不同密度下三種打頂方式對棉花株型結構及產量的影響

崔延楠，韓文婷，聶志勇，趙 強

(新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】合理密植是實現棉花高產高效的有效技術途徑[1-2]，人工打頂耗時耗力，研究種植密度及打頂方式互作對棉花農藝性狀、經濟產量性狀及纖維品質的影響，為該地區提供指導性意見[3]?！厩叭搜芯窟M展】種植密度不僅影響棉花的產量及品質，還影響棉花的養分分布及干物質分布[4]。研究表明，棉花產量在一定密度范圍內無明顯變化[5-6]，影響棉花產量的因素眾多，栽培環境、管理措施、棉鈴數、鈴重及衣分等因素對產量的影響重大[7]。婁善偉等[8]研究指出，以化學封頂處理棉花，收獲期株高較人工打頂處理高5 cm以上，且對株高的控制效果與封頂劑量呈正相關，化學封頂劑對上部枝葉形態影響顯著，使株型緊湊，蕾鈴增多，但對最后成鈴影響不大。有研究表明，化學封頂可以通過重塑棉花株型以達到協調群體結構和提高產量的目的[9]。葉面積指數(LAI)是衡量植物群體生長狀況的一個重要指標[10]，其大小與光能利用率及最終產量的高低有直接關系?！颈狙芯壳腥朦c】前人對于棉花種植密度的探索及化學封頂應用效果已有較多研究，但將二者結合的研究還是相對較少的。研究不同密度下打頂方式對棉花株型結構及產量的影響?！緮M解決的關鍵問題】研究不同密度下化學封頂、人工打頂及不打頂對棉花的農藝性狀及產量構成影響，尋找種植密度與化學封頂的最佳結合點，為化學封頂在提高棉花產量方面提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2016年在新疆呼圖壁縣大豐鎮進行，試驗地土壤質地為壤土，前茬作物為棉花。耕層土壤pH為8.0、有機質10.9 g/kg、堿解氮0.56 g/kg、速效磷0.22 g/kg、速效鉀3.31 g/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

棉花品種為新陸早66號?；瘜W封頂劑采用山東棉花研究所研制的打頂劑(主要成分為氟節胺原藥+助劑)。試驗采用裂區設計，主區為密度，密度設置為9×104、18×104、27×104株/hm2三個水平，密度用株距的大小進行設定；副區為打頂方式，設人工打頂(M)、化學封頂(C)和不打頂(CK)三種方式。試驗田采用寬膜覆蓋，一膜6行，每小區面積為50 m2，設3個重復，共9個處理。人工打頂及化學封頂均于7月8日進行，人工打頂采用傳統打頂方式，摘除一葉一心，化學封頂劑用背負式噴霧器噴施，整個生育期噴施一次，噴施量依密度不同而有所差異。表1

表1 各處理密度及打頂方式
Table 1 Each density and detopping method

處理編號Treatment number密度Density(104株/hm2)打頂方式Topping method打頂日期Date(M/D)噴施化學封頂劑用量Amount(mL/hm2)9M9人工(M)7/8-9C9化學(C)7/86759CK9對照(CK)--18M18人工(M)7/8-18C18化學(C)7/875018CK18對照(CK)--27M27人工(M)7/8-27C27化學(C)7/882527CK27對照(CK)--

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 農藝性狀

各小區選取代表性棉株20株，調查測定各小區株高、莖粗、果枝數、節間長、果枝長。

1.2.2.2 葉面積指數(LAI)

葉面積利用打孔稱重法測定，分別于打頂前10 d及打頂后每隔15 d，選取各小區具有代表性棉株5株隨機選取40片葉，利用已知合適面積的打孔器，避開葉片主脈打200～350個孔，采樣葉片烘干至恒重，根據公式求葉面積指數。

1.2.2.3 棉鈴時空分布調查

分別于7月15日、8月5日、8月25日調查伏前桃、伏桃、秋桃數量。棉鈴的空間分布調查分為橫向和縱向。橫向又分為內圍鈴與外圍鈴,按新疆棉花生長特性劃分,第一果節結鈴為內圍鈴,第二果節及以上結鈴為外圍鈴;縱向又分為下、中、上三部分,其中第1～3果枝為下部,第4～6果枝為中部,第7果枝及以上為上部。

1.2.2.4 干物質測量

采用定期隨機取樣調查，采集棉株地上部分的植株樣品，每小區隨機選取有代表性的棉株3株，在105℃下殺青30 min，然后70℃條件下烘干至恒重稱重，記錄干物質重。棉株單株干物質積累量的增長符合Logistic曲線，其基本模型為：y=k/(1 +e( a + bt))式中，y為單株干物質積累量，k為相應的理論最大值，t為出苗后的天數，a、b為待定系數。

1.2.2.5 經濟性狀

吐絮期測量各處理產量，統計各處理的有效結鈴數和收獲株數，計算單株結鈴數、單鈴重，扎花后計算衣分。

1.2.2.6 纖維品質

取適量棉花纖維樣品，送農業部農產品質量監督檢測中心(烏魯木齊)進行品質測定。

1.3 數據處理

采用 Microsoft Excel 2010對數據進行統計及作圖，并采用SPSS 19.0對數據進行方差分析檢驗其差異顯著性。

2 結果與分析

2.1不同密度下打頂方式對棉花農藝性狀影響

研究表明，相同打頂方式下，隨密度的增大，棉花的株高、莖粗、果枝長及節間長均降低。相同密度下棉花的株高均為：不打頂>化學封頂>人工打頂，其中峰值出現在9CK和27M的株高差30.98 cm為最大值，同時果枝數由多到少依次為不打頂、化學封頂、人工打頂，莖粗由大到小均為：不打頂>人工打頂>化學打頂。相同密度下節間長由大到小的順序為：人工打頂>不打頂>化學封頂，這可能是由于不打頂和化學封頂的棉花節間數多于人工打頂，從而導致平均節間長小于人工打頂。中低密度下的果枝長為人工打頂>不打頂>化學封頂，但高密度下的果枝長為人工打頂>化學封頂>不打頂，因此，化學封頂劑可以有效抑制棉花的橫向生長，當密度高達一定程度時，化學封頂劑的橫向抑制作用降低。從打頂方式看，密度越大，化學封頂棉花株高下降2.76%～4.17%，莖粗都有不同程度降低，果枝數都有增加，節間長與果枝長都有所下降。表2

表2 不同處理下棉花主要農藝性狀
Table 2 Main agronomic characters of cotton under different treatments

處理Treatments株高(cm)Plant height莖粗(mm)Stem diameter果枝數(臺/株)Number of fruit branch節間長(cm)Internode length果枝長(cm)The length of fruit branch9M71.15d12.02a7.12c5.93a7.63a9C80.72b11.81ab9.98bc5.38ab5.58bc9CK98.01a12.48a11.75b5.76a5.93b18M67.67e11.53abcd8.07c5.21ab6.03b18C78.49c11.26abcd11.02b4.6bc4.35cd18CK96.72a11.68abc12.56ab5.09ab4.93c27M67.03e10.44cd9.21bc4.83bc5.4bc27C77.35c10.27d12.72ab4.07c4.00cd27CK96.67a10.46bcd13.54a4.47bc2.98d

注：同列不同字母表示差異達5%顯著水平。下同

Note: Different small letters in a column mean significant at 5% levels. The same as below

2.2不同密度下打頂方式對棉花葉面積指數(LAI)的影響

研究表明，LAI隨棉花生育進程呈現先升后降的趨勢，不同打頂方式的葉面積指數有所不同。各處理葉面積指數在打頂后20 d均達到極值，且葉面積指數與密度呈正相關。低密度下葉面積指數由大到小依次為不打頂、人工打頂、化學封頂，而中高密度表現有所不同，在葉面積指數上升階段，中高密度下表現為：不打頂>化學封頂>人工打頂，在葉面積指數下降階段，化學封頂的葉面積指數下降幅度明顯小于不打頂及人工打頂。同一打頂方式下LAI與密度呈正相關，極值為27 CK，相對人工打頂和化學封頂遠大于高產田最適葉面積指數4.00[11]，所以不打頂的方式不利于棉花高產?；瘜W封頂的葉面積指數在中高密度下大于人工打頂。圖1

2.3不同密度下打頂方式對棉花成鈴空間分布的影響

研究表明，隨著密度的增加，人工打頂在27M下上部鈴減少19.86%，中部鈴下降16.03%～23.89%，下部鈴增加39.43%～91.1%?；瘜W封頂的上部鈴數下降11.52%～27.81%，下部鈴增加29.43%～65.94%，不打頂的上部鈴數增加36.52%～44.41%，中部鈴減少20.38%～42.13%。中低密度下化學封頂棉花的中部鈴和內圍鈴都大于人工打頂，而高密度下化學封頂的中部鈴大于其他兩種打頂方式，化學封頂的內圍鈴卻有所降低，人工打頂的內圍鈴數增加，而化學封頂的內圍鈴數下降，不打頂的內圍鈴變化較小。表3

圖1 不同處理下棉花LAI動態變化
Fig.1 Dynamic changes of LAI in cotton under different treatments
表3 不同處理下棉花鈴時空分布
Table 3 Spatial - temporal distribution of cotton bolls under different treatments

處理Treatments占總成鈴比例(%)上部鈴中部鈴下部鈴內圍鈴外圍鈴9M48.78b49.22b2.00d81.33bc18.67a9C48.86b43.49b7.65c93.32ab6.68c9CK33.58cd48.18a18.24b90.07b9.93bc18M48.28b41.33c10.39c84.06bc15.94b18C43.23c40.92bc15.85bc87.69b12.31b18CK38.35c38.36bc23.29a90.61b9.39bc27M39.09c37.46bc23.45a97.68a2.32d27C35.27cd42.27b22.46a84.54bc15.46b27CK60.41a27.88cd11.71c95.35a4.65c

2.4不同密度下打頂方式對棉花單株干物質的影響

研究表明，棉花單株干物質最大速率出現時間在出苗后92～109 d(7月19日～8月5日)。隨著密度增加，三種打頂棉花Δt延長9～24 d，其中化學封頂棉花干物質快速積累持續天數最久。人工打頂與不打頂棉花Vm呈遞減趨勢，化學封頂棉花呈先增長后降低趨勢，峰值出現在處理9M(1.57 g/株·d)。干物質最大積累速率隨著密度的增加而減小8.39%～33.12%。從不同打頂方式處理來看，不打頂棉花最大積累速率出現的時間點，比人工打頂與化學封頂棉花早3～8 d，在27×104株/hm2時三種打頂處理干物質最大積累速率出現時間點基本一致。表明化學封頂棉花在相同密度下干物質積累量最多，其中最大值干物質積累量出現在化學封頂棉花在27×104株/hm2，干物質積累強度大，時間長，總積累量多。表4

表4 棉株地上部分干物質積累的Logistic模型及其特征值
Table 4 The Logistic equation and its features of above ground cotton dry matter accumulation

處理Treatment方程Equationt0(d)t1(d)t2(d)Δt(d)Vm(g/(株·d))R29My=104.58/(1+e(6.06-0.06t))10178106281.570.991 0**9Cy=95.23/(1+e(5.81-0.06t))9775119441.430.991 0**9CKy=89.14/(1+e(6.51-0.07t))9374112381.560.989 0**18My=101.18/(1+e(5.72-0.06t))9573117441.520.986 8**18Cy=103.64/(1+e(5.80-0.06t))9775119441.550.990 1**18CKy=89.78/(1+e(5.52-0.06t))9270114441.350.977 1**27My=83.79/(1+e(5.45-0.05t))10983135521.050.986 7**27Cy=104.44/(1+e(5.41-0.05t))10882135531.310.991 6**27CKy=89.01/(1+e(5.45-0.05t))10983135521.110.988 5**

注:t—棉花出苗后的天數(d) ；y—棉花干物質積累量(g/株)。Vm—干物質最大積累速率；t0—干物質最大積累速率出現時間；t1—進入快速積累期時間拐點；t2—結束快速積累期時間拐點；Δt—干物質快速積累持續天數；**—P<0.01

2.5 密度與打頂方式對成鈴時間的影響

研究表明，相同密度下打頂方式之間相比，化學封頂伏前桃、伏桃和秋桃個數在低密度下均小于人工打頂和不打頂38.1%～50%、5.19%～13.22%、57%～58.65%，但隨著密度的增加，伏桃個數顯著多于人工打頂和不打頂0.62%～29.05%。不同處理下的棉花單株成鈴數最多的都是伏桃，伏前桃和伏桃的個數均隨著密度的增加而減少；而各處理間秋桃個數的變化規律不同，人工打頂和化學封頂的秋桃個數在18×104株/hm2密度下的多于其他兩個密度，不打頂的少于其他兩個密度。表5

2.6各密度下化學封頂對棉花產量及產量構成因素的影響

研究表明，棉花單株結鈴數和鈴重隨著密度的增加而降低，衣分和籽指對產量的影響不顯著，高密度的籽棉產量顯著高于低密度的產量，峰值出現在29C為7 423.8 kg/hm2。9×104株/hm2密度下的籽棉產量，化學封頂的低于人工打頂的和不打頂5.7%～8.38%，而18×104和27×104株/hm2密度下，化學封頂的籽棉產量高于人工打頂的和不打頂5.92%～10.29%，但未達到顯著差異。表6

表5 不同處理下棉花“三桃”比例
Table 5 Proportion of " three peaches" of cotton under different treatments

處理Treatments伏前桃(個/株)Befor summer boll伏桃(個/株)Summer boll秋桃(個/株)Autumn9M0.26ab5.90a1.04ab9C0.13cde5.12bc0.43d9CK0.21bc5.40ab1.00abc18M0.19bcd4.78bc1.04ab18C0.33a4.81bc0.62bcd18CK0.11cde4.53c0.73abcd27M0.12cde3.55d0.86abcd27C0.10de4.51c0.30d27CK0.07e3.20d1.30a

表6 不同處理下棉花產量及產量構成因素
Table 6 Yield and yield components of cotton under different treatments

處理Treatment有效鈴數(個/株)No.of harvested bool單鈴重(g)Boll weight籽指(g)Seed index衣分(%)Lint percentage籽棉產量(kg/hm2)Seed cotton yield9M6.52a6.04a11.5a41.97a3 534.92d9C5.94b6.05a11.4a40.63b3 238.55d9CK6.43a5.94a10.9a40.46b3 434.25d18M5.39c6.07a11.4a40.76b5 886.21c18C5.53bc5.99a11.4a41.31ab5 969.12c18CK5.08cd5.88a10.9a41.29ab5 370.12c27M4.41e5.80a11.2a41.53ab7 167.41ab27C4.69de5.86a11.0a40.82b7 423.80a27CK4.23e5.83a11.1a40.90ab6 659.68b

2.7 各密度下化學封頂對棉花纖維品質的影響

研究表明，同一密度下，不同打頂方式的棉花馬克隆值差異并不顯著，均處于B2級。成熟度無顯著差異。中低密度下，三種打頂方式的棉花纖維整齊度無顯著差異，但在27×104株/hm2的高密度條件下，化學封頂的棉花纖維整齊度顯著低于不打頂。通過方差分析比較，各處理下的棉花纖維比強度及平均纖維長度無顯著差異。表7

表7 不同處理下棉花纖維品質
Table 7 Cotton fiber quality under different treatments

處理Treatment馬克隆值Micronaire成熟度Maturity整齊度(%)Uniformity比強度(CN/tex)Intensity纖維長度(mm)Length9M4.63ab0.86a84.68bc28.76a28.77a9C4.61ab0.86a85.16abc29.27a28.87a9CK4.61ab0.86a85.70ab28.70a28.78a18M4.62ab0.86a85.11abc28.91a28.60a18C4.70a0.85a84.81abc29.30a29.00a18CK4.58ab0.85a85.32abc28.21a28.90a27M4.53ab0.85a84.86abc28.65a28.92a27C4.70a0.85a84.07c28.73a29.51a27CK4.38b0.85a86.29a28.39a28.63a

3 討 論

棉花栽培的一大熱點就是合理密植，密度問題一直以來都頗受關注[13]，密植會打頂工作，化學封頂劑的使用無疑為棉花打頂拓寬了研究思路。關于棉花密度的研究眾多，新疆地區的棉花種植密度也不斷在突破，張鶴年等[14]的研究試驗中棉花種植密度達到了33×104株/hm2，而目前棉花推廣種植密度在20×104～27×104株/hm2，該文針對9×104、18×104及27×104株/hm2三種密度的打頂進行了研究分析，結果表明，高密度下化學封頂的產量及品質具有相對優勢。同一密度下棉花的株高均為：不打頂>化學封頂>人工打頂，同時果枝數由多到少依次為不打頂、化學封頂、人工打頂，說明化學封頂劑可以較好的抑制棉花的頂端優勢，這與趙強等[9]的試驗結論一致。而化學封頂的莖粗最小，可能是由于化學封頂棉株頂部的再生長浪費營養造成。化學封頂的橫向抑制作用隨著密度的增大有所降低，但對棉花也起到了明顯的塑性作用?；瘜W封頂的葉面積指數在中高密度下大于人工打頂，說明化學封頂能有效增加光能利用率，對高密度棉花高產具有重要作用。當密度大于18×104株/hm2時，化學封頂干物質最大積累速率大于不打頂及人工打頂，并且各密度下化學封頂的干物質快速積累時間均多于其他兩種打頂方式，化學封頂不僅有利于棉株快速積累干物質，有利于提高棉株干物質積累量。

就直接影響棉花最終產量的因素來說，化學封頂的伏桃數隨著密度的增加顯著大于不打頂和人工打頂；化學封頂的內圍鈴及中部鈴也未表現出劣勢。各密度下的有效結鈴數、鈴重及籽棉產量雖未達到顯著差異，但數據顯示，化學封頂相對于不打頂和人工打頂優勢明顯，所以在追求高密度的栽培模式下應用化學封頂劑進行棉花打頂的方法成效顯著。棉花高密度種植條件下，化學封頂的棉花纖維馬克隆值大于人工打頂和不打頂，綜合來看，隨著密度的增加，反映化學封頂的棉花纖維品質的指標優勢未減，在高密度植棉的打頂工作上化學封頂相對人工打頂增產效果較好。

4 結 論

4.1 隨種植密度的增大，棉花的株高、莖粗、果枝長及節間長均有所降低。相同密度處理棉花的株高與果枝臺數表現為：不打頂>化學封頂>人工打頂：莖粗由大到小表現為：不打頂>人工打頂>化學打頂，化學封頂棉花株高下降2.76%～4.17%。

4.2 LAI隨棉花生育進程呈現先升后降的趨勢。各處理葉面積指數在打頂后20 d均達到極值。

4.3 種植密度增加，人工打頂與化學封頂棉花上部與中部棉桃有所下降，不打頂棉花上部棉桃增多，且人工打頂的內圍鈴比例增加，而化學封頂的內圍鈴比例下降，不打頂的內圍鈴比例變化較小。

4.4 根據Logistic 模擬分析，隨著種植密度增加，Vm呈遞減趨勢，Δt有所延長，最大值干物質積累量出現在化學封頂棉花在27×104株/hm2，干物質積累強度大，時間長，總積累量多。

4.5 隨著密度的增加，化學封頂棉花伏桃個數多于人工打頂和不打頂0.62%～29.05%。

4.6 棉花單株結鈴數和鈴重隨著密度的增加而降低，衣分和籽指對產量的影響不顯著，高密度的籽棉產量顯著高于低密度的產量，最大產量出現在29C為7 423.8 kg/hm2。對不同打頂方式棉花纖維品質無明顯影響。

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