楊杰，杜明偉，朱燁倩，羿國(guó)香，李亞兵，田曉莉，李水清，陳舫，張立禎*，李召虎

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，北京100193；3. 安徽省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，合肥230001；4. 湖北省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，武漢430070；5. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，河南 安陽(yáng)455000；6. 湖北省監(jiān)利縣朱河鎮(zhèn)農(nóng)技服務(wù)中心，湖北 監(jiān)利433300）

棉花是我國(guó)的主要經(jīng)濟(jì)作物之一[1]，在保證其產(chǎn)量的同時(shí)降低生產(chǎn)成本， 提高生產(chǎn)效率非常關(guān)鍵。 現(xiàn)階段人工收獲棉花耗時(shí)費(fèi)力，機(jī)械采摘棉花是高效利用資本的途徑。 如利用機(jī)械收獲棉花，則須嚴(yán)格按照機(jī)采的要求調(diào)整株高以及果枝長(zhǎng)度等株型結(jié)構(gòu)要素[2-3]。 因此，塑造合適的棉花株型結(jié)構(gòu)可提高機(jī)械采收效率。 此外，由于棉花具有無(wú)限生長(zhǎng)特性，在適宜的條件下，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)于旺盛會(huì)直接影響棉花品質(zhì)，也會(huì)增加勞動(dòng)成本；因此，尋找有效的技術(shù)方法協(xié)調(diào)棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)之間的關(guān)系，能夠提高棉花品質(zhì)，增加棉花產(chǎn)量[4]。 棉花-油菜或者棉花- 小麥種植模式是黃河、長(zhǎng)江流域棉區(qū)的主要復(fù)種方式， 須在前茬作物收獲后移栽棉苗，勞動(dòng)成本高。為了達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的，這兩個(gè)棉區(qū)棉花種植模式逐漸從育苗移栽向麥（油）后直播轉(zhuǎn)變[5]。此種植模式下，如何應(yīng)用化學(xué)調(diào)控手段調(diào)節(jié)株型結(jié)構(gòu)達(dá)到機(jī)采的要求，如何平衡營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)之間的關(guān)系使麥（油）后直播棉達(dá)到更高的產(chǎn)量是值得研究的問(wèn)題。

化學(xué)調(diào)控是常用于調(diào)整棉花株型結(jié)構(gòu)的方法，可以使植株形態(tài)更緊湊，是棉花高效生產(chǎn)的手段之一[6]?？s節(jié)胺（Dimethylpiperidinium chloride，DPC）類調(diào)節(jié)劑是一類植物生長(zhǎng)延緩劑， 具有調(diào)節(jié)株型、調(diào)整冠層結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)源庫(kù)關(guān)系等功能[7-8]。 DPC 類調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花的影響與氣候條件、管理方式、種植制度等有密切關(guān)系[9]。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者研究了DPC 類調(diào)節(jié)劑在不同地點(diǎn)、 不同管理措施下對(duì)棉花的影響。Siebert 等[10]研究得到DPC 類調(diào)節(jié)劑劑量偏低時(shí)能使棉花達(dá)到更適宜的株高。 徐敏等[11]在遼河流域試驗(yàn)表明，DPC 類調(diào)節(jié)劑可以塑造合理的棉花株型，提高抗逆性。 郭利雙[12]在湖南地區(qū)試驗(yàn)表明DPC類調(diào)節(jié)劑可以有效降低株高。 劉麗英等[13]研究不同劑量DPC 對(duì)黃河流域機(jī)采棉的影響， 結(jié)果顯示：DPC 顯著降低株高和果枝長(zhǎng)度，減小果枝夾角和葉片面積；合理化控可有效塑造機(jī)采棉理想株型，根據(jù)機(jī)采對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的要求及棉株生長(zhǎng)特點(diǎn)，可在棉花現(xiàn)蕾后開(kāi)始化控，每10 d 左右化控1次，根據(jù)主莖日生長(zhǎng)量控制噴施量，將株高日增長(zhǎng)量控制在1.5～1.8 cm， 將株高控制在75～90 cm。任曉明等[14]通過(guò)對(duì)黃河流域棉區(qū)不同密度與DPC互作的研究得到，當(dāng)棉花密度達(dá)到9.0 萬(wàn)株·hm－2時(shí)，使用DPC 可以得到理想的果枝長(zhǎng)度，并提高皮棉產(chǎn)量和品質(zhì)。

雖然， 國(guó)內(nèi)外學(xué)者在DPC 類調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花產(chǎn)量、 品質(zhì)形成和株型的影響方面有較多的研究，但是缺乏系統(tǒng)地分析密度、化控和生態(tài)氣候條件之間的相互作用。 麥（油）后直播棉是長(zhǎng)江流域新型種植模式[15]，機(jī)采是長(zhǎng)江流域新型現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)方向，在二者結(jié)合的條件下合理調(diào)控棉花株型結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，但此方面研究較少。 本研究通過(guò)開(kāi)展田間試驗(yàn)， 探究了不同劑量的DPC 類調(diào)節(jié)劑“棉太金”對(duì)長(zhǎng)江流域不同地區(qū)麥（油）后直播棉株型結(jié)構(gòu)的影響， 旨在為降低棉花生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2011—2012 年在安徽、湖北進(jìn)行田間試驗(yàn)，具體試點(diǎn)包括2011 年安徽省東至市、 湖北省石首市與2012 年安徽東至、湖北省荊州市。試驗(yàn)地點(diǎn)位于長(zhǎng)江流域棉區(qū)，種植模式為麥（油）后直播棉，年平均氣溫為15～18 ℃，棉花生長(zhǎng)季為4―10 月，生長(zhǎng)季內(nèi)平均氣溫為24～25 ℃，總降水量為600～1 000 mm。 2012 年安徽東至選用短季棉品種國(guó)欣早12-1，其他均選用短季棉品種國(guó)欣早11-1。 2 個(gè)棉花材料屬于姊妹系，父母本來(lái)源一致，生育性狀基本一致，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境需求類似；因此，統(tǒng)計(jì)分析中作為同一種類。

試驗(yàn)設(shè)密度、DPC 類調(diào)節(jié)劑“棉太金”（化控）2個(gè)試驗(yàn)因子，3 個(gè)密度設(shè)為7.5 萬(wàn)、9.0 萬(wàn)、10.5 萬(wàn)株·hm－2，3 個(gè)“棉太金”用量設(shè)為0（等量清水為空白對(duì)照，CK）、1.08（M1）、2.16 L·hm－2（M2），分別在盛蕾期、盛花期、盛鈴期按體積比1∶2∶3 噴施。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共9 個(gè)處理，3 次重復(fù)，安徽東至每個(gè)小區(qū)3 行，行長(zhǎng)10 m，行距1.2 m，小區(qū)面積36 m2；湖北石首與荊州每小區(qū)6 行，行長(zhǎng)9 m，行距0.81 m，小區(qū)面積43.2 m2。 肥料N、P2O5、K2O 的用量分別為150、75、150 kg·hm－2，其中氮肥分別于三葉期、蕾期末、盛花期施用，用量分別為總N 量的10%、30%和60%，磷、鉀肥分別于三葉期和蕾期末施用，每次用量都為總追肥量的50%。

圖1 試驗(yàn)地點(diǎn)棉花生長(zhǎng)季內(nèi)日平均氣溫、日平均降水量

1.2 氣象數(shù)據(jù)

氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)（http://www.cma.gov.cn/）， 包括試驗(yàn)地區(qū)所在的3個(gè)氣象站點(diǎn)（安徽東至、湖北石首、湖北荊州）2011年與2012 年的棉花生長(zhǎng)季內(nèi)逐日平均氣溫、 逐日平均降水量。 安徽東至的氣象數(shù)據(jù)為距試驗(yàn)點(diǎn)60 km 的安慶氣象站數(shù)據(jù)。

1.3 測(cè)定內(nèi)容

各試驗(yàn)點(diǎn)于收獲前進(jìn)行棉花株型結(jié)構(gòu)調(diào)查，每個(gè)小區(qū)選取10 株棉株， 每個(gè)處理3 次重復(fù)均進(jìn)行測(cè)定。 測(cè)定項(xiàng)目包括株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、果枝長(zhǎng)度、營(yíng)養(yǎng)枝數(shù)、第一果枝節(jié)位、第一果枝節(jié)位高度。直尺測(cè)量從棉花子葉節(jié)至生長(zhǎng)點(diǎn)的高度為株高，由果枝根部生長(zhǎng)的主莖節(jié)位開(kāi)始至頂端的長(zhǎng)度為果枝長(zhǎng)度，由子葉節(jié)到第一果枝著生在主莖的節(jié)位的高度為第一果枝節(jié)位高度；人工記錄第一果枝節(jié)位與單株?duì)I養(yǎng)枝數(shù)、單株果枝數(shù)單株果節(jié)數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS 20.0 進(jìn)行多因素方差分析，通過(guò)最小顯著差數(shù)法（Least significant difference，LSD 法）多重比較分析各處理間的差異顯著性。在2 年的數(shù)據(jù)分析中，將密度與DPC 類調(diào)節(jié)劑“棉太金”用量作為固定變量，重復(fù)為隨機(jī)變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)棉花營(yíng)養(yǎng)枝數(shù)、第一果枝節(jié)位、第一果枝節(jié)位高度的影響

從表1 與表2 可知，化控和密度對(duì)營(yíng)養(yǎng)枝數(shù)影響不顯著（P＞0.05），密度與化控互作效應(yīng)也不顯著；不同年份和地點(diǎn)影響極顯著（P＜0.01）。2011 年安徽東至單株?duì)I養(yǎng)枝數(shù)為0.9，2011 年湖北石首單株?duì)I養(yǎng)枝數(shù)為1.8，2012 年安徽東至與湖北荊州單株?duì)I養(yǎng)枝數(shù)分別為1.5、1.3。 2011 年安徽東至與湖北石首單株?duì)I養(yǎng)枝數(shù)相差接近1，可能是因?yàn)榘不諙|至降水頻率大于湖北石首，但湖北石首降水量極大值高于安徽東至（圖1A、B），影響了兩地營(yíng)養(yǎng)枝數(shù)。 對(duì)比2011 年與2012 年，同一地點(diǎn)安徽東至2年單株?duì)I養(yǎng)枝數(shù)也有差異。 從圖1A、C 可知，2011年5 月份氣溫有1 個(gè)極低值可能影響營(yíng)養(yǎng)枝生長(zhǎng)，同時(shí)2012 年降水極大值大于2011 年且降水頻率低于2011 年同期。

第一果枝節(jié)位影響整株棉花的果枝數(shù)量，本研究中其形成時(shí)間在化學(xué)調(diào)控之前。 如表1 所示，方差分析主效應(yīng)年份、地點(diǎn)、密度對(duì)第一果枝節(jié)位有顯著影響，化控對(duì)第一果枝節(jié)位影響不顯著；化控與密度互作效應(yīng)顯著， 說(shuō)明化控效應(yīng)受密度影響。從表2 可知，2011 年安徽東至第一果枝節(jié)位與2012 年湖北荊州相近， 且兩者第一果枝節(jié)位明顯高于2011 年湖北石首與2012 年安徽東至；在3 個(gè)密度處理下，9.0 萬(wàn)株·hm－2的第一果枝節(jié)位最高，其次為7.5 萬(wàn)株·hm－2與10.5 萬(wàn)株·hm－2， 表明種植密度過(guò)低或過(guò)高會(huì)使第一果枝節(jié)位降低。

對(duì)于棉花第一果枝節(jié)位高度，機(jī)械采摘有明確的要求。如表1 所示，年份、地點(diǎn)、密度、化控對(duì)第一果枝節(jié)位高度影響顯著，但密度與化控的互作效應(yīng)不顯著。 圖2A 中種植密度7.5 萬(wàn)株·hm－2下清水對(duì)照（CK）的第一果枝節(jié)位高度最低，其他2 個(gè)密度下“棉太金”處理與CK 差異不顯著；圖2B、C 中9.0 萬(wàn)株·hm－2密度下第一果枝節(jié)位高度較高，“棉太金”處理M2 對(duì)其有顯著抑制作用。 3 個(gè)試驗(yàn)中，9.0 萬(wàn)株·hm－2種植密度下的第一果枝節(jié)位高度均最高（圖2A～C）。 由此可知，“棉太金”化控會(huì)使過(guò)低的第一果枝節(jié)位高度增加，使過(guò)高的降低，過(guò)低或過(guò)高的種植密度也會(huì)降低第一果枝節(jié)位高度。

表1 年份、地點(diǎn)、密度、化控及其互作對(duì)植株結(jié)構(gòu)的效應(yīng)（方差分析P 值）

表2 2011―2012 年不同地點(diǎn)單株?duì)I養(yǎng)枝數(shù)、第一果枝節(jié)位比較

圖2 各處理棉花第一果枝節(jié)位高度的比較

2.2 對(duì)棉花果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)的影響

如表1 所示，棉花單株果枝數(shù)受地點(diǎn)、化控顯著影響， 受密度及其與化控互作效應(yīng)影響不顯著。如圖3A、B、D 所示，M1、M2 處理下單株果枝數(shù)比CK 均不同程度降低，2011 年安徽東至與2011 年湖北石首的降低幅度較其他2 年略大， 可能與2011 年長(zhǎng)江流域棉區(qū)的氣溫、降水有關(guān)。 表明，“棉太金”可以小幅減少棉花果枝數(shù)，但不同劑量之間單株果枝數(shù)相差不大。

圖3 “棉太金”處理間單株果枝數(shù)的比較

果節(jié)數(shù)與棉花成鈴數(shù)直接相關(guān)。 如表1 所示，密度與化控對(duì)單株果節(jié)數(shù)無(wú)顯著影響。 由表3 可知，不同地點(diǎn)、不同年份單株果節(jié)數(shù)相差較大。2011年安徽東至單株果節(jié)數(shù)明顯多于2011 年湖北石首與2012 年?yáng)|至，可能是由于2011 年?yáng)|至的降水量與降水頻率高于2011 年石首與2012 年?yáng)|至。

2.3 對(duì)棉花果枝長(zhǎng)度、株高的影響

合適的棉花果枝長(zhǎng)度與株高是機(jī)械采摘要求的重要株型結(jié)構(gòu)。 表1 中，棉花果枝長(zhǎng)度極顯著受化控、地點(diǎn)的影響，但不受密度及其與化控互作效應(yīng)的影響。由圖4 可知，3 個(gè)試驗(yàn)中的M1、M2 處理與清水對(duì)照相比，果枝長(zhǎng)度均明顯縮短，且在部分密度下差異顯著，M2 較M1 縮短幅度更大。

化控對(duì)棉花株高有極顯著影響，密度與化控?zé)o交互作用（表1）。如圖5 所示，4 個(gè)試驗(yàn)中棉花株高隨著“棉太金”用量增大而明顯降低。 對(duì)比CK 株高，2011 年安徽東至M1 處理降低17%，M2 處理降低26%；2011 年湖北石首同條件下，M1、M2 處理分別降低22%與30%；2012 年安徽東至同條件下，M1、M2 處理分別降低11%與18%；2012 年湖北石首同條件下，M1、M2 處理分別降低30%與35%。 安徽地區(qū)的棉花株高在同樣的化控處理下降低幅度小于湖北地區(qū)。 “棉太金”化控可以明顯降低棉花株高。

3 討論

塑造緊湊合理的株型是機(jī)械采摘的基本要求和關(guān)鍵需求。 使用DPC 類調(diào)節(jié)劑是調(diào)控棉花株型結(jié)構(gòu)的常用方法。 本研究發(fā)現(xiàn)使用DPC 類調(diào)節(jié)劑“棉太金” 對(duì)棉花的營(yíng)養(yǎng)枝數(shù)量與第一果枝節(jié)位影響不大，可能是由于化控處理時(shí)間晚于棉花營(yíng)養(yǎng)枝與第一果枝節(jié)位的分化形成時(shí)間。第一果枝節(jié)位受植棉密度影響，9.0 萬(wàn)株·hm－2的第一果枝節(jié)位最高， 大于或小于此密度下的第一果枝節(jié)位均會(huì)降低，可能是由于過(guò)高或過(guò)低的密度會(huì)影響棉花光合作用。 因此，可根據(jù)機(jī)采棉的要求改變種植密度來(lái)調(diào)整第一果枝節(jié)位。

表3 2011―2012 年不同地點(diǎn)單株果節(jié)數(shù)比較

圖4 “棉太金”處理間果枝長(zhǎng)度的比較

圖5 “棉太金”處理間棉花株高的比較

本研究發(fā)現(xiàn)使用“棉太金”對(duì)棉花第一果枝節(jié)位高度有明顯的調(diào)控作用，可以使棉花群體保持一致。 密度對(duì)第一果枝節(jié)位高度有影響，9.0 萬(wàn)株·hm－2下最高。 這與劉麗英等[13,16]的研究結(jié)果相似，即DPC 有效降低棉花第一果枝節(jié)位高度。 任曉明等[14,17]研究發(fā)現(xiàn)黃河流域在種植密度為9.0 萬(wàn)株·hm－2時(shí)，化控可以較好地調(diào)節(jié)棉花株型，從而提高皮棉產(chǎn)量。 本研究也得到長(zhǎng)江流域種植密度為9.0萬(wàn)株·hm－2時(shí)，第一果枝節(jié)位及其高度受“棉太金”化控影響顯著。

本研究中，使用高劑量的DPC 會(huì)顯著抑制棉花株高與果枝長(zhǎng)度。研究發(fā)現(xiàn)：“棉太金”化控主要通過(guò)縮短棉花植株高度、緊湊株型來(lái)調(diào)控棉花生長(zhǎng)，且效果隨著使用劑量增加而增加。 在不同用量的“棉太金”處理下，果枝數(shù)與果枝長(zhǎng)度均不同程度降低，果節(jié)數(shù)不受化控影響。 其中：果枝數(shù)降幅較??；果枝長(zhǎng)度在“棉太金”處理下降幅較大，且降幅隨著“棉太金”用量的增加而增加，此結(jié)果與大部分研究結(jié)果一致[9,12-13,19]。在生產(chǎn)上可以根據(jù)機(jī)采要求使用不同劑量的“棉太金”來(lái)調(diào)控株高與果枝長(zhǎng)度。同時(shí)，株高受化控影響較果枝長(zhǎng)度更明顯，劉麗英等[13]對(duì)黃河流域機(jī)采棉進(jìn)行試驗(yàn)得到與本試驗(yàn)相同的結(jié)果， 說(shuō)明棉花主莖對(duì)DPC 類調(diào)節(jié)劑響應(yīng)強(qiáng)于分枝。

本研究中，“棉太金”對(duì)棉花株型結(jié)構(gòu)的影響與年份、地點(diǎn)有關(guān)，可能與氣候條件不同有關(guān)。毛麗麗等[19]研究發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)皮棉產(chǎn)量的影響取決于天氣，在棉花上連續(xù)應(yīng)用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可能是一種避免在多雨天氣年份減產(chǎn)的投資。結(jié)合本試驗(yàn)結(jié)果可得，氣候因素影響“棉太金”對(duì)棉花株型結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而影響棉花產(chǎn)量。

長(zhǎng)江流域機(jī)采棉與麥（油）后直播棉株型的基本要求為棉花株型緊湊， 第一果枝節(jié)位高度要在15 cm 以上，株高在80 cm 左右。 本研究發(fā)現(xiàn)安徽東至與湖北荊州在用“棉太金”用量為1.08、2.16 L·hm－2時(shí)均能使棉花株型較好地達(dá)到機(jī)采要求，湖北石首使用量為1.08 L·hm－2時(shí)效果較好。 邢晉等[19]的研究發(fā)現(xiàn)在黃河流域棉區(qū)，DPC 類調(diào)節(jié)劑對(duì)中、高密度下的棉花產(chǎn)量有促進(jìn)作用，其中10.5 萬(wàn)株·hm－2密度下產(chǎn)量達(dá)到最大。 本研究在種植密度為9.0 萬(wàn)、10.5 萬(wàn)株·hm－2時(shí)也獲得較高棉花產(chǎn)量。綜上，合理使用“棉太金”可以有效調(diào)控長(zhǎng)江流域麥（油）后直播棉的株型結(jié)構(gòu)，使其符合機(jī)械采摘要求， 同時(shí)與其他管理措施搭配有利于提高棉花產(chǎn)量。

4 結(jié)論

使用DPC 類調(diào)節(jié)劑“棉太金”可以小幅降低長(zhǎng)江流域麥（油）后直播棉的第一果枝節(jié)位高度與果枝數(shù)；可以有效抑制果枝長(zhǎng)度與株高，使用量越大，效果越明顯； 溫度降低與降水量會(huì)影響其使用效果。 綜合不同的株型結(jié)構(gòu)因素， 在密度9.0 萬(wàn)株·hm－2下，使用“棉太金”1.08、2.16 L·hm－2化控可以達(dá)到較好調(diào)控效果，減少勞動(dòng)成本。綜上，合理使用“棉太金”可以有效調(diào)控長(zhǎng)江流域麥（油）后直播棉的株型結(jié)構(gòu)，使其符合機(jī)械采摘要求，同時(shí)與其他管理措施搭配有利于提高棉花產(chǎn)量。