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摘要：为实现棉花新品系中571的简化栽培，研究了不同栽培措施[措施1（去枝叶）、措施2（留枝叶）和措施3（苗期喷DPC 留枝叶）]与种植密度 （4.5万、7.5万、10.5万、13.5万、16.5万株/hm2） 对中571生育性状、产量及品质的影响。结果表明：与措施1相比，措施2改变了植株形态、干物质累积及分配，如显著增加果枝数、叶枝数、叶片及总干物质累积，降低收获指数；但对叶片的生理功能，如叶绿素含量、光合速率、叶绿素荧光，产量及纤维品质均无显著影响。而措施3可有效抑制叶枝生长，改善叶片部分生理功能（增加ΦPSⅡ、qP和ETR），提高干物质累积及收获指数，最终增加皮棉产量和纤维长度。不同种植密度对纤维品质无显著效应，但对皮棉产量产生影响，其中密度为 4.5万株/hm2 和7.5万株/hm2时可获得高产；随着种植密度的再增加，逐渐降低叶枝数、果枝数及果枝长度，加重叶片衰老程度，虽增加干物质积累但降低了收获指数，最终导致产量逐渐降低。综上所述，中571在措施3和中等密度（4.5万～7.5万株/hm2） 种植条件下，可在保证高产优质的同时，实现简化栽培。
关键词：棉花；简化栽培；种植密度；生育性状；产量；品质
中图分类号： S562.04 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2016）07-0135-05
棉花是我国重要的经济作物，也是纺织工业的主要原料，在国民经济发展中的地位举足轻重。然而，由于棉花具有无限生长、株型可塑性以及棉花收获器官的特殊性，使棉花栽培比小麦、玉米等有限生长作物的栽培更为复杂繁琐[1-2]。据统计，棉花从种到收，整个生育期需要14道工序，35次投工，折合22个工日，比小麦、玉米2季作物用工多2～3个，单是采收期就长达2个月[3]；并且长期以来，我国棉花生产机械化发展极其緩慢，棉花生产基本上依靠人工完成，劳动强度大，生产效率低[4-5]。近年来，由于农村劳动力短缺和人工成本的上升，导致人工收花成本大幅度上升，广大棉区迫切要求简化棉花栽培及实现棉花收获机械化[6-7]。因此，推进棉花种植的机械化进程，简化棉花田间管理的农艺措施，种植“懒棉花”显得尤为必要。
我国棉花栽培历来以精耕细作著称于世，其中去叶枝作为棉花整枝技术的主要内容，在中国内陆棉区一直广泛应用[8]。一般认为整枝不仅可以减轻田间郁闭，改善棉田通风透光，而且有利于减少棉株营养物质的消耗，对营养生长和生殖生长起调节作用[9]。但是多次整枝不仅减少了前期光合叶面积，而且目前整枝操作还不能完全进行机械化操作，费工费时，影响棉花综合效益的提高。而国外种植棉花并不进行整枝操作，对于生长过旺的棉株则主要通过喷施甲哌等化控措施进行控制[7]。随着化学调控技术在我国的应用和推广，以及植棉农民对简化栽培的青睐，国内许多学者开始倾向于保留利用叶枝，并证实叶枝具有利用价值，认为留叶枝不仅可以节省用工，还可以为果枝和根系提供营养，实现间接成铃，在一定条件下可以实现增产[7，10-12]。
中571是中国农业科学院棉花研究所通过株型育种选育出的转基因抗虫常规棉新品系，具有整齐度好，疯杈赘芽少、株高、果枝始节高度和果枝长度适中、株型紧凑、结铃较为集中等特点，具有适宜简化栽培管理和机械采收的潜力。本试验通过对中571进行简化整枝栽培措施和种植密度组合处理，研究不同组合对棉花株型、生理、产量及品质产生的影响，明确简化整枝栽培管理下最适宜种植密度，以期加快培育与推广适宜全程种植机械化的棉花品种，以及为株型育种和简化栽培提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 供试材料与地点
以中国农业科学院棉花研究所选育而成的中571为供试材料，在中国农业科学院棉花研究所东场基地（河南安阳）进行田间试验。试验田土壤肥力中等、地势平坦、地力均匀、排灌方便，耕层土壤基础养分含量分别为有机质8.2 g/kg、全氮0.57 g/kg、速效磷12.1 mg/kg和速效钾98.4 mg/kg。
1.2 试验设计与田间管理
于2013年4月22日进行田间播种；试验采用裂区设计，主区为栽培措施，设措施1（去枝叶）：于现蕾后8 d将所有叶枝捋掉，去赘芽，于7月28日正常打顶去边心；措施2（留枝叶）：保留所有叶枝，不去赘芽，仅正常打顶；措施3（苗期喷DPC 留枝叶）：在苗期分3次喷施甲哌（DPC），分别于播种后30、50、60 d分别喷施DPC为4.5、6.0 、7.5 g/hm2，且保留所有叶枝，不去赘芽，仅正常打顶；其他管理措施同大田常规。副区为密度处理，设4.5万、7.5万、10.5万、13.5万、16.5万株/hm2；各裂区在每个主区内随机排列，采用10行区栽植，小区面积64 m2，4次重复。
1.3 测定项目与方法
每小区选定2 m2区域，定时收集植株脱落的叶片、蕾、铃等，计算脱落生物量；小区收获前收集该区域植株，将植株各器官分解装袋，在105 ℃烘箱内杀青 30 min，80 ℃下烘 48 h，称质量测定生物量；其中收获指数=籽棉产量/总生物量×100%。
在8月13日（盛铃期）的晴天09：00—11：00分别测定主茎功能叶（倒三叶）中部的叶绿素含量、叶光合速率和叶绿素荧光参数，每项指标在每个小区重复5次。叶绿素含量使用日本产SPAD-502（Minolta）叶绿素计测定；光合速率测定用Li-6400 型便携式光合仪（Li-COR，Lincoln，USA）测定，大气CO2浓度为330～360 mg/kg，光合有效辐射为（1 150±50） μmol/（m2·s）；叶绿素荧光参数测定用便携式荧光仪（PAM 2100，Walz，Effeltrich，Germany）测定PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光量子效率（ΦPSⅡ）、光化学荧光淬灭系数（qP）和非光化学荧光淬灭系数（qN）等叶绿素荧光参数；光合电子传递速率（ETR）通过以下公式计算：ETR=ΦPSⅡ× PAR×0.50×0.84，其中PAR是光照培养室的光照度 [500 μmol/（m2·s）]，0.50代表光能在光系统间的分配系数，0.84指叶片表面的光能平均有84%被叶片吸收[13]。 收获前选代表性植株10株，调查基本农艺性状，如株高、果枝始节、始节高度、果枝数、叶枝数、上（1～4果枝）中（5～8果枝）下（8以上果枝）部果枝长度、叶枝数、单株铃数、铃质量等，收获10个中部内围铃轧花后测定衣分，并选取50 g皮棉交由农业部棉花品质监督检验测试中心统一测定纤维品质。记录小区实收籽棉产量，并据其与衣分计算皮棉产量。
1.4 数据分析
采用SPSS 16.0（SPSS Inc.Chicago，USA）处理数据，以Duncans多重比较进行差异显著性检（α=0.05）。
2 结果与分析
2.1 不同处理对株型的影响
由表1可知，栽培措施显著影响棉花的始节高度、果枝数、叶枝数和上部果枝长度；与措施1和措施2相比，措施3的始节高度要显著低于其他处理，而措施3的果枝数和上部果枝長度最高，措施2次之，措施1的这2项指标最小；措施2的叶枝数最高，每株可达2.5个，措施3次之，每株为1.7个。种植密度对株型影响较大，其中种植密度由4.5万株/hm2增加到16.5万株/hm2时，株高和始节高度分别由101.5 cm和29.8 cm逐渐增加到107.8 cm 和40.6 cm，果枝数和叶枝数则分别由14.0个和3.5个逐渐降低到11.3个和0.2个，上、中、下部的果枝长度也逐渐降低，尤其是下部和中部的果枝降低幅度较高（表1）。栽培措施×种植密度互作对叶枝数影响显著，但对其他株型性状无显著影响。
2.2 不同处理对叶绿素、光合速率和叶绿素荧光参数的影响
栽培措施及栽培措施×种植密度互作对叶绿素含量和光合速率无显著影响，但随着密度的增加，显著降低了叶绿素含量和光合速率（图1）；其中当密度增加到13.5万株/hm2和16.5万株/hm2时，叶绿素含量显著低于4.5万株/hm2和 75万株/hm2 条件下的结果；而当密度由4.5万株/hm2增加到10.5万株/hm2时，光合速率显著降低，但随着密度再增加光合速率则不再发生变化。
不同的栽培措施对Fv/Fm无显著影响，但显著影响其他参数（表2）；其中措施3处理的ΦPSⅡ、qP和ETR要显著高于其他处理，而qN则较低，分别是措施1和措施2的712%和83.8%。随着密度的增加，逐渐降低了Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和ETR，其中当密度增加到16.5万株/hm2时，这几项指标显著低于4.5万株/hm2时的结果，分别比4.5万株/hm2 条件下的结果降低3.9%、13.1%、15.9%和13.3%。栽培措施×种植密度互作显著影响ΦPSⅡ、qP和ETR（表2）。
2.3 不同处理对干物质累积和分配的影响
由图2可知，不同的栽培措施及种植密度对干物质的累积及分配产生影响；不同的栽培措施影响干物质的累积，措施1处理的单位面积叶片及总干物质累积最低，其中叶片干物质累积分别是措施2和措施3的87.0%和79.4%，而总干物质累积分别是措施2和措施3的92.2%和838%；不同的栽培措施对叶比重无显著影响，但影响干物质向生殖器官中分配，其中措施2的收获指数要显著低于措施1和措施3。当种植密度由4.5万株/hm2增加到10.5万株/hm2时，单位面积的叶片及总干物质显著增加，当种植密度再增加时，单位面积的叶片及总干物质增加幅度有所降低（图2）；种植密度影响干物质的分配，其中在4.5万株/hm2和7.5万株/hm2条件下，叶比重较低但收获指数较高，而在中高密度下（10.5万～16.5万株/hm2）则相反。
栽培措施影响产量及构成因素，其中措施3处理产量最高，分别比措施1和措施2高127.6 kg/hm2和157.6 kg/hm2，较高的产量主要归因于具有较高的铃数，单株铃数比其他处理平均高2.8个铃（表3）；措施3处理的铃质量与其他处理无显著差异， 但衣分则要显著低于其他处理。种植密度对衣分则无显著影响，但显著降低了单株铃数及铃质量（表3）；随着种植密度的增加，皮棉产量先表现出略有增长而后逐渐降低，其中密度在7.5万株/hm2时产量最高，而在165万株/hm2 条件下产量最低。
由表4可知，栽培措施影响纤维长度，其中措施3处理的纤维长度则要显著高于其他处理，分别比措施1和措施2增加0.78 mm和0.67mm；与措施1相比，措施2和措施3虽对断裂比强度和马克隆值无显著影响，但断裂比强度有增加的趋势，而马克隆值有降低的趋势。种植密度和栽培措施×种植密度互作则对这几项品质指标均无显著影响。
3 讨论与结论
在我国，除西北内陆棉区外，去叶枝一直作为一项很重要的田间管理技术被广泛运用，而美国、以色列和埃及等棉花主产国则保留叶枝[8]。对于棉花叶枝能否利用，在棉花栽培上一直有争议。有研究认为，保留棉花叶枝，消耗养分、成铃少、成熟晚，并造成郁闭，影响田间透风透光，导致主茎铃中烂铃增加、皮棉减产、纤维品质下降等[10-11，14]；但也有部分研究表明，留叶枝消耗养分有限，且可以产生一部分铃弥补果枝铃的减少，可使棉花单产提高1.9%～31.5%[15-18]。
本研究结果表明，与措施1（去枝叶）相比，措施2（留枝叶）改变了部分株型形态（表1），如显著增加了叶枝数、叶片及总干物质；徐立华等[11]和周欢等[17]报道也指出，留叶枝能增大棉花的“源”与“库”，提高前中期的叶面积系数，扩大光合面积，促进棉株的生长，壮大营养体，增加叶比例（图2），但影响生育期间田间透风通光，从而造成下部蕾铃的大量脱落以及降低收获指数（图2）。然而留叶枝增加了叶枝数、果枝数及上部果枝长度，可以弥补下部结铃的减少；同时保留叶枝并未影响叶片的生理功能，如叶绿素含量、光合速率、叶绿素荧光参数等（图1和表2），从而对产量及纤维品质均无显著影响（表3和表4）。这也与其他学者报道的留叶枝对产量[14，16-17]和纤维品质[7，19-20]无显著影响的结果相一致。保留叶枝后棉株的生长发育与正常整枝的棉株相比，会出现一些新的变化，如植株形态、干物质分配等，会促进棉株营养生长，降低群体的通透性及收获指数，从而增大对化控措施的依赖程度[8]。甲哌化控是目前棉花栽培管理中常见的农艺技术，可抑制棉花营养生长并对棉花株型进行优化，但喷施甲哌对产量和品质的影响则没有一致的结果[21-23]。在本试验中，措施3（苗期喷DPC 留枝叶）有效抑制了叶枝的生长（表1），同时改善叶片部分生理功能，提高了光能利用效率，如增加了ΦPSⅡ、qP和ETR（表2），增加干物质的累积及向产量器官中分配比例（图2），最终提高了皮棉产量和纤维长度（表3和表4）。因此，保留枝叶及合理运用DPC调控棉花生长，塑造合理的群体结构，有利于提高棉花产量和改善棉花品质。 叶枝的去留是一个需要综合权衡的问题，应当与其他关键技术有机结合，除了品种、化控等以外，还需要适宜的种植密度，实现合理密植与叶枝利用的有机结合，是棉花增产增效的重要途径[9，24-25]。本试验中，不同种植密度间的纤维品质虽无显著差异（表4），但较低密度（4.5万株/hm2和7.5万株/hm2）条件下产量较高，尤其以7.5万株/hm2时的产量最高；而随着种植密度的再增加，如密度由7.5万株/hm2 增加到16.5万株/hm2，产量则逐渐降低（表3）；这可能与高密度下增加了郁闭程度，降低叶片功能（叶绿素含量、光合速率和叶绿素荧光参数）和改变干物质分配有关（图1、图2和表2）。朱永歌等研究结果也表明，种植密度过高，棉花叶面积过大，田间郁闭严重，群体通风透光较差，难以形成高产[26]。种植密度是影响棉花群体大小的主要因素，叶枝去留对棉花群体大小也有显著的影响，密度大小与叶枝去留存在相互影响，会对棉花产量形成产生互作效应[9，25]。但在本试验中，栽培措施×种植密度对产量及品质均无互作效应，这种不一致的结果可能与试验中所用品种有关。
合理密植是棉花增产的基础措施[27]，中571在较大密度范围内（4.5万～7.5万株/hm2）保持产量稳定且纤维品质不受影响，在黄河流域生产上应在7.5万株/hm2左右的基础上适当调整。同时与传统整枝（措施1）相比，保留叶枝及在苗期喷施DPC（措施3）可优化其株型，改善叶片生理功能，提高产量和纤维品质。因此，只要栽培管理得当，简化整枝不仅可以减少用工投入，降低生产成本，而且还可以增加产量和改善品质，达到高产优质高效的效果。鉴于本试验仅是1年1个试验点的结果，具有一定的局限性，为了证明结果具有的广泛应用性还需要进一步在不同的地点来开展试验。
参考文献：
[1]汪若海. 棉花的生物学特性与品种改良[J]. 中国棉花，2005，32（1）：17-19.
[2]赵 强. 棉花化学打顶及其配套技术体系研究[D]. 北京：中国农业大学，2011：1-2.
[3]张爱民. 黄河流域棉花全程机械化助推麦棉两熟制度研究发展[J]. 安徽农业科学，2015，43（6）：366-367，374.
[4]刘剑光，肖松华，吴巧娟，等. 简化整枝对棉花农艺性状的影响[J]. 江西棉花，2005，27（6）：25-28.
[5]张鲁云，陈永成. 新疆生产建设兵团机采棉现状及建议[J]. 农业机械，2011（5）：80-82.
[6]杜明伟. 黄淮海棉区适宜机采的棉花品种筛选及收获辅助技术研究[D]. 北京：中国农业大学，2011：1-2.
[7]刘 燕，原保忠，张献龙，等. 缩节胺和整枝打顶对棉花产量及品质的影响[J]. 农学学报，2013，3（6）：8-12.
[8]董合忠，李维江，李振怀，等. 棉花营养枝利用的研究[J]. 棉花学报，2003，15（5）：313-317.
[9]谢志华，李维江，苏 敏，等. 整枝方式与种植密度对蒜套棉产量和品质的效应[J]. 棉花学报，2014，26（5）：459-465.
[10]张立桢，李亚兵，王桂平，等. 留营养枝棉花根系生长发育与分布规律的研究[J]. 棉花学报，1998，10（6）：43-49.
[11]徐立华，朱永歌，王铁书，等. 密度对棉花叶枝利用的调节效应[J]. 江苏农业科学，2000（5）：26-27.
[12]王国印，李 妙，张 晓. 抗虫杂交棉种植密度与叶枝利用效应研究[J]. 河北农业科学，2003，7（2）：1-5.
[13]Maxwell K，Johnson G N.Chlorophyll fluorescence—a practical guide[J]. Journal of Experimental Botany，2000，51（345）：659-668.
[14]孙学振，施 培，单世华，等. 留营养枝棉花群体干物质积累分配规律研究[J]. 华北农学报，2000，15（3）：77-81.
[15]张权中，唐 勇. 棉花叶枝的生长发育及其利用研究[J]. 中国棉花，2000，27（1）：8-9.
[16]李维江，董合忠，李振怀，等. 棉花简化栽培技术在山东的效应研究[J]. 中国棉花，2000，27（9）：14-15.
[17]周 欢，原保忠，彭 龙，等. 棉花保留营养枝的效应及应用[J]. 中国农学通报，2011，27（9）：324-327.
[18]Dong H Z，Li W J，Li Z H，et al.Evaluation of a production system in China that uses reduced plant densities and retention of vegetation branches[J]. Journal of Cotton Science，2005，9（1）：1-9.
[19]钟吉萍，李景龙. 棉花叶枝的利用研究[J]. 中国农学通报，1999，15（2）：18-20.
[20]王艳芳，王计平，王俊学，等. 棉花叶枝结铃规律的研究[J]. 山西农业大学学报，2000，20（3）：208-210，231.
[21]Zhao D L，Oosterhuis D M.Pix plus and mepiquat chloride effects on physiology，growth，and yield of Field-Grown cotton[J]. Journal of Plant Growth Regulation，2000，19（4）：415-422.
[22]Nichols S P，Snipes C E，Jones M A.Evaluation of row spacing and mepiquat chloride in cotton[J]. The Journal of Cotton Science，2003（7）：148-155.
[23]Wilson D J，York A C，Edmisten K L. narrow-row cotton response to mepiquat chloride[J]. The Journal of Cotton Science，2007（11）：177-185.
[24]王漢霞，范希峰，田晓莉，等. 黄河流域棉区北部留叶枝棉栽培的适宜密度研究[J]. 棉花学报，2010，22（5）：430-436.
[25]张冬梅，李维江，唐 薇，等. 种植密度与留叶枝对棉花产量和早熟性的互作效应[J]. 棉花学报，2010，22（3）：224-230.
[26]朱永歌. 棉花合理密度的决择分析[J]. 江西棉花，2010，32（1）：43-45.
[27]刘卫星，贺群岭，张枫叶，等. 棉花花生间作系统密度配置对产量和效益的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（1）：92-94.
关键词：棉花；简化栽培；种植密度；生育性状；产量；品质
中图分类号： S562.04 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2016）07-0135-05
棉花是我国重要的经济作物，也是纺织工业的主要原料，在国民经济发展中的地位举足轻重。然而，由于棉花具有无限生长、株型可塑性以及棉花收获器官的特殊性，使棉花栽培比小麦、玉米等有限生长作物的栽培更为复杂繁琐[1-2]。据统计，棉花从种到收，整个生育期需要14道工序，35次投工，折合22个工日，比小麦、玉米2季作物用工多2～3个，单是采收期就长达2个月[3]；并且长期以来，我国棉花生产机械化发展极其緩慢，棉花生产基本上依靠人工完成，劳动强度大，生产效率低[4-5]。近年来，由于农村劳动力短缺和人工成本的上升，导致人工收花成本大幅度上升，广大棉区迫切要求简化棉花栽培及实现棉花收获机械化[6-7]。因此，推进棉花种植的机械化进程，简化棉花田间管理的农艺措施，种植“懒棉花”显得尤为必要。
我国棉花栽培历来以精耕细作著称于世，其中去叶枝作为棉花整枝技术的主要内容，在中国内陆棉区一直广泛应用[8]。一般认为整枝不仅可以减轻田间郁闭，改善棉田通风透光，而且有利于减少棉株营养物质的消耗，对营养生长和生殖生长起调节作用[9]。但是多次整枝不仅减少了前期光合叶面积，而且目前整枝操作还不能完全进行机械化操作，费工费时，影响棉花综合效益的提高。而国外种植棉花并不进行整枝操作，对于生长过旺的棉株则主要通过喷施甲哌等化控措施进行控制[7]。随着化学调控技术在我国的应用和推广，以及植棉农民对简化栽培的青睐，国内许多学者开始倾向于保留利用叶枝，并证实叶枝具有利用价值，认为留叶枝不仅可以节省用工，还可以为果枝和根系提供营养，实现间接成铃，在一定条件下可以实现增产[7，10-12]。
中571是中国农业科学院棉花研究所通过株型育种选育出的转基因抗虫常规棉新品系，具有整齐度好，疯杈赘芽少、株高、果枝始节高度和果枝长度适中、株型紧凑、结铃较为集中等特点，具有适宜简化栽培管理和机械采收的潜力。本试验通过对中571进行简化整枝栽培措施和种植密度组合处理，研究不同组合对棉花株型、生理、产量及品质产生的影响，明确简化整枝栽培管理下最适宜种植密度，以期加快培育与推广适宜全程种植机械化的棉花品种，以及为株型育种和简化栽培提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 供试材料与地点
以中国农业科学院棉花研究所选育而成的中571为供试材料，在中国农业科学院棉花研究所东场基地（河南安阳）进行田间试验。试验田土壤肥力中等、地势平坦、地力均匀、排灌方便，耕层土壤基础养分含量分别为有机质8.2 g/kg、全氮0.57 g/kg、速效磷12.1 mg/kg和速效钾98.4 mg/kg。
1.2 试验设计与田间管理
于2013年4月22日进行田间播种；试验采用裂区设计，主区为栽培措施，设措施1（去枝叶）：于现蕾后8 d将所有叶枝捋掉，去赘芽，于7月28日正常打顶去边心；措施2（留枝叶）：保留所有叶枝，不去赘芽，仅正常打顶；措施3（苗期喷DPC 留枝叶）：在苗期分3次喷施甲哌（DPC），分别于播种后30、50、60 d分别喷施DPC为4.5、6.0 、7.5 g/hm2，且保留所有叶枝，不去赘芽，仅正常打顶；其他管理措施同大田常规。副区为密度处理，设4.5万、7.5万、10.5万、13.5万、16.5万株/hm2；各裂区在每个主区内随机排列，采用10行区栽植，小区面积64 m2，4次重复。
1.3 测定项目与方法
每小区选定2 m2区域，定时收集植株脱落的叶片、蕾、铃等，计算脱落生物量；小区收获前收集该区域植株，将植株各器官分解装袋，在105 ℃烘箱内杀青 30 min，80 ℃下烘 48 h，称质量测定生物量；其中收获指数=籽棉产量/总生物量×100%。
在8月13日（盛铃期）的晴天09：00—11：00分别测定主茎功能叶（倒三叶）中部的叶绿素含量、叶光合速率和叶绿素荧光参数，每项指标在每个小区重复5次。叶绿素含量使用日本产SPAD-502（Minolta）叶绿素计测定；光合速率测定用Li-6400 型便携式光合仪（Li-COR，Lincoln，USA）测定，大气CO2浓度为330～360 mg/kg，光合有效辐射为（1 150±50） μmol/（m2·s）；叶绿素荧光参数测定用便携式荧光仪（PAM 2100，Walz，Effeltrich，Germany）测定PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光量子效率（ΦPSⅡ）、光化学荧光淬灭系数（qP）和非光化学荧光淬灭系数（qN）等叶绿素荧光参数；光合电子传递速率（ETR）通过以下公式计算：ETR=ΦPSⅡ× PAR×0.50×0.84，其中PAR是光照培养室的光照度 [500 μmol/（m2·s）]，0.50代表光能在光系统间的分配系数，0.84指叶片表面的光能平均有84%被叶片吸收[13]。 收获前选代表性植株10株，调查基本农艺性状，如株高、果枝始节、始节高度、果枝数、叶枝数、上（1～4果枝）中（5～8果枝）下（8以上果枝）部果枝长度、叶枝数、单株铃数、铃质量等，收获10个中部内围铃轧花后测定衣分，并选取50 g皮棉交由农业部棉花品质监督检验测试中心统一测定纤维品质。记录小区实收籽棉产量，并据其与衣分计算皮棉产量。
1.4 数据分析
采用SPSS 16.0（SPSS Inc.Chicago，USA）处理数据，以Duncans多重比较进行差异显著性检（α=0.05）。
2 结果与分析
2.1 不同处理对株型的影响
由表1可知，栽培措施显著影响棉花的始节高度、果枝数、叶枝数和上部果枝长度；与措施1和措施2相比，措施3的始节高度要显著低于其他处理，而措施3的果枝数和上部果枝長度最高，措施2次之，措施1的这2项指标最小；措施2的叶枝数最高，每株可达2.5个，措施3次之，每株为1.7个。种植密度对株型影响较大，其中种植密度由4.5万株/hm2增加到16.5万株/hm2时，株高和始节高度分别由101.5 cm和29.8 cm逐渐增加到107.8 cm 和40.6 cm，果枝数和叶枝数则分别由14.0个和3.5个逐渐降低到11.3个和0.2个，上、中、下部的果枝长度也逐渐降低，尤其是下部和中部的果枝降低幅度较高（表1）。栽培措施×种植密度互作对叶枝数影响显著，但对其他株型性状无显著影响。
2.2 不同处理对叶绿素、光合速率和叶绿素荧光参数的影响
栽培措施及栽培措施×种植密度互作对叶绿素含量和光合速率无显著影响，但随着密度的增加，显著降低了叶绿素含量和光合速率（图1）；其中当密度增加到13.5万株/hm2和16.5万株/hm2时，叶绿素含量显著低于4.5万株/hm2和 75万株/hm2 条件下的结果；而当密度由4.5万株/hm2增加到10.5万株/hm2时，光合速率显著降低，但随着密度再增加光合速率则不再发生变化。
不同的栽培措施对Fv/Fm无显著影响，但显著影响其他参数（表2）；其中措施3处理的ΦPSⅡ、qP和ETR要显著高于其他处理，而qN则较低，分别是措施1和措施2的712%和83.8%。随着密度的增加，逐渐降低了Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和ETR，其中当密度增加到16.5万株/hm2时，这几项指标显著低于4.5万株/hm2时的结果，分别比4.5万株/hm2 条件下的结果降低3.9%、13.1%、15.9%和13.3%。栽培措施×种植密度互作显著影响ΦPSⅡ、qP和ETR（表2）。
2.3 不同处理对干物质累积和分配的影响
由图2可知，不同的栽培措施及种植密度对干物质的累积及分配产生影响；不同的栽培措施影响干物质的累积，措施1处理的单位面积叶片及总干物质累积最低，其中叶片干物质累积分别是措施2和措施3的87.0%和79.4%，而总干物质累积分别是措施2和措施3的92.2%和838%；不同的栽培措施对叶比重无显著影响，但影响干物质向生殖器官中分配，其中措施2的收获指数要显著低于措施1和措施3。当种植密度由4.5万株/hm2增加到10.5万株/hm2时，单位面积的叶片及总干物质显著增加，当种植密度再增加时，单位面积的叶片及总干物质增加幅度有所降低（图2）；种植密度影响干物质的分配，其中在4.5万株/hm2和7.5万株/hm2条件下，叶比重较低但收获指数较高，而在中高密度下（10.5万～16.5万株/hm2）则相反。
栽培措施影响产量及构成因素，其中措施3处理产量最高，分别比措施1和措施2高127.6 kg/hm2和157.6 kg/hm2，较高的产量主要归因于具有较高的铃数，单株铃数比其他处理平均高2.8个铃（表3）；措施3处理的铃质量与其他处理无显著差异， 但衣分则要显著低于其他处理。种植密度对衣分则无显著影响，但显著降低了单株铃数及铃质量（表3）；随着种植密度的增加，皮棉产量先表现出略有增长而后逐渐降低，其中密度在7.5万株/hm2时产量最高，而在165万株/hm2 条件下产量最低。
由表4可知，栽培措施影响纤维长度，其中措施3处理的纤维长度则要显著高于其他处理，分别比措施1和措施2增加0.78 mm和0.67mm；与措施1相比，措施2和措施3虽对断裂比强度和马克隆值无显著影响，但断裂比强度有增加的趋势，而马克隆值有降低的趋势。种植密度和栽培措施×种植密度互作则对这几项品质指标均无显著影响。
3 讨论与结论
在我国，除西北内陆棉区外，去叶枝一直作为一项很重要的田间管理技术被广泛运用，而美国、以色列和埃及等棉花主产国则保留叶枝[8]。对于棉花叶枝能否利用，在棉花栽培上一直有争议。有研究认为，保留棉花叶枝，消耗养分、成铃少、成熟晚，并造成郁闭，影响田间透风透光，导致主茎铃中烂铃增加、皮棉减产、纤维品质下降等[10-11，14]；但也有部分研究表明，留叶枝消耗养分有限，且可以产生一部分铃弥补果枝铃的减少，可使棉花单产提高1.9%～31.5%[15-18]。
本研究结果表明，与措施1（去枝叶）相比，措施2（留枝叶）改变了部分株型形态（表1），如显著增加了叶枝数、叶片及总干物质；徐立华等[11]和周欢等[17]报道也指出，留叶枝能增大棉花的“源”与“库”，提高前中期的叶面积系数，扩大光合面积，促进棉株的生长，壮大营养体，增加叶比例（图2），但影响生育期间田间透风通光，从而造成下部蕾铃的大量脱落以及降低收获指数（图2）。然而留叶枝增加了叶枝数、果枝数及上部果枝长度，可以弥补下部结铃的减少；同时保留叶枝并未影响叶片的生理功能，如叶绿素含量、光合速率、叶绿素荧光参数等（图1和表2），从而对产量及纤维品质均无显著影响（表3和表4）。这也与其他学者报道的留叶枝对产量[14，16-17]和纤维品质[7，19-20]无显著影响的结果相一致。保留叶枝后棉株的生长发育与正常整枝的棉株相比，会出现一些新的变化，如植株形态、干物质分配等，会促进棉株营养生长，降低群体的通透性及收获指数，从而增大对化控措施的依赖程度[8]。甲哌化控是目前棉花栽培管理中常见的农艺技术，可抑制棉花营养生长并对棉花株型进行优化，但喷施甲哌对产量和品质的影响则没有一致的结果[21-23]。在本试验中，措施3（苗期喷DPC 留枝叶）有效抑制了叶枝的生长（表1），同时改善叶片部分生理功能，提高了光能利用效率，如增加了ΦPSⅡ、qP和ETR（表2），增加干物质的累积及向产量器官中分配比例（图2），最终提高了皮棉产量和纤维长度（表3和表4）。因此，保留枝叶及合理运用DPC调控棉花生长，塑造合理的群体结构，有利于提高棉花产量和改善棉花品质。 叶枝的去留是一个需要综合权衡的问题，应当与其他关键技术有机结合，除了品种、化控等以外，还需要适宜的种植密度，实现合理密植与叶枝利用的有机结合，是棉花增产增效的重要途径[9，24-25]。本试验中，不同种植密度间的纤维品质虽无显著差异（表4），但较低密度（4.5万株/hm2和7.5万株/hm2）条件下产量较高，尤其以7.5万株/hm2时的产量最高；而随着种植密度的再增加，如密度由7.5万株/hm2 增加到16.5万株/hm2，产量则逐渐降低（表3）；这可能与高密度下增加了郁闭程度，降低叶片功能（叶绿素含量、光合速率和叶绿素荧光参数）和改变干物质分配有关（图1、图2和表2）。朱永歌等研究结果也表明，种植密度过高，棉花叶面积过大，田间郁闭严重，群体通风透光较差，难以形成高产[26]。种植密度是影响棉花群体大小的主要因素，叶枝去留对棉花群体大小也有显著的影响，密度大小与叶枝去留存在相互影响，会对棉花产量形成产生互作效应[9，25]。但在本试验中，栽培措施×种植密度对产量及品质均无互作效应，这种不一致的结果可能与试验中所用品种有关。
合理密植是棉花增产的基础措施[27]，中571在较大密度范围内（4.5万～7.5万株/hm2）保持产量稳定且纤维品质不受影响，在黄河流域生产上应在7.5万株/hm2左右的基础上适当调整。同时与传统整枝（措施1）相比，保留叶枝及在苗期喷施DPC（措施3）可优化其株型，改善叶片生理功能，提高产量和纤维品质。因此，只要栽培管理得当，简化整枝不仅可以减少用工投入，降低生产成本，而且还可以增加产量和改善品质，达到高产优质高效的效果。鉴于本试验仅是1年1个试验点的结果，具有一定的局限性，为了证明结果具有的广泛应用性还需要进一步在不同的地点来开展试验。
参考文献：
[1]汪若海. 棉花的生物学特性与品种改良[J]. 中国棉花，2005，32（1）：17-19.
[2]赵 强. 棉花化学打顶及其配套技术体系研究[D]. 北京：中国农业大学，2011：1-2.
[3]张爱民. 黄河流域棉花全程机械化助推麦棉两熟制度研究发展[J]. 安徽农业科学，2015，43（6）：366-367，374.
[4]刘剑光，肖松华，吴巧娟，等. 简化整枝对棉花农艺性状的影响[J]. 江西棉花，2005，27（6）：25-28.
[5]张鲁云，陈永成. 新疆生产建设兵团机采棉现状及建议[J]. 农业机械，2011（5）：80-82.
[6]杜明伟. 黄淮海棉区适宜机采的棉花品种筛选及收获辅助技术研究[D]. 北京：中国农业大学，2011：1-2.
[7]刘 燕，原保忠，张献龙，等. 缩节胺和整枝打顶对棉花产量及品质的影响[J]. 农学学报，2013，3（6）：8-12.
[8]董合忠，李维江，李振怀，等. 棉花营养枝利用的研究[J]. 棉花学报，2003，15（5）：313-317.
[9]谢志华，李维江，苏 敏，等. 整枝方式与种植密度对蒜套棉产量和品质的效应[J]. 棉花学报，2014，26（5）：459-465.
[10]张立桢，李亚兵，王桂平，等. 留营养枝棉花根系生长发育与分布规律的研究[J]. 棉花学报，1998，10（6）：43-49.
[11]徐立华，朱永歌，王铁书，等. 密度对棉花叶枝利用的调节效应[J]. 江苏农业科学，2000（5）：26-27.
[12]王国印，李 妙，张 晓. 抗虫杂交棉种植密度与叶枝利用效应研究[J]. 河北农业科学，2003，7（2）：1-5.
[13]Maxwell K，Johnson G N.Chlorophyll fluorescence—a practical guide[J]. Journal of Experimental Botany，2000，51（345）：659-668.
[14]孙学振，施 培，单世华，等. 留营养枝棉花群体干物质积累分配规律研究[J]. 华北农学报，2000，15（3）：77-81.
[15]张权中，唐 勇. 棉花叶枝的生长发育及其利用研究[J]. 中国棉花，2000，27（1）：8-9.
[16]李维江，董合忠，李振怀，等. 棉花简化栽培技术在山东的效应研究[J]. 中国棉花，2000，27（9）：14-15.
[17]周 欢，原保忠，彭 龙，等. 棉花保留营养枝的效应及应用[J]. 中国农学通报，2011，27（9）：324-327.
[18]Dong H Z，Li W J，Li Z H，et al.Evaluation of a production system in China that uses reduced plant densities and retention of vegetation branches[J]. Journal of Cotton Science，2005，9（1）：1-9.
[19]钟吉萍，李景龙. 棉花叶枝的利用研究[J]. 中国农学通报，1999，15（2）：18-20.
[20]王艳芳，王计平，王俊学，等. 棉花叶枝结铃规律的研究[J]. 山西农业大学学报，2000，20（3）：208-210，231.
[21]Zhao D L，Oosterhuis D M.Pix plus and mepiquat chloride effects on physiology，growth，and yield of Field-Grown cotton[J]. Journal of Plant Growth Regulation，2000，19（4）：415-422.
[22]Nichols S P，Snipes C E，Jones M A.Evaluation of row spacing and mepiquat chloride in cotton[J]. The Journal of Cotton Science，2003（7）：148-155.
[23]Wilson D J，York A C，Edmisten K L. narrow-row cotton response to mepiquat chloride[J]. The Journal of Cotton Science，2007（11）：177-185.
[24]王漢霞，范希峰，田晓莉，等. 黄河流域棉区北部留叶枝棉栽培的适宜密度研究[J]. 棉花学报，2010，22（5）：430-436.
[25]张冬梅，李维江，唐 薇，等. 种植密度与留叶枝对棉花产量和早熟性的互作效应[J]. 棉花学报，2010，22（3）：224-230.
[26]朱永歌. 棉花合理密度的决择分析[J]. 江西棉花，2010，32（1）：43-45.
[27]刘卫星，贺群岭，张枫叶，等. 棉花花生间作系统密度配置对产量和效益的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（1）：92-94.