优化种植模式缓解脱叶催熟剂喷施时机不当对机采棉的不利影响

《Agronomy》：Optimized Planting Patterns Alleviate the Adverse Effects of Improper Harvest-Aid Spraying Time on Machine-Harvested Cotton

　　

优化种植模式可缓解脱叶催熟剂喷施时机不当对机采棉的不利影响 摘要：喷施时机不当的脱叶催熟剂会降低棉花产量和纤维品质。然而，在气温剧烈波动条件下，确定最佳喷施时机颇具挑战。本研究分析了品种类型和种植模式是否能够缓解喷施时机不当的不利影响。研究人员于2024–2025年在中国新疆开展了一项三因素田间试验，涉及两个棉花品种、三种种植模式（H76、H66和L76）和三个喷施时机（T1、T2和T3），并设未处理对照，随后比较了各处理组的脱叶率（DR）、吐絮率（BOR）、产量和纤维品质。研究人员还通过减去自然（对照）值，计算了脱叶催熟剂对DR和BOR的净贡献（分别为NDR和NBOR）。喷施时机显著影响DR、BOR、产量和纤维品质。DR和BOR在T2时最高；T1和T2时较低的值分别归因于生理未成熟和较低的温度。随着喷施时间提前，产量损失以及上部果枝棉铃纤维长度和强度的降低幅度增加。在T1–T2和T2–T3间隔期内，籽棉产量平均损失率从15.18%降至8.15%，其平均日变化率从0.95%降至0.36%。相比之下，纤维长度平均损失率从8.44%降至3.81%，而其平均日变化率从0.36%增至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的独立主效应：NDR和NBOR总体按L76 > H66 > H76顺序递减，而产量损失按L76 < H66 < H76顺序递增。因此，当最佳喷施时机难以确定时，研究人员建议通过降低种植密度或优化行距配置，而非更换品种，来提高脱叶催熟剂的施用效果。

优化种植模式缓解脱叶催熟剂喷施时机不当对机采棉不利影响的研究解读

一、研究背景与意义

新疆是中国最大的棉花产区，机采棉技术最为发达。脱叶催熟剂通过加速叶片脱落、防止叶片碎片混入籽棉造成纤维污染和染色，并促进吐絮，为机械采收提供关键支撑。然而，脱叶催熟剂的施用效果受多种因素影响，其中喷施时机尤为关键。脱叶催熟剂的主要活性成分噻苯隆和乙烯利对环境温度和植株状态高度敏感：喷施过早会降低棉花产量和品质，造成经济损失；喷施过晚则会阻碍脱叶和吐絮，降低机械采收效率。新疆属温带大陆性干旱气候，棉花采收季节气温波动剧烈且下降迅速，这进一步增加了脱叶催熟剂对喷施时机的敏感性。在气候变化背景下，新疆秋季降温的起始时间和速率逐年差异日益显著，使得准确确定最佳喷施时机更加困难。因此，探寻能够缓解喷施时机不当所带来不利影响的栽培管理措施，对棉花生产具有重要价值。不同熟期棉花品种在叶片衰老、棉铃发育和纤维品质形成方面存在差异，对脱叶催熟剂的响应也不同；调整种植密度和行距配置可重塑冠层内光温分布，进而影响冠层生长、产量和品质。然而，以往研究多聚焦于品种对脱叶催熟剂响应的机制，未系统考察品种与喷施时机的交互作用；关于种植模式能否缓解喷施时机不当的不利影响，以及这种影响是源于与喷施时机的交互作用还是种植模式的独立主效应，也缺乏系统研究。为此，研究人员在新疆开展了三因素田间试验，旨在明确品种和种植模式能否缓解喷施时机不当的不利影响，为优化新疆机采棉区脱叶催熟剂施用效果提供理论与技术支撑。

二、主要技术方法

试验于2024年和2025年在石河子大学农业试验站二连（44°19′ N, 85°59′ E）进行，试验面积2250 m2。采用裂区设计，品种为主区因素，种植模式为裂区因素，喷施处理为再裂区因素。供试品种为新疆广泛种植的两个陆地棉品种新陆早48号（XLZ48）和新陆早79号（XLZ79）。设置三种种植模式：低密度一膜三行等行距种植（L76，行距76 cm，株距10 cm）；高密度一膜六行宽窄行种植（H66，行距66 cm + 10 cm，株距10 cm）；高密度一膜三行等行距种植（H76，行距76 cm，株距5 cm）。设三个脱叶催熟剂喷施时机：8月25日（T1）、9月5日（T2）和9月15日（T3），另设未处理对照（CK）。每个处理组合重复三次。试验期间气象站每5分钟自动记录气温，计算日均温。喷施前及喷施后7、14、21天对标记植株调查叶片数、总铃数和吐絮铃数，计算DR和BOR，并通过减去CK值计算NDR、NBOR及脱叶催熟剂诱导的DR和BOR（ΔDR和ΔBOR）。收获时以顶部第三果枝为界划分上部冠层和中下部冠层，测定籽棉产量、皮棉产量和铃重，计算相对于CK的损失率；采用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。统计分析采用R 4.5.1软件，使用多元方差分析（MANOVA）和方差分析（ANOVA）检验各因素效应。

三、主要研究结果

3.1 脱叶率

喷施时机对DR具有极显著的简单主效应。随着喷施时机从T1推迟至T3，DR先升高后降低，在T2时达到峰值；NDR逐渐增加；ΔDR先升高后降低（喷后7天和14天）或逐渐降低（喷后21天）。两个品种间的差异随年份、喷施时机和取样时间剧烈波动。种植模式对NDR具有显著主效应，NDR按L76 > H66 > H76顺序递减，且各模式间差异随取样时间逐渐缩小。对ΔDR，种植模式仅在喷后7天有显著效应。

3.2 吐絮率

喷施时机对BOR具有极显著的简单主效应。随着喷施时机从T1推迟至T3，NBOR逐渐增加，而ΔBOR先升高后降低。品种间差异随喷施时机和年份显著波动。种植模式对NBOR具有极显著主效应，NBOR按L76 > H66 > H76顺序递减。对ΔBOR，种植模式仅在喷后21天有显著效应，且各模式间最大差异不超过13.00%。

3.3 产量损失

脱叶催熟剂施用显著降低了籽棉产量、皮棉产量和铃重，三种产量构成指标的损失率均随喷施时机推迟而逐渐降低。籽棉产量损失率在T1、T2和T3处理下分别为20.42%、9.94%和6.36%。种植模式显著影响籽棉产量损失：上部冠层铃损失率按H76 > H66 > L76顺序递减，H76在T1、T2和T3下的上部冠层铃损失率分别为23.42%、13.17%和9.00%，分别比H66高4.75、5.33和3.83个百分点，比L76高6.42、8.17和6.00个百分点。中下部冠层铃损失率按H76 < H66 < L76顺序递增，但各模式间差异不超过0.60个百分点。品种间产量损失差异不显著。皮棉产量和铃重损失的变化规律与籽棉产量损失类似。籽棉产量平均损失率和日均损失率从T1–T2期的15.18%和0.95%降至T2–T3期的8.15%和0.36%。

3.4 纤维品质

脱叶催熟剂施用显著降低了上部冠层铃的纤维品质，但对中下部冠层铃的纤维品质无显著影响。在CK处理下，XLZ79的马克隆值等级、纤维长度和纤维强度均显著优于XLZ48。与CK相比，脱叶催熟剂施用显著降低了上部冠层铃的马克隆值，降低幅度随喷施时间提前而增大；T2时上部冠层铃马克隆值评为A级，而T1或T3时降至B级或C级。脱叶催熟剂对上部冠层马克隆值的影响在品种间和种植模式间无显著差异。脱叶催熟剂施用显著降低了上部冠层铃的纤维长度，降低幅度随喷施时间推迟而逐渐减小；T1时XLZ48和XLZ79的纤维长度分别降低6.96%和13.86%，T2时分别降低3.46%和9.48%，T3时仅分别降低1.39%和0.93%。纤维长度损失在品种间差异显著，但种植模式间无显著差异。纤维强度变化规律与纤维长度类似，T1时XLZ48和XLZ79分别显著降低11.16%和18.59%，T2时分别降低6.73%和13.18%，T3时仅分别降低2.27%和1.27%。种植模式对纤维强度损失无显著影响。

四、讨论与结论

讨论部分指出，喷施时机通过不同机制影响脱叶和吐絮效果。T1时虽然环境温度处于脱叶剂活性适宜范围（20–30 °C），但棉叶仍处于功能期，自然衰老和脱落尚未开始，较低的NDR导致DR低于T2；T3时NDR升至28.06%但ΔDR降至17.22%，DR仍低于T2，这归因于气温快速下降抑制了噻苯隆活性，以及叶片生理代谢减弱、对化学信号敏感性降低。吐絮率的变化机制与此类似。产量和纤维品质损失对喷施时机的敏感性不同：从T1–T2期到T2–T3期，籽棉产量损失的日均变化率从0.95%降至0.36%，而纤维长度损失的日均变化率从0.36%增至0.53%，表明铃重和产量形成趋于稳定后，上部冠层纤维可能仍处于品质形成阶段。品种对脱叶和吐絮的调节作用受外部环境因素影响而不稳定，两个品种均未改变喷施时机对脱叶和吐絮率的影响模式；品种对产量损失无显著影响，但对纤维长度和强度损失有显著影响。种植模式通过改变NDR和NBOR对脱叶、吐絮和上部冠层产量产生显著的独立主效应，且种植模式与喷施时机的交互作用一般不显著，表明种植模式效应主要独立于喷施时机。研究结论指出，喷施时机是决定脱叶催熟剂效果的关键因素，过早和过晚喷施均降低DR和BOR；越早喷施，产量损失和上部冠层纤维长度、强度降低幅度越大。品种选择本身可能无法可靠地缓解喷施时机不当导致的脱叶和吐絮效果不佳。相比之下，在最佳喷施时机难以确定时，降低种植密度或优化行距配置可为提高DR和BOR、减少上部冠层产量损失提供实用的农艺管理选项。