控方式影响较大，全促法的主茎节数、总果节长度最大，改良法和优化法在“前促、蕾花调（控）、后保”的调控策略下，个体生长发育较好，农艺性状优势较突出，其叶片数、果台数、总果节数、主茎节数，均为最优。

无膜棉蕾铃脱落率表现为上部>中部>下部及外围>内围的规律，这与有膜棉基本一致[15]，所不同的是无膜棉中、下部脱落率（平均为72.9%和69.2%）和外围脱落率（平均为93.21%）更大，且总脱落率（平均为71.71%）偏高，这可能与无膜棉生育期推迟、受后期气候因素影响更大有关[16]。各处理单株脱落率大小为CK>全促法>改进法>改良法>传统法>优化法。改良法下部脱落率最低，优化法中部脱落率最低，改良法和传统法的下部棉铃最较多，全促法和优化法的中部结铃最多;各处理单株结铃数大小为改良法>全促法>优化法>传统法>改进法>CK。可见，改良法（“前促、中控、后保”）、优化法（“苗促、蕾稳、花调、后保”）在保证中下部和内围结铃的方面有较好的表现，其产量也最高，达5 419.09，

5 369.27 kg·hm-2，在此调控策略下，单株结铃5.7～6.2个，结铃空间分布比例为下部∶中部∶上部=0.49～0.53∶0.35～0.44∶0.07～0.11、内围铃∶外围铃=0.86～0.89∶0.11～0.14，可作为生产中无膜棉的生长参考。

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收稿日期：2021-06-01

基金项目：南京农业大学-塔里木大学联合基金项目（KYLH201901）;第三师图木舒克市科技计划项目 （YJ2019CX05;YJ2019CX01）

作者简介：林熬（1997—），男，新疆阿拉尔人，在读硕士生，主要从事作物栽培生理方面研究。

通讯作者简介：王冀川（1968—），男，河北廊坊人，教授，硕导，主要从事作物高效栽培生理生态方面研究。