2.2.5  不同化学药剂对棉铃空间分布的影响

2.2.5.1  对成铃空间分布的影响

从表2-3可知，棉铃占比总体呈现由下而上、由里及外逐渐递减的规律，棉铃主要集中在中下部内围果节。从棉铃纵向分布来看，2019年，A1B1、A1B2处理下部铃占比较低，其中A1B2处理较其它处理显著降低8.34%- 11.67%，而A1B2处理的中部铃占比较高，比除CK2外其它处理显著增高7.33%—8.33%，上部铃占比表现为A1B1处理下最高，达15.33%，较CK2 显著增高5.33%；2020年，中下部棉铃占比在各处理下没有差异，其差异主要集中在上部铃，A3B5处理下上部铃占比达18.0%，较处理A3B4、A2B2、CK1、CK2分别显著增高2.33%、2.67%、3.67%、7.27%；从棉铃横向分布来看，两年间各处理下内围铃之间、外围铃之间均没有显著差异。

表2-3 不同化学药剂对成铃空间分布的影响

注：各数值后不同小写字母表示处理间在0.05水平上存在显著差异。

2.2.5.2  对吐絮铃空间分布的影响

吐絮情况是反映棉花群体生长整齐度的指标之一，也是直接影响棉花产量及收获的重要因素。从吐絮期棉铃吐絮率的空间分布（图2-4）来看，棉铃吐絮部位主要集中在棉株中下部果枝、内围果节。不同空间位置棉铃吐絮率差异较大，其中2019年棉花中部果枝的内围果节各处理吐絮率平均在20.0%—42.5%之间，下部果枝的内围果节各处理的吐絮率平均在36.67%—65.0%之间，A1B1、A1B2处理的中下部果枝内围果节吐絮率较低，分别为28.33%、31.67，较CK2低16.25%、12.91%，A2B2处理达53.75%，较CK1、CK2分别提高2.08%、9.17%；2020年棉花中部果枝的内围果节各处理的吐絮率平均在29.58%—35.0%之间，下部果枝的内围果节各处理吐絮率平均在49.17%—56.67%之间，中下部果枝内围果节吐絮率表现为A3B5>A2B3>A2B2>CK1>A3B4>CK2，其中A3B5较其它处理高出2.5%—5.83%。这说明A3B5处理对棉花群体进行集中吐絮具有促进作用。

图2-4 不同化学药剂对吐絮铃空间分布的影响

2.2.6  不同化学药剂对棉花产量及其构成因素的影响

由表2-4可知，2019年棉花单株铃数在A2B2处理下达最高，较其它处理高出0.3- 3.3个，且与CK2存在显著性差异，而A1B1、A1B2处理分别较CK2显著减少1.8、1.7个，且其单铃重较CK2分别显著降低6.27%、8.43%，最终产量表现为A2B2>CK1>A 2B1>CK2>A1B1>A1B2，其中A2B2分别较CK1、CK2提高2.5%、16.9%，并与CK2存在显著性差异；2020年棉花单株铃数在A2B3、A3B5处理下表现较高，比CK2分别显著增加1.7、1.6个，各处理之间单铃重没有差异，最终产量表现为A2B3>A3B5>A2B2>CK1>A3B4>CK2，其中A2B3、A3B5处理分别较其它处理提高6.31%- 19.19%、4.93%- 17.64%，且均与CK2存在显著性差异。

表2-4 不同化学打顶剂对棉花产量及其构成因素的影响

注：各数值后不同小写字母表示处理间在0.05水平上存在显著差异。

2.2.7  棉花植株形态指标与产量的相关性分析

2.2.7.1  棉花植株形态相关性状及产量的皮尔逊相关矩阵

利用相关分析研究棉株形态指标与产量之间的相关关系，使用Pearson相关系数表示相关关系的强弱程度。由图2-5可知，产量与株高、株宽、上部果枝长度、上部成铃率、中下部吐絮率共5项之间的相关关系系数值呈现出显著性，具体来看，产量与株高呈现出0.05水平的显著性；与株宽呈现出0.01水平的显著性；与上部果枝长度呈现出0.01水平的显著性；与上部成铃率呈现出0.05水平的显著性；与中下部吐絮率呈现出0.01水平的显著性。除此之外，株高与果枝数、上部成铃率；主茎节间长与株宽、果枝夹角、角度指数存在极显著正相关；株宽与果枝夹角、角度指数存在极显著正相关，与中下部吐絮率存在极显著负相关；果枝数与上部成铃数呈极显著正相关、与中下部吐絮率呈显著负相关；上部果枝长度与上部成铃率呈极显著负相关；果枝夹角与角度指数呈极显著正相关，与中下部吐絮率呈极显著负相关。

图2-5 棉花植株形态相关性状及产量的皮尔逊相关矩阵

注：SCY：产量；PH：株高；IL：主茎节间长；PW：株宽；FBN：果枝数；FBL：上部果枝长度；BA：果枝夹角；AI：角度指数；UBR：上部成铃率；FRLMP：中下部吐絮率。“*”表示在0.05水平上差异显著；“**”表示在0.01水平上差异显著；“***”表示在0.001水平上差异显著。

2.2.7.2  棉花植株形态相关指标的灰色关联度分析

从表2-5可知，棉花产量与其植株形态指标的灰色关联度范围在0.519-0.753之间，其中与产量最为密切的指标是上部成铃率和果枝数，分别达0.753、0.745，其次与产量关系密切的指标是株高，关联度达0.741。与产量关系密切的前四项指标均是与棉株纵向生长优势有关，这说明，不同化学药剂处理主要通过改变棉花纵向生长，增加果枝数、提高上部成铃率，最终实现增产增收。

表2-5 棉花植株形态相关指标的灰色关联度分析

2.2.8  不同化学药剂对棉花经济效益的影响

由表2-6可知，2019年籽棉收益在A2B2处理下达到最大，高出其它处理2.5%—63.7%，在将药剂及喷施成本考虑在内以后，籽棉经济效益表现为CK1>A2B2>A2B1>CK2> A1B1>A1B2，其中A2B2较CK1降低1.56%，较CK2显著增加15.35%，而处理A1B1、A1B2减产较为严重，其中A1B1较CK1、CK2分别显著降低39.69%、51.95%，A1B2较CK1、CK2分别显著降低43.42%、54.92%；2020年籽棉收益在A2B3处理下达到最大，较其它处理提高1.3%- 19.19%，在除去药剂及机车成本以后，各处理下籽棉经济效益表现为A3B5>A2B3>CK1>A2B2>A3B4>CK2，其中A3B5、A2B3处理分别较CK2显著增高19.81%、19.18%，较CK1处理分别增加7.98%、7.42%。

表2-6 不同化学药剂对棉花经济效益的影响

注：各数值后不同小写字母表示处理间在0.05水平上存在显著差异。2019年籽棉单价为5.2元/千克，2020年籽棉单价为5.8元/千克，人工打顶费用均为60元/亩，调节剂费用为ABA6.5元/克、CPPU 5.8元/克、S33070.65元/克、MH0.472元/克、ETH0.08元/克。

2.3  讨论

植物生长调节剂地合理应用对棉花的株型结构有着重要影响。研究发现，采用DPC处理后的棉花株型表现更为紧凑，并且棉田通风透光性较好（赵强等，2011a）。ABA作为一种较强的植物生长抑制剂，对作物主茎伸长生长、腋芽生长的抑制，茎粗的增加等具有显著作用，（李琬等，2021；赵益等，2020）。S3307作为一种低毒且高效的植物生长延缓剂，可以显著降低株高，控制旺长，同时可以减小果柄长度，增大茎粗，对降低植株重心高度起到有效作用（钟瑞春等，2015；梁建秋等，2017）。CPPU是一种苯基脲类的CTK化合物，是目前人工合成的CTK中具有较高生理活性的植物生长调节剂，不同浓度CPPU处理对树木、草地、开花植物地疯长具有抑制作用。本研究发现，不同化学药剂均在一定程度上减缓了棉株顶部生长，但最终株高高于人工打顶，这可能是在药剂喷施后，棉株对药剂的吸收存在较长时间，因而顶部得以缓慢生长，并向侧边延伸果枝，最终与CK相比主茎节间长缩短、果枝数增加、株宽和角度指数减小，这可能是因为蕾期ABA和S3307共同抑制了棉株顶部GA₃合成，减弱了棉株纵横生长，而铃期ABA与MH复配的化学药剂在加入S3307之后对顶端生长抑制效果达到最佳，这说明三者对棉株顶端抑制起到了协同作用。作为能够抑制内源IAA合成的植物生长调节剂：ETH，在与S3307的复配下也起到了相同作用效果。而ABA+CPPU在棉株蕾期喷施后，棉株顶部嫩叶出现枯黄且凋落的情况，这可能是由于施用浓度过高造成了棉株的枯叶现象，但植株并没有因此停止生长，后期极易出现返青现象。

棉株优质铃的数量与其纵横生长是否平衡有着紧密关系（陈德华等，2005）。纵向生长过旺，会使棉株单铃重下降，不利于产量提高，而横向生长过旺，棉花冠层的通风透光性能就会严重下降，最终导致产量难以提高。前人研究发现，化学打顶处理后的棉花单株结铃数比人工打顶的多，其中棉花的成铃优势主要集中在棉株上部，中下部成铃数没有显著差异（赵强等，2011a；董春玲等，2013；徐新霞等，2015；徐宇强等，2014）。本研究结果与上述一致，各处理除A1B1、A1B2外其它处理中下部果枝成铃率没有差异，成铃率的优势主要集中在上部果枝，其中处理A3B5的上部成铃率最高，且相较于A2B2，A3B5的中下部吐絮率更高，这可能是因为S3307与ETH分别抑制了内源GA₃生物合成、降低了IAA水平，从而减弱棉花顶部生长，使养分集中运输给侧枝生长，在此期间ETH通过影响棉铃内源激素平衡，促进棉花光合产物向棉铃转运，使光合产物的供应与棉铃的成熟吐絮实现高度同步，最终提高籽棉产量。而蕾期喷施含CPPU成分的处理，可能因为顶部叶片泛黄，叶片光合作用下降，以至向侧枝生长运输的光合产物减少，所以中下部成铃率较低，而后期出现贪青晚熟现象，致其吐絮率下降。

棉花产量主要由单位面积内的收获株数、单株铃数、单铃重等决定（张志刚等，2003）。其中对产量贡献最大的是单株铃数，其次是单铃重。植物生长调节剂的应用对棉花产量形成具有较大的调控潜力（李新宇等，2009）。有研究表明，外源喷施植物生长调节剂可以增加棉花的单株铃数以及单铃重，从而达到增产增收的效果（刘帅等，2018；李雪等，2009）。本研究结果发现，2020年不同化学药剂处理下棉花产量均有所提高，且产量构成优势主要体现在单株结铃数，其中A2B3、A3B5单株结铃数较高，其产量也处于较高水平。

化学打顶成本是棉花净收益中不可忽视的一部分。与人工打顶所需费用相比，化学药剂中ABA价格较高，致使其打顶总成本高于人工打顶，但在含ABA的复配调节剂A2B3处理下，籽棉产量大幅提高，其产生的收益远远高于人工打顶，进而也就弥补了个别主成分调节剂所造成的较高成本，而A3B5处理在除去成本后，净效益与A2B3相当，其组合性价比更高。

第3章  复配型化学药剂对棉花干物质与内源激素的影响

棉花具有无限生长特性，棉株花芽分化开始即标志着生殖生长的出现，此后棉株叶片、茎秆等营养器官的生长与现蕾、开花、结铃等生殖器官的生长共存，该阶段营养生长和生殖生长二者并进时间较长，且存在互相促进同时又互相限制的关系，在此时期，若不控制棉株营养生长，棉田则会易出现棉株高大、冠层遮蔽严重等问题，对棉株群体通风透光不利，会减少光合物质向生殖生长的转运比例，最终造成产量低下（郑泽荣等，1980）。长期以来，棉花生产中普遍采用的人工打顶方式，是指人工摘除棉株顶尖生长部位，调整养分分布位置，使营养生长向生殖生长的过渡（Ren et al.，2013）。但人工打顶费时费工，劳动效率低下，在我国植棉业的转型和升级过程中，研制出能够取代人工打顶的技术手段显得尤为重要。目前，棉花生产上逐步大面积应用的化学打顶技术是利用植物生长调节剂进行控制顶尖生长的技术措施。植物生长调节剂是一类可以调控植物的生长、分化和发育，能够促进、抑制或者改变植物的生长，并刺激植株内源激素产生相对的响应（Davies ，2010；Rademacher et al.，2015）。植物生长调节剂在许多作物上的应用已经取得显著作用效果（Gupta et al.，2003；Gao et al.，2017；文廷刚等，2020）。然而，应用于棉花化学打顶技术的植物生长调节剂对棉株生殖生长与营养生长的调控规律及其作用机理有待进一步明确。

本章节通过分析比较棉花光合作用基础、干物质积累分配规律及内源激素等指标在不同化学药剂处理下的响应程度，明确棉花生殖生长与营养生长在不同处理下的变化特征，筛选出对棉花生长发育平衡具有调控效应的最优化学药剂，为实现棉花轻简化栽培提供理论依据。

3.1  材料与方法

3.1.1  试验设计

同第二章。

3.1.2  测定项目及方法

3.1.2.1  SPAD

采用日本产SPAD-502型叶绿素计进行测定，从棉花盛蕾期开始，在各小区随机选取10株具有相同长势的棉花，测量棉花植株倒四叶相对叶绿素含量，在叶片的上、中、下部各测一次，取平均值作为该叶片的SPAD值。

3.1.2.2  叶面积

盛蕾期开始每隔15天左右于棉花主要生育时期测定一次，各小区选取三株长势具有代表性的棉花，将每株叶片取下平铺在白纸板上进行拍照，利用Matlab软件对照片进行处理、提取，计算叶面积（cm²），再利用以下公式计算叶面积指数：

LAI（m²·m^-2）=单株总叶面积(m²·plant^-1)×单位面积总株数（plant）/单位土地面积 （m²）

3.1.2.3  干物质重量

在棉花各主要生育时期内（盛蕾期（FS）、盛花期（FF）、盛铃前期（EFB）、盛铃后期（LFB）、吐絮期（BO）），于各小区选取3株长势具有代表性且一致的棉花将其子叶节以上，分解为叶片、茎秆和生殖器官，于烘箱中105℃下杀青30min后，再调温至85℃烘干，再分别测定各器官干物质重量。

利用Logistic方程（王士红等，2020）对单株棉花生殖器官及营养器官干物质重量分别进行拟合。

3.1.2.4  内源激素

分别在蕾、铃期各阶段喷施完后1d、2d、5d、10d于每个小区随机选取3片棉花倒四叶，人工打顶后取倒三叶，用锡纸包裹，液氮冷冻，于-80℃的低温冰箱保存，采用酶联免疫法对棉株倒四叶叶片中IAA、GA₃、ABA、CTK的含量进行测定。

3.1.3  数据统计及分析

试验数据选用Excel 2019进行统计分析，选用SPSS 25.0进行方差分析，选用Duncan法检验处理间差异，用Origin 2019 b作图，用CurveExpert1.4进行数据拟合分析。