不同株行距配置下縮節胺對棉花株型塑造的影響

摘要：優化機采棉株行距配置與縮節胺（1，1-dimethyl-piperidinium chloride， DPC）劑量是構建棉花合理個體與群體結構、提高產量的重要手段。以‘源棉11號’為材料，采用裂區試驗設計，在密度一致的條件下，主區設置76 cm等行距、（66+10） cm寬窄行2個株行距配置模式，副區設置270、410、550和690 g·hm-2 4個縮節胺用量，研究不同處理對棉花主莖生長速度、株型結構、冠層特性及產量構成因素的影響。結果表明，同等縮節胺處理下，76 cm等行距模式提高了棉花主莖日增長量與主莖節間長度，增加了棉花下部果枝夾角與上部果枝長度，降低了下部果枝長度與上部果枝夾角，葉面積指數在冠層垂直方向上分布合理，提高了棉花單株結鈴數、單鈴重與皮棉產量；相同種植模式下，棉花的主莖日增長量、各部位主莖節間長度、上部果枝第1果節間長度均與縮節胺劑量呈反比，各部位的果枝夾角均隨縮節胺劑量的增加先增后降，增施縮節胺能一定程度上降低棉花葉面積指數。結合棉花株型和產量對比分析，建議76 cm等行距配置模式的棉花全生育期縮節胺噴施量為550 g·hm-2、（66+10） cm模式的棉花縮節胺噴施劑量為410 g·hm-2，可獲得較理想產量。以上結果為新疆機采棉的株行距配置的選擇以及化控管理措施的運用提供理論依據。

關鍵詞：棉花；株行距配置；縮節胺；株型doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0175

中圖分類號：S562 文獻標志碼：A 文章編號：10080864（2024）12014512

棉花是我國重要的經濟作物，國家統計局數據顯示，2021 年新疆（含兵團）棉花種植面積為250.6萬hm2，占全國棉花種植面積的82.76%；棉花總產量為512.9 萬t，占全國棉花總產的89.5%[1]。新疆得天獨厚的地理條件使其成為我國最適合種植棉花的地區。傳統的人工采摘方式需要較多的勞動力和較大的勞動強度，采摘成本加大嚴重降低了棉農的生產積極性[2]。機械化采收不僅能節約成本，還能增加棉花的經濟效益，已成為新疆棉花產業發展的總體趨勢，但現階段新疆棉花機械化發展尚有進步空間[3]。目前，新疆優質采棉機多為進口機械，與現階段我國棉花種植的株行距不相適應，導致棉花采收效果不佳；棉花播種行距與采棉機間距不對等的問題，導致采棉過程中播幅走錯而出現掛枝棉和撞落棉[4]；此外，還存在一些化控等相關田間配套措施不完善等問題，這一系列問題制約了新疆棉花生產全程機械化的發展[5]。機械采收對棉花的株高、始果節高度等株型指標有嚴格要求[6]。現階段，新疆廣泛采用的株行距配置模式為（66+10） cm寬窄行模式[7]，76 cm 等行距模式正在進行示范推廣[8]。研究發現，76 cm等行距配置模式能提高棉花的株高和果枝數[910]，并且棉花生育前期葉面積指數迅速增長，后期下降緩慢，干物質積累量最大，產量最高[11]。但也有研究認為，與76 cm 等行距相比，（66+10） cm模式能提高棉花的葉面積指數并且能獲得更高產量[12]。

縮節胺（1，1-dimethyl-piperidinium chloride， DPC）是棉花生產上應用最廣泛的植物生長調節劑，有縮短莖節、矮化植株的效果[1314]，并且對棉花果枝長度與夾角有抑制作用[15]。合理使用縮節胺進行化學調控能有效對棉花株型進行塑造，改善棉花生長發育，起到提質增產的效果[16-18]，但縮節胺的施用方式較靈活，需根據棉花株型及長勢做出相應的改變。棉花種植的株行距配置與縮節胺化控技術是影響棉花機械化采摘技術的關鍵問題，但現階段棉花生產上關于2種模式下的縮節胺調控技術一概而論，并沒有加以區分，并且關于種植模式與縮節胺二者互作對棉花株型及產量的影響研究較少。因此，本研究在密度一致的條件下，針對新疆2種機采棉株行距配置模式，開展株行距配置與縮節胺劑量的互作效應研究，從株型構造、冠層結構及產量品質等方面探討株行距配置與縮節胺互作對棉花產量的影響，分析縮節胺調控在不同株行距配置間的差異，從而對棉花不同株行距配置進行有針對性的縮節胺化控、確保植棉與采棉相適應，為新疆機采棉的株行距配置的選擇以及化控管理措施的運用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

研究選用‘源棉11號’為供試材料，由新疆農業科學院經濟作物研究所提供。試驗于2022年4—10 月開展，試驗地位于新疆沙雅縣海樓鎮（41°17′Ｎ、82°43′Ｅ，海拔982 m）。該地區屬溫帶大陸性干旱氣候，年均降水量47.3 mm，年均蒸發量1 500～2 000 mm，無霜期180～223 d，年均日照時數3 031.2 h，年均氣溫10.8 ℃。2022年度氣象數據如圖1所示，試驗田前茬為棉花，土質為沙壤土，土壤肥力狀況見表1。

1.2 試驗設計

試驗采用雙因素裂區設計。主區為株行距配置（A），共設置2 個，分別為76 cm 等行距模式（A1），株距6 cm；（66+10） cm 寬窄行模式（A2），株距12 cm。理論密度均為21.9 萬株·hm-2。副區為縮節胺用量（B），共設置4個，分別為270（B1）、410（B2）、550 （B3）和690 g·hm-2（B4），兌水450 g·hm-2，運用葉齡調控技術[19]在不同葉齡進行噴施（表2）。主區和副區均為完全隨機區組設計，共8個處理，重復3次，共24個小區，每小區寬6.84 m （3膜），長9.00 m。采用縮節胺主要成分為甲哌嗡（有效成分98%）可溶性粉劑（四川國光農化股份有限公司），肥料選用尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀，氮肥20%作基肥，其余作追肥，磷肥和鉀肥全部作為基肥試用，試驗地其他田間管理均參照當地高產田標準。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 主莖日增長量 自棉花3片真葉起，每小區定點定株選擇10 株具有代表性的棉花（中行5株，邊行5株），每3 d測量1次棉花株高，計算主莖日增長量。記載棉花進入各生育階段的日期，計算棉花各生育階段內的平均主莖日增長量[20]。株高為子葉節至生長點（打頂后為子葉節至頂部果枝著生節位處）之間的距離。

1.3.2 主莖節間長度 吐絮期各處理選取具有代表性的棉花10株，將棉株分為下部（第1～6節間）、中部（第7～12節間）、上部（12節間以上）3個部分，對每部分節間個數進行計數并用量尺測定每部分總長度，計算下、中、上各部位主莖節間長度[21]。

平均主莖節間長度=總長度/節間個數（1）

1.3.3 果枝長度、果枝夾角與果節間長度 吐絮期各處理選取具有代表性的棉花10株，用直尺測量每臺果枝長度，用數顯電子量角器測量每臺果枝與主莖的夾角，計算上部（第7果枝以上）、中部（第4～6果枝）、下部（第1～3果枝）各部位平均果枝長度與果枝夾角。并對每臺果枝的第1、第2果節間長度分上、中、下進行平均，得到各部位平均第1、第2果枝長度。

1.3.4 葉面積指數的測定 分別在棉花出苗后79（盛蕾期）、95（盛鈴前期）、112（盛鈴中期）、129（盛鈴后期）和146 d（吐絮期），在田間選擇長勢均勻樣點，參照Malone等[22]方法，用LAI-2000植物冠層分析儀（美國LI-COR公司）將探頭分別水平放置在棉花下部（0—20 cm）、中部（20—40 cm）、上部（60 cm以上），每個部位測4個值（即中行、寬行、邊行、裸行），取平均值，重復3次，測定葉面積指數（leaf area index，LAI）。

1.3.5 產量及構成因素 棉花收獲期內，對各小區的總收獲株數和總鈴數進行計數；選取各小區內代表性棉株，將已吐絮棉鈴按下部（第1～3 果枝）30朵、中部（第4～6果枝）40朵、上部（第7果枝以上）30朵進行采摘稱重，計算棉花單鈴重和衣分，并計算各小區籽棉產量與皮棉產量。

1.4 數據處理

采用Microsoft office 2016和SPSS 26.0進行數據統計和分析，采用Duncan進行多重比較，采用Graphpad作圖。

2 結果與分析

2.1 不同株行距配置下縮節胺對棉花主莖日增長量的影響

主莖生長速度能決定棉花主莖的各節間長度以及最終株高。由圖2可知，各處理主莖日增長量呈“先增后降-再增再降”的雙峰曲線，并且均隨著縮節胺劑量的增加而降低。出苗后85 d，各處理主莖日增量均低于0.5 cm，株高幾乎不再增長。由于出苗后32、45、63 d分別進行了縮節胺噴施處理，出苗后76 d 進行化學打頂，7 d 后進行重控，結合主莖日增長的規律可以看出，縮節胺的起效時間為噴施后4～5 d，效果持續6～10 d。2種株行距配置相比較，A1處理的主莖日增長量整體高于A2處理，打頂后A1處理主莖日增長量緩慢下降，A2 處理主莖日增長量急速下降。

由表3可知，各處理從出苗至打頂后不同生育階段的主莖日增長量均表現為先上升后下降。A1處理打頂前各生育階段的主莖日增長量分別在0.86～1.47、1.07～1.57、1.01～1.56 cm，在現蕾-初花階段主莖日增長量最大；A2處理各生育階段的主莖日增長量分別在0.83～1.33、0.86～1.24、1.06～1.68 cm，初花-打頂階段主莖日增長量較高，并且各處理株高日增長量均隨著縮節胺劑量的增大而減小。以上結果表明，株高日增長量與縮節胺劑量成反比，76 cm等行距模式株高日增長量高于（66+10） cm模式，并且2種株行距配置達到最高日增長量所處的生育階段不同，76 cm等行距模式在現蕾-初花階段達到最高，（66+10） cm模式在初花-打頂階段最高。

2.2 不同株行距配置下縮節胺對棉花不同部位主莖節間長度的影響

由圖3可知，各處理棉花不同部位的主莖節間長度均隨著縮節胺劑量的增加而降低。A1模式中，B1處理與B4處理相比，下、中、上各部位主莖節間長分別顯著增加1.01、2.32、2.68 cm。A2模式下，B1處理的下、中、上各部位主莖節間長度比B3 和B4 處理顯著提高34.83% 和45.31%、45.21% 和53.75%、35.49% 和78.46%。同種縮節胺劑量下，2種株行距配置的主莖節間長度也有所不同，A1與A2處理的棉花主莖節間長度均表現為中部gt;下部gt;上部，但A1處理中部和上部主莖節間長度均高于A2處理，A1處理縮節胺對棉花中部及以上主莖節間長度抑制效果較明顯，并且隨著劑量加大，主莖節間長度降低，A2處理中縮節胺對棉花上、中、下部位的主莖節間長度均產生明顯的抑制效果。以上表明，縮節胺對主莖節間長度的抑制效果均隨著劑量的增加更加明顯，并且縮節胺在不同株行距配置中對棉花主莖節間長度的調控規律不一致。

2.3 不同株行距配置下縮節胺對棉花不同部位果枝長度的影響

由圖4可知，株行距配置顯著影響棉花上部和下部果枝長度，縮節胺對棉花各部位果枝長度均產生顯著影響。各處理棉花果枝長度在不同部位間均表現為中部gt;下部gt;上部。與A2模式相比，A1模式的下部果枝長度平均增加2.12 cm，上部果枝長度平均降低1.26 cm，2種配置模式的中部果枝長度差別不大。各處理棉花上部果枝長度均與縮節胺劑量呈反比，表明縮節胺處理與上部果枝長度之間存在明顯的線性關系。下部和中部的果枝長度與縮節胺劑量均無明顯的線性關系，但在同種株行距配置間表現趨勢一致，A1模式中，B1處理的中、下部果枝長度較B4處理顯著增加90.09%、30.56%；A2模式中，中、下部果枝長度均表現為B2處理最高，較B4 處理分別顯著增加103.38%、95.21%。

2.4 不同株行距配置下縮節胺對棉花不同部位果枝節間長度的影響

如表4所示，株行距配置對棉花下部果枝的第1、第2果節間長度均有極顯著影響，中部和上部果枝的第1果節間長度在不同株行距配置模式間差異極顯著；縮節胺用量對棉花各部位的第1、第2果節間長度均產生極顯著影響，二者互作對棉花各部位果枝第1果節間長度及中部果枝的第2果節間長度有顯著影響。各處理棉花不同部位第1果節間長度均明顯高于第2果節間長度，與A2處理相比，A1處理下部果枝的第1、2果節間長度分別增加29.18%、34.53%，中部果枝的第1果節間長度增加16.38%，上部果枝的第2果節長度增加15.76%；中部果枝的第2果節間長度與上部果枝的第1果節間長度均有所降低，平均下降0.57和1.15 cm。不同縮節胺用量處理間相比，B4處理的第1、第2果節間長度與其他縮節胺處理相比均為最低值；A1處理中，棉花中部果枝的第2果節與上部果枝的第1、第2果節間長度均隨著縮節胺劑量的增加而降低；A2處理中，下部果枝的第1、第2果節間長度與上部果枝的第1果節間長度隨著縮節劑量的增加而降低。以上結果表明，棉花果枝長度的增加主要表現在第1、第2果節間，果枝長度的降低主要表現在第2果節，縮節胺用量與上部果枝第1節間長度有明顯的線性關系。

2.5 不同株行距配置模式下縮節胺對棉花不同部位果枝夾角的影響

棉花果枝與主莖的夾角稱為果枝夾角，是用來衡量棉花株型結構的重要指標。如表5所示，不同株行距配置與縮節胺用量均對棉花中部果枝夾角產生顯著影響，上部果枝夾角在不同縮節胺用量之間有顯著差異，二者對下部果枝夾角影響均不顯著，二者互作對棉花上、中、下部位果枝夾角均無顯著影響。A1處理不同部位果枝夾角均高于A2，主要表現在中部果枝，相比A2處理平均增加2.29°。A1處理中不同部位果枝夾角表現為下部gt;中部gt;上部，A2處理則表現為下部最大，中部最小，平均為56.21°和52.32°。2種株行距配置中不同縮節胺處理間下部果枝夾角表現規律一致，均隨著縮節胺劑量的增加先增大后減小。

2.6 不同株行距配置模式下縮節胺對棉花不同部位LAI 的影響

LAI是衡量冠層群體是否合理的重要指標。如圖5所示，分析棉花不同高度LAI發現，各處理中、上部LAI隨時間的推移呈先增大后降低的“單峰”變化曲線，并且LAI最大值均出現在盛鈴階段（出苗后95～112 d），下層LAI隨著生育進程的推移呈下降趨勢。不同縮節胺處理間比較，各部位LAI均表現為B1處理最大，B4處理最小。A1處理下，各縮節胺處理的LAI最大值表現為B1gt;B3gt;B2gt;B4；A2處理下，LAI最大值隨著縮節胺用量的增加呈下降趨勢。同種縮節胺用量在不同株行距配置間表現不同，A1處理各部位LAI均高于A2，不同部位LAI較A2處理分別增加6.83%、6.86%、7.92%，并且A1處理上部與中部的LAI峰值出現時間早于A2處理，A1處理上部與中部LAI最大值均在出苗后95 d出現，A2處理上部與中部LAI峰值在出苗后112 d。出苗后112 d以后，A1處理上部LAI下降幅度較大。綜上可知，76 cm等行距配置模式能使棉花葉面積指數提前達到峰值，增施縮節胺能一定程度上降低棉花的葉面積指數，并且適宜的縮節胺劑量也能使棉花保持適宜的葉面積指數。

2.7 不同株行距配置模式下縮節胺對棉花產量構成因素的影響

由表6可知，株行距配置對棉花單株結鈴數和單鈴重有顯著影響，對皮棉產量有極顯著影響；縮節胺用量對單株結鈴數和皮棉產量有顯著影響，兩因素交互作用對單株結鈴數影響極顯著，對皮棉產量有顯著影響。2種株行距配置模式間相比較，A1模式下的單株結鈴數、單鈴重和皮棉產量均高于A2模式，同一模式下單株結鈴數隨著縮節胺劑量的增加呈先增加后降低的趨勢；A1模式下，B3處理單株結鈴數最多，為5.61個，顯著高于B1處理；A2模式下，B2處理單株結鈴數最多，為5.50個，顯著高于同模式下的其他縮節胺用量處理。A1 模式下，單鈴重較A2 模式平均增加3.78%，且單鈴重隨著縮節胺劑量的增加先增加后降低，其中B3 處理的單鈴重最高，為6.46 g。A2 模式下，單鈴重隨著縮節胺用量的增加而增加，表現為B4gt;B3gt;B2gt;B1，但各處理間差異不明顯。A1 模式下的皮棉產量較A2 模式提高10.74%。同種株行距配置模式下，皮棉產量隨著縮節胺劑量的增加先增后降，A1B3處理的皮棉產量最高，為2 949.52 kg·hm-2，較同模式的其他處理分別提高20.31%、12.92%與7.57%；A2模式下B2處理皮棉產量最高，為2 696.85 kg·hm-2，A2B4處理的皮棉產量最低，為2 209.71 kg·hm-2。

3 討論

棉花機械化采收的大趨勢對棉花各項株型指標有著嚴格要求[6]，棉花的株行距配置與縮節胺調控都能對棉花的外部株型特征產生影響[10， 23-25]。主莖生長速度是棉花生長發育中簡單易測的指標，它能確定棉花主莖的各節間長度以及最終株高。研究表明，株高日增長量隨著縮節胺劑量的增大而減小[25]。本研究表明，縮節胺的調控效果隨著縮節胺用量的增加愈加明顯，這與已有研究結果一致。研究發現，隨著行距的增加棉花生育前期的主莖生長速率加快[26]。本研究結果表明，不同株行距配置模式對縮節胺的調控響應有明顯差異，同種縮節胺用量下76 cm等行距下棉花的主莖日增長量高于（66+10） cm模式。此外，縮節胺對棉花中部及以上主莖節間長度抑制效果較明顯，并且隨著劑量加大其抑制效果更強[15， 21]，本研究中，縮節胺對主莖節間長度的抑制效果均隨劑量的增加更加明顯，這與已有研究結果一致。平文超等[27]發現，株行距配置模式對植株形態產生的影響較小，本研究結果與之略有不同，76 cm等行距模式中縮節胺對棉花中部及以上主莖節間長度抑制效果較明顯，并且隨著劑量加大，主莖節間長度降低，但在（66+10） cm模式中縮節胺對棉花上、中、下部的主莖節間長度均產生明顯的抑制效果，說明在相同的縮節胺用量下，76 cm等行距模式的主莖生長優于（66+10）cm寬窄行，這可能是由于76 cm等行距的棉花冠層結構合理，減小棉花株間競爭。因此，縮節胺在不同株行距配置中對棉花主莖節間長度的調控能力不一致，要合理調控棉花主莖生長必須視行距的不同在施用量上有所區別。

研究表明，縮節胺對果枝長度的抑制效果主要在棉株中、下部，且集中在第2果節[21]；隨著縮節胺用量的增加，中、上部果枝長度減小[28]。本研究發現，增施縮節胺對上、中、下部果枝長度均有明顯的抑制效應，并且縮節胺用量與上部果枝長度成反比，主要表現在第1果節，這與已有研究有所不同，可能是由于使用的品種不同，造成了遺傳特性上的差異。不同株行距配置模式對棉花果枝長度有不同的影響，李玲等[29]通過比較不同配置模式對果枝長度的影響，發現76 cm等行距模式的果枝長度優于（66+10） cm 模式。本研究中，76 cm 等行距模式增加了棉花冠層下部果枝長度，且主要表現在第1、第2果節；降低了上部果枝長度，主要表現在第1果節，因此76 cm等行距模式有利于棉花冠層上部通風透光，增加了冠層中、下部的光合面積。

果枝夾角是棉花果枝與主莖的夾角，是用來衡量棉花株型結構的重要考察指標。研究表明，果枝夾角隨著平均行距的增大而增大[30]，但縮節胺用量對果枝夾角的影響規律有所爭議，有研究表明，增施縮節胺能減小棉花果枝夾角，使棉花株型更加緊湊[31]，但也有研究得出，增加縮節胺用量可顯著增大棉花果枝夾角[23， 28]。本研究將棉花果枝夾角分為上、中、下3個部位，結果表明，76 cm等行距模式不同部位果枝夾角均高于（66+10） cm模式，中部果枝增幅較顯著，下部果枝夾角最大，果枝形態較水平，上部果枝夾角最小，果枝形態較直立，有利于光線在冠層內的垂直分布，以防造成田間郁閉。棉花各部位果枝夾角均隨著縮節胺用量的增大總體呈先升后降的趨勢，與已有研究有所差異，可能由于本研究設置的縮節胺用量跨度較大，說明增施縮節胺能增大棉花的果枝夾角，但過量會導致果枝夾角減小。

葉面積指數（LAI）是指單位土地面積上的葉總面積占土地面積的倍數[32]，是衡量群體冠層結構的重要指標。在作物生長過程中保持冠層內葉面積指數的合理分配，能使作物群體光照分布均勻，有益于提高作物群體光合作用。研究表明，常規棉田最大LAI在4.5以下，而高產棉田有更高的LAI[3334]，但LAI 過大會造成棉田郁閉而減產[35]。LAI隨著棉花生育進程的推移，呈先增加后緩慢降低的趨勢[34]。本研究顯示，棉花中、上部LAI在盛鈴期達到最大，隨后緩慢降低，這與已有研究結果一致。76 cm等行距模式LAI在生育前期迅速增加至最大，并且各部位LAI均高于（66+10） cm寬窄行模式，棉花各部位LAI隨著縮節胺用量的增大整體呈下降趨勢，與已有研究結果一致[3637]。

棉花的產量構成因素包括單位面積株數、單株結鈴數、單鈴重，棉花生產過程中株行距配置能對棉花產量產生影響，增大行距能增強棉花群體間的通風透光性，有利于提高棉花的單鈴重、單株結鈴數及產量[11， 20， 38]。縮節胺用量對棉花產量產生顯著影響[39]，本研究發現，76 cm等行距模式下的單株結鈴數、單鈴重和皮棉產量均高于（66+10） cm模式，隨著縮節胺用量的增加，棉花的單株結鈴數及單鈴重表現為先增加隨后降低，與已有研究結果基本一致。

結合本試驗株型和產量對比分析發現，2種株行距配置的縮節胺調控策略不能等同。本研究表明，采用76 cm等行距種植的棉花，應加大縮節胺噴施劑量，建議76 cm等行距模式的棉花全生育期噴施550 g·hm-2的縮節胺，而（66+10） cm模式的棉花縮節胺噴施劑量為410 g·hm-2，可獲得較理想產量。

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