不同株行距配置下缩节胺对棉花株型塑造的影响

摘要：优化机采棉株行距配置与缩节胺（1，1-dimethyl-piperidinium chloride， DPC）剂量是构建棉花合理个体与群体结构、提高产量的重要手段。以‘源棉11号’为材料，采用裂区试验设计，在密度一致的条件下，主区设置76 cm等行距、（66+10） cm宽窄行2个株行距配置模式，副区设置270、410、550和690 g·hm-2 4个缩节胺用量，研究不同处理对棉花主茎生长速度、株型结构、冠层特性及产量构成因素的影响。结果表明，同等缩节胺处理下，76 cm等行距模式提高了棉花主茎日增长量与主茎节间长度，增加了棉花下部果枝夹角与上部果枝长度，降低了下部果枝长度与上部果枝夹角，叶面积指数在冠层垂直方向上分布合理，提高了棉花单株结铃数、单铃重与皮棉产量；相同种植模式下，棉花的主茎日增长量、各部位主茎节间长度、上部果枝第1果节间长度均与缩节胺剂量呈反比，各部位的果枝夹角均随缩节胺剂量的增加先增后降，增施缩节胺能一定程度上降低棉花叶面积指数。结合棉花株型和产量对比分析，建议76 cm等行距配置模式的棉花全生育期缩节胺喷施量为550 g·hm-2、（66+10） cm模式的棉花缩节胺喷施剂量为410 g·hm-2，可获得较理想产量。以上结果为新疆机采棉的株行距配置的选择以及化控管理措施的运用提供理论依据。

关键词：棉花；株行距配置；缩节胺；株型doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0175

中图分类号：S562 文献标志码：A 文章编号：10080864（2024）12014512

棉花是我国重要的经济作物，国家统计局数据显示，2021 年新疆（含兵团）棉花种植面积为250.6万hm2，占全国棉花种植面积的82.76%；棉花总产量为512.9 万t，占全国棉花总产的89.5%[1]。新疆得天独厚的地理条件使其成为我国最适合种植棉花的地区。传统的人工采摘方式需要较多的劳动力和较大的劳动强度，采摘成本加大严重降低了棉农的生产积极性[2]。机械化采收不仅能节约成本，还能增加棉花的经济效益，已成为新疆棉花产业发展的总体趋势，但现阶段新疆棉花机械化发展尚有进步空间[3]。目前，新疆优质采棉机多为进口机械，与现阶段我国棉花种植的株行距不相适应，导致棉花采收效果不佳；棉花播种行距与采棉机间距不对等的问题，导致采棉过程中播幅走错而出现挂枝棉和撞落棉[4]；此外，还存在一些化控等相关田间配套措施不完善等问题，这一系列问题制约了新疆棉花生产全程机械化的发展[5]。机械采收对棉花的株高、始果节高度等株型指标有严格要求[6]。现阶段，新疆广泛采用的株行距配置模式为（66+10） cm宽窄行模式[7]，76 cm 等行距模式正在进行示范推广[8]。研究发现，76 cm等行距配置模式能提高棉花的株高和果枝数[910]，并且棉花生育前期叶面积指数迅速增长，后期下降缓慢，干物质积累量最大，产量最高[11]。但也有研究认为，与76 cm 等行距相比，（66+10） cm模式能提高棉花的叶面积指数并且能获得更高产量[12]。

缩节胺（1，1-dimethyl-piperidinium chloride， DPC）是棉花生产上应用最广泛的植物生长调节剂，有缩短茎节、矮化植株的效果[1314]，并且对棉花果枝长度与夹角有抑制作用[15]。合理使用缩节胺进行化学调控能有效对棉花株型进行塑造，改善棉花生长发育，起到提质增产的效果[16-18]，但缩节胺的施用方式较灵活，需根据棉花株型及长势做出相应的改变。棉花种植的株行距配置与缩节胺化控技术是影响棉花机械化采摘技术的关键问题，但现阶段棉花生产上关于2种模式下的缩节胺调控技术一概而论，并没有加以区分，并且关于种植模式与缩节胺二者互作对棉花株型及产量的影响研究较少。因此，本研究在密度一致的条件下，针对新疆2种机采棉株行距配置模式，开展株行距配置与缩节胺剂量的互作效应研究，从株型构造、冠层结构及产量品质等方面探讨株行距配置与缩节胺互作对棉花产量的影响，分析缩节胺调控在不同株行距配置间的差异，从而对棉花不同株行距配置进行有针对性的缩节胺化控、确保植棉与采棉相适应，为新疆机采棉的株行距配置的选择以及化控管理措施的运用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

研究选用‘源棉11号’为供试材料，由新疆农业科学院经济作物研究所提供。试验于2022年4—10 月开展，试验地位于新疆沙雅县海楼镇（41°17′Ｎ、82°43′Ｅ，海拔982 m）。该地区属温带大陆性干旱气候，年均降水量47.3 mm，年均蒸发量1 500～2 000 mm，无霜期180～223 d，年均日照时数3 031.2 h，年均气温10.8 ℃。2022年度气象数据如图1所示，试验田前茬为棉花，土质为沙壤土，土壤肥力状况见表1。

1.2 试验设计

试验采用双因素裂区设计。主区为株行距配置（A），共设置2 个，分别为76 cm 等行距模式（A1），株距6 cm；（66+10） cm 宽窄行模式（A2），株距12 cm。理论密度均为21.9 万株·hm-2。副区为缩节胺用量（B），共设置4个，分别为270（B1）、410（B2）、550 （B3）和690 g·hm-2（B4），兑水450 g·hm-2，运用叶龄调控技术[19]在不同叶龄进行喷施（表2）。主区和副区均为完全随机区组设计，共8个处理，重复3次，共24个小区，每小区宽6.84 m （3膜），长9.00 m。采用缩节胺主要成分为甲哌嗡（有效成分98%）可溶性粉剂（四川国光农化股份有限公司），肥料选用尿素、过磷酸钙和硫酸钾，氮肥20%作基肥，其余作追肥，磷肥和钾肥全部作为基肥试用，试验地其他田间管理均参照当地高产田标准。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 主茎日增长量 自棉花3片真叶起，每小区定点定株选择10 株具有代表性的棉花（中行5株，边行5株），每3 d测量1次棉花株高，计算主茎日增长量。记载棉花进入各生育阶段的日期，计算棉花各生育阶段内的平均主茎日增长量[20]。株高为子叶节至生长点（打顶后为子叶节至顶部果枝着生节位处）之间的距离。

1.3.2 主茎节间长度 吐絮期各处理选取具有代表性的棉花10株，将棉株分为下部（第1～6节间）、中部（第7～12节间）、上部（12节间以上）3个部分，对每部分节间个数进行计数并用量尺测定每部分总长度，计算下、中、上各部位主茎节间长度[21]。

平均主茎节间长度=总长度/节间个数（1）

1.3.3 果枝长度、果枝夹角与果节间长度 吐絮期各处理选取具有代表性的棉花10株，用直尺测量每台果枝长度，用数显电子量角器测量每台果枝与主茎的夹角，计算上部（第7果枝以上）、中部（第4～6果枝）、下部（第1～3果枝）各部位平均果枝长度与果枝夹角。并对每台果枝的第1、第2果节间长度分上、中、下进行平均，得到各部位平均第1、第2果枝长度。

1.3.4 叶面积指数的测定 分别在棉花出苗后79（盛蕾期）、95（盛铃前期）、112（盛铃中期）、129（盛铃后期）和146 d（吐絮期），在田间选择长势均匀样点，参照Malone等[22]方法，用LAI-2000植物冠层分析仪（美国LI-COR公司）将探头分别水平放置在棉花下部（0—20 cm）、中部（20—40 cm）、上部（60 cm以上），每个部位测4个值（即中行、宽行、边行、裸行），取平均值，重复3次，测定叶面积指数（leaf area index，LAI）。

1.3.5 产量及构成因素 棉花收获期内，对各小区的总收获株数和总铃数进行计数；选取各小区内代表性棉株，将已吐絮棉铃按下部（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朵进行采摘称重，计算棉花单铃重和衣分，并计算各小区籽棉产量与皮棉产量。

1.4 数据处理

采用Microsoft office 2016和SPSS 26.0进行数据统计和分析，采用Duncan进行多重比较，采用Graphpad作图。

2 结果与分析

2.1 不同株行距配置下缩节胺对棉花主茎日增长量的影响

主茎生长速度能决定棉花主茎的各节间长度以及最终株高。由图2可知，各处理主茎日增长量呈“先增后降-再增再降”的双峰曲线，并且均随着缩节胺剂量的增加而降低。出苗后85 d，各处理主茎日增量均低于0.5 cm，株高几乎不再增长。由于出苗后32、45、63 d分别进行了缩节胺喷施处理，出苗后76 d 进行化学打顶，7 d 后进行重控，结合主茎日增长的规律可以看出，缩节胺的起效时间为喷施后4～5 d，效果持续6～10 d。2种株行距配置相比较，A1处理的主茎日增长量整体高于A2处理，打顶后A1处理主茎日增长量缓慢下降，A2 处理主茎日增长量急速下降。

由表3可知，各处理从出苗至打顶后不同生育阶段的主茎日增长量均表现为先上升后下降。A1处理打顶前各生育阶段的主茎日增长量分别在0.86～1.47、1.07～1.57、1.01～1.56 cm，在现蕾-初花阶段主茎日增长量最大；A2处理各生育阶段的主茎日增长量分别在0.83～1.33、0.86～1.24、1.06～1.68 cm，初花-打顶阶段主茎日增长量较高，并且各处理株高日增长量均随着缩节胺剂量的增大而减小。以上结果表明，株高日增长量与缩节胺剂量成反比，76 cm等行距模式株高日增长量高于（66+10） cm模式，并且2种株行距配置达到最高日增长量所处的生育阶段不同，76 cm等行距模式在现蕾-初花阶段达到最高，（66+10） cm模式在初花-打顶阶段最高。

2.2 不同株行距配置下缩节胺对棉花不同部位主茎节间长度的影响

由图3可知，各处理棉花不同部位的主茎节间长度均随着缩节胺剂量的增加而降低。A1模式中，B1处理与B4处理相比，下、中、上各部位主茎节间长分别显著增加1.01、2.32、2.68 cm。A2模式下，B1处理的下、中、上各部位主茎节间长度比B3 和B4 处理显著提高34.83% 和45.31%、45.21% 和53.75%、35.49% 和78.46%。同种缩节胺剂量下，2种株行距配置的主茎节间长度也有所不同，A1与A2处理的棉花主茎节间长度均表现为中部gt;下部gt;上部，但A1处理中部和上部主茎节间长度均高于A2处理，A1处理缩节胺对棉花中部及以上主茎节间长度抑制效果较明显，并且随着剂量加大，主茎节间长度降低，A2处理中缩节胺对棉花上、中、下部位的主茎节间长度均产生明显的抑制效果。以上表明，缩节胺对主茎节间长度的抑制效果均随着剂量的增加更加明显，并且缩节胺在不同株行距配置中对棉花主茎节间长度的调控规律不一致。

2.3 不同株行距配置下缩节胺对棉花不同部位果枝长度的影响

由图4可知，株行距配置显著影响棉花上部和下部果枝长度，缩节胺对棉花各部位果枝长度均产生显著影响。各处理棉花果枝长度在不同部位间均表现为中部gt;下部gt;上部。与A2模式相比，A1模式的下部果枝长度平均增加2.12 cm，上部果枝长度平均降低1.26 cm，2种配置模式的中部果枝长度差别不大。各处理棉花上部果枝长度均与缩节胺剂量呈反比，表明缩节胺处理与上部果枝长度之间存在明显的线性关系。下部和中部的果枝长度与缩节胺剂量均无明显的线性关系，但在同种株行距配置间表现趋势一致，A1模式中，B1处理的中、下部果枝长度较B4处理显著增加90.09%、30.56%；A2模式中，中、下部果枝长度均表现为B2处理最高，较B4 处理分别显著增加103.38%、95.21%。

2.4 不同株行距配置下缩节胺对棉花不同部位果枝节间长度的影响

如表4所示，株行距配置对棉花下部果枝的第1、第2果节间长度均有极显著影响，中部和上部果枝的第1果节间长度在不同株行距配置模式间差异极显著；缩节胺用量对棉花各部位的第1、第2果节间长度均产生极显著影响，二者互作对棉花各部位果枝第1果节间长度及中部果枝的第2果节间长度有显著影响。各处理棉花不同部位第1果节间长度均明显高于第2果节间长度，与A2处理相比，A1处理下部果枝的第1、2果节间长度分别增加29.18%、34.53%，中部果枝的第1果节间长度增加16.38%，上部果枝的第2果节长度增加15.76%；中部果枝的第2果节间长度与上部果枝的第1果节间长度均有所降低，平均下降0.57和1.15 cm。不同缩节胺用量处理间相比，B4处理的第1、第2果节间长度与其他缩节胺处理相比均为最低值；A1处理中，棉花中部果枝的第2果节与上部果枝的第1、第2果节间长度均随着缩节胺剂量的增加而降低；A2处理中，下部果枝的第1、第2果节间长度与上部果枝的第1果节间长度随着缩节剂量的增加而降低。以上结果表明，棉花果枝长度的增加主要表现在第1、第2果节间，果枝长度的降低主要表现在第2果节，缩节胺用量与上部果枝第1节间长度有明显的线性关系。

2.5 不同株行距配置模式下缩节胺对棉花不同部位果枝夹角的影响

棉花果枝与主茎的夹角称为果枝夹角，是用来衡量棉花株型结构的重要指标。如表5所示，不同株行距配置与缩节胺用量均对棉花中部果枝夹角产生显著影响，上部果枝夹角在不同缩节胺用量之间有显著差异，二者对下部果枝夹角影响均不显著，二者互作对棉花上、中、下部位果枝夹角均无显著影响。A1处理不同部位果枝夹角均高于A2，主要表现在中部果枝，相比A2处理平均增加2.29°。A1处理中不同部位果枝夹角表现为下部gt;中部gt;上部，A2处理则表现为下部最大，中部最小，平均为56.21°和52.32°。2种株行距配置中不同缩节胺处理间下部果枝夹角表现规律一致，均随着缩节胺剂量的增加先增大后减小。

2.6 不同株行距配置模式下缩节胺对棉花不同部位LAI 的影响

LAI是衡量冠层群体是否合理的重要指标。如图5所示，分析棉花不同高度LAI发现，各处理中、上部LAI随时间的推移呈先增大后降低的“单峰”变化曲线，并且LAI最大值均出现在盛铃阶段（出苗后95～112 d），下层LAI随着生育进程的推移呈下降趋势。不同缩节胺处理间比较，各部位LAI均表现为B1处理最大，B4处理最小。A1处理下，各缩节胺处理的LAI最大值表现为B1gt;B3gt;B2gt;B4；A2处理下，LAI最大值随着缩节胺用量的增加呈下降趋势。同种缩节胺用量在不同株行距配置间表现不同，A1处理各部位LAI均高于A2，不同部位LAI较A2处理分别增加6.83%、6.86%、7.92%，并且A1处理上部与中部的LAI峰值出现时间早于A2处理，A1处理上部与中部LAI最大值均在出苗后95 d出现，A2处理上部与中部LAI峰值在出苗后112 d。出苗后112 d以后，A1处理上部LAI下降幅度较大。综上可知，76 cm等行距配置模式能使棉花叶面积指数提前达到峰值，增施缩节胺能一定程度上降低棉花的叶面积指数，并且适宜的缩节胺剂量也能使棉花保持适宜的叶面积指数。

2.7 不同株行距配置模式下缩节胺对棉花产量构成因素的影响

由表6可知，株行距配置对棉花单株结铃数和单铃重有显著影响，对皮棉产量有极显著影响；缩节胺用量对单株结铃数和皮棉产量有显著影响，两因素交互作用对单株结铃数影响极显著，对皮棉产量有显著影响。2种株行距配置模式间相比较，A1模式下的单株结铃数、单铃重和皮棉产量均高于A2模式，同一模式下单株结铃数随着缩节胺剂量的增加呈先增加后降低的趋势；A1模式下，B3处理单株结铃数最多，为5.61个，显著高于B1处理；A2模式下，B2处理单株结铃数最多，为5.50个，显著高于同模式下的其他缩节胺用量处理。A1 模式下，单铃重较A2 模式平均增加3.78%，且单铃重随着缩节胺剂量的增加先增加后降低，其中B3 处理的单铃重最高，为6.46 g。A2 模式下，单铃重随着缩节胺用量的增加而增加，表现为B4gt;B3gt;B2gt;B1，但各处理间差异不明显。A1 模式下的皮棉产量较A2 模式提高10.74%。同种株行距配置模式下，皮棉产量随着缩节胺剂量的增加先增后降，A1B3处理的皮棉产量最高，为2 949.52 kg·hm-2，较同模式的其他处理分别提高20.31%、12.92%与7.57%；A2模式下B2处理皮棉产量最高，为2 696.85 kg·hm-2，A2B4处理的皮棉产量最低，为2 209.71 kg·hm-2。

3 讨论

棉花机械化采收的大趋势对棉花各项株型指标有着严格要求[6]，棉花的株行距配置与缩节胺调控都能对棉花的外部株型特征产生影响[10， 23-25]。主茎生长速度是棉花生长发育中简单易测的指标，它能确定棉花主茎的各节间长度以及最终株高。研究表明，株高日增长量随着缩节胺剂量的增大而减小[25]。本研究表明，缩节胺的调控效果随着缩节胺用量的增加愈加明显，这与已有研究结果一致。研究发现，随着行距的增加棉花生育前期的主茎生长速率加快[26]。本研究结果表明，不同株行距配置模式对缩节胺的调控响应有明显差异，同种缩节胺用量下76 cm等行距下棉花的主茎日增长量高于（66+10） cm模式。此外，缩节胺对棉花中部及以上主茎节间长度抑制效果较明显，并且随着剂量加大其抑制效果更强[15， 21]，本研究中，缩节胺对主茎节间长度的抑制效果均随剂量的增加更加明显，这与已有研究结果一致。平文超等[27]发现，株行距配置模式对植株形态产生的影响较小，本研究结果与之略有不同，76 cm等行距模式中缩节胺对棉花中部及以上主茎节间长度抑制效果较明显，并且随着剂量加大，主茎节间长度降低，但在（66+10） cm模式中缩节胺对棉花上、中、下部的主茎节间长度均产生明显的抑制效果，说明在相同的缩节胺用量下，76 cm等行距模式的主茎生长优于（66+10）cm宽窄行，这可能是由于76 cm等行距的棉花冠层结构合理，减小棉花株间竞争。因此，缩节胺在不同株行距配置中对棉花主茎节间长度的调控能力不一致，要合理调控棉花主茎生长必须视行距的不同在施用量上有所区别。

研究表明，缩节胺对果枝长度的抑制效果主要在棉株中、下部，且集中在第2果节[21]；随着缩节胺用量的增加，中、上部果枝长度减小[28]。本研究发现，增施缩节胺对上、中、下部果枝长度均有明显的抑制效应，并且缩节胺用量与上部果枝长度成反比，主要表现在第1果节，这与已有研究有所不同，可能是由于使用的品种不同，造成了遗传特性上的差异。不同株行距配置模式对棉花果枝长度有不同的影响，李玲等[29]通过比较不同配置模式对果枝长度的影响，发现76 cm等行距模式的果枝长度优于（66+10） cm 模式。本研究中，76 cm 等行距模式增加了棉花冠层下部果枝长度，且主要表现在第1、第2果节；降低了上部果枝长度，主要表现在第1果节，因此76 cm等行距模式有利于棉花冠层上部通风透光，增加了冠层中、下部的光合面积。

果枝夹角是棉花果枝与主茎的夹角，是用来衡量棉花株型结构的重要考察指标。研究表明，果枝夹角随着平均行距的增大而增大[30]，但缩节胺用量对果枝夹角的影响规律有所争议，有研究表明，增施缩节胺能减小棉花果枝夹角，使棉花株型更加紧凑[31]，但也有研究得出，增加缩节胺用量可显著增大棉花果枝夹角[23， 28]。本研究将棉花果枝夹角分为上、中、下3个部位，结果表明，76 cm等行距模式不同部位果枝夹角均高于（66+10） cm模式，中部果枝增幅较显著，下部果枝夹角最大，果枝形态较水平，上部果枝夹角最小，果枝形态较直立，有利于光线在冠层内的垂直分布，以防造成田间郁闭。棉花各部位果枝夹角均随着缩节胺用量的增大总体呈先升后降的趋势，与已有研究有所差异，可能由于本研究设置的缩节胺用量跨度较大，说明增施缩节胺能增大棉花的果枝夹角，但过量会导致果枝夹角减小。

叶面积指数（LAI）是指单位土地面积上的叶总面积占土地面积的倍数[32]，是衡量群体冠层结构的重要指标。在作物生长过程中保持冠层内叶面积指数的合理分配，能使作物群体光照分布均匀，有益于提高作物群体光合作用。研究表明，常规棉田最大LAI在4.5以下，而高产棉田有更高的LAI[3334]，但LAI 过大会造成棉田郁闭而减产[35]。LAI随着棉花生育进程的推移，呈先增加后缓慢降低的趋势[34]。本研究显示，棉花中、上部LAI在盛铃期达到最大，随后缓慢降低，这与已有研究结果一致。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宽窄行模式，棉花各部位LAI随着缩节胺用量的增大整体呈下降趋势，与已有研究结果一致[3637]。

棉花的产量构成因素包括单位面积株数、单株结铃数、单铃重，棉花生产过程中株行距配置能对棉花产量产生影响，增大行距能增强棉花群体间的通风透光性，有利于提高棉花的单铃重、单株结铃数及产量[11， 20， 38]。缩节胺用量对棉花产量产生显著影响[39]，本研究发现，76 cm等行距模式下的单株结铃数、单铃重和皮棉产量均高于（66+10） cm模式，随着缩节胺用量的增加，棉花的单株结铃数及单铃重表现为先增加随后降低，与已有研究结果基本一致。

结合本试验株型和产量对比分析发现，2种株行距配置的缩节胺调控策略不能等同。本研究表明，采用76 cm等行距种植的棉花，应加大缩节胺喷施剂量，建议76 cm等行距模式的棉花全生育期喷施550 g·hm-2的缩节胺，而（66+10） cm模式的棉花缩节胺喷施剂量为410 g·hm-2，可获得较理想产量。

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