不同用量滴灌水與縮節胺協同打頂對新疆機采棉群體結構產量品質的影響

中圖分類號：S562 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）01-1051-13

0 引言

【研究意義】新疆因其獨特的地理位置與自然資源優勢，棉花產量在我國棉花總產量中占據首位[1]。隨著植棉技術的提高與農業機械的發展，新疆棉區棉花種植中從種到收實現了機械化生產[2]。近年來棉花種植成本呈上升趨勢，其中人工、農資成本升高是主要原因[3，4]。因此如何通過優化棉花田間管理措施，對實現植棉成本降低、植棉效益提高有實際意義。【前人研究進展】當前棉花生產中，滴灌、化控是調控棉花生長發育的重要管理方式。滴水量是影響棉花生長發育及打頂效果的重要因素之一[5，6]。作物在不同生長階段需水量不同，不同生長階段水分對作物的影響也不同[7，8]。棉花營養生長階段的土壤水分虧缺對棉花的生長沒有顯著影響[6，9]；在花鈴期一定程度的水分虧缺可以調節棉花株型[10]。化學封頂技術，即通過噴施植物生長調節劑緩解棉花頂端優勢，從而實現打頂的目的[11，12]。化學封頂技術能夠有效塑造合理的株型結構，改善棉花群體的冠層環境條件，有助于后續的脫葉和采收[13，14]。與人工打頂相比，化學封頂可以顯著降低棉花的種植成本，提高植棉效益[15]，但是目前生產中常用的化學封頂劑仍存在成本偏高的問題[15-17]。【本研究切入點】化控成本近年來呈上升趨勢，滴灌、化控管理兩者相互作用且能有效調節棉花生育進程。圍繞滴灌-化控的交互作用，需探究滴灌-化控管理技術的優化空間。【擬解決的關鍵問題】設定不同水平的滴水量和縮節胺劑量，研究滴水量-縮節胺協同對棉花冠層結構、干物質積累及分配、產量品質的影響，并分析不同處理下的植棉成本。

1 材料與方法

1.1 材料

1. 1. 1 試驗地概況

試驗于2022年 4～10 月在新疆農墾科學院棉花所試驗田 （44^°26^′N，85^°99^′E 進行。試驗田土壤類型為壤土，全氮 0.95g/kg 水解氮71.7mg/kg 、速效鉀 274mg/kg 速效磷 12.1mg/kg 和有機質 20.1g/kg 。試驗點2022年 4～10 月，日平均溫度為 21.79C 。圖1

供試品種為惠遠720。該品種是高產優質、抗逆性強、對縮節胺敏感的棉花新品種[18]。試驗使用的縮節胺是含量為 98% 的粉劑，主要成分為N，N-二甲基哌啶鎓氯化物，簡稱甲哌（DPC），由江蘇南通金陵農化有限公司生產。

圖12022年4～10月試驗點日最高/最低溫度及降雨量的變化

Fig.1Changes of the daily max/min temperatureandrainfallatthe testsitefromApr.toOct.2022

1. 2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗為雙因素裂區試驗，主區為滴水量處理，6000m³/hm²（ W₁ ） .4500m³/hm²（W₂） 和3000m³/hm²（N₃）3 個水平[19-21]。副區為打頂時期的縮節胺處理，在棉花打頂期（7月4日）設置縮節胺劑量 90g/hm²（D₁） ） .180g/hm²（D₂） 和 270g/ hm²（D₃）3 個水平，并設置人工打頂作為對照（CK），7月4日人工打頂為摘除1心1葉方式，DPC噴施方式為機力均勻噴施。除打頂期外，縮節胺處理在棉花生育期中進行4次常規縮節胺化控處理（5月17日噴施縮節胺 22.5g/hm²，6 月5日噴施縮節胺 30g/hm²，6 月23日噴施縮節胺67.5g/hm²，7 月12日噴施縮節胺 150g/hm² ）。每個處理重復3次，共36個小區，小區寬 4.6m 長 8m ，小區面積 36.8m² 。

試驗中棉花種植采用 76cm 等行距，株距5.5cm ，膜寬 2.05m ，播幅 4.56m ，機采種植模式。理論種植密度為 23.9×10⁴ 株 ?hm² ，出苗率為74.09% 。施肥方式為隨水施肥：尿素 550kg/ hm² ，磷酸鉀銨 475kg/hm² 。表1

1.2.2 測定指標

1. 2. 2. 1 冠層結構

參考王謙和牛玉萍等[22-23]方法，每個試驗小區選取棉花長勢均一的3個樣點（定點調查），于打頂當天，打頂后第12、24和36d，選擇光照均勻、無陽光直射時間內，使用LAI-2200冠層儀（LI-Cor，USA）測定棉花不同部位的葉面積指數（LAI）和冠層開度（DIFN）。

1. 2. 2. 2 光分布

冠層透光率（LLR）采用高亮之[24]方法，每個試驗小區選取棉花長勢均勻的3個樣點（定點測量），于打頂當天，打頂后第12、24和36d，在中午光線穩定時使用Sunscan測定植株頂部以上30cm處自然總光 I₀ 、植株反射光 I_n 、人射到冠層底部的光強 I ，及 1/3、2/3 植株高度處的光強 I₁，I₂ 。

反射率 （LRR）=I_n/I₀

1.2. 2. 3 干物質積累

于打頂處理前，每個試驗小區中選取長勢均勻的棉株30株掛牌標記。在打頂當天，打頂后14、28d，在每個試驗小區選取標記的植株4株，帶回實驗室將棉花分為花蕾鈴、莖、葉及根4部分，于 105°C 下殺青 30min ，之后在 80^°C 下烘干至恒重，記錄棉花各部分干重。計算不同處理的總干物質積累（ Ω_M ）、營養器官總干物質積累（ M_☉* ）、生殖器官總干物質積累（ ）生殖器官干物質占比 ：

表1 不同處理在各時期的滴水量及施肥量

Tab.1The drip volume and the amount of fertilizer in each period

M=M_☉?rosun+M_☉?rosun

1.2.2.4產量構成及纖維品質

于收獲期在各小區選取3個代表性樣點，每個樣點 6.67m² 。調查樣點內全部棉株的鈴數，計算每公頃鈴數。同時在每個小區收獲10株棉花的下部、中部、上部吐絮鈴各30朵，室內考種后計算棉花單鈴重、衣分、籽棉及皮棉產量。軋花后將樣品送至農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心（安陽），使用HVI-900進行纖維品質測定。

1.2.3 成本核算

在處理完成后，將試驗中滴水量-縮節胺協同調控處理成本與試驗地附近實際生產中人工打頂、化學封頂成本進行比較。

1.3 數據處理

試驗數據使用Excel（Microsoft365）和SPSS24.0軟件進行統計整理和方差分析，不同處理間所得的均值采用Duncan多重比較法進行顯著性檢驗；通過Origin2023軟件進行繪圖處理。圖表中相同的字母表示在0.05的顯著性水平上無差異。*、**表示分別在0.05、0.01水平上影響顯著； ns 表示影響不顯著。

2 結果與分析

2.1 冠層結構及光分布

2. 1.1 葉面積指數

研究表明，隨棉花生育進程，不同部位的葉面積指數呈不同變化趨勢，各處理上、中部葉面積指數在打頂處理后 24d 達到峰值，24d后逐漸下降至穩定；下部葉面積指數在打頂處理后逐漸增長至穩定。相較打頂處理前，打頂處理 36d 后， W₁，W₂ 處理的整株葉面積指數增長量相較于 W₃ 處理顯著高出 32.42% 、 18.96% ；高滴水量有利于葉面積指數形成。打頂處理36d后，各處理的中部葉面積指數顯著高于上、下部葉面積指數。表2

2.1. 2 冠層開度

研究表明，各處理冠層開度在打頂處理后的0～24d 中呈下降趨勢： 24～36d 中，上部冠層開度有一定的上升趨勢。打頂處理36d后， W₃ 處理的上部冠層開度顯著高于 W₂ （ 33.33% ）、 W₁ C 52.38% ）處理的上部冠層，上部冠層開度隨滴水量的減少而增加。試驗中縮節胺處理上部冠層開度平均低出CK處理 8.00% ，縮節胺處理有利于降低棉花上部冠層開度。在同一滴水量條件下， D₁ 處理低出 ΔD₃ 處理 17.39% （20 ?D₂ 處理 7.26% ；上部冠層開度隨縮節胺劑量的增加而增加。表3

2.1. 3 光分布

研究表明，打頂處理后不同處理透光率、反射率隨著棉花生育進程推移呈降低趨勢。相較打頂處理前，打頂處理36d后，不同部位冠層透光率由大到小為 W₃gt;W₂gt;W₁ ，透光率會隨滴水量的增加而降低；反射率由大到小為 W₁gt;W₂gt;W₃ ，反射率會隨滴水量的減少而降低。在同一滴水量條件下，CK處理透光率最大；縮節胺處理中 D₃ 處理的透光率顯著高于 D_i 處理 （37.61% ），透光率會隨縮節胺劑量的增加而提高。其中 W₃CK 處理透光率表現出最高值， W₁D₁ 處理透光率表現出最低值。在空間分布上，上部、中部、下部透光率的降幅分別平均為 65.71%.59.26% 和 32.11% 0圖2～3

華生zauong～Y

圖2不同處理下不同時期棉花冠層透光率的變化Fig. 2 Changes of different treatments on canopy photosyntheticradiationtransmittanceofcotton

圖3 不同處理下不同時期棉花冠層反射率的變化

Fig. 3 Changesofdifferenttreatments oncanopyphotosyntheticradiation reflectanceofcotton

2.2 干物質積累與分配

2. 2.1 干物質積累

研究表明，打頂處理28d后，總干物質積累量由高到低表現為 W₁gt;W₂gt;W₃ ，其中 W₁ 處理的干物質積累量分別高于 W₂?W₃ 處理的干物質積累量 4.00%.12.00% ；干物質積累量隨滴水量的增加而增加。在同一滴水量條件下，干物質積累量表現為 D₁gt;D₂gt;D₃gt;CK ，干物質積累量隨縮節胺劑量增加而減少。 W₂D₁、W₂D₂ 處理生殖器官干物質積累量表現出較高水平，顯著高出W₂CK 處理 14.64%.14.35%;W₂ 條件下縮節胺有利于干物質向棉花生殖器官的積累。

打頂處理 28d 后，生殖器官占地上部干物質積累比例由高到低的排列是 W₃gt;W₂gt;W₁ ，降低滴水量有利于提高生殖器官占地上部干物質積累比例。在相同滴水量條件下， D₃ 處理的平均生殖器官占地上部干物質積累比例顯著高于 D₁ 處理9.27% ，較高劑量縮節胺有助于增加生殖器官占地上部干物質積累比例。 W₃D₃ 處理生殖器官占地上部干物質積累的比例表現出最高水平，顯著高出 W₁CK 處理 12.75% 。表4

表4不同滴水量及縮節胺劑量下棉花不同器官干物質積累的變化

Tab.4Changes of different drip irrigation and DPC treatment on dry weight of

2.2.2 干物質分配

研究表明，打頂處理后，隨著棉花生育進程的推移，生殖器官的干物質積累占比逐漸增加。在打頂處理后的 28d 內，不同滴水量條件下，生殖器官的干物質積累占比由高到低依次為 W₃gt;W₂ gt;W₁ ，隨著滴水量的減少，生殖器官的干物質積累占比增加。在相同滴水量條件下，生殖器官的干物質積累占比由高到低依次為 CKgt;D₃gt;D₂gt; D₁ ，隨著縮節胺劑量的增加，生殖器官的干物質積累占比增加。打頂處理 28d 后， W₃CK，W₂D₂ 處理的生殖器官干物質積累占比表現出較高水平，分別高出 W₁D₁ 處理 16.67%.9.52% 。滴水量 × 縮節胺對生殖器官干物質積累占比影響達到極顯著（ Plt;0.01 水平。圖4

2.3 產量構成及纖維品質

2.3.1 產量構成

研究表明，單株鈴數、單鈴重由高到低為 W₁ gt;W₂gt;W₃ ，單株鈴數、單鈴重隨滴水量的降低而減少。衣分指標由高到低為 W₃gt;W₂gt;W₁ ，衣分隨滴水量的增加而降低。在同一滴水量條件下，不同DPC處理的產量構成指標間差異較小。W₁D₁ 條件下的單株鈴數最多，為8.92個，顯著高于 W₂CK （ 8.86% ）、 W₃CK （ 15.23% ）處理。W₂D₁?W₂D₂ 處理的籽棉產量及皮棉產量表現出較高水平，其中 W₂D₂ 處理的籽棉產量、皮棉產量顯著高于 W₁CK 處理（ 14.01% ， 20.81% ）、 W₂CK 處理（11. 56% ， 12.96% ）、 W₃CK 處理（ 41.68% ，53.55% ）。 W₂D₂，W₃D₂ 處理的衣分較高，且顯著高于其他處理的衣分。表5

表5 不同處理下棉花產量構成的變化

Tab.5Changes of different treatments on cotton yield components

2.3.2 纖維品質

研究表明，整齊度指數、斷裂比強度由高到低表現為 W₁gt;W₂gt;W₃ ，兩者隨滴水量的降低而減小；馬克隆值由高到低表現為 W₃gt;W₂gt;W₁ ，其隨滴水量的增加而減小；各滴水量水平短纖維指數間差異不顯著， W₁ 處理的短纖維指數相較于 W₂ 、W₃ 處理分別降低 2.80%.4.75% 。而在同一滴水量條件下，不同DPC處理各纖維品質指標間差異較小。 W₂CK，W₂D₂ 處理的上半部平均長度表現出較高水平（ （30.94，30.65，mm） 顯著高出W₃CK 處理 （11.38%，10.33%） 。 W₂D₂ 處理的斷裂比強度最高 （34.15cN/tex） ，顯著高出 W₃CK 處理 10.02% 。滴水量對纖維品質有顯著影響，而縮節胺劑量對棉花纖維品質影響不顯著。表6

2.4 成本分析

研究表明，當前人工打頂成本約合750元/hm² （CK）;化學封頂成本（化學封頂劑 + 機力噴施成本）約合300元 ?hm² 。 ΔD₁ 處理共噴施縮節胺360g/hm² D₂ 處理縮節胺 450g/hm²;D₃ 處理縮節胺 540g/hm² 。縮節胺粉劑成本約合36元 ?hm² （ D₁ ）；45元 ?hm²（D₂） ；54元 /hm²（D₃） ;機力噴施成本約合80元 ?m² 。試驗中各處理成本約合116元/ ^hm2 （ |D₁ ）；125元 /hm²（D₂） ；134元/ ?m² （D₃ ）。處理成本由低到高為 D₂ （125元 ?hm² ） ?3 （134元 ?hm² ） lt; 實際化學封頂成本（300元 ?hm² ） lt; 實際人工打頂成本（750元 ?hm² ）。縮節胺處理能有效降低棉花生產成本。表7

Tab.6 Changesofdifferent treatmentsoncotton fiberquality

表6 不同處理下棉花纖維品質的變化

表7 不同處理下棉花打頂成本的變化Tab.7 Dripvolume-DPCtreatmentandactual productiontoppingcost analysis

處理有助于提高光能截獲效率，與成國鵬等[27]研究結果一致。在 W₂ 條件下，使用縮節胺進行化控，可延長棉花葉面積指數峰值持續時間，有助于促進棉花的干物質形成和積累。隨著棉花的生育進程推進，棉花對光能的透光率、反射率呈下降趨勢，棉花對光能的截獲利用率增加，與申瑩瑩等[28]研究結果一致。

3.2 干物質積累與分配

3討論

3.1 冠層結構及光分布

棉花打頂除了能夠調控棉花株型、冠層結構等外，還能夠促進光合產物向棉花植株的營養器官的運輸，對棉花鈴重、衣分等指標都有影響[29，30]。試驗結果顯示，在適量的滴水量和縮節胺劑量條件下，有助于光合產物更多地分配到棉花的營養器官，提高棉花的衣分，與前人研究結果[31，32]相符。隨著棉花生長過程的推進，在滴水量和縮節胺的交互作用下，棉花的干物質積累量隨著滴水量的增加和縮節胺劑量的減少而增加。增加滴水量可以有效提高棉花的干物質積累量，但是過高的滴水量不利于干物質向生殖器官的分配，與前人研究結果[33，34]相一致。

在棉花生產中構建合理的棉花冠層結構能夠有效提高棉花對光能的利用效率，促進棉花的光合能力[25，26]。試驗中，相對于 W₃ 處理， W₁，W₂

3.3 產量構成及纖維品質

縮節胺對棉花產量有影響，但影響并不顯著[35]。在試驗中，與人工打頂相比，同一滴水量條件下縮節胺處理的產量略有上升。棉花單株鈴數與單鈴重在 W₁ 條件下，不同劑量縮節胺處理之間的差異不顯著；隨著滴水量的降低，不同劑量縮節胺處理之間差異逐漸增大，與前人[3研究結果相似。較高的滴水量有利于提高棉花纖維品質，且縮節胺對品質影響不顯著[37，38]。試驗結果表明，在 W₂ 條件下， D₁ 和 D₂ 處理的籽棉產量以及皮棉產量呈現較高水平，且顯著高于CK處理的籽棉產量。在相同的滴水量條件下，縮節胺處理對棉花纖維品質與CK處理之間沒有顯著差異。滴水量-縮節胺對各處理的產量構成以及纖維品質具有顯著影響（ ∵0.01? 。

化學封頂劑能夠實現打頂目的，并有效降低棉花生產中的打頂成本[39-41]。試驗中，相較于當前生產中應用的人工打頂、化學封頂，滴水量-縮節胺協同能夠進一步降低免打頂植棉成本。

4結論

采用 4500m³/hm² 的滴水量，在棉花生育期進行4次常規縮節胺化控處理，在棉花打頂時期用 180g/hm² 劑量的縮節胺進行化控，可在促進干物質向棉花生殖器官的積累，保證植棉產量及品質的同時有效降低成本。滴水量 4500m³/hm² + 打頂期噴施 180g/hm² 縮節胺方案是優質高產、低成本、高效益的棉花田間管理方式。

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Effects of different amounts of drip irrigation water and DPC on population structure， yield，quality and production cost of machine - picked cotton in Xinjiang

LIAO Xingyang12，WANG Fangyong'，FU Jihai'， CHEN Weiming'，HAN Huanyong'

（1. Institute of Cotton， Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation Sciences， Shihezi Xinjiang 832000， ：hina;2. College of Agriculture，Shihezi University，Shihezi Xinjiang 832OOO，China）

Abstract：【Objective】To explore the regulation efect of drip irrigation -chemical control collaborative management on cotton and the coton planting management measures to further improve the efficiency of cotton planting.【Methods】The new machine-picked cotton variety Huiyuan72O was used as the test material， and the two-factor split -plot design was adopted.The drip treatment was set as the main area，and three levels of and were set. The dose of mepiquat chloride （DPC） in the topping stage （ July 4）was set as the sub -area，and 90g/hm²（D₁） was set. 180g/hm²（D₂） ； 270g/hm²（D₃） ，and artificial topping as control CK. Then the canopy structure，dry mater accumulation，yield and quality of each treatment were measured.【Results】（1） The increase of leaf area index of whole plant in W₁ and W₂ treatments was significantly higher than that in W₃ treatment by （20 32.42% and 18.96% . The canopy openness in W₃CK treatment was significantly higher than those in W₁CK （204號 and W₂ CK treatments by 47.83% and 17.24% .Light transmittance increased with decreasing drip water and increasing DPC dose.Reflectivity decreased with decreasing drip water and increasing DPC dose.（2）The total dry matter accumulation exhibited the sequence W₁gt;W₂gt;W₃ D₁gt;D₂gt;D₃gt;CK .The proportion of dry matter in reproductive organs in W₃CK ， W₂D₂ treatments was significantly higher than that in W₁D₁ treatment by 16.67% and 9.52% . The seed cotton yield and lint yield of W₂D₂ treatment were notably high. 【Conclusion】In summary，under the experimental conditions，employing a drip volume of 4，500m³/hm² alongside （20 180g/hm² of DPC proves effective in reducing planting costs while also regulating the accumulation and distribution of dry matter.

Key words：coton; mepiquat chloride ；canopy structure ；yield components ；fibre quality ；cotton planting cost