不同用量滴灌水與縮節(jié)胺協(xié)同打頂對新疆機采棉群體結構產(chǎn)量品質(zhì)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(yōu)勢，棉花產(chǎn)量在我國棉花總產(chǎn)量中占據(jù)首位[1]。隨著植棉技術的提高與農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展，新疆棉區(qū)棉花種植中從種到收實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)[2]。近年來棉花種植成本呈上升趨勢，其中人工、農(nóng)資成本升高是主要原因[3，4]。因此如何通過優(yōu)化棉花田間管理措施，對實現(xiàn)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(chǎn)中，滴灌、化控是調(diào)控棉花生長發(fā)育的重要管理方式。滴水量是影響棉花生長發(fā)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(yǎng)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(diào)節(jié)棉花株型[10]。化學封頂技術，即通過噴施植物生長調(diào)節(jié)劑緩解棉花頂端優(yōu)勢，從而實現(xiàn)打頂?shù)哪康腫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(huán)境條件，有助于后續(xù)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(chǎn)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(diào)節(jié)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(yōu)化空間。【擬解決的關鍵問題】設定不同水平的滴水量和縮節(jié)胺劑量，研究滴水量-縮節(jié)胺協(xié)同對棉花冠層結構、干物質(zhì)積累及分配、產(chǎn)量品質(zhì)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(nóng)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(zhì) 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(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗逆性強、對縮節(jié)胺敏感的棉花新品種[18]。試驗使用的縮節(jié)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(nóng)化有限公司生產(chǎn)。

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(qū)試驗，主區(qū)為滴水量處理，6000m³/hm²（ W₁ ） .4500m³/hm²（W₂） 和3000m³/hm²（N₃）3 個水平[19-21]。副區(qū)為打頂時期的縮節(jié)胺處理，在棉花打頂期（7月4日）設置縮節(jié)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(jié)胺處理在棉花生育期中進行4次常規(guī)縮節(jié)胺化控處理（5月17日噴施縮節(jié)胺 22.5g/hm²，6 月5日噴施縮節(jié)胺 30g/hm²，6 月23日噴施縮節(jié)胺67.5g/hm²，7 月12日噴施縮節(jié)胺 150g/hm² ）。每個處理重復3次，共36個小區(qū)，小區(qū)寬 4.6m 長 8m ，小區(qū)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(qū)選取棉花長勢均一的3個樣點（定點調(diào)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(nèi)，使用LAI-2200冠層儀（LI-Cor，USA）測定棉花不同部位的葉面積指數(shù)（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(qū)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(wěn)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(zhì)積累

于打頂處理前，每個試驗小區(qū)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(qū)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(zhì)積累（ Ω_M ）、營養(yǎng)器官總干物質(zhì)積累（ M_☉* ）、生殖器官總干物質(zhì)積累（ ）生殖器官干物質(zhì)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(chǎn)量構成及纖維品質(zhì)

于收獲期在各小區(qū)選取3個代表性樣點，每個樣點 6.67m² 。調(diào)查樣點內(nèi)全部棉株的鈴數(shù)，計算每公頃鈴數(shù)。同時在每個小區(qū)收獲10株棉花的下部、中部、上部吐絮鈴各30朵，室內(nèi)考種后計算棉花單鈴重、衣分、籽棉及皮棉產(chǎn)量。軋花后將樣品送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心（安陽），使用HVI-900進行纖維品質(zhì)測定。

1.2.3 成本核算

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

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)使用Excel（Microsoft365）和SPSS24.0軟件進行統(tǒng)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(shù)

研究表明，隨棉花生育進程，不同部位的葉面積指數(shù)呈不同變化趨勢，各處理上、中部葉面積指數(shù)在打頂處理后 24d 達到峰值，24d后逐漸下降至穩(wěn)定；下部葉面積指數(shù)在打頂處理后逐漸增長至穩(wěn)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(shù)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(shù)形成。打頂處理36d后，各處理的中部葉面積指數(shù)顯著高于上、下部葉面積指數(shù)。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(jié)胺處理上部冠層開度平均低出CK處理 8.00% ，縮節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)胺劑量的增加而提高。其中 W₃CK 處理透光率表現(xiàn)出最高值， W₁D₁ 處理透光率表現(xiàn)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(zhì)積累與分配

2. 2.1 干物質(zhì)積累

研究表明，打頂處理28d后，總干物質(zhì)積累量由高到低表現(xiàn)為 W₁gt;W₂gt;W₃ ，其中 W₁ 處理的干物質(zhì)積累量分別高于 W₂?W₃ 處理的干物質(zhì)積累量 4.00%.12.00% ；干物質(zhì)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(zhì)積累量表現(xiàn)為 D₁gt;D₂gt;D₃gt;CK ，干物質(zhì)積累量隨縮節(jié)胺劑量增加而減少。 W₂D₁、W₂D₂ 處理生殖器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)出較高水平，顯著高出W₂CK 處理 14.64%.14.35%;W₂ 條件下縮節(jié)胺有利于干物質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)積累比例顯著高于 D₁ 處理9.27% ，較高劑量縮節(jié)胺有助于增加生殖器官占地上部干物質(zhì)積累比例。 W₃D₃ 處理生殖器官占地上部干物質(zhì)積累的比例表現(xiàn)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(jié)胺劑量下棉花不同器官干物質(zhì)積累的變化

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

2.2.2 干物質(zhì)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(zhì)積累占比逐漸增加。在打頂處理后的 28d 內(nèi)，不同滴水量條件下，生殖器官的干物質(zhì)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(zhì)積累占比增加。在相同滴水量條件下，生殖器官的干物質(zhì)積累占比由高到低依次為 CKgt;D₃gt;D₂gt; D₁ ，隨著縮節(jié)胺劑量的增加，生殖器官的干物質(zhì)積累占比增加。打頂處理 28d 后， W₃CK，W₂D₂ 處理的生殖器官干物質(zhì)積累占比表現(xiàn)出較高水平，分別高出 W₁D₁ 處理 16.67%.9.52% 。滴水量 × 縮節(jié)胺對生殖器官干物質(zhì)積累占比影響達到極顯著（ Plt;0.01 水平。圖4

2.3 產(chǎn)量構成及纖維品質(zhì)

2.3.1 產(chǎn)量構成

研究表明，單株鈴數(shù)、單鈴重由高到低為 W₁ gt;W₂gt;W₃ ，單株鈴數(shù)、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(chǎn)量構成指標間差異較小。W₁D₁ 條件下的單株鈴數(shù)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(chǎn)量及皮棉產(chǎn)量表現(xiàn)出較高水平，其中 W₂D₂ 處理的籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)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(chǎn)量構成的變化

Tab.5Changes of different treatments on cotton yield components

2.3.2 纖維品質(zhì)

研究表明，整齊度指數(shù)、斷裂比強度由高到低表現(xiàn)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(xiàn)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(shù)間差異不顯著， W₁ 處理的短纖維指數(shù)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(zhì)指標間差異較小。 W₂CK，W₂D₂ 處理的上半部平均長度表現(xiàn)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(zhì)有顯著影響，而縮節(jié)胺劑量對棉花纖維品質(zhì)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(jié)胺360g/hm² D₂ 處理縮節(jié)胺 450g/hm²;D₃ 處理縮節(jié)胺 540g/hm² 。縮節(jié)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(jié)胺處理能有效降低棉花生產(chǎn)成本。表7

Tab.6 Changesofdifferent treatmentsoncotton fiberquality

表6 不同處理下棉花纖維品質(zhì)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(jié)胺進行化控，可延長棉花葉面積指數(shù)峰值持續(xù)時間，有助于促進棉花的干物質(zhì)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(zhì)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(diào)控棉花株型、冠層結構等外，還能夠促進光合產(chǎn)物向棉花植株的營養(yǎng)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(jié)胺劑量條件下，有助于光合產(chǎn)物更多地分配到棉花的營養(yǎng)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(jié)胺的交互作用下，棉花的干物質(zhì)積累量隨著滴水量的增加和縮節(jié)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(zhì)積累量，但是過高的滴水量不利于干物質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)量構成及纖維品質(zhì)

縮節(jié)胺對棉花產(chǎn)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(jié)胺處理的產(chǎn)量略有上升。棉花單株鈴數(shù)與單鈴重在 W₁ 條件下，不同劑量縮節(jié)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(jié)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(zhì)，且縮節(jié)胺對品質(zhì)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(chǎn)量以及皮棉產(chǎn)量呈現(xiàn)較高水平，且顯著高于CK處理的籽棉產(chǎn)量。在相同的滴水量條件下，縮節(jié)胺處理對棉花纖維品質(zhì)與CK處理之間沒有顯著差異。滴水量-縮節(jié)胺對各處理的產(chǎn)量構成以及纖維品質(zhì)具有顯著影響（ ∵0.01? 。

化學封頂劑能夠?qū)崿F(xiàn)打頂目的，并有效降低棉花生產(chǎn)中的打頂成本[39-41]。試驗中，相較于當前生產(chǎn)中應用的人工打頂、化學封頂，滴水量-縮節(jié)胺協(xié)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(guī)縮節(jié)胺化控處理，在棉花打頂時期用 180g/hm² 劑量的縮節(jié)胺進行化控，可在促進干物質(zhì)向棉花生殖器官的積累，保證植棉產(chǎn)量及品質(zhì)的同時有效降低成本。滴水量 4500m³/hm² + 打頂期噴施 180g/hm² 縮節(jié)胺方案是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、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'，F(xiàn)U 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