棉花優化成鈴原理與技術研究

棉花生產和其它作物生產具有共同的屬性，這就是充分發掘產品的產量和品質潛力。在主要農作物中，以禾合類作物為代表，最終形成的產品品質幾乎可以看成是由其遺傳決定的，而產量是在作物體生長發育過程中積累形成的。據此，農學家們通常通過遺傳工程解決禾合類作物的品質問題，通過栽培技術解決高產更高產問題。以棉花為代表的一類作物，最終形成的產品品質有依賴于遺傳性的一面，也有決定于生長發育過程的一面，而后者往往是決定性質的。一、棉花高產優質栽培的一般性描述（一）棉花高產的基本特征九十年代以來，我國的學者就以禾本科作物類型的高產機理研究基礎提出群體質量栽培理論：即建立高光效群體，以達到最大限度地提高經濟器官生長期間群體干物質生產量和累積量。為了認清棉花高產的基本特征，我們先以禾本科作物為先例。

這里可以粗略地理解為：一是在經濟器官產量主要形成期的高光效群體結構，二是在經濟器官產量主要形成期之前的高光效群體形成的動態進程。禾谷類作物的基本特征：第一，在抽穗開花前形成了經濟器官的基本庫容量和群體總葉源量；第二，其高光效群體的塑造主要局限于開花前，開花后主攻群體光合生產力是在始花前已經建立起來的“有限”的庫容量和光合葉源量的基礎上實現的；第三，一般水稻從抽穗開花到成熟的時間僅約30天左右，占全生育期的四分之一至五分之一，從幼穗分化到成熟的時間為60天左右，占全生育期二分之一到五分之二。因此可以認為開花前塑造高光效群體條件下促進庫/源比、開花后促進頂部三片高效葉的干物質累積量是高產不可分割的兩個方面，兩者相互依賴，從產量構成因素來看表現為總結實粒數與總孕花數的顯著正相關。由此演繹出壯個體小群體的栽培指標。

棉花和禾谷類作物的共同之處是始花前以營養生長為中心，其群體干物質生產主要用于器官的生長和搭架，經濟產量則主要在始花后形成。棉花與禾本科植物相比較有這樣幾個不同特性：第一，棉花具有無限生長習性，即其營養器官和生殖器官在條件滿足時可繼續生長、增加，即使在開花結鈴以后，還在生長新的營養、生殖器官，這樣，群體和個體庫容量和葉源量處于發展中和可塑造狀態，在自然栽培條件下，群體或個體60%以上的花蕾量是在開花以后形成的；第二，開花前、開花后的花蕾量的增長、開花結鈴和棉鈴的發育都伴隨營養器官的生長與增生，即重疊并進的習性，其高光效群體的塑造貫穿于一生，尤以初花至盛花期更為重要，開花后主攻群體光合生產力必須伴隨庫容量和光合葉源量的共同發展和相互制約中實現的，從這一意義上理解，棉花初花期的群體葉面積指數和干物質累積強度的可塑造性更小；第三，棉花從開花到收獲結束的時間約130天左右，占全生育期五分之三左右，從花芽分化到收獲結束的時間約170天以上，占全生育期四分之三左右。期間，棉花總花蕾量的循序漸增的過程，每增加一個花蕾必然同時增加一張葉片，每一個花蕾或棉鈴的發育都有各自相對獨立的光合源，即本果節蕾花鈴所需的光合產物主要來源于該果節的果枝葉。該果節在結鈴條件下，本果枝葉的光合強度較高，此時該果枝葉就成為高效葉面積；而在該果節不結鈴（脫落）條件下，本果枝葉的光合強度較低，且光合產物的經濟利用率（為棉鈴發育所利用）較低，此時該果枝葉就為非高效葉面積。棉花的蕾鈴脫落具有一定的規律，一般占總花蕾量的55-75%，在空間和時間分布上也具一定規律，但就某一果節花鈴是否成鈴無必然性，這就提示了，每個果節位的果枝葉都有成為高效葉的可能，也有成為非高效葉的可能。由此可以認為，棉花的結鈴位和高效葉位具有“漂移性”，或者稱之為“同位漂移性”，這種“漂移性”決定了總結鈴數與總花蕾數之間的非必然相關性。高產栽培實踐表明，棉花必須塑造相對限量總花蕾數（約18-24萬/畝）范圍內的高光效群體，即適宜的庫/源比，促進提高結鈴率。過大或過小的庫/源比都可能降低總結鈴數和鈴重。可見，棉花不能等同于稻麥等作物通過壯個體即增加個體分蘗成穗數即大穗的途徑提高庫/源比達到增鈴增重的目標。有學者試圖以果枝葉才能成為高效葉、主莖葉不可能成為高效葉為依據，提出降低密度、增加單株果節即果枝葉數的高高效葉率途徑。大量的研究表明，主莖葉雖不能象果枝葉那樣對本果節花鈴舉足輕重，但其光合產物可優先供向本果枝近主莖的幾個果節位花鈴發育，可提高近主莖果節的成鈴率和鈴重，從這個意義上認識，主莖葉不能簡單定性為非高效葉，因而也就不能簡單地局限于增加單株果節即果枝葉數途徑。

第四，顯著的產量貢獻份額的時空特性，棉花棉鈴成鈴進程存在著很強的時間差異和空間差異，研究表明，伏桃、早秋桃的鈴重明顯高于伏前桃和晚伏桃，近主莖的內圍鈴的鈴重明顯高于外圍鈴，從這種意義上可以認為，以禾谷類的單葉（面積）穎花量、根系載花量移植來表達棉花的單葉（面積）載鈴量和根系載鈴量不具有實質性的意義。棉花優良的品質是栽培的另一個目標，是棉花生產不可偏廢的同等重要的一個方面，棉花品質也是長期圍繞我國植棉效益和紡織工業效益的問題。從我國棉花生產的發展實踐來看，由于長時間的原料緊缺，實際上多年來我國的棉花生產是在偏面追求產量的大環境下發展的。在學術界，品質栽培的研究已經有較長的時間，而且取得了很大的進展。（二）棉花品質栽培的發展研究表明，棉花從開第一朵花到最后一批花的間隔時間長達70天，3500株/畝密度條件下同一臺果枝上內圍第一個果節與最外圍果節鈴可能相隔6-7個節位，無論是從時間的角度還是從空間的角度，每一個棉鈴的發育進程幾乎處于各異的生理、生態條件下。

由于棉纖維品質的形成是累積性質的，在棉鈴發育的進程中，尤其是次生纖維累積期遇不良的生態環境或有機養分供應虧缺都會導致該棉鈴纖維品質的下降。在大面積生產實踐中，即使總鈴數相同，實際的纖維品質會出現較大的差異。如伏桃、早秋桃的纖維品質普遍優于伏前桃和晚秋桃，內圍鈴的纖維品質普遍優于外圍鈴，在群體栽培條件下，早秋桃、伏桃比重大，內圍鈴比重大，總體纖維品質趨于優化，相反則不利于優化。在長江流域棉區，棉花吐絮期可能遭遇陰雨，凡適時采摘的棉花品質趨于優質而爛鈴收的棉花趨于劣質。在栽培實踐中，棉花成鈴的時空分布清楚地表明，棉鈴的高產優質具有統一性，即高產的棉鈴通常品質較好，低產的棉鈴通常品質較差。由此可以認為，高產、優質是可以通過協調群體結構和栽培途徑兼容實現的，而片面強調高產更高產就有可能導致產高而質不優。通過以上的討論，我們清楚地認識了棉花經濟器官生長期間群體干物質生產和累積，以及塑造棉花高光效群體不僅為了獲得棉花高產，而且還要求提高優質棉花的比例。至八十年代以來，隨著棉花商品率的不斷提高和市場競爭的日趨激烈，生產優質棉花已經緊迫地擺到了棉花生產最主要的地位，同時也在紡織行業、原棉市場以及棉花栽培學術領域都形成了規范“優質棉”的概念的要求。究竟如何定義“優質棉”呢？比較多的意見，主張以棉花作為商品的最終經濟效益和社會效益高低為評定“優質棉”依據，由此得出的定義：優質棉是能充分滿足和適應紡織工業生產不同類型、不同品質棉織用紗所必需的質量指標，并能為紡織工業提供最大經濟效益的原棉。同樣，優質棉也應為植棉者提供最大經濟效益。二、棉花優化成鈴概念的建立（一）優質棉的意義優質棉的主要品質性狀有：是指棉纖維伸直后的長度，一般以毫米表示。這是棉纖維最重要的品質指標，是紡織使用價值最主要因素，棉纖維愈長、紡紗的支數就愈高，成紗的強度亦高。我國栽培的陸地棉細絨型品種的纖維長度一般要求達29-33mm，而長絨棉品種的平均纖維長度可達37-40mm。種性特點對纖維長度具有制約性，高代棉種生產的棉纖維則明顯短于低代棉種生產的棉纖維。栽培過程中的生態環境可能對棉纖維長度的影響幅度一般為2-5毫米。第一，纖維長度

是指群體棉纖維長度的整齊程度，通常用百分法和變異系數來表示。這是纖維長度指標的一個輔助指標。百分法，以平均纖維長度加減2毫米范圍的籽棉粒數占考查總籽棉粒數的百分數來表示；纖維整齊度百分率大，纖維整齊度高，90%以上為整齊度好，80%以下為整齊度差。變異系數法以籽棉分梳長度的變異系數來表示；變異系數大，纖維趨于不整齊，5%以下變異系數的棉纖維整齊度好，7%以上變異系數的棉纖維整齊度差。第二，纖維整齊度是指棉纖維的粗細程度指標。正常成熟的棉纖維可以直接測量纖維的周長或截面積作為棉纖維的細度值。目前國際多采用求一定重量纖維的總長度（米/克，支數）或者求一定長度的纖維重量（微克/英吋，麥克隆值）。陸地棉纖維的正常細度為3.5-4.9麥克隆（Mic），克數愈低通常表示纖維愈細。上述兩項指標均與纖維重量有關，而纖維重量與纖維成熟度相關，由于纖維成熟度差的纖維重量輕，同時表現出“細”，纖維成熟度好的纖維重量重，同時表現出“粗”，因此上述兩項指標的實質并不是真正意義上的纖維細度，而是纖維細度和纖維成熟度的綜合值。第三，纖維細度

是指拉伸一根棉纖維或一束棉纖維在行將斷裂時單位截面積所承受的最大負荷力量。一般單根纖維強度以克（g）表示，一束纖維強度以克/毫米（g/mm）或磅/毫米（b/mm）表示。棉纖維的成熟度愈大，其纖維強度愈高。陸地棉成熟的單纖維強度在3.6-4.1克，海島棉成熟的單纖維強度在4.0-4.9。第五，纖維強度

是指棉纖維細胞壁加厚的程度，以成熟系數（纖維的中腔與胞壁間距的比例）表示。正常成熟的陸地棉纖維的平均成熟系數在1.5-2.5之間，未成熟棉纖維及死棉纖維的平均成熟系數只在0.5以下。第四，纖維成熟度正如前面所討論到的，以上棉纖維的品質是在棉鈴發育進程中伴隨產量的形成而累積成，棉纖維品質受棉鈴的結鈴時間、結鈴部位以及棉鈴發育所處的生理、生態條件所影響。一般而言，優質棉纖維的上述各項指標呈現同步優勢，而劣質棉纖維的各項指標呈現同步劣勢。季節四桃中，以晚秋桃的纖維細度雖表現細，但其它指標均表現劣化，其“細”化實際上是成熟度差的體現。

是指單纖維重量與其絕對強度相等時的長度，陸地棉的纖維斷裂長度多為21-25千米，海島棉29-38千米。第六，纖維斷裂長度棉花生產中“優質棉”概念的定義，起碼清楚揭示了棉花生產實踐必須解決的兩大課題：第一，棉花生產的產品應該盡可能多優質棉，第二，棉花的高產栽培規范應該是高額優質棉栽培。近期的研究和實踐表明，高產優質栽培畝產皮棉100-125公斤的優質棉率應在80%以上。“優質棉”概念的明確，經過進一步的定向研究，八十年代末由南京農業大學，九十年代初期由河南省農科院淡春松先后比較系統地提出了“優質高產栽培”的理論，幾乎同時，南京農業大學在總結“一九五”研究成果的過程中正式提出“棉花優化成鈴”概念及相關理論。（二）棉花優化成鈴概念的建立“優化成鈴”概念的建立是在“優質高產栽培”基礎之上，“優化成鈴”主要涵蓋了以下幾方面的意義：

第一，“優化成鈴”在靜態意義上涵蓋了“優質高產”。棉鈴是棉花產量和品質的集中體現，“成鈴”輻射了“爭鈴數、爭鈴重、爭衣分”三個產量構成因素，“優化”則覆蓋了“優質棉”的概念。

第二，“優化成鈴”在動態意義上揭示了高產優質棉花高光效群體建成的形態、生理的動態特征以及塑造高光效群體的調控途徑。“優化成鈴”以棉鈴為主攻目標，以優為標準，以成鈴為手段。

第三，“優化成鈴”中的“優化”突破了純高產優質的局限目標，拓展兼容了簡化栽培、集約化栽培、省工節本栽培、高效栽培、高抗逆功能和優化植棉環境系統的意義。可見，“棉花優化成鈴”概念不僅將“優質高產栽培”推進到“優質、高產、高效”栽培的新高度，而且還奠定了植棉生態環境的良性循環基礎。三、棉花優化成鈴的生理生態基礎（一）棉花單鈴產量和品質的累積形成一個棉花花蕾，從開花子房受精到成熟吐絮的50-70天鈴期內，內部發育進程可分為棉鈴體積增大、棉籽和纖維發育、棉鈴脫水開裂三個方面，如圖1如示，在子房受精后的半個月左右時間內是棉鈴外形體急劇增大時期，開花后25-30天，棉鈴可達最終定型體積，此時棉鈴內呈肉質狀，積累物質多以蛋白質、果膠、可溶性糖類的膠體存在。1、棉鈴發育的概述棉鈴內的種胚在受精后的體積與棉鈴保持同步增長，大約到開花后28天左右可達最終定型體積，受精后12-15天即發育成完整的胚，以后胚的各部分迅速累積干物質，大約至開花受精后50天左右，種子干重達最大值。作為紡織原料的棉纖維一般是在開花受精后胚珠外珠被部分表皮細胞突起延伸出的初生纖維細胞，據研究，纖維細胞在受精后即伸長，至受精后9-18天伸長最快，至25-30天即可伸長至纖維最終長度（圖3）。在開花后稍后幾天，在纖維細胞伸長的同時，胞壁內側逐漸累積纖維素形成次生胞壁，這就是棉纖維的胞壁加厚，其方式是每天向心累積一層（圖4，5），經歷40-50天完成胞壁加厚，形成40層左右的輪紋狀次生纖維胞壁層，次生胞壁層越多，纖維成熟度越高，相應的各項品質指標趨于優化。棉纖維成熟后，棉鈴鈴殼開裂，纖維脫水產生若干扭曲，成熟度的纖維的扭曲也多，未成熟的纖維很少扭曲（圖6）。一般成熟開裂經歷3-5天。2、棉鈴發育進程中干物質的累積與分配如圖7所示，棉鈴干物質的積累包含了子棉干物質積累和鈴殼干物質積累兩者之和。全程干物質積累以開花后最初3周最快，一直持續到開花后第9周，鈴重達到最大值。由圖7、8、9的研究結果表明，在開花后的17-20天，棉鈴干物質積累的方式是以鈴殼和籽棉同步迅速增長進行，爾后鈴殼干物重不再增長，棉鈴干物質積累的方式是籽棉增長，至50-60天，籽棉干物質重達最終值，棉鈴干物重亦達最終值。棉鈴干物質積累的方式表明，籽棉在干物質積累進程中僅具有“庫”功能，鈴殼在開花后的17-20天內具有“庫”、“源”雙重功能，20天以后僅具有“源”功能，這種“源”功能是“中轉站”性質的（圖10），即葉片生產的光合產物首先運經鈴殼，繼而轉運給籽棉發育而幾乎很少留積。進一步研究表明，籽棉干物質積累進程中，種子殼也具有相同趨勢的“庫”、“源”雙重功能。我們將鈴殼和種殼在棉鈴發育進程中所具有的干物質積累中轉站性質的“庫”、“源”雙重功能稱之為作物產量形成的中繼生物學現象。存在這種生物學現象的作物還有花生、豆類等。產量形成的中繼生物學現象不同于禾谷類作物的特點是養分的轉運效率主要存在于產品器官內部而很少存在產品器官與其它貯藏器之間，這對于產品器官形成在時間和空間上存在著若大差異的棉花來說有著十分重要的意義。如圖8所示，晚秋桃的鈴殼在開花后38天內干物質增長持續上升，爾后才減緩增長勢，這就必然導致籽棉干物質積累的減少（圖11），降低鈴重，導致如圖12所示的鈴重差異。棉纖維（栽培上稱為“衣分”）是現階段棉花栽培目標的主要產品部分。前面我們分析過，葉片生產的光合物質運經鈴殼、種殼抵達纖維細胞。圖11表明，棉纖維次生胞壁干物質累積在開花后17天內較慢，17-40天增長最快，45-50天可達最終干物質積累量。棉纖維干物質積累快速增長期內，鈴殼“源”量越大，棉纖維積累的干物質就越多。晚秋桃棉纖維干物質積累快速增長期，鈴殼仍維持干物質累積持續增長態勢，故纖維干物質積累量顯著低于伏桃。由于后期種仁物質積累更弱于棉纖維，故出現晚秋桃高衣分現象，這種高衣分與早期桃有本質的區別。研究表明，棉纖維干物質的累積進程與纖維品質緊密相關，圖13，14，15所示，棉纖維強度和成熟系數隨干物質累積量的增加而增大，至纖維干物質累積量最大值，即開花后50天左右時纖維強度和成熟系數達最大值。單鈴經濟系數是判斷本棉鈴所得到的光合產物分配給棉鈴各器官，產品部分實際所占的份額即經濟效率的衡量標志。3、棉花單鈴經濟系數

單鈴經濟系數是指成熟棉鈴風干狀態下實收單鈴皮棉或籽棉重量占單鈴實收全部干物重的百分率，用公式表示為：單鈴皮棉(籽棉)重量單鈴鈴殼重+單鈴籽棉重單鈴皮棉(籽棉)經濟系數%=×100%

單鈴經濟系數高，表明產品器官部分對養分的經濟利用率高。實際上影響單鈴經濟系數高低的是具有“庫”、“源”雙重功能的鈴殼或鈴殼加種子所積貯的養分。單鈴經濟系數并不表達棉鈴所積累的絕對光合產物量，它要表達的是在同一遺傳性品種內，不同環境條件、栽培條件以及不同時空位棉鈴間產品收獲部分的經濟效益。如高溫條件下完成棉鈴發育的單鈴經濟系數高于低溫條件下完成棉鈴發育的棉鈴，內圍鈴的單鈴經濟系數高于外轉鈴。由于單鈴經濟系數并不表達鈴重絕對重，故只是個相對值，從光合利用的效率角度考慮，在獲得較高鈴重時的高單鈴經濟系數是棉花栽培的理想指標。棉花群體開花結鈴的時間長達70天（7/上-9/10）左右，不同時間開花形成的棉鈴，棉鈴發育各處于不同的外界環境條件和生理條件下，由此造成群體棉鈴間鈴期長短、鈴重高低、衣分高低、纖維品質優劣等明顯的差異。這些因時間為主線形成的產量和品質差異規律，就是棉花單鈴產量和品質的時間分布特征。隨著人們對棉鈴發育的研究的深入和生產實踐經驗的積累，依據棉花結鈴時間的順序，可將棉鈴劃分為伏前桃、伏桃、秋桃。八十年代以來，又有學者將秋桃劃分出早秋桃和晚秋桃。（二）棉花單鈴產量和品質的時空分布特征1、時間分布特征伏前桃

指7月15日以前開花所結的棉鈴。江淮流域也以7月20日作時間限。伏前桃是棉株體初花至盛花期即由營養生長中心向生殖生長中心轉移時期的結鈴，從本類型鈴對有機養分的攝取力來看處于非優勢；伏前桃所處的部位是棉株下部，其所在果枝葉一般受光不足，故光合源勢不強；伏前桃所處的發育季節是七月、八月的最高溫季節，發育進程快、鈴期短，次生纖維層較少；由于溫差較小，有機養分通常在鈴殼、種殼較少因而其單鈴經濟系數較高。綜合伏前桃的發育所處的內外在條件，伏前桃一般表現鈴重和衣分不及伏桃高，纖維品質也不理想（見表1，2，3，4）。生產上常因田間郁蔽或遇連陰雨爛鈴率較高，因而實際產量要低于成鈴比例，棉纖維品質不優。伏桃：

指7月16日（江淮流域也用7月20日）至8月15日期間開花所結的棉鈴。伏桃一般是棉株體進入以生殖生長為中心后的成鈴，因此這一類型棉鈴對有機養分的攝取能力具有很強的優勢。且正值花鈴肥效高峰期，棉鈴發育具備了充足的營養源；伏桃所處的部位一般位于棉株中部，果枝葉受光充足，光合源勢較強；伏桃所處的發育季節前期高溫、后期適溫，且溫差也大，次生纖維層積累多，籽棉和鈴殼發育正常，單鈴經濟系數適宜。因此伏桃表現鈴重、衣分為四桃中最高，纖維品質最佳。伏桃吐絮期正處早秋足光季節，故外觀品質極佳。伏桃約占總成鈴數的50-60%，實際產量往往超過60%。早秋桃：

指8月16日至8月25日期間開花所結的棉鈴。早秋桃一般位于中部外圍果節和上部內圍果節，受光充足，光合營養源勢強，早秋桃發育期溫度適宜、溫差漸大，棉鈴發育正常，單鈴經濟系數稍低于伏桃。表現鈴重、衣分和品質接近伏桃，早秋桃都能正常成熟吐絮。早秋桃成鈴和產量約占10-15%。晚秋桃：

指8月26日至有效開花結鈴終止期間開花所結的棉鈴。晚秋桃一般分布在棉株頂部2-3臺果枝，受光充足。但晚秋桃發育期處于棉株體趨向衰老，光合營養源勢受棉株長勢牽制；溫度明顯下降條件下，盡管鈴期較長，但一般都很難正常完成棉鈴發育進程，次生纖維層積累少，種子內積物少形成癟籽、嫩籽。因此晚秋桃表現鈴重低，衣分一般較高，單鈴經濟系數低，纖維品質差（見表4，5）。在暖秋足光的年份，部分晚秋桃能正常成熟吐絮，一般年份不能正常成熟吐絮。晚秋桃成鈴約占總鈴數的10-15%，產量比重則低于10%。上述季節四桃中，伏桃和早秋桃全部是優質鈴（見表5），是棉花優化成鈴的核心桃，也是我國現階段棉花產量的關鍵桃，可達產量的70%左右。伏前桃產量比重較小，但是棉花由營養生長優勢向生殖生長優勢轉化的基礎。我們現階段棉花栽培實踐中，伏前桃是不可缺少的組成部分。在某些地區、某些年份伏前桃可以成為優質桃。但伏前桃比重過大風險也大，尤其是品質風險較大，晚秋桃產量和品質是不穩定的，但在我國江淮棉區通常作為高產更高產的潛力而利用，這就成為棉花產量和品質不穩定的因素。棉花不同果枝位、不同果節位的結鈴，形成鈴重、衣分等產量構成因素及纖維品質變化的規律，就是棉花產量和品質的空間分布特征。由圖12，表6、7表明，產量和品質的縱向分布表現為中部鈴重高、衣分較高，纖維品質好，單鈴經濟系數適宜；下部鈴重低于中部，衣分高，纖維品質較好，單鈴經濟系數高。上部鈴重不穩定，衣分則可能最高，纖維品質差，單鈴經濟系數最低。2.、空間分布特征

橫向分布表現為成鈴率、鈴重呈離主莖遞減趨勢（見表7，8，圖12），衣分則呈離心遞增趨勢。資料表明，內圍果節1-2位的結鈴是外圍果節結鈴率的2倍數以上，第2果節結鈴率約是第1果節的50%，第3果節結鈴率約是第2果節的40%，第4果節結鈴率約占第3果節的25-30%。內圍果節成鈴數約占總成鈴數的80%，較高密度條件下內圍鈴比重更高。橫向鈴重的分布與結鈴率呈相同的趨勢。不同的是外圍鈴的衣分要高于內圍鈴，這可能與外圍令種仁發育受到有機養分虧缺的限制有關。而單鈴經濟系數亦呈離莖負相關系。內圍果節鈴的纖維品質也好于外圍（表9，10）。可見內圍果節在競爭有機養分方面具有明顯的優勢。根據以上趨勢，棉花優化成鈴應以中部桃，內圍桃為主攻對象，應該適當降低下上部和外圍鈴的比例。棉花單位土地面積上生長的株數，單株所具有的果枝數、果節數、葉片數，葉片的大小并構成群體的葉面積指數，果枝、果節的長短以及果枝和葉片在空間的排列狀況等組合成棉田的立體群體結構。一定的群體結構可能形成一定的產量庫容量和光合葉源量，由此決定了棉花產量高低和品質的優劣。1、優化成鈴的果節構成單位面積鈴數決定于果節數和結鈴率兩個方面。總果節數、果節的時間和空間分布，對棉花的成鈴數和成鈴的品質影響較大，優化成鈴要求群體內的果節具有理想的時空分布。（三）棉花優化成鈴的群體結構與干物質積累棉花單株或群體的果節發展動態具有一定的規律。在正常生長條件下，單株縱向每2-3天增加一個果節（果枝），橫向每5-8天增加一個果節（見圖17）。（1）果節形成的特點及強弱勢果節的分布果節總數增長動態為現蕾期較慢，盛蕾后加快，初花至盛花出現一生中的現蕾高峰期，盛花后顯著減慢，南京地區一般8月15日后再增的花蕾開花后不能正常完成鈴發育進程，生產上稱這一時間為有效蕾終止期。如4000株/畝條件下，果節增長量盛蕾前0.5個/株·日，盛蕾至初花1個/株·日，初花至盛花1.5個/株。日，盛花至初花1個/株·日，盛花至有效蕾終止期0.5-1個/株·日。高產栽培條件下，始花期的總果節數約占一生總果節數的30%-40%，盛花時達到70%左右，盛花至有效蕾終止期出生約30%的果節數。如圖17和前面討論過的，無論是單株還是群體，不同空間果節位上的結鈴率、鈴重、爛鈴率，衣分、單鈴經濟系數纖維品質都存在一定的差異，但總是存在著相當比例的結鈴率、鈴重高，爛鈴率低、單鈴經濟系數較高、纖維品質較好的果節位。有學者曾以結鈴率高、鈴重高、爛鈴率低作為強勢果節指標對果節進行綜合評判（見圖18）。結果表明，麥套移栽棉在每畝4000株密度條件下的強勢果節量中有84.4%座落于近主莖的1、2內圍果節，外圍果節僅占15.6%。通過理論測析，強勢總節量約占單株果節量的51.5%；實有強勢總果節量占單株果節量的59.3%（實際強勢果節量較理論數少3個，實際總果節量較理論數少14個）。由此可以認為，在本群體條件下有40%左右的果節量對于產量的奉獻額是極微的，第3以外的外圍果節對產量的奉獻具有顯著的局限性。季節四桃果節的分比和形成如圖19所示。（2）季節四桃果節的形成與分布

伏前桃果節在江淮棉區一般在6月23日左右前出現，一般位于棉株下部強勢果節位（見圖20），約占單株強勢果節量的15%、占單株總果節量的8%左右。

伏桃果節在江淮棉區一般在6月23日至7月15日期間出現，伏桃位于棉株中上部強勢果節位和下部外圍強勢果節位，約占單株強勢果節量的70%左右，占單株總果節量的50%左右。

早秋桃果節在江淮棉區一般在7月15日至7月底期間出現，大多位于上部為數不多的強勢果節和中下部弱熱果節，早秋桃果節占單株總果節量的30%，其強勢果節量約占單株強勢果節量的15%。

晚秋桃果節在江淮棉區一般在8月1日至15日期間出現，位于上部弱勢果節，占單株總果節量的12%。正如本節中已經討論到的，現有的栽培體系通常強勢果節率不超過60%，盡管從理論上分析要高于成鈴率20-25個百分點，可以設想通過提高結鈴率的途徑達到優化成鈴的目的。但在實踐上尚不能真正達到提高結鈴率的目的。研究和實踐表明，較為可行的優化成鈴的果節構成模型應是盡可能地增加近主莖內圍伏桃和早秋桃強勢果節百分率，以此為基礎提高結鈴率達到增結優質鈴的目的。要求在群體總果節量20萬個/畝左右條件下，內圍第1、2果節量占60-70%，伏桃、早秋桃果節量85%以上。同時建立一個適宜的果節增長動態，即6月20-25日進入盛蕾期的果節量達2.0萬個/畝，現蕾強度達1500個/畝·日，初花期果節量達10萬個/畝，現蕾強度達4000個/畝·日左右，盛花期果節量達17-18萬個/畝，現蕾強度達5000個/畝·日。（3）優化成鈴的果節構成模型及調節優化成鈴果節構成模型的調節主要途徑是調節伏桃和早秋桃的現蕾強度和塑造適宜的節枝比。如圖所示，在2000-5000株/畝密度范圍內，伏桃和早秋桃果節現蕾強度隨密度增加而遞增，4000-5000株/畝伏桃和早秋桃果節現蕾強度分別比2000-3000株/畝增加25.2-103.8%和32.0-52.5%。調節棉花生育進程5葉期至盛蕾期與適宜于花芽分化的20-22℃氣溫相同步，初花至盛花期與適宜于現蕾的25-30℃氣溫相同步可以有效地增強伏桃、早秋桃果節的現蕾強度。在群體總果節量穩定的前提下，塑造適宜的節枝比，可確保較高的內圍強勢果節的比例（如表11）節枝比3-4的內圍果節量較節枝比6的高17-33%，內圍鈴高11-30%，伏桃和早秋桃高4-17%，總鈴數也顯著增長。研究表明，節枝比3-4的光能利用率比節枝比6處理提高1.15-1.02%。2、優化成鈴的群體葉源量與干物質積累（1）群體葉面積指數與干物質積累的一般規律

棉花苗期的葉面積指數增長較慢（圖22），主莖每展1葉平均擴增葉面積12.8-64.9cm2，孕蕾期至現蕾期的群體光合熱為1510米2/畝·日左右，苗期葉面積由主莖葉組成。現蕾后葉面積指數增長加快，盛蕾至初花期主莖每展1葉，平增擴增葉面積195.0-247.9cm2，盛蕾后葉面積指數超出1，盛蕾至初花的群體光合熱為8500米2/畝·日左右，蕾期葉面積以主莖葉為主。

初花至盛花主莖每展1葉平均擴增葉面積589.5cm2，葉面積指數直線上升，盛花期達2.5-3.0，群體光合勢達1.8萬米2/畝·日左右，初花至盛花為主莖葉和果枝葉并重期。

盛花后至打頂前后達最大葉面積指數，至吐絮前群體光合熱達9-10萬米2/畝·日左右，葉面積以果枝葉為主。

吐絮后的光合勢仍在6萬米2/畝·日左右。盛花結鈴期是葉面積指數高峰期，期間光合勢占一生50%以上，是一生光合生產力最高的時期。棉花干物質累積至蕾期開始加快，積累量占一生6.5-10%，主要累積于主莖葉內。至初花期干物質累積量占一生15.8-30.9%，大部分累積于葉和莖枝內。

盛花至吐絮干物質累積量占一生的44.1-53.4%，主要累積于花鈴和莖枝內。

吐絮期干物質累積量約占一生3.0-13.6%，更多地累積于花鈴內。可見盛花后至吐絮期的干物質累積是棉花一生積累強度最高的時期，與光合熱保持一致的趨勢。這是棉花集中成鈴期，即一生中轉化和貯存太陽能效率最高的時期，我們可以理解為這是形成最終產量的高能轉化期。根據不同長勢群體干物質積累與分配的研究資料(表12)，盛花后群體葉面積指數過大或過小都直接減少花鈴的干物質累積量，花鈴期葉面積指數以3.5較適宜，吐絮期以3左右較適宜。大量的研究資料表明，棉花群體的最適葉面積指數范圍為3.5-4.0。為了維持盛花至吐絮期達到最適葉面積指數，要求控制葉面積指數的動態曲線，現蕾期0.2，初花期2.0,盛花至吐絮3.5-4.0，吐絮后2.5-2.8。

優化成鈴要求在最適葉面積指數下塑造一個高光效群體結構。研究表明，適當增加密度比較稀密度較易塑造最適葉面積指數，最適葉面積指數出現得早（見圖23），穩定持續的時間長。應用化學生長調節劑塑造塔型或圓筒型株型和增加葉傾角在30o-60o葉片的比率，增強葉片折疊程度，增厚葉片提高單位面積內的葉綠素含量，調節節/枝比達3-4，達到“下封上不封，中間一條縫”的立體空間效果。通過顯著減小上部葉消光系，降低光反射率，變反射為透射、折射、漏射，增加小群體內的氣體交換量，協調小群體內的溫濕度，延長早中期果枝葉的光合壽命，由此綜合營造高光合效率的群體結構，達到增產保質。（2）優化成鈴的高光效群體與塑造棉花生長發育必需的生態資源光、溫、水、土、肥、氣等條件中，水、土、肥資源是人類能自由調控滿足的，光、溫、氣則主要局限于棉花生長發育適應于自然資源，其中光資源與熱量資源對棉花產量的形成又是起決定意義的。（四）棉花優化成鈴與生態資源效應如表13所示，棉花蕾期和鈴期的長短與期間的日平均氣溫和日平均日照時數密切相關，日平均氣溫越高，可能獲得的日平均日照時數可能越充足，蕾期和鈴期經歷的時間就可能縮短。充足的光照（強光、長的日照時數）是光合產物源的基礎，開花分化、現蕾分別需要19-20℃和20-22℃的適宜日平均溫，開花結鈴則要求24℃以上的較高溫度較高的溫度是纖維素由還有糖縮水聚合的必條件。

L.E.Hessler提出低于21℃的夜溫阻滯還原糖合成纖維素。中村弘認為低于15℃日平均溫度就不能進行棉纖維的伸長和次生壁的增厚。生產上通常將開花結鈴后期持續出現不利于棉鈴發育的低于19-20℃日平均氣溫的起始日期作為棉花有效開花結鈴終止期，這一日期長江中下游通常在9/15-20，黃河流域通常在9/5-10。由此可見，某個特定的棉區，都有一段相對穩定的特別適宜于棉花開花結鈴的高溫富照期（見表14）。我們可以將其理解為季節高能期或成鈴最佳光熱季節。全國極大部分棉區的最佳光熱季節分布于7、8兩月，但某一個地區的相對時間和絕對時間是存在著一定的差異的。很顯然，優化成鈴就是要實現棉花集中成鈴期（高能轉化期）與高溫富照期（最佳光熱季節）的高度同步。我們將集中成鈴期與最佳光熱季節相同步的時期稱之為最佳結鈴期。根據理論測算，長江下游最佳結鈴期約40天，最佳結鈴期轉化累積干物質可高達1761.85Kg/畝。目前棉花生產實際轉化累積的干物質都還不足700Kg/畝。可見最佳結鈴期的增產潛力還很大，最佳結鈴期的同步程度愈高，增產潛力可能越大，同樣生產的棉花品質越趨于優。（五）棉花優化成鈴的調控1、棉花群體成鈴的峰型規律

棉花群體成鈴普遍遵循現蕾、開花的峰型規律（見圖24、25、26），即初花期日成鈴量較低，盛花后顯著增長并形成高峰，吐絮期后成鈴日增長量趨于下降。我們通常用群體日平均成鈴數（成鈴強度，簡稱鈴強）表示。謝協調、肥水供應滿足的條件一直可以延續到有效開花結鈴終止期，鈴強峰值可通過增加最佳結鈴期的果節量和提高結鈴率實現。實踐中常因天氣、病蟲害和肥水條件而改變正態的峰型曲線，例如中下部的集中成鈴可能會導致無機營養接濟不上而降低上部成鈴，盛花期遭陰雨或初花期超高溫（日平均氣溫>35℃）會減少成鈴高峰期間某一時間的成鈴數而出現陣發性低谷（形出雙峰成鈴曲線）。各棉區實踐表明，我國主要產棉區的集中成鈴期一般很少呈現正態的單峰鈴強曲線。由圖示可以知道，高產栽培要求盛花至吐絮期的成鈴強度峰值水平要比較高，同時要求高峰期持續時間要長。從理論上說，成鈴強度高峰期持續期在碳氫代綜合以上討論的棉花產量形成的庫、源規律和生理、生態基礎，可以明確：優化成鈴就是實現最佳結鈴期內強勢果節的高成鈴強度的基本原理。研究表明，優化成鈴要求最佳結鈴期內強勢果節的成鈴強度達到2000個鈴/畝·日左右，即每公頃3.0萬個鈴/日。在我國絕大部分棉花主產區，最佳結鈴期的實際時間變化在30-45天范圍內。優化成鈴的主攻目標是，最佳結鈴期內的總成鈴數超過6萬鈴/畝，即公頃90萬鈴，實現真正畝產優質棉100公斤。根據這一目標，最佳結鈴期群體必須具備15-18萬個/畝強勢果節，即群體盛蕾至盛花期的現蕾強度達到5500個/畝·日左右。并且調控群體總果節量在20-24萬個/畝，即每公頃300-360萬個。根據這一果節總量，要求群體總果枝量達到6-7萬個/畝，這樣才能塑造3-4的節/枝比的立體空間結構，營造高光效群體。2、優化成鈴的群體結構特征現就優化成鈴的群體產量結構表解如下：從表解可以看出優化成鈴對不同群體結構的基本要求，從理論上分析，上述各密度通過配套相應的調控措施都可能實現優化成鈴目標，但就不同密度的結構特征分析，必須重視這樣幾個問題：第一，2000-3000株/畝密度優化成鈴的風險較大，尤其是2000株密度由于強勢果節量的局限性，必須主攻結鈴率。這就必然與該密度內節/枝比過高、縱向葉層分布深、施肥量大等形成較大的矛盾。栽培上也提出了更高的要求。第二，8000株/畝以上密度比較容易獲得足量的強勢果節量，但在單株果枝數偏少的情況下，葉層密集度偏高會抑制單位時間內的光合生產力，栽培上必須以縮小節/枝比為主要手段改善群體生態條件。第三，4000-6000株/畝密度從理論上分析，這一密度群無論是塑造群體強勢果節、適宜的節/枝比值和確保一定的結鈴率都具有一定的優勢。但生產實踐表明，這一密度范圍的調控要求比較高，必須以控制群體總量和塑造適宜的節/枝比為主要手段。實現棉花集中成鈴期與成鈴最佳光熱季節和肥效高峰期三者的高度同步是優質鈴高成鈴強的基礎，是優化成鈴原理的核心。“三同步”因素中，最佳光熱季節在特定的地區是相對穩定的，可以理解為同步調控途徑中的不可調因素；集中成鈴期和肥效高峰期是可以通過人為移動的，可以理解為同步調控途徑中的活動因素，即可調因素。調節集中成鈴期與最佳光熱季節相同步形成最佳結鈴期是“三同步”調控的前提（見圖27），通常采用調節生育進程實現其同步程度。調控肥效高峰期與最佳結鈴期同步可通過施肥肥料品種類型、施肥時間和方法等實現，與最佳結鈴期相同步的肥料我們一般稱之為花鈴肥。3、優化成鈴的調控（1）“三同步”的調控：由表14可知，全國各大產棉區的最佳光熱季節的大致走向范圍是7、8兩月，但地區間5、6月和9、10月的光熱資源往往差異顯著，即使7、8月內的絕對最佳光熱量和日數也有一定的差異，由此必然要采用一定差異的同步調節模式。就全國而言，典型的同步調節模式可有三種：第一種類型如長江中下游，本區域早春升溫較慢且多陰雨與苗期生育進程并行易造成僵苗遲發（見圖28），6/中、下具一明顯的梅雨期與蕾期生育進程并行易造成肥水并發枝葉徒長，7/中中常年多遇高溫伏旱與結鈴盛期同步，8/底上多遇秋雨季與早桃吐絮并行。這一類型區域就其成鈴季節而言最佳結鈴期可達40天以上，但早期成鈴（前伏桃）常年與秋雨相遇爛鈴率極高，這樣在秋陰雨不突出年份早桃早熟高產優質，而在秋陰雨持續時間較長的年份早桃爛鈴產量品質均下跌。長期以來這一區域以最大限度實現最佳光熱季節內集中成鈴期的同步時間的早發早熟技術原理為主要栽培制度，實踐證明矛盾較突出，問題也多。而以適當后移集中成鈴期的進程僅與伏桃、早秋桃結鈴季節相同步，也可以高產，同時又可避免爛鈴。這一類型的優化成鈴肥效高峰期的調節一方面要滿足大量結鈴的吸肥高峰，另一方面又要避開梅季肥水并發。因此通常要求增加肥料的緩釋性能或適當推遲施肥時間，加深施肥深度。這一區域的優化成鈴曲線以快升、峰高、陡降單峰曲線為理想型。第二種類型如黃河中下游，這一地區早春升溫快、日照富足、以旱為主，7/下上常年多見集中降雨成澇，8/中下又見秋旱。這一地區的最佳光熱季節由夏澇分割成兩段，因此常態的結鈴曲線一般形成峰值不高、峰面較窄的雙峰型。實踐表明，這一地區集中成鈴期與最佳光熱季節的同步調節應該具有兩重性，即地域的南緣因夏澇出現較早可舍去部分早桃，適當后移同步期與伏桃、早秋桃季節相吻，地域的北緣因夏澇出現較遲可充分利用早桃，適當前移同步期與伏前桃、伏桃季節相吻。第三種類型如新疆內陸棉區，這一區域植棉以澆灌為主，4、5月份升溫緩慢但光照充足，7、8月份高溫富照，除南疆以外9、10月份陟、快降溫，故最佳結鈴期一般較短。這一地區的同步性調節較容易，成鈴模式以早發、適當前移集中成鈴期與伏前桃、伏桃季節相同步為宜。（2）“四集中”的調控：實現棉花集中現蕾、集中開花、集中成鈴、集中吐絮簡稱“四集中”，這是棉花優化成鈴原理的目標之一。與稻、麥作物全部谷粒幾乎在5-7天內同時成熟相比較，棉花集中吐絮只是個相對概念，一般要求群體合部棉鈴在30-40天或更短的時間內完成吐絮。“四集中”對棉花優化成鈴具有重要的意義：首先，“四集中”是適應于提高最佳結鈴期成鈴強度、靈活利用最佳結鈴期的增產潛力的產量生理基礎，即在最佳結鈴期內，利用本地區最具優勢的時間段，充分提高成鈴強度集中成鈴，由于某一時間段的成鈴強度特別高，因此可以彌補最佳結鈴期內可能出現的不佳時間低成鈴強度造成的“失產”；其次，“四集中”具有高效的生態價值，不僅可以高效利用最佳結鈴期的光、熱、水、土資源，而且可以顯著改進植棉技術體系，趨向于簡化施肥、治蟲、田間管理和摘花環節，減少肥料農藥用量以及肥藥淋失造成的污染，直接改變棉田植被組成和病蟲交替世代，可以有效地良好生態環境；第三，可為植棉業提高機械化程度和生產力水平，提高植棉經濟效益創造條件。前面我們已經討論過，“集中現蕾”可以通過適當增加密度或調節單株現蕾高峰期（5500個/日.畝）實現。調節單株現蕾高峰期達到集中現蕾的效果通常外圍果節比重較大，而適當增加密度達到集中現蕾的效果通常內圍果節比重較大，顯然以后者更符合優化成鈴基本原理。以“集中現蕾”為基礎，采取適宜的保蕾措施實現“集中開花”和“集中成鈴”最終實現“集中吐絮”保蕾保花提高成鈴率的主要措施前面已經討論過，如塑造高光效群體，噴生長調節物質，維持適宜的礦質營養和水分等。不同生態棉區集中現蕾、集中成鈴、集中吐絮的適宜時期是不同的，如長江下游以7/20-8/20為宜，黃淮棉區以8/初為宜，北疆以7/10-8/10為宜，南疆以7/16-8/底為宜。高光效株型是優化成鈴原理的重要組成部分，以宏觀調控為基礎，著眼于微觀個體和小群體的定向塑造，最終獲得高的結鈴率和鈴重，確保優良的品質。高光效株型的塑造主要實現塔式或圓筒式株型、適宜的節枝比（3-4），較大的30o-60o葉傾角葉片比率三個目標。棉花盛蕾至初花階段的生長勢通常是塑造塔式或圓筒式株型的基礎。生產實踐表明，南方棉區通常因梅雨季節求穩長、北方棉區和西北內陸棉區則因干旱缺水等限制了下部果枝的伸展。近幾年育苗移栽棉遲發也會造成下部果枝的發育不良。因此優化成鈴的株型定向塑造要樹立盛蕾初花期發棵、穩長即發中求穩的指導思想，為形成塔式或圓筒式株型奠定基礎。發是前提，就要供給適宜的肥水；發中求穩，在發的基礎上施用生長抑制劑控制果枝的伸長和果枝節數的增長速度。（3）株型的塑造：根據栽培目標，通過打頂決定果枝數，頂部果枝有效果節數和長度是定向塑造的有一措施。依據有效蕾終止期，打頂，通常由頂端最終有效果節數來決定打頂時間，如規劃有效果節數為3，則打頂時間可能為8/5左右，如規劃有效果節數為4，則打頂時間隨單株達到所留果枝數的具體時間決定。如果打頂時間較早，頂部有效果節數不受限制，因此控制果節數量和果枝長度就成為定向塑造的主要矛盾。大面積栽培打頂常因棉株的長熱而有所區別。一般早衰趨勢棉田要提前打頂、打大頂；旺長趨勢棉田要延遲打頂、打小頂。優化成鈴的打頂是建立在壯個體基礎上，因此一般不存在長熱差異問題。國內外生產實踐中，有的采用不打頂即自然封頂，這是適宜于簡化栽培的粗放模式，不依株型、節枝比和頂部結鈴的栽培方式，通常不易挖掘增產潛力。使用植物生長調節劑調控棉花的株型是優化成鈴不可缺少的有效的技術措施。用于株型調控的一般是生長抑制劑，現階段成功應用的主要是縮節安——二甲基派啶嗡氯化物，又名Pix、助壯素。根據研究資料，葉面噴用縮節安可促進棉苗發根、提高根系活力，使葉片產生扭疊、葉片增厚、單位葉面積內的葉綠素含量增加、延緩了棉葉的衰老，綜合提高葉片光合效率和影響棉鈴內源激素的水平等生理功能。而縮節安的直接調節功能則是對棉花主莖和果枝生長的抑制效應，即直接影響正在生長的節間和處理后生長的節間，因此對主莖高度、主莖節間長度、果枝果節數和節間長度都具有抑制作用。如盛蕾期噴施100ppm濃度縮節安，株高比對照降低40.8%；縮節安對果枝長度的抑制效應可達10-40%，還可抑制外圍果節的增生。于盛蕾期和初花期兩次噴施縮節安，盛花期上層（0-20cm）的葉面積指數明顯小于對照處理，也增加了葉傾角30o-60o的葉片的葉面積比例。縮節安抑制營養器官生長熱的同時，開花前可促進花蕾大、壯，開花后可加快開花成鈴進程、提高鈴重。縮節安的藥效功能期大約25天左右，以施藥后10-15天為最大藥效功能期。縮節安對主莖和果枝生長量的抑制效應是直接影響正在生長的節間和處理后生長的節間的生長速度實現的。研究表明，主莖N節間開始出生并伸長時，N節間下位的N-1節間處于伸長加快期，N-2節間伸長最快期，N-3節間伸長漸慢期，N-4節間基本定期。在N節出生時葉面噴施縮節安，對已現主莖節間抑制效應強度依次為N>N-1>N-2>N-3>N-4，對未現主莖節間抑制效應強度依次為N+1>N+2>N+3>N+4，抑制效應較強的節位為N節上下各2個節間位。同時對N節上下各2個節間位果枝的第1至第3果節、N+3、N+4、N+5主莖節間位的第1-2果節、N-3、N-4主莖節間位的第2至第4果節、N-5、N-6主莖節間位的第3至第4果節、N-5、N-6主莖節間位的第3至第5果節。根據縮節安的調控效應，科學地決定縮節安的噴施時間和濃度，成功地模式通常采用：盛花初花期盛花期+打頂后7-8天的鏈式系統化調。即：

盛蕾至初花期，噴藥濃度50-100ppm，施藥量1-2克/畝，施藥部位為主莖和果枝生長點；盛花期，施藥濃度100ppm，施藥量2-3克/畝，施藥部位為主莖生長點和中下部果枝生長點；打頂后7-8天，施藥濃度100ppm，施藥量3-4克/畝，施藥部位上部果枝生長點和葉片。噴施縮節安塑造株型一般可以有效地調節群體避免旺長，但加快開花結鈴進程的結果。必然要求同步的肥料復合效應，即適當加重棉花初花到盛花階段供肥量，充分挖掘增產潛力。以上是我們近十年來研究的成果的主要內涵。在國內，相關領域還有其它一些研究，現就幾個典型作簡略的介紹。系統提出株型栽培的是河南農科院淡春松研究員的課題組。株型栽培的概念，就是通過人工措施，在一定的群體條件下，主動而有預見性地控制棉株個體發育，培植理想株型建成高光效群體結構，使優質鈴部位多結鈴，實現棉花優質高產。株型栽培的依據是株型的可控性和成鈴空間分布的多樣性。所謂株型的可控性是指由棉花的無限生長習性，決定了棉花植株的大小和開頭都可以通過改變生長條件進行調節和控制。所謂棉花成鈴空間分布的多樣性，是指由棉花的蕾鈴脫落習性，決定了棉花各種不同的成鈴空間分布和棉花成鈴的補償效應可以利用來促使形成優質鈴部位多結鈴。四、優化成鈴的一些相關研究（一）株花株型栽培根據以上提出的基本依據，淡春松提出三種結構的株型：平面采光群體結構株型，曲面采光群體結構株型，立體采光群體結構株型。1、平面采光群體結構株型：作者提出平面采光以利用橫向的空間為主，建成的群體結構葉片排列幾乎平鋪在一個空間面上，即把棉株個體培育成傘形，以此有效地減少漏光，增加葉面截光量，提高光能利用。群體葉面積指數2.5左右。作出建議平面采光群體結構株型適用于旱薄棉田，采用小株密植（畝株數7000-9000株），早打頂僅留果枝5-6個，頂部果枝長度30-40厘米，向下漸短，單株總果節25個左右，單株成鈴6-7個。并指出成鈴的主要承擔者是上部果枝。2、曲面采光群體結構株型：作者提出曲面采光要求充分利用橫向空間截光量的基礎上，又要求利用縱向空間增加截光量，建成的群體結構在盛花期之后的群體葉片排列形成一個下部果枝葉相接而中上果枝葉片兩行之間分開的曲面，即把棉株個體培育成塔形，造成下封上不封的曲面采光群體結構，既避免漏光、又增加受光面，提高光能利用。群體葉面積指數3.0-3.5。作者建議曲面采光群體結構株型適用于中等肥水棉田，采用中等密度（畝株數5000-6000株），單株留果枝12-14個，基部2-3個果枝長度35-45厘米，頂部果枝長度15-20厘米，單株總果節40個左右，單株成鈴15個左右。要求棉株中下部果枝的內圍果節多成鈴。3、立體采光群體結構株型：作者提出立體采光群體要求盡可能地多利用縱向空間容納更多的葉面積，而同時又要使棉株下部葉片能接受到光補償點以上的光強，建成的群體結構要求培育成筒型，下、中、上果枝長度幾乎相當，有利于爭取多利用縱向空間，使群體葉片排列不擁擠，保證中下部葉片能接受到需要的光強。群體葉面積指數3.5-4.0。作者建議立體采光群體結構株型適用于中等以上肥水棉田，采用適當稀植（畝株數3000株左右），單株果枝15-17個，果枝長度40-45厘米，頂部2-3個果枝略短，單株總果節80個左右，單檔成鈴25-27個。要求棉株中上部果枝的內圍果節多成鈴。株型栽培要求配套主要技術措施除要求不同的密度和肥料水平、化學調控外，重點抓整枝及去早蕾。整枝要求配套系統管理包括脫褲腿、抹贅芽、打頂、打邊心、打老葉、去元效花蕾、手工蹲苗等。主動打去棉株下部果枝的早蕾可以解決“下爛上衰”問題。據作者介紹，于棉花蕾期打去株株下部1-4臺果枝上的花蕾，推遲單株蕾數高峰期并降低峰高值，但高峰期延續時間較長，也明顯增加了棉株中上部果枝的內圍虹節的成鈴率，比對照增產、增加霜前花的比例。去早蕾的時間以60%以上棉株達到6-7個果枝時進行，打去3個果枝的蕾及邊心。據作者介紹，去除早蕾后，下部果枝葉光合產物輸向根部、促進根系發育，在處理21天后的傷流量明顯高于對照，并可延長中下部葉片的壽命，這些是導致增產的主要原因。（二）棉花高產群體質量栽培系統提出棉花高產群體質量栽培的是由江蘇的凌啟鴻、吳云康、紀從亮等。所謂棉花的群體質量是指其各項數量指標中最優化的數值。作者提出了高產群體質量指標是指能不斷優化群體結構、不斷實施高產更高產的各項形態、生理的指標。或者說是群體數量指標中對提高光合生產力、產量具有本質關系的部分。作者依據對棉花高產群體質量指標的定義，提出了六個指標因素：