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不当的脱叶催熟剂（harvest aids）喷施时间会降低棉花（cotton）产量和纤维品质，然而在气温剧烈波动条件下确定最佳喷施时间具有挑战性。本研究分析品种类型和种植模式能否缓解不当喷施时间造成的不利影响。研究人员于2024—2025年在中国新疆开展三因素
不当的脱叶催熟剂（harvest aids）喷施时间会降低棉花（cotton）产量和纤维品质，然而在气温剧烈波动条件下确定最佳喷施时间具有挑战性。本研究分析品种类型和种植模式能否缓解不当喷施时间造成的不利影响。研究人员于2024—2025年在中国新疆开展三因素田间试验，采用2个棉花品种、3种种植模式（H76、H66和L76）、3个喷施时间（T1、T2和T3）并设不施药对照（CK），比较各处理组的脱叶率（defoliation rate，DR）、吐絮率（boll opening rate，BOR）、产量和纤维品质。研究人员通过减去自然（对照）值（NDR和NBOR）确定脱叶催熟剂对DR和BOR的净贡献。喷施时间显著影响DR、BOR、产量和纤维品质。DR和BOR在T2最高；T1和T3较低分别归因于生理未成熟和温度较低。产量损失以及上部冠层棉铃纤维长度和强度下降随喷施提前而增加。在T1—T2和T2—T3区间内，籽棉产量平均损失从15.18%降至8.15%，其平均日变化率从0.95%降至0.36%。相反，纤维长度平均损失从8.44%降至3.81%，而其平均日变化率从0.36%升至0.53%。品种对DR、BOR和产量损失的调节作用易受外部环境因素影响。相反，种植模式对纤维长度和纤维强度损失无显著影响，但通过改变NDR和NBOR对DR、BOR和产量损失具有显著独立主效应：NDR和NBOR一般按L76 > H66 > H76顺序降低，而产量损失按L76 < H66 < H76顺序增加。因此，当最佳喷施时间难以确定时，建议降低种植密度或优化行距配置，而非更换品种，以提高脱叶催熟剂的效能。
一、研究背景与问题提出
新疆是中国最大的棉花（cotton）产区，也是机采棉技术最发达的地区。脱叶催熟剂（harvest aids）通过加速叶片脱落、防止碎叶混入籽棉造成纤维污染与染色，并在采收前促进吐絮，为机械采收提供关键支撑。然而脱叶催熟剂效能受喷施时间、品种选择和种植模式等多因素影响。喷施时间是其效能的关键因素，主要活性成分噻苯隆（thidiazuron）和乙烯利（ethephon）对气温和植株状态敏感：喷施过早会降低产量与品质并造成经济损失，喷施过晚则阻碍脱叶与吐絮、降低机采效率。新疆属温带大陆性干旱气候，采收季气温快速波动与下降，加剧了脱叶催熟剂对喷施时间的敏感性。在气候变化背景下，新疆秋季降温的起始时间与速率年际变异愈发显著，使最佳喷施时间的准确判定更加困难，因此寻找可缓解不当喷施时间不利影响的栽培措施对棉花生产具有重要价值。
不同熟性棉花品种在叶片衰老、棉铃发育、纤维品质形成及对脱叶催熟剂响应上存在差异；脱叶催熟剂扰乱内源激素平衡、加速功能叶衰老与离层形成，对脱叶敏感的品种响应更快、离层相关基因表达启动更早，脱叶率（defoliation rate，DR）更高；品种在棉铃成熟时序和对化学药剂敏感性上亦有差异，导致产量与纤维品质的品种依赖性。但以往研究多聚焦品种响应机制，未同时考察品种与喷施时间在脱叶、吐絮、产量和纤维品质上的交互作用，品种选择的调节作用尚不明确。此外，调整机采棉种植密度与行距配置可重塑冠层光温分布，进而影响冠层生长、产量和品质；已有研究表明优化种植模式可提高脱叶催熟剂效能，但鲜有研究系统考察种植模式能否缓解次优喷施时间的不利影响，以及该效应源于与喷施时间的交互还是种植模式的独立主效应。基于此，研究人员在中国新疆开展三因素田间试验，分析喷施时间、品种和种植模式对机采棉DR、吐絮率（boll opening rate，BOR）、产量和纤维品质的影响，旨在明确品种和种植模式能否缓解不当喷施时间的不利效应，为优化新疆机采棉区脱叶催熟剂效能提供理论与技术支撑。
二、主要关键技术方法
研究人员于2024—2025年在新疆石河子大学农业试验站（44°19′ N，85°59′ E）开展分层田间试验，以品种为主区、种植模式为裂区、喷施处理为裂裂区，设3次重复。供试品种为新疆主栽陆地棉新陆早48号（XLZ48）和新陆早79号（XLZ79）；种植模式为低密度一膜三行等行距（L76，行距76 cm、株距10 cm）、高密度一膜六行宽窄行（H66，行距66 cm + 10 cm、株距10 cm）和高密度一膜三行等行距（H76，行距76 cm、株距5 cm）；喷施时间为8月25日（T1）、9月5日（T2）和9月15日（T3），并设清水对照（CK）。脱叶催熟剂由噻苯隆·敌草隆悬浮剂、专用增效剂和乙烯利催熟剂组成，人工背负式喷雾器喷施；试验区气温由气象站每5 min自动记录并计算日均温。每小区标记10株代表性棉株，于喷施前1天及喷施后7、14、21天调查叶片数、总铃数和吐絮铃数，计算DR、BOR及由清水对照获得的自然脱叶率（NDR）和自然吐絮率（NBOR），并以施药值与对照值之差表征脱叶催熟剂诱导的ΔDR和ΔBOR。收获时以自上而下第3果枝为界划分上部冠层与中下部冠层，测定籽棉产量、皮棉产量、铃重，并按GB/T 20392—2023用USTER? HVI 1000大容量纤维测试仪测定纤维长度、纤维强度和马克隆值，计算产量损失率、品质损失率及相邻喷施时间间的平均日变化率（DT）。统计分析采用R 4.5.1，运用多元方差分析（MANOVA）和方差分析（ANOVA）并配合Tukey检验，显著性水平p < 0.05。
三、研究结果
3.1 脱叶率
四因素交互（年份×喷施时间×品种×种植模式）对喷施后7、14、21天的NDR和ΔDR均不显著，但年份×喷施时间×品种交互对喷施后7天ΔDR和14天NDR显著，故按年份分别进行简单效应分析，结果显示喷施时间具有极显著简单主效应。随喷施时间由T1推迟至T3，DR先升后降并于T2达峰；NDR逐步升高；ΔDR在喷施后7和14天先升后降、21天逐步降低。两品种间差异高度动态，随年份、喷施时间和采样时间显著波动。种植模式对NDR有显著主效应，喷施后7、14、21天均表现为L76 > H66 > H76，且差异随采样时间逐渐缩小；H66的NDR较H76分别高60.63%、37.97%和14.32%，L76较H76分别高65.35%、57.26%和33.78%。种植模式仅对喷施后7天ΔDR有显著影响。
3.2 吐絮率
四因素交互对喷施后7、14、21天NBOR和ΔBOR均不显著，但年份×喷施时间×品种交互对喷施后7天ΔBOR及21天NBOR和ΔBOR显著，按年份分析显示喷施时间具极显著简单主效应。随喷施时间由T1推迟至T3，NBOR逐步升高，ΔBOR先升后降；两品种差异随喷施时间和年份明显波动。种植模式对NBOR有极显著主效应，三个采样时间均表现为L76 > H66 > H76，H66和L76的NBOR较H76分别高15.90%、9.21%、8.95%和30.35%、19.97%、15.23%。ΔBOR的种植模式主效应仅在喷施后21天显著，且模式间最大差异不超过13.00%。
3.3 产量损失
施用脱叶催熟剂显著降低籽棉产量、皮棉产量和铃重，三者的损失率均随喷施时间推迟而逐步下降。籽棉产量损失率在T1、T2、T3下分别为20.42%、9.94%和6.36%，上部冠层棉铃分别为19.69%、8.67%和5.72%，中下部冠层棉铃最大值仅为5.10%；种植模式显著影响籽棉产量损失，上部冠层损失率表现为H76 > H66 > L76，H76较H66高4.75—5.33个百分点、较L76高6.42—8.17个百分点，中下部冠层差异不超过0.60个百分点；品种间差异不显著；籽棉产量平均损失率与日均损失率由T1—T2区间的15.18%和0.95%降至T2—T3区间的8.15%和0.36%。皮棉产量损失率在T1、T2、T3下分别为17.25%、7.33%和4.67%，其平均损失率与日均损失率由12.29%和0.90%降至6.00%和0.27%。铃重损失率在T1、T2、T3下分别为22.72%、10.92%和6.69%，其平均损失率与日均损失率由16.82%和1.07%降至8.81%和0.42%；各产量指标上部冠层损失率均表现为H76 > H66 > L76，品种间差异均不显著。
3.4 纤维品质
施用脱叶催熟剂显著降低上部冠层棉铃纤维品质，而对中下部冠层无显著影响。就马克隆值而言，CK下品种与种植模式存在显著交互，同一模式下XLZ79马克隆值普遍优于XLZ48；XLZ79大致呈L76 > H66 > H76，L76较H76使马克隆值分级在2024年由A级降至B级、2025年由B级降至C级；XLZ48大致呈L76 > H76 > H66；施药显著降低上部冠层马克隆值且降幅随喷施提前而增大，T2下为A级，而T1或T3下降至B级或C级，品种和种植模式间差异不显著。就纤维长度而言，CK下XLZ48上部和中下部冠层纤维长度较XLZ79分别低6.14%和7.24%；施药显著降低上部冠层纤维长度且降幅随喷施推迟而减小，T1下XLZ48和XLZ79分别降低6.96%和13.86%，T2下分别降低3.46%和9.48%，至T3仅为1.39%和0.93%；种植模式间差异不显著；纤维长度平均损失与日均损失由T1—T2区间的8.44%和0.36%变为T2—T3区间的3.81%和0.53%。就纤维强度而言，CK下XLZ79上部和中下部冠层纤维强度较XLZ48分别高6.72%和7.34%；施药显著降低上部冠层纤维强度且降幅随喷施推迟而减小，T1下XLZ48和XLZ79分别降低11.16%和18.59%，T2下分别降低6.73%和13.18%，T3下仅降低2.27%和1.27%；种植模式间差异不显著；纤维强度平均损失与日均损失由T1—T2区间的12.41%和0.45%变为T2—T3区间的5.86%和0.82%。
四、讨论部分总结
在机械采收中，优化脱叶催熟剂喷施时间对平衡脱叶吐絮效能与产量、纤维长度和强度损失至关重要，本研究系统考察了喷施时间对上述四方面的影响以及品种和种植模式的调节作用。关于脱叶率，适时喷施显著提高DR，将DR分解为自然与药剂诱导组分揭示过早与过晚喷施通过不同机制降低DR：T1时气温处于脱叶剂活性最适范围（20—30 °C）而有利于ΔDR升高，但叶片仍处于功能期、自然衰老脱落尚未开始，较低的NDR导致DR低于T2；T3时NDR升至28.06%而ΔDR降至17.22%，一方面喷施推迟后气温迅速下降显著抑制噻苯隆等组分活性，另一方面自然衰老后期叶片生理代谢减弱、对外源化学信号敏感性下降使离层形成减慢，故DR仍低于T2。关于吐絮率，适时喷施显著提高BOR；T1时棉铃尚未达生理成熟，自然吐絮下降且外源刺激难以实现快速吐絮，NBOR与ΔBOR同时降低使BOR低于T2；T3时棉铃更成熟使NBOR升高，但9月下旬至10月上旬日均温骤降削弱植株对药剂的生理响应并抑制乙烯利等催熟剂效能，ΔBOR下降。关于产量与纤维品质，脱叶催熟剂加速落叶、过早终止光合产物向发育中棉铃的供应，显著降低铃重；中下部棉铃发育早、更成熟而上部棉铃发育晚，故上部冠层铃重与纤维品质降幅显著更大；随喷施推迟产量与品质损失呈阶梯式下降，适度推迟可延长棉铃发育的生理窗口、减少强制成熟的影响；两个区间内籽棉产量损失日变化由0.95%降至0.36%而纤维长度损失日变化由0.36%升至0.53%，表明产量与品质损失对喷施时间响应不同步，铃重与产量形成趋于稳定后上部棉铃纤维可能仍处于品质形成阶段，近期研究亦表明施药后纤维纤维素积累与强度形成可通过铃壳非结构性碳水化合物再动员得以维持。关于品种，品种×喷施时间交互随年份和采样时间变化，说明品种间脱叶吐絮差异易受外部环境因素影响而不稳定，两个供试品种均未改变喷施时间效应的格局；脱叶受乙烯和细胞分裂素等信号通路调控，品种差异可能源于信号敏感性基因型差异，吐絮亦受乙烯等激素信号调控，品种差异可能与成熟阶段有关，但其交互机制有待进一步研究；品质方面CK下XLZ79的马克隆值、纤维长度和强度显著优于XLZ48，多数含品种交互项不显著，施药后品种对马克隆值无显著影响而对纤维长度和强度影响极显著，T1下XLZ79上部冠层纤维长度和强度的不利影响显著大于XLZ48，T3下降至2.3%以内，提示优质纤维需要更长生理发育期，对此类品种选择适宜喷施时间可能更为重要。关于种植模式，种植模式通过改变NDR和NBOR对DR和BOR产生显著独立主效应，总体呈L76 > H66 > H76，表明优化行距配置（H66对H76）或降低种植密度（L76对H76）可有效改善冠层脱叶与吐絮，这与Wang等的结果不一致；其原因可能是降低密度或优化行距改善了冠层通风、温度和光照，利于中上部叶片和棉铃正常生长发育及适时衰老成熟，促进自然落叶与吐絮，同理上部冠层籽棉产量、皮棉产量和铃重损失总体呈L76 < H66 < H76，而种植模式对纤维品质无类似调控作用，进一步证实上部棉铃产量与品质对脱叶催熟剂响应不同步；种植模式×喷施时间交互一般不显著，其效应应主要解释为独立主效应，可帮助改善次优喷施时间下的脱叶、吐絮和上部冠层产量表现，但并不能证明其可抵消喷施时间的不利影响，例如H76下喷施由T2提前至T1（11天）使DR和BOR由83.92%和95.92%降至71.17%和73.17%，而L76下即使提前至T1，DR和BOR仍达85.25%和80.67%，H76下提前喷施使产量损失由14.25%增至23.67%，而L76下仅增至18.33%；局部土壤条件改变可影响植株发育与产量形成，评估农艺响应时应予以考虑。研究同时指出，处理采用系统排列而非随机排列，处理效应无法与田间空间变异完全分离，虽通过年际交换品种位置和部分调整种植模式位置予以缓解但未能消除，分层分析未去除处理与田块位置间的潜在混杂，结果应在该试验条件与田间布局背景下解读。
五、研究结论
喷施时间是机采棉脱叶催熟剂效能的关键决定因素，显著影响DR、BOR、产量和纤维品质。过早与过晚喷施均降低DR和BOR：T1时较低速率与较低的自然脱叶和吐絮（NDR和NBOR）相关，而T3时则与较低的药剂诱导组分（ΔDR和ΔBOR）相关。喷施越早，产量损失及上部冠层棉铃纤维长度和强度降幅越大。马克隆值亦随喷施时间变化，T2为A级而T1和T3为B级或C级，表明产量与纤维品质性状对喷施时间响应不同。就脱叶和BOR而言，品种×喷施时间交互随年份和采样时间变化，表明品种差异受环境条件影响且年际间不一致。品种对脱叶催熟剂引起的产量损失无显著影响，但显著影响纤维长度和强度损失。因此，仅靠品种选择可能无法可靠缓解次优喷施时间导致的脱叶和吐絮效能不佳。相反，种植模式通过改变自然脱叶和吐絮对脱叶、吐絮及上部冠层产量具有显著独立主效应，种植模式×喷施时间交互一般不显著，支持种植模式效应主要独立于喷施时间的解释。在新疆此项两年田间试验条件下，当最佳脱叶催熟剂喷施时间难以确定时，降低种植密度或调整行距配置或可为提高DR和BOR、减少上部冠层产量损失提供实用选择。
