“棉太金”對長江流域棉區(qū)不同密度麥（油）后直播棉產(chǎn)量形成和成鈴結構的影響

聶嘉誼，杜明偉，朱燁倩，羿國香，李亞兵，田曉莉，李水清，陳舫，張立禎*，李召虎

（1.中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，北京100193；3.安徽省農(nóng)業(yè)技術推廣總站，合肥230001；4.湖北省農(nóng)業(yè)技術推廣總站，武漢430070；5.中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所，河南 安陽455000；6.湖北省監(jiān)利縣朱河鎮(zhèn)農(nóng)技服務中心，武漢430070）

棉花是世界性的重要經(jīng)濟作物[1]，也是我國重要的戰(zhàn)略物資[2]。棉花屬于勞動密集型作物。隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快， 勞動力的持續(xù)轉(zhuǎn)移，棉花生產(chǎn)成本逐年提高，植棉收益逐年降低[3-5]。 長江流域是我國主要的棉花產(chǎn)區(qū)之一，主要采用營養(yǎng)缽育苗移栽技術[6]。 多年來營養(yǎng)缽育苗移栽在獲得早苗、保證全苗、增蕾增鈴、早熟增產(chǎn)和解決兩熟矛盾等方面發(fā)揮了重要作用[7]，但這種種植方式也帶來了移栽用工多、勞動強度大和大田管理煩瑣等諸多問題。 此外，該技術主要通過延長結鈴期以增加結鈴數(shù)，從而達到高產(chǎn)，但結鈴期的延長也導致了吐絮期較長，不利于機械采收[8]。 不僅如此，棉苗移栽中受到前茬以及氣候的影響， 經(jīng)常出現(xiàn)移栽質(zhì)量差、僵苗遲發(fā)晚熟的現(xiàn)象，這嚴重限制了該區(qū)棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[9]。麥（油）后直播棉是小麥、油菜收獲之后直播棉花的一種種植模式， 輔以機械化采收，省時省工，利于緩解棉糧爭地矛盾[10]，是實現(xiàn)棉花種植輕簡化、機械化的重要途徑，已成為長江流域棉花種植的發(fā)展方向[11-12]。

麥（油）后直播棉結鈴期較短，因此要在選用特早熟品種基礎上，以高種植密度彌補生長期不足帶來的產(chǎn)量損失，同時采用化學調(diào)控技術促進集中成鈴和吐絮便于機械采收[13]，以達到降低勞動力需求的目標。棉太金（縮節(jié)胺類調(diào)節(jié)劑）屬于外源植物生長延緩劑，通過抑制赤霉素的合成來阻礙細胞的伸長和擴大，從而影響棉花的生長，改善棉花的株行結構與生理特性[14]。 前人研究發(fā)現(xiàn)，縮節(jié)胺施用的劑量與時間的差異，對棉花化控效果會產(chǎn)生較大影響，過量使用縮節(jié)胺甚至會造成減產(chǎn)；如果在棉花生長發(fā)育早期少量多次施用縮節(jié)胺，產(chǎn)量則高于在初花期一次性施用縮節(jié)胺的棉花產(chǎn)量。不同的棉花種植密度對縮節(jié)胺的響應也不同，一般來說，越高的種植密度，縮節(jié)胺的應用效果越好[15]。 同時，縮節(jié)胺受外界環(huán)境影響很大，干旱或降雨量過多等都會影響縮節(jié)胺的效果[16-20]。 在一些氣候條件適宜的地區(qū)，較低的縮節(jié)胺劑量和較少的施用次數(shù)即可達到滿意的調(diào)控效果[21]；而在其他一些地區(qū)，中高劑量的縮節(jié)胺處理才可以抑制棉花過旺的營養(yǎng)生長，達到節(jié)本增效的目的[22]。 因此，在使用縮節(jié)胺調(diào)節(jié)棉花生長時，要做到因地制宜[20,23]。

雖然前人在縮節(jié)胺對棉花產(chǎn)量形成影響方面做了很多研究，但是研究結果在不同生態(tài)區(qū)和管理條件下差異較大，特別是針對長江流域麥（油）后直播高種植密度條件下縮節(jié)胺對棉花產(chǎn)量形成的影響及其與種植密度和氣候的相互作用研究還不夠。 因此，本研究選擇長江流域3 個典型生態(tài)區(qū)的不同種植密度麥（油）后直播棉，在關鍵生育時期噴施不同劑量棉太金， 探究棉太金對棉花產(chǎn)量形成和成鈴結構的影響， 及其與生態(tài)環(huán)境和種植密度的相互作用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2011―2013 年在安徽省池州市東至縣、湖北省石首市與湖北省荊州市進行。 安徽省池州市東至縣位于安徽省南部（由于安徽省池州市東至縣無氣象站，氣象數(shù)據(jù)以安徽省安慶市氣象站為準，兩地相距60 km），湖北省石首市（由于湖北省石首市無氣象站， 氣象數(shù)據(jù)以湖北省荊州市為準，兩地相距80 km）位于湖北省中軸線南段，湖北省荊州市位于湖北省中南部，3 個試驗點均屬于亞熱帶季風氣候，雨熱同期，日照充分，雨量充足，研究區(qū)氣象條件如圖1。 供試品種為國欣農(nóng)研會選育的短季棉早熟品種國欣早12-1。試驗中所用的植物生長調(diào)節(jié)劑為棉太金（質(zhì)量分數(shù)27.5%氨?！ぜ走咚畡芍袊r(nóng)業(yè)大學提供。

圖1 2011―2013 年研究區(qū)域日最高氣溫、日最低氣溫及降水量

1.2 試驗設計及田間管理

試驗于2011―2013 年在安徽東至、2011 年在湖北石首、2012 年在湖北荊州共3 個試驗點進行。安徽東至試驗點將各小區(qū)一分為二，一半種油菜一半種小麥，收獲后播種棉花；湖北石首及湖北荊州試驗點為油菜收獲后播種棉花； 試驗設種植密度、棉太金制劑用量2 個試驗因子，種植密度設3 個水平：7.5、9.0 和10.5 株·m－2， 棉太金用量設3 個水平：M0（清水對照）和M1、M2（表1）。 種植密度與化控共9 個處理，完全隨機排列，每個處理3 次重復。 3 行區(qū)，行距為1.2 m，行長10 m，每小區(qū)面積36 m2。

表1 棉太金系統(tǒng)化控運籌 L·hm－2

肥料：N（純氮）、P2O5（五氧化二磷）、K2O（氧化鉀）的用量分別為150、75、150 kg·hm－2，其中氮肥分別于三葉期、蕾期末、盛花期施用，用量分別為總量的10%、30%和60%。磷、鉀肥分別于三葉期和蕾期末施用，每次用量都為總追肥量的50%。 其他管理措施按當?shù)爻Ｒ?guī)進行。

脫葉催熟： 脫葉催熟劑于10 月18 日噴施，脫葉劑為50%（質(zhì)量分數(shù)，下同）噻苯隆可濕性粉劑，催熟劑為40%（質(zhì)量分數(shù)）乙烯利水劑；用30 g 脫葉劑和150 mL 催熟劑， 桶混后進行莖葉噴施。 噴藥后氣溫：最高溫仍在20 ℃左右，有利于脫葉催熟劑藥效的發(fā)揮。

1.3 測定項目和方法

成鈴數(shù)的測定方法為每小區(qū)掛牌標記10 株代表性植株， 分別于8 月15 日和10 月5 日進行測定，最終成鈴數(shù)以10 月5 日調(diào)查為準。鈴重的測定方法：每小區(qū)掛牌標記10 株代表性植株，整株收獲所有吐絮棉鈴并計數(shù)，稱量后計算獲得。 11 月1 日調(diào)查脫葉和吐絮情況，11 月15 日實收測產(chǎn)。 吐絮率（%）為吐絮鈴數(shù)/ 總鈴數(shù)；霜前花率為下霜前吐絮的鈴數(shù)/總鈴數(shù)。 產(chǎn)量為在小區(qū)實收產(chǎn)量的基礎上計算每公頃實收籽棉產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 和R 語言軟件處理數(shù)據(jù)和繪表繪圖，采用IBM SPSS 20 進行數(shù)據(jù)方差分析，采用最小顯著差數(shù)法（Least significant difference，LSD）進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 對籽棉產(chǎn)量的影響

如表2 所示，2011―2013 年試驗中，籽棉產(chǎn)量受到年份、地點和化控的顯著影響，但不受密度影響；同時，地點與密度、化控與年份和化控與地點之間的互作也會顯著影響籽棉產(chǎn)量。 如表3 所示，安徽東至縣試驗點在M0 處理下2011―2013 年籽棉產(chǎn)量逐年遞增，M1 處理下3 年籽棉產(chǎn)量相差不大，M2 處理下2013 年與2012 年籽棉產(chǎn)量相近，且均高于2011 年。 湖北省石首市在7.5 株·m－2和9株·m－2密度下，各化控處理產(chǎn)量無顯著差異，但在10.5 株·m－2密度下，M0 處理產(chǎn)量比M1 與M2 處理顯著降低。 湖北省荊州市試驗點在10.5 株·m－2密度下，3 種化控處理的產(chǎn)量無顯著差異， 而在7株·m－2和9 株·m－2密度下，M0 與M1 處理的籽棉產(chǎn)量顯著高于M2。綜合考慮認為，在M1 處理下可穩(wěn)定獲得較高的籽棉產(chǎn)量。

表2 棉太金化控（MC）、種植密度（PD）、年份（Y）、地點（S）對籽棉產(chǎn)量、單位面積成鈴數(shù)、鈴重、吐絮率和霜前花率方差分析結果

2.2 對單位面積成鈴數(shù)的影響

如表2 所示，單位面積成鈴數(shù)受到年份、地點、種植密度和化控的顯著影響，并且受年份和化控互作的顯著影響。 如表3 所示，2011―2012 年安徽東至試驗點M1 與2012 年低密度下M2 處理的單位面積成鈴數(shù)均大于對照組M0，且整體上的趨勢大致為M1＞M2＞M0； 而2012 年安徽東至試驗點中、 高密度下均為M1＞M0＞M2，2013 年安徽試驗點單位面積成鈴數(shù)為M0＞M1＞M2， 總體上9株·m－2密度下單位面積成鈴數(shù)最多。 2011 年湖北省石首市試驗點： 在低密度下，M0 處理單位面積成鈴數(shù)顯著高于M2，而M0 和M1 無顯著性差異；同一化控處理不同密度下比較，M2 處理下9 株·m－2密度的最多。

2.3 對鈴重的影響

如表2 所示，2011―2013 年試驗中， 鈴重受到年份、地點、密度和化控的顯著影響，同時也受到化控與密度、化控與地點互作的顯著影響。如表3 所示，2012―2013 年在安徽省東至縣試驗點，密度和化控對鈴重幾乎無影響。 2011 年湖北省石首市試驗點鈴重：在同一化控M0 和M2 處理下，均呈現(xiàn)低密度時大于高密度； 同一密度處理下，7.5株·m－2時為M2 處理顯著高于M0 與M1，9 株·m－2時為M1 處理顯著高于M0 與M2。2012 年湖北省荊州市試驗點各密度下的鈴重， 均以M1 處理最高。

2.4 對吐絮率和霜前花率的影響

如表2 所示，2011―2013 年試驗中，棉花吐絮率受年份、密度和化控的極顯著影響，同時受地點與化控互作、年份與化控互作，以及年份、化控與密度三者互作的顯著影響。 如表3 所示，2011 年安徽省東至縣在低密度M1 吐絮率顯著高于M0， 中高密度各化控處理之間無顯著性差異，在M0 處理下高密度吐絮率顯著高于低密度；2012 年各密度在中密度處理下M0 顯著高于M2，M0 與M1 間無顯著性差異；2013 年安徽省東至縣， 在低密度下M1高于M0， 在M0 處理下高密度吐絮率顯著高于低密度。 2011 年湖北省石首市在M0 處理下中密度吐絮率顯著高于其他2 個密度。 2012 年湖北省荊州市棉花吐絮率：在中高密度處理下，不同化控處理間差異顯著，即M1＞M2＞M0；在同一化控M0處理下，低密度顯著高于中密度。

如表2 所示，霜前花率受到年份和化控的極顯著影響，同時受年份與化控互作，以及二者與密度互作的顯著影響。 如表3 所示，同一試驗點同一種植密度下，使用棉太金的處理M1、M2 的棉花霜前花率均顯著高于對照處理M0， 只有在2011 年安徽東至中密度處理下M1 顯著高于M2， 其他各處理M1 與M2 之間無顯著性差異，同時密度對霜前花率無影響。 所以，噴施低劑量棉太金（M1 處理）即可獲得較高的霜前花率。

3 討論

由于棉花的形態(tài)結構有很強的可塑性， 降水、溫度等氣候環(huán)境的變化[20]和種植密度等[24]均會對棉花的株型造成較大影響， 進而影響產(chǎn)量的形成，所以建立適合長江流域氣候條件和棉花栽培規(guī)律的調(diào)控準則很重要。 本研究在安徽東至、湖北石首和荊州通過設置3 個棉太金用量和3 個密度水平，探討了棉太金對不同密度麥（油）后直播棉產(chǎn)量形成和成鈴結構的影響。

在安徽省東至縣試驗點2012―2013 年天氣較為正常，噴施棉太金處理的籽棉產(chǎn)量均高于清水對照M0 處理，可見正常年份適當噴施棉太金有利于棉花高產(chǎn)。2012 年湖北省荊州市試驗點，7.5 株·m－2和9 株·m－2下M2 處理的產(chǎn)量下降，但在10.5 株·m－2密度下產(chǎn)量較高。 查看當年天氣發(fā)現(xiàn)棉花生育過程，尤其是后期發(fā)生嚴重干旱。 前人研究指出在干旱年份施用棉太金會降低棉花產(chǎn)量[20]，因為干旱脅迫下棉株本就發(fā)育較差[16]，枝葉較小，使用棉太金使得棉株枝葉進一步減少，影響光合作用，使得果枝發(fā)育不良，造成結鈴數(shù)減少[24]，最終影響產(chǎn)量，而密度較高則可補償產(chǎn)量損失。 2011 年安徽省東至縣試驗點播種后和蕾期、湖北省石首市試驗點吐絮期降水較多溫度較低，導致兩地產(chǎn)量不同程度降低，特別是安徽東至棉花產(chǎn)量下降嚴重。 這可能是由于未噴施棉太金的棉花枝葉過度生長，加劇了棉花冠層對下部棉鈴的遮蔽， 特別是在高密度條件下，影響了植株中下部的通風，導致下部爛鈴嚴重，棉鈴脫落較多，產(chǎn)量下降；而前人研究認為，鈴數(shù)對產(chǎn)量的貢獻最大[25]。這與前人在濕潤的年份使用棉太金能夠增加產(chǎn)量的研究結果相吻合[16,26]。 可見，在雨水過多年份噴施棉太金對棉花有保鈴效果，可保證棉花高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

同一密度下，棉太金處理的鈴重相對于清水處理有所增加，這可能是因為棉太金能調(diào)節(jié)棉株的株型結構，使冠層結構更合理，生育后期群體光合速率較高，光合物質(zhì)積累多，保證了較多的光合物質(zhì)分配到生殖器官中[27]。

在霜前花率方面，楊長琴等認為其隨著縮節(jié)胺施用量增加而降低，并認為這可能與早熟棉營養(yǎng)生長較弱、DPC 用量過高延緩生育轉(zhuǎn)化有關[28]。 而在本研究中， 噴施棉太金可使霜前花率顯著提升，與郭承君等[29-30]研究結果一致。 2011 年與2012 年在安徽試驗站點霜前花率差別較大，說明霜前花率受天氣影響較大； 而同一試驗站點同一化控處理下，隨著種植密度的增加，霜前花率幾乎無變化，說明棉花霜前花率不受種植密度影響。

4 結論

本研究結果表明，在長江流域油（麥）后直播棉噴施棉太金可有效增產(chǎn)，適宜的運籌為7.5 株·m－2條件下，按1∶2∶3 分3 次施用棉太金，總用量為1.08 L·hm－2，利于高產(chǎn)及機械采收。 同時，在實際應用中，應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件及當年的天氣條件進行適當調(diào)整。 雨水過多發(fā)生澇災時，應噴施棉太金并及時補苗定苗和排水； 而降水過少發(fā)生旱災時，建議不噴施棉太金且進行合理灌溉。