Корректно: колос длиной до 20 см и шириной до 2 см и колос до 20 см в длину и до 2 см в ширину.
Такое употребление неверно. Возможный вариант: достигает четырех сантиметров в длину.
Вы проводите аналогию с кубом, но объем – это не только 'величина чего-либо в длину, высоту и ширину, которая измеряется в кубических единицах', но и 'вообще величина, количество, размеры чего-либо'. Впрочем, и в этом значении неудачно: снизить, повысить объем, предпочтительно: уменьшить, сократить объем и увеличить, расширить объем.
Обе формы возможны.
В длину пишется раздельно, слитное написание невозможно.