缩节胺与整枝打顶互作对长江流域直播棉花冠层光能分布、产量和品质的影响

刘帅 吴洁 孙巨龙 胡启星 白志刚 崔爱花

摘要：为简化长江流域棉区棉花种植方式，促进植棉高效化，研究缩节胺（DPC）与整枝打顶互作对棉花冠层光能分布、产量、品质等的影响，采用裂区试验设计，主区设免整枝打顶和整枝打顶2个处理，副区设DPC用量为0、90、180、270 g/hm2共4个处理。结果表明，在免整枝打顶和整枝打顶条件下DPC用量为90、180 g/hm2时冠层光合有效辐射截获率（PARI）较高;免整枝打顶处理籽棉产量在相同DPC用量下较整枝打顶高;不同处理对棉花纤维整齐度有一定影响，但对纤维长度、马克隆值、断裂比强度、伸长率均没有显著影响。因此，长江流域直播棉田在免整枝打顶条件下，DPC用量为270 g/hm2时可获得较高的籽棉产量。本研究结果可以为简化田间管理，达到高效植棉提供理论依据。

关键词：棉花;缩节胺;整枝打顶;产量;纤维品质

中图分类号： S562.04文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）04-0058-05

收稿日期：2021-05-11

基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项（编号：CARS-15-38）。

作者简介：刘 帅（1990—），男，河南安阳人，硕士，助理研究员，从事棉花栽培生理与智慧农业技术研究。E-mail：liushuai199@126.com。

通信作者：崔爱花，博士，副研究员，主要从事棉花栽培生理生态研究。E-mail：49856861@qq.com。

棉花是我国重要的经济作物和战略物资，对国民经济的发展具有重要影响。随着当前社会的发展，劳动力成本在逐年增加，导致植棉效益不断下降[1]，传统的精耕细作植棉技术难以为继[2]，如何轻简、高效地植棉成为当前研究的热点[3]。

长江流域棉区降水量多，在地力较高的棉田里，棉花长势旺盛，容易造成田间郁蔽，整枝打顶可以控制棉花株型，协调营养生长与生殖生长，避免出现无效果枝，在一定程度上有利于多结铃[4]。缩节胺（DPC）是一种生理延缓型植物生长调节剂，利用DPC对棉花进行化控是目前棉花栽培技术中必不可少的一环。前人研究表明，DPC的施用有利于皮棉产量的提高[5-6]，但也有研究发现喷施DPC使皮棉产量降低[7]。长江流域植棉多为育苗移栽，直播棉花少有[4]，但棉花直播栽培为长江流域棉区由传统栽培模式向轻简栽培模式转变的关键途径之一[8]。因此，本研究在直播方式下，分析整枝打顶方式与DPC互作对棉花产量的影响，探索施用DPC条件下免整枝打顶的可行性，以期为长江流域棉区轻简化、高效化植棉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

大田试验于2019年5—10月在江西省棉花研究所科研基地（29°43′N，115°52′E）进行，试验品种是中棉425，由中国农业科学院棉花研究所提供。该地土壤类型为壤质灰潮土，耕层有机质含量为 1 503 mg/kg，全氮含量为1 069 mg/kg，速效磷含量为60 mg/kg，速效钾含量为249 mg/kg。耕作制度为多年棉花连作，冬季空闲。播种時间为5月13日，等行距种植，行距为76 cm，小区面积为68.4 m2。

1.2 试验设计

采用裂区试验设计，其中主区设置免整枝打顶（P1）、整枝打顶（P2）2个处理;副区设置生育期内DPC施用量为0（D0）、90（D1）、180（D2）、270 g/hm2（D3）4个处理，3次重复。DPC化控方式为：分别于蕾期、初花期、盛花期和打顶后进行4次喷施，D1处理各时期用量分别为6、12、24、48 g/hm2，D2处理分别为12、24、48、96 g/hm2，D3处理分别为18、36、72、144 g/hm2，D0在4个时期分别喷施清水作为对照。整枝打顶方式为人工整枝打顶，打顶时间为8月5—6日。

施肥方式为基施和追施，基肥用量为棉花专用配方缓控释肥（N、P2O5、K2O含量分别为18%、9%、18%）600 kg/hm2，氯化钾（K2O含量为60%）150 kg/hm2，过磷酸钙（P2O5含量为14%）375 kg/hm2;在7月底追施尿素（N含量为46%）300 kg/hm2左右。

1.3 调查内容与方法

冠层光合有效辐射截获率（photosynthetically active radiation interception rate，简称PARI）调查方法：于每个小区选定长势均匀且具有代表性的2行棉花，标记采样点，在8月12日（天气为晴天）上午10：00—11：00，采用Li-188B线型光量子传感器（美国LI-COR公司），在采样点的2行棉花间的冠层空间内，由西至东、由下至上以网格形状每隔 20 cm 将探头朝上来测定冠层入射光（incident photosynthetically active radiation，简称PARi），探头朝下测定冠层反射光（reflected photosynthetically active radiation，简称PARr），PARI计算公式为

PARI=1-PARr/PARi。（1）

由Surfer 12软件的Simpsons 3/8规则计算出冠层PARI空间分布情况。

打顶前3 d内在各试验小区选定连续生长的10株棉花进行单株果枝数、脱落数、吐絮数调查;于收花前在各试验小区调查单株成铃，并收取正常吐絮棉铃50个进行单铃质量计算。

棉花籽棉产量为各小区实收产量，于各小区籽棉中抽取部分籽棉用皮辊轧花机（SY-20）轧出皮棉，抽取约25 g皮棉并依次编号，送至农业农村部棉花品质监督检验测试中心测定纤维品质。

1.4 统计分析

试验数据用SAS 9.2进行不同处理之间的差异显著性分析（P<0.05），用Surfer 12、Microsoft Office制作图表。

2 结果与分析

2.1 不同处理对棉花群体冠层PARI空间分布的影响

棉花冠层PAR具有较强的空间异质性，采用Kriging插值方法[9]计算并分析冠层PARI的空间分布。由图1可知，棉花冠层PARI分布大体呈不规则“V”形分布，棉行中间PARI低于棉行附近位置。由辛普森3/8规则计算可知，一定用量的DPC处理有利于提高冠层PARI，过量的DPC处理则不利于冠层对PAR的截获，在D0、D1处理下，经过整枝打顶的处理（P1）棉花冠层群体PARI高于未整枝打顶处理（P2），且在P1条件下，D2处理冠层群体PARI最大，此时各处理冠层PARI分别为0.40、0.43、0.59、0.42;在P2条件下，D1处理最大，此时各处理冠层PARI分别为0.53、0.59、0.45、0.47。各处理冠层距地面高度0～40cm内平均PARI均在0.54

以上，其中，P1D2的为0.76，P2D1的为0.77;冠层内部（距棉行20 cm内区域）PARI高于冠层外部（棉行中间区域），冠层内部平均PARI在0.44～0.69之间，冠层外部在 0.30～0.58之间。

2.2 不同处理对棉花冠层不同剖面位置PARI空间分布的影响

由图2可知，在距棉行20 cm处PARI由下向上逐渐减小，P1处理下，D2、D3处理PARI在距地面高40 cm以上减小速率加大，D0、D1则分别在距地面高0、20 cm以上减小速率就已开始加大;在距地面高40 cm处，各处理冠层PARI分别为0.36、0.40、0.82、0.75;在P2处理下，各DPC处理在纵向冠层60 cm内均保持较高的PARI，此时各处理冠层PARI分别为0.57、0.72、0.63、0.50。

由图3可知，在距地面高40 cm处，各处理在距棉行横向距离40～60 cm内PARI几乎达到最低，其中在P1条件下，各处理PARI分别在0.11～0.59、0.05～0.40、0.34～0.69、0.07～0.14之间，在P2条件下，各处理PARI分别在0.23～0.67、0.46～0.64、0～0.30、0.33～0.47之间;在D0处理下，P1、P2处理PARI分别在0.11～0.65、0.23～0.75之间，在D1用量下，P1、P2处理PARI分别在0.05～0.53、0.46～0.87之间，可以看出，P2处理的PARI在距地面高40 cm处较P1处理高;而在D2用量下，P1、P2处理PARI分别在0.34～0.84、0～0.66之间，P1处理的PARI在距地面高40 cm处较P2处理高。

2.3 不同处理对棉花产量构成因素的影响

由表1可知，D1、D2和D3处理的棉株单株果枝数均少于对照（D0），且在P1条件下，单株果枝数随DPC用量加大呈逐渐减小趋势，在P2条件下，单株果枝数随DPC用量的加大变化趋势不明显;不同处理之间单株脱落数与单株吐絮数没有显著差异，但D2、D3处理单株脱落数低于D0、D1处理。

P1处理中，D3处理籽棉产量最高，比D0高6.4%，但D1、D2处理与D0处理差异不显著。P2处理中，D0籽棉产量较高，达到2 611.5 kg/hm2，D2处理最低，较D0处理减产15.3%。总的来说，P1D3处理籽棉产量最高，显著高于P2D2，但与其他处理之间差异不显著; 在DPC用量一致时，P1处理籽棉产量高于P2处理。

经DPC处理的棉株，单铃质量高于对照，且在D3处理下单铃质量最大，整枝打頂对单铃质量影响不显著;P1处理下，D0与D3处理单株成铃最多，达到8.0个以上，使用DPC处理的单株成铃数较D0低，经DPC处理的棉花衣分略低于D0，衣分随DPC用量的增加变化规律不明显。

2.4 不同栽培方式对棉花纤维品质的影响

由表2可知，棉花纤维长度、断裂比强度和马克隆值在不同处理之间有一定差异，但不显著;各处理纤维长度在27.0～27.4 mm之间，其中，施用DPC的处理纤维长度略高于D0，在P1条件下，纤维长度随DPC用量的增加有所增大，在P2处理下，纤维长度与DPC用量之间无明显关系;在P2条件下，施用DPC的处理纤维断裂比强度略高于D0，但随DPC用量的增加变化不明显;在P1条件下，D0、D1和D2处理棉花纤维整齐度高于D3处理，在P2条件下，D2处理纤维整齐度最低;不同处理对棉花纤维伸长率和马克隆值几乎没有影响。

3 讨论与结论

棉花冠层PAR空间分布是反映冠层结构状况的重要指标之一，是影响光能利用率的重要因素[10-11]。棉花对PAR的截获受叶面积指数（leaf area index，简称LAI）的直接影响，有研究表明，在棉花花铃期以后，LAI随DPC用量的增加而减小[12]。本研究表明，在棉花花铃期，冠层PARI随DPC用量的增加呈先增大后减小的趋势，这可能与DPC用量的加大导致LAI减小有关。杨艳敏等研究发现，在播种后90 d时，不打顶不整枝处理LAI大于整枝打顶处理[13]，但在本研究中，在D0、D1处理下，P1处理冠层PARI小于P2处理，这可能是由于P2处理在距地面高0～40 cm范围内冠层PARI大于P1处理造成的。

郁闭的棉田易引起棉铃的脱落，造成减产，DPC对棉株主茎纵生长和果枝横生长有较高的抑制作用，有利于塑造紧凑型的株型[14]，增加冠层空间的透光性。本研究不同处理对单株脱落数、单株吐絮数没有显著影响，但DPC用量为180～270 g/hm2时单株脱落数较0～90 g/hm2低，单株果枝数与DPC用量之间呈负相关关系。

棉花产量构成因素主要由铃数、铃质量和衣分组成[15]。本研究表明，整枝打顶对单铃质量和衣分的影响不显著，单株成铃数在不同处理间表现出显著差异，在DPC用量为0、270 g/hm2时，不整枝打顶处理单株成铃数多于整枝打顶。施用DPC的处理单铃质量增加，但衣分有所降低，这可能是由于DPC的施用提高了单铃种子数[16]，同时促进了棉铃对养分的吸收;在整枝打顶处理下，高量化调（180～270 g/hm2）下单株成铃数低于轻量化调（0～90 g/hm2）。前人研究表明，免整枝打顶在一定程度上抑制棉株果枝生长，但叶枝也可产生一部分棉铃，有可能使单株总铃数增加[17]。张培通等发现免整枝打顶处理在密度较低且气候条件较好时结铃数增加，有助于棉花产量的增加[18]。钟吉萍等的研究表明，单株总成铃数与叶枝成铃数之间表现出极显著的正相关关系，留叶枝的棉花处理较去叶枝处理成铃数增加12.2%，且皮棉单产增加3.05%～8.10%[19]。本研究中，在同一DPC用量下，免整枝打顶处理籽棉产量高于整枝打顶处理，这与已有的研究结论[20]相吻合。

棉花的纤维品质主要由品种遗传因素控制，但不同的栽培措施和外部环境亦会在一定程度上影响纤维品质[21]。有学者研究发现，不整枝对纤维品质无显著影响[22]，或降低纤维品质[23];也有研究指出喷施DPC对纤维品质有一定影响，但影响较小[24]。本研究中，不同处理对整齐度有一定的影响，但对纤维长度、断裂比强度、马克隆值、伸长率均没有显著影响。可以看出，纤维品质受DPC的施用和整枝打顶的影响较小，但在不同生态环境下具有不同的试验结果。

不同基因型的棉花品种对棉株冠层结构有重要影响，冠层结构在影响PARI的同时，亦会对产量及纤维品质产生影响。本研究下一步将进行不同基因型棉花品种的株型结构、成铃模式、农艺性状及产量和品质进行更深入的探讨，以期构建适宜长江流域棉区种植的高光效群体。

综上可知，在免整枝打顶和整枝打顶条件下，DPC用量分别为90、180 g/hm2时冠层PARI较高;免整枝打顶处理籽棉产量在相同DPC用量条件下较整枝打顶处理高;不同管理方式对棉花纤维整齐度有一定影响，但对纤维长度、断裂比强度、马克隆值、伸长率均没有显著影响。因此，在长江流域直播棉田中，在免整枝打顶条件下，且DPC用量为 270 g/hm2 时可获得较高的籽棉产量。本研究为简化田间管理，减少用工成本提供了理论依据，但在实际生产中，还应依据当地生态条件和品种等因素选择适宜的管理方式。

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