王寧　周紅　楊杰

摘要：為實(shí)現(xiàn)棉花新品系中571的簡化栽培，研究了不同栽培措施[措施1（去枝葉）、措施2（留枝葉）和措施3（苗期噴DPC+留枝葉）]與種植密度 （4.5萬、7.5萬、10.5萬、13.5萬、16.5萬株/hm2） 對中571生育性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：與措施1相比，措施2改變了植株形態(tài)、干物質(zhì)累積及分配，如顯著增加果枝數(shù)、葉枝數(shù)、葉片及總干物質(zhì)累積，降低收獲指數(shù)；但對葉片的生理功能，如葉綠素含量、光合速率、葉綠素?zé)晒?，產(chǎn)量及纖維品質(zhì)均無顯著影響。而措施3可有效抑制葉枝生長，改善葉片部分生理功能（增加ΦPSⅡ、qP和ETR），提高干物質(zhì)累積及收獲指數(shù)，最終增加皮棉產(chǎn)量和纖維長度。不同種植密度對纖維品質(zhì)無顯著效應(yīng)，但對皮棉產(chǎn)量產(chǎn)生影響，其中密度為 4.5萬株/hm2 和7.5萬株/hm2時(shí)可獲得高產(chǎn)；隨著種植密度的再增加，逐漸降低葉枝數(shù)、果枝數(shù)及果枝長度，加重葉片衰老程度，雖增加干物質(zhì)積累但降低了收獲指數(shù)，最終導(dǎo)致產(chǎn)量逐漸降低。綜上所述，中571在措施3和中等密度（4.5萬～7.5萬株/hm2） 種植條件下，可在保證高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)簡化栽培。

關(guān)鍵詞：棉花；簡化栽培；種植密度；生育性狀；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號： S562.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0135-05

棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是紡織工業(yè)的主要原料，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位舉足輕重。然而，由于棉花具有無限生長、株型可塑性以及棉花收獲器官的特殊性，使棉花栽培比小麥、玉米等有限生長作物的栽培更為復(fù)雜繁瑣[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，棉花從種到收，整個(gè)生育期需要14道工序，35次投工，折合22個(gè)工日，比小麥、玉米2季作物用工多2～3個(gè)，單是采收期就長達(dá)2個(gè)月[3]；并且長期以來，我國棉花生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展極其緩慢，棉花生產(chǎn)基本上依靠人工完成，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低[4-5]。近年來，由于農(nóng)村勞動力短缺和人工成本的上升，導(dǎo)致人工收花成本大幅度上升，廣大棉區(qū)迫切要求簡化棉花栽培及實(shí)現(xiàn)棉花收獲機(jī)械化[6-7]。因此，推進(jìn)棉花種植的機(jī)械化進(jìn)程，簡化棉花田間管理的農(nóng)藝措施，種植“懶棉花”顯得尤為必要。

我國棉花栽培歷來以精耕細(xì)作著稱于世，其中去葉枝作為棉花整枝技術(shù)的主要內(nèi)容，在中國內(nèi)陸棉區(qū)一直廣泛應(yīng)用[8]。一般認(rèn)為整枝不僅可以減輕田間郁閉，改善棉田通風(fēng)透光，而且有利于減少棉株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)的消耗，對營養(yǎng)生長和生殖生長起調(diào)節(jié)作用[9]。但是多次整枝不僅減少了前期光合葉面積，而且目前整枝操作還不能完全進(jìn)行機(jī)械化操作，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，影響棉花綜合效益的提高。而國外種植棉花并不進(jìn)行整枝操作，對于生長過旺的棉株則主要通過噴施甲哌等化控措施進(jìn)行控制[7]。隨著化學(xué)調(diào)控技術(shù)在我國的應(yīng)用和推廣，以及植棉農(nóng)民對簡化栽培的青睞，國內(nèi)許多學(xué)者開始傾向于保留利用葉枝，并證實(shí)葉枝具有利用價(jià)值，認(rèn)為留葉枝不僅可以節(jié)省用工，還可以為果枝和根系提供營養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)間接成鈴，在一定條件下可以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)[7，10-12]。

中571是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所通過株型育種選育出的轉(zhuǎn)基因抗蟲常規(guī)棉新品系，具有整齊度好，瘋杈贅芽少、株高、果枝始節(jié)高度和果枝長度適中、株型緊湊、結(jié)鈴較為集中等特點(diǎn)，具有適宜簡化栽培管理和機(jī)械采收的潛力。本試驗(yàn)通過對中571進(jìn)行簡化整枝栽培措施和種植密度組合處理，研究不同組合對棉花株型、生理、產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生的影響，明確簡化整枝栽培管理下最適宜種植密度，以期加快培育與推廣適宜全程種植機(jī)械化的棉花品種，以及為株型育種和簡化栽培提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料與地點(diǎn)

以中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所選育而成的中571為供試材料，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所東場基地（河南安陽）進(jìn)行田間試驗(yàn)。試驗(yàn)田土壤肥力中等、地勢平坦、地力均勻、排灌方便，耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量分別為有機(jī)質(zhì)8.2 g/kg、全氮0.57 g/kg、速效磷12.1 mg/kg和速效鉀98.4 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

于2013年4月22日進(jìn)行田間播種；試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為栽培措施，設(shè)措施1（去枝葉）：于現(xiàn)蕾后8 d將所有葉枝捋掉，去贅芽，于7月28日正常打頂去邊心；措施2（留枝葉）：保留所有葉枝，不去贅芽，僅正常打頂；措施3（苗期噴DPC+留枝葉）：在苗期分3次噴施甲哌（DPC），分別于播種后30、50、60 d分別噴施DPC為4.5、6.0 、7.5 g/hm2，且保留所有葉枝，不去贅芽，僅正常打頂；其他管理措施同大田常規(guī)。副區(qū)為密度處理，設(shè)4.5萬、7.5萬、10.5萬、13.5萬、16.5萬株/hm2；各裂區(qū)在每個(gè)主區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列，采用10行區(qū)栽植，小區(qū)面積64 m2，4次重復(fù)。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

每小區(qū)選定2 m2區(qū)域，定時(shí)收集植株脫落的葉片、蕾、鈴等，計(jì)算脫落生物量；小區(qū)收獲前收集該區(qū)域植株，將植株各器官分解裝袋，在105 ℃烘箱內(nèi)殺青 30 min，80 ℃下烘 48 h，稱質(zhì)量測定生物量；其中收獲指數(shù)=籽棉產(chǎn)量/總生物量×100%。

在8月13日（盛鈴期）的晴天09：00—11：00分別測定主莖功能葉（倒三葉）中部的葉綠素含量、葉光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù)，每項(xiàng)指標(biāo)在每個(gè)小區(qū)重復(fù)5次。葉綠素含量使用日本產(chǎn)SPAD-502（Minolta）葉綠素計(jì)測定；光合速率測定用Li-6400 型便攜式光合儀（Li-COR，Lincoln，USA）測定，大氣CO2濃度為330～360 mg/kg，光合有效輻射為（1 150±50） μmol/（m2·s）；葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定用便攜式熒光儀（PAM 2100，Walz，Effeltrich，Germany）測定PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、實(shí)際光量子效率（ΦPSⅡ）、光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)（qP）和非光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)（qN）等葉綠素?zé)晒鈪?shù)；光合電子傳遞速率（ETR）通過以下公式計(jì)算：ETR=ΦPSⅡ× PAR×0.50×0.84，其中PAR是光照培養(yǎng)室的光照度 [500 μmol/（m2·s）]，0.50代表光能在光系統(tǒng)間的分配系數(shù)，0.84指葉片表面的光能平均有84%被葉片吸收[13]。

收獲前選代表性植株10株，調(diào)查基本農(nóng)藝性狀，如株高、果枝始節(jié)、始節(jié)高度、果枝數(shù)、葉枝數(shù)、上（1～4果枝）中（5～8果枝）下（8以上果枝）部果枝長度、葉枝數(shù)、單株鈴數(shù)、鈴質(zhì)量等，收獲10個(gè)中部內(nèi)圍鈴軋花后測定衣分，并選取50 g皮棉交由農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心統(tǒng)一測定纖維品質(zhì)。記錄小區(qū)實(shí)收籽棉產(chǎn)量，并據(jù)其與衣分計(jì)算皮棉產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0（SPSS Inc.Chicago，USA）處理數(shù)據(jù)，以Duncans多重比較進(jìn)行差異顯著性檢（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對株型的影響

由表1可知，栽培措施顯著影響棉花的始節(jié)高度、果枝數(shù)、葉枝數(shù)和上部果枝長度；與措施1和措施2相比，措施3的始節(jié)高度要顯著低于其他處理，而措施3的果枝數(shù)和上部果枝長度最高，措施2次之，措施1的這2項(xiàng)指標(biāo)最小；措施2的葉枝數(shù)最高，每株可達(dá)2.5個(gè)，措施3次之，每株為1.7個(gè)。種植密度對株型影響較大，其中種植密度由4.5萬株/hm2增加到16.5萬株/hm2時(shí)，株高和始節(jié)高度分別由101.5 cm和29.8 cm逐漸增加到107.8 cm 和40.6 cm，果枝數(shù)和葉枝數(shù)則分別由14.0個(gè)和3.5個(gè)逐漸降低到11.3個(gè)和0.2個(gè)，上、中、下部的果枝長度也逐漸降低，尤其是下部和中部的果枝降低幅度較高（表1）。栽培措施×種植密度互作對葉枝數(shù)影響顯著，但對其他株型性狀無顯著影響。

2.2 不同處理對葉綠素、光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

栽培措施及栽培措施×種植密度互作對葉綠素含量和光合速率無顯著影響，但隨著密度的增加，顯著降低了葉綠素含量和光合速率（圖1）；其中當(dāng)密度增加到13.5萬株/hm2和16.5萬株/hm2時(shí)，葉綠素含量顯著低于4.5萬株/hm2和 75萬株/hm2 條件下的結(jié)果；而當(dāng)密度由4.5萬株/hm2增加到10.5萬株/hm2時(shí)，光合速率顯著降低，但隨著密度再增加光合速率則不再發(fā)生變化。

不同的栽培措施對Fv/Fm無顯著影響，但顯著影響其他參數(shù)（表2）；其中措施3處理的ΦPSⅡ、qP和ETR要顯著高于其他處理，而qN則較低，分別是措施1和措施2的712%和83.8%。隨著密度的增加，逐漸降低了Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和ETR，其中當(dāng)密度增加到16.5萬株/hm2時(shí)，這幾項(xiàng)指標(biāo)顯著低于4.5萬株/hm2時(shí)的結(jié)果，分別比4.5萬株/hm2 條件下的結(jié)果降低3.9%、13.1%、15.9%和13.3%。栽培措施×種植密度互作顯著影響ΦPSⅡ、qP和ETR（表2）。

2.3 不同處理對干物質(zhì)累積和分配的影響

由圖2可知，不同的栽培措施及種植密度對干物質(zhì)的累積及分配產(chǎn)生影響；不同的栽培措施影響干物質(zhì)的累積，措施1處理的單位面積葉片及總干物質(zhì)累積最低，其中葉片干物質(zhì)累積分別是措施2和措施3的87.0%和79.4%，而總干物質(zhì)累積分別是措施2和措施3的92.2%和838%；不同的栽培措施對葉比重?zé)o顯著影響，但影響干物質(zhì)向生殖器官中分配，其中措施2的收獲指數(shù)要顯著低于措施1和措施3。當(dāng)種植密度由4.5萬株/hm2增加到10.5萬株/hm2時(shí)，單位面積的葉片及總干物質(zhì)顯著增加，當(dāng)種植密度再增加時(shí)，單位面積的葉片及總干物質(zhì)增加幅度有所降低（圖2）；種植密度影響干物質(zhì)的分配，其中在4.5萬株/hm2和7.5萬株/hm2條件下，葉比重較低但收獲指數(shù)較高，而在中高密度下（10.5萬～16.5萬株/hm2）則相反。

栽培措施影響產(chǎn)量及構(gòu)成因素，其中措施3處理產(chǎn)量最高，分別比措施1和措施2高127.6 kg/hm2和157.6 kg/hm2，較高的產(chǎn)量主要?dú)w因于具有較高的鈴數(shù)，單株鈴數(shù)比其他處理平均高2.8個(gè)鈴（表3）；措施3處理的鈴質(zhì)量與其他處理無顯著差異， 但衣分則要顯著低于其他處理。種植密度對衣分則無顯著影響，但顯著降低了單株鈴數(shù)及鈴質(zhì)量（表3）；隨著種植密度的增加，皮棉產(chǎn)量先表現(xiàn)出略有增長而后逐漸降低，其中密度在7.5萬株/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，而在165萬株/hm2 條件下產(chǎn)量最低。

由表4可知，栽培措施影響纖維長度，其中措施3處理的纖維長度則要顯著高于其他處理，分別比措施1和措施2增加0.78 mm和0.67mm；與措施1相比，措施2和措施3雖對斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值無顯著影響，但斷裂比強(qiáng)度有增加的趨勢，而馬克隆值有降低的趨勢。種植密度和栽培措施×種植密度互作則對這幾項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均無顯著影響。

3 討論與結(jié)論

在我國，除西北內(nèi)陸棉區(qū)外，去葉枝一直作為一項(xiàng)很重要的田間管理技術(shù)被廣泛運(yùn)用，而美國、以色列和埃及等棉花主產(chǎn)國則保留葉枝[8]。對于棉花葉枝能否利用，在棉花栽培上一直有爭議。有研究認(rèn)為，保留棉花葉枝，消耗養(yǎng)分、成鈴少、成熟晚，并造成郁閉，影響田間透風(fēng)透光，導(dǎo)致主莖鈴中爛鈴增加、皮棉減產(chǎn)、纖維品質(zhì)下降等[10-11，14]；但也有部分研究表明，留葉枝消耗養(yǎng)分有限，且可以產(chǎn)生一部分鈴彌補(bǔ)果枝鈴的減少，可使棉花單產(chǎn)提高1.9%～31.5%[15-18]。

本研究結(jié)果表明，與措施1（去枝葉）相比，措施2（留枝葉）改變了部分株型形態(tài)（表1），如顯著增加了葉枝數(shù)、葉片及總干物質(zhì)；徐立華等[11]和周歡等[17]報(bào)道也指出，留葉枝能增大棉花的“源”與“庫”，提高前中期的葉面積系數(shù)，擴(kuò)大光合面積，促進(jìn)棉株的生長，壯大營養(yǎng)體，增加葉比例（圖2），但影響生育期間田間透風(fēng)通光，從而造成下部蕾鈴的大量脫落以及降低收獲指數(shù)（圖2）。然而留葉枝增加了葉枝數(shù)、果枝數(shù)及上部果枝長度，可以彌補(bǔ)下部結(jié)鈴的減少；同時(shí)保留葉枝并未影響葉片的生理功能，如葉綠素含量、光合速率、葉綠素?zé)晒鈪?shù)等（圖1和表2），從而對產(chǎn)量及纖維品質(zhì)均無顯著影響（表3和表4）。這也與其他學(xué)者報(bào)道的留葉枝對產(chǎn)量[14，16-17]和纖維品質(zhì)[7，19-20]無顯著影響的結(jié)果相一致。保留葉枝后棉株的生長發(fā)育與正常整枝的棉株相比，會出現(xiàn)一些新的變化，如植株形態(tài)、干物質(zhì)分配等，會促進(jìn)棉株?duì)I養(yǎng)生長，降低群體的通透性及收獲指數(shù)，從而增大對化控措施的依賴程度[8]。甲哌化控是目前棉花栽培管理中常見的農(nóng)藝技術(shù)，可抑制棉花營養(yǎng)生長并對棉花株型進(jìn)行優(yōu)化，但噴施甲哌對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響則沒有一致的結(jié)果[21-23]。在本試驗(yàn)中，措施3（苗期噴DPC+留枝葉）有效抑制了葉枝的生長（表1），同時(shí)改善葉片部分生理功能，提高了光能利用效率，如增加了ΦPSⅡ、qP和ETR（表2），增加干物質(zhì)的累積及向產(chǎn)量器官中分配比例（圖2），最終提高了皮棉產(chǎn)量和纖維長度（表3和表4）。因此，保留枝葉及合理運(yùn)用DPC調(diào)控棉花生長，塑造合理的群體結(jié)構(gòu)，有利于提高棉花產(chǎn)量和改善棉花品質(zhì)。

葉枝的去留是一個(gè)需要綜合權(quán)衡的問題，應(yīng)當(dāng)與其他關(guān)鍵技術(shù)有機(jī)結(jié)合，除了品種、化控等以外，還需要適宜的種植密度，實(shí)現(xiàn)合理密植與葉枝利用的有機(jī)結(jié)合，是棉花增產(chǎn)增效的重要途徑[9，24-25]。本試驗(yàn)中，不同種植密度間的纖維品質(zhì)雖無顯著差異（表4），但較低密度（4.5萬株/hm2和7.5萬株/hm2）條件下產(chǎn)量較高，尤其以7.5萬株/hm2時(shí)的產(chǎn)量最高；而隨著種植密度的再增加，如密度由7.5萬株/hm2 增加到16.5萬株/hm2，產(chǎn)量則逐漸降低（表3）；這可能與高密度下增加了郁閉程度，降低葉片功能（葉綠素含量、光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù)）和改變干物質(zhì)分配有關(guān)（圖1、圖2和表2）。朱永歌等研究結(jié)果也表明，種植密度過高，棉花葉面積過大，田間郁閉嚴(yán)重，群體通風(fēng)透光較差，難以形成高產(chǎn)[26]。種植密度是影響棉花群體大小的主要因素，葉枝去留對棉花群體大小也有顯著的影響，密度大小與葉枝去留存在相互影響，會對棉花產(chǎn)量形成產(chǎn)生互作效應(yīng)[9，25]。但在本試驗(yàn)中，栽培措施×種植密度對產(chǎn)量及品質(zhì)均無互作效應(yīng)，這種不一致的結(jié)果可能與試驗(yàn)中所用品種有關(guān)。

合理密植是棉花增產(chǎn)的基礎(chǔ)措施[27]，中571在較大密度范圍內(nèi)（4.5萬～7.5萬株/hm2）保持產(chǎn)量穩(wěn)定且纖維品質(zhì)不受影響，在黃河流域生產(chǎn)上應(yīng)在7.5萬株/hm2左右的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)與傳統(tǒng)整枝（措施1）相比，保留葉枝及在苗期噴施DPC（措施3）可優(yōu)化其株型，改善葉片生理功能，提高產(chǎn)量和纖維品質(zhì)。因此，只要栽培管理得當(dāng)，簡化整枝不僅可以減少用工投入，降低生產(chǎn)成本，而且還可以增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的效果。鑒于本試驗(yàn)僅是1年1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的結(jié)果，具有一定的局限性，為了證明結(jié)果具有的廣泛應(yīng)用性還需要進(jìn)一步在不同的地點(diǎn)來開展試驗(yàn)。

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