唐紀(jì)元，陳民志，閆江偉，王宇軒，左文慶，田景山，張旺鋒

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院 /新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】打頂是我國(guó)棉花生產(chǎn)的管理環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)栽培條件下打頂是人工掐除棉花主莖生長(zhǎng)點(diǎn)[1]，但人工打頂耗時(shí)、費(fèi)力、效率低、生產(chǎn)成本高，后期棉花整齊度差等弊端，難以滿足現(xiàn)代植棉業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的需求[2]。發(fā)展輕簡(jiǎn)化、機(jī)械化的現(xiàn)代種植技術(shù)是必然趨勢(shì)[3]，而棉花人工打頂是目前唯一沒(méi)有實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的栽培技術(shù)[4]。研發(fā)高效率低成本的打頂技術(shù)已成為棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)和攻克方向。化學(xué)封頂劑可以強(qiáng)制延緩或抑制棉花頂尖生長(zhǎng)，能破除頂端優(yōu)勢(shì)、調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)中心和養(yǎng)分運(yùn)輸方向，控制棉花無(wú)限生長(zhǎng)，達(dá)到調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的效果[5]。目前，新疆地區(qū)生產(chǎn)上已經(jīng)開(kāi)始使用化學(xué)封頂替代人工打頂?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】棉花打頂?shù)淖饔弥饕强刂浦髑o生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)作物體內(nèi)養(yǎng)分運(yùn)輸方向，增加光合產(chǎn)物向果枝的運(yùn)輸?；瘜W(xué)封頂棉花較不打頂棉花能有效降低株高、株寬，抑制頂部果枝分化和上部果枝伸長(zhǎng)，塑造緊湊株型、增加冠層透光性[6]，改善冠層的光分布，延緩葉片衰老[7]，提高群體光合能力，可顯著提高棉花產(chǎn)量[8]。與人工打頂相比，化學(xué)封頂果枝臺(tái)數(shù)多，但株型緊湊，減輕冠層遮蔽，改善冠層光環(huán)境，具有較大的增產(chǎn)潛力?；瘜W(xué)封頂可調(diào)節(jié)作物體內(nèi)養(yǎng)分運(yùn)輸方向，增加光合產(chǎn)物向果枝的運(yùn)輸，避免出現(xiàn)無(wú)效果枝，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的無(wú)效損失；可增加單株結(jié)鈴數(shù)，且促進(jìn)頂部果枝棉鈴成熟[9-11]，是提高棉花產(chǎn)量潛力的重要技術(shù)途徑。噴施縮節(jié)胺可以抑制赤霉素生物合成途徑和代謝的基因表達(dá)，達(dá)到抑制細(xì)胞伸長(zhǎng)、縮短節(jié)間和降低株高[12-13]。研究了植物激素對(duì)棉花封頂?shù)男Ч?，適宜濃度的辛酸甲酯、癸酸甲酯和6-BA能在一定程度上替代人工打頂[14]。【本研究切入點(diǎn)】合理運(yùn)用化學(xué)封頂劑能調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，塑造更緊湊的株型，從而減輕棉株間相互遮蔽，化學(xué)封頂技術(shù)具有替代人工打頂?shù)内厔?shì)[1,15]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在棉花上進(jìn)行化學(xué)封頂已有不少報(bào)道[16-22]，但針對(duì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，開(kāi)展有關(guān)化學(xué)封頂?shù)氖褂脻舛葘?duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究較少。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究化學(xué)封頂劑增效縮節(jié)胺(DPC+)適宜應(yīng)用濃度，分析不同化學(xué)封頂劑濃度對(duì)棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為新疆棉花生產(chǎn)上化學(xué)封頂?shù)囊?guī)范應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2019年和2020年分別在石河子氣象局烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站(44°17' N, 85°49' E)、石河子大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)1連(44°20' N, 85°58' E)進(jìn)行。其中2019年試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為壤土，供試品種為新陸早61號(hào)和新陸早72號(hào)，4月20日播種，4月23日滴出苗水，4月30日出苗。全生育期灌水8 次，灌水量4015 m3/hm2，施純N 195.9 kg/hm2、P2O5169.0 kg/hm2、K2O 154.8 kg/hm2。2020年試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為黏土，供試品種為新陸早67號(hào)，4月20日播種，4月30日出苗，全生育期灌水9 次，灌水量4 200 m3/hm2，施純N 223.2 kg/hm2、P2O5165.6 kg/hm2、K2O 123.1 kg/hm2。2年種植模式均為機(jī)采棉1膜6行，行距配置為66 cm +10 cm，株距為9.5 cm，理論密度約29×104株/hm2。其他田間管理措施參照當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)進(jìn)行。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選用增效DPC(DPC+，采用縮節(jié)胺與助劑復(fù)配)作為化學(xué)封頂劑。以不打頂(CK1)和人工打頂(CK2)為對(duì)照，設(shè)置3個(gè)DPC+劑量梯度：低濃度、中濃度、高濃度，共5個(gè)處理。表1

表1 試驗(yàn)處理及試劑用量

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積28 m2，重復(fù)3次。2019年當(dāng)?shù)厝斯ご蝽敃r(shí)間為7月13日，采用傳統(tǒng)打頂方式，摘除頂端一葉一心。于當(dāng)日將化學(xué)封頂劑采用背負(fù)式噴霧器在田間人工噴施；2020年當(dāng)?shù)厝斯ご蝽敃r(shí)間為7月15日，于當(dāng)日采用背負(fù)式噴霧器噴施化學(xué)封頂劑。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

打頂前在田間各處理小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻整齊的植株若干，掛牌標(biāo)記，確定倒一與倒二果枝的位置，以打頂時(shí)的倒一果枝為分界線，該果枝以上部分為打頂后的新生部分。從打頂開(kāi)始，定點(diǎn)定株調(diào)查。

1.2.3 株高、株寬、主莖節(jié)間數(shù)及果枝數(shù)

每個(gè)處理選取棉株15株，每7 d一次，對(duì)定點(diǎn)定株棉株的株高、株寬、主莖節(jié)間數(shù)及果枝數(shù)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4 植株節(jié)間長(zhǎng)度、主莖節(jié)間長(zhǎng)度及節(jié)枝比

于吐絮期測(cè)定棉株節(jié)間平均長(zhǎng)度為“整株節(jié)間長(zhǎng)度”，分界線以下倒一至倒四主莖節(jié)間的平均長(zhǎng)度為“上部節(jié)間長(zhǎng)度”，倒四以下主莖節(jié)間平均長(zhǎng)度為“其余節(jié)間長(zhǎng)度”。測(cè)定棉花的整株果節(jié)數(shù)與果枝數(shù)的比值為整株節(jié)枝比，倒四以上節(jié)間的比值為上部節(jié)枝比，倒四至倒六節(jié)間的比值為中部節(jié)枝比，倒七至第一果枝之間的比值為下部節(jié)枝比。

1.2.5 新生主莖長(zhǎng)度、果枝長(zhǎng)度、主莖節(jié)間長(zhǎng)度

測(cè)定分界線以上伸長(zhǎng)主莖的總長(zhǎng)度為“新生主莖長(zhǎng)度”；測(cè)定分界線以上果枝的平均長(zhǎng)度為“新生果枝長(zhǎng)度”，分界線以上伸長(zhǎng)主莖節(jié)間平均長(zhǎng)度為“新生節(jié)間長(zhǎng)度”。

1.2.6 產(chǎn)量及構(gòu)成因素

在棉花收獲期，每個(gè)小區(qū)選取2.28 m2的樣點(diǎn)，調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)全部株數(shù)和鈴數(shù)，計(jì)算出單株結(jié)鈴數(shù)和單位面積總鈴數(shù)并估算產(chǎn)量；在收獲期每個(gè)小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)相近的棉株分別取下部第1～3果枝、中部第4～6果枝、上部第7～9果枝吐絮棉鈴各30個(gè)，室內(nèi)考種。

1.2.7 棉花纖維品質(zhì)

每個(gè)小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的棉花，分層取下、中、上部位吐絮棉鈴各30個(gè)，每個(gè)部位的鈴分開(kāi)裝袋，稱重測(cè)得不同部位單鈴重。將不同部位鈴軋花，以測(cè)定對(duì)應(yīng)的衣分。用每個(gè)部位纖維稱取皮棉樣品 20 g，將稱好的棉樣編號(hào)，用于測(cè)定棉纖維品質(zhì)。品質(zhì)指標(biāo)由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(河南安陽(yáng))測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用SPSS 25.0軟件中的Duncan’s新復(fù)極差法檢驗(yàn)處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花株高及株寬的變化

研究表明，人工打頂處理后，主莖上部節(jié)間略有生長(zhǎng)，株高增加有限?；瘜W(xué)封頂處理的棉花株高繼續(xù)增加，但與不打頂處理相比受到抑制，株高顯著降低。化學(xué)封頂劑對(duì)棉花株高的控制效果受藥劑濃度的調(diào)節(jié)，隨封頂劑噴施時(shí)間的推移，各處理株高表現(xiàn)為不打頂>低濃度處理>中濃度處理>高濃度處理>人工打頂，且中、高濃度處理的株高無(wú)顯著差異?；瘜W(xué)封頂處理與人工打頂相比，在低濃度處理下株高增加8.66%～9.14%，中濃度處理下增加6.24%～7.50%，高濃度處理下增加4.64%～4.74%。圖1

圖1 不同處理下棉花株高變化

不同打頂處理下，棉花不同品種的株寬均表現(xiàn)為人工打頂和不打頂處理的株寬均大于化學(xué)封頂處理。噴施化學(xué)封頂劑能抑制植株的橫向生長(zhǎng)，不同打頂方式間株寬表現(xiàn)為人工打頂>不打頂>化學(xué)封頂，不同濃度處理間無(wú)顯著差異。相對(duì)于人工打頂處理，低濃度處理株寬降低了0.67～4.3 cm，中濃度處理降低了1.3～4.6 cm，高濃度處理降低了1.4-4.8 cm。圖2

圖2 不同處理下棉花株寬變化

2.2 棉花主莖節(jié)間數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)度的變化

研究表明，人工打頂后主莖節(jié)間數(shù)基本不變，化學(xué)封頂處理的主莖節(jié)間數(shù)較人工打頂處理顯著增加，不打頂處理的主莖節(jié)數(shù)在整個(gè)生長(zhǎng)期逐漸增長(zhǎng)。化學(xué)封頂處理的棉花在噴藥后節(jié)間持續(xù)增加，至出苗后79 d逐漸穩(wěn)定，且藥劑濃度梯度間無(wú)顯著差異。在出苗后100 d，棉花不同品種化學(xué)封頂處理的主莖節(jié)數(shù)較人工打頂處理相比，在低濃度處理下增加2～2.13節(jié)，中濃度處理下增加1.47～1.9節(jié)，高濃度處理下增加1～1.4節(jié)。不同封頂處理間主莖節(jié)數(shù)表現(xiàn)為不打頂>低濃度處理>中濃度處理>高濃度處理>人工打頂。圖3

圖3 不同處理下棉花主莖節(jié)數(shù)變化

化學(xué)封頂處理棉花的整株主莖節(jié)間長(zhǎng)度、上部節(jié)間長(zhǎng)度均低于不打頂和人工打頂處理，而其余節(jié)間長(zhǎng)度差異不顯著?；瘜W(xué)封頂后上部節(jié)間平均長(zhǎng)度顯著低于兩個(gè)對(duì)照處理。不同化學(xué)封頂濃度處理間棉花整株節(jié)間長(zhǎng)度差異不顯著，上部節(jié)間表現(xiàn)為化學(xué)封頂濃度越高，節(jié)間長(zhǎng)度越短。不同品種的節(jié)間長(zhǎng)度表現(xiàn)為新陸早72號(hào)>新陸早61號(hào)>新陸早67號(hào)。表2

2.3 棉花果枝數(shù)的變化

研究表明，打頂后棉花不同品種不同處理果枝數(shù)逐漸出現(xiàn)差異。人工打頂后果枝數(shù)不變，不打頂處理的果枝數(shù)逐漸增加。相對(duì)于兩個(gè)對(duì)照，化學(xué)封頂處理的總果枝數(shù)介于兩者之間，但藥劑處理間差異不顯著。在出苗后 100 d，不同品種化學(xué)封頂處理的主莖節(jié)數(shù)較人工打頂處理相比，在低濃度處理下增加1.93～2.6臺(tái)、中濃度處理下增加1.4～2.4臺(tái)、高濃度處理下增加0.8～1.93臺(tái)。圖4

圖4 不同處理下棉花果枝數(shù)變化

2.4 棉花節(jié)枝比的變化

研究表明，化學(xué)封頂處理棉花的整株及上部節(jié)枝比低于人工打頂處理、高于不打頂處理，各處理中部節(jié)枝比差異不顯著，化學(xué)封頂處理下部節(jié)枝比高于人工打頂及不打頂處理。化學(xué)封頂處理間隨著藥劑濃度增大，整株、中部、下部節(jié)枝比上升、上部節(jié)枝比下降。表3

表3 不同處理下棉花節(jié)枝比變化

2.5 棉花化學(xué)封頂后新生主莖長(zhǎng)度、果枝長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度的變化

研究表明，棉花化學(xué)封頂后主莖仍有一段時(shí)間會(huì)持續(xù)生長(zhǎng)，該部分的生長(zhǎng)狀況也可以反應(yīng)封頂效果。隨著生育時(shí)期的推進(jìn)不打頂處理主莖長(zhǎng)度持續(xù)增加，而化學(xué)封頂處理在施藥后7-14 d主莖在適當(dāng)增長(zhǎng)后逐漸穩(wěn)定?；瘜W(xué)封頂處理施藥后新生主莖長(zhǎng)度受施藥濃度調(diào)控，藥劑濃度越高增長(zhǎng)越少；不打頂?shù)臈l件下不同品種增長(zhǎng)16.9～21.83 cm，低濃度處理增長(zhǎng)14.63～11.9 cm，中濃度處理增長(zhǎng)7.4～9.03 cm，高濃度處理增長(zhǎng)5.93～7.53 cm。相對(duì)于不打頂，低濃度處理新生主莖長(zhǎng)度下降了26.63%～38.87%，中濃度處理下降了56.21%～60.10%，高濃度處理下降了59.76%～72.82%。圖 5

圖5 不同處理下棉花新生主莖長(zhǎng)度變化

研究表明，新生果枝長(zhǎng)度受到化學(xué)封頂劑濃度調(diào)控。不打頂棉株新生部分的果枝長(zhǎng)度顯著高于化學(xué)封頂處理，最終新生果枝平均長(zhǎng)度為4.29～7.95 cm。隨藥劑濃度升高，新生果枝長(zhǎng)度越短。低濃度處理果枝平均長(zhǎng)度為2.93～4.57 cm，中濃度處理果枝平均長(zhǎng)度為2.39～4.15 cm，高濃度處理果枝平均長(zhǎng)度為2.32～3.59 cm。圖 6

圖6 不同處理下棉花新生果枝長(zhǎng)度變化

研究表明，化學(xué)封頂處理棉株新生節(jié)間長(zhǎng)度顯著低于不打頂處理，施藥后植株生長(zhǎng)點(diǎn)受到抑制，延緩直至停滯生長(zhǎng)，但已經(jīng)分化出的節(jié)間仍然會(huì)伸長(zhǎng)。藥劑濃度影響了該部分生長(zhǎng)的狀態(tài)，隨化學(xué)封頂劑濃度增加，新生主莖節(jié)間長(zhǎng)度越短。圖 7

圖7 不同處理下棉花新生主莖節(jié)間長(zhǎng)度變化

2.6 棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的變化

研究表明，化學(xué)封頂處理棉花產(chǎn)量與人工打頂差異不顯著，而顯著高于不打頂處理。收獲時(shí)各品種不同處理的單株株數(shù)沒(méi)有顯著差異，單株結(jié)鈴數(shù)與單位面積總鈴數(shù)表現(xiàn)為化學(xué)封頂>人工打頂>不打頂，單鈴重表現(xiàn)為人工打頂>化學(xué)封頂>不打頂。

不同品種籽棉產(chǎn)量表現(xiàn)有所差異，表現(xiàn)為新陸早72號(hào)與新陸早61號(hào)化學(xué)封頂>人工打頂>不打頂，新陸早67號(hào)高濃度>中濃度>人工打頂>低濃度>不打頂?；瘜W(xué)封頂處理的單株結(jié)鈴數(shù)、單位面積總鈴數(shù)要略高于人工打頂處理，單鈴重要略低于人工打頂，化學(xué)封頂處理的產(chǎn)量相對(duì)于人工打頂處理有一定的提高。表4

表4 不同處理下棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子變化

2.7 棉花纖維品質(zhì)的變化

研究表明，各處理棉花纖維的上半部平均長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值以及斷裂伸長(zhǎng)率差異均不顯著。相對(duì)于兩個(gè)對(duì)照化學(xué)封頂處理棉花的上半部平均長(zhǎng)度有所增加。各處理間整齊度指數(shù)無(wú)明顯變化。不同品種斷裂比強(qiáng)度的變化有差異，不打頂處理顯著低于其他處理，新陸早72號(hào)、新陸早67號(hào)的高濃度處理比強(qiáng)度最高，新陸早61號(hào)的中濃度處理最高。不同品種間上半部平均長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度表現(xiàn)均為新陸早72號(hào)>新陸早61號(hào)>新陸早67號(hào)。馬克隆值及伸長(zhǎng)率在各處理間也表現(xiàn)為無(wú)顯著變化。不同品種馬克隆值的差異也有所不同，新陸早72號(hào)和新陸早67號(hào)中濃度處理的馬克隆值最高，新陸早61號(hào)的人工打頂處理馬克隆值最高。不同品種間馬克隆值表現(xiàn)為新陸早67號(hào)>新陸早61號(hào)>新陸早72號(hào)。不同棉花品種不同處理的伸長(zhǎng)率差異不大?；瘜W(xué)封頂不會(huì)給品質(zhì)帶來(lái)降低，也不會(huì)有顯著的提高。表5

表5 不同處理下棉花纖維品質(zhì)變化

3 討 論

化學(xué)封頂劑DPC+中的助劑可提高DPC的吸收速度，加大DPC的吸收量，另一方面能對(duì)棉株頂芽造成輕微傷害，延緩植株的生長(zhǎng)[1,5,24,25]。試驗(yàn)研究表明，與不打頂相比，化學(xué)封頂棉花株高、果枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)顯著降低，且濃度越高降低幅度越明顯，可以實(shí)現(xiàn)類似人工打頂?shù)目刂菩Ч?，這與董春玲[6]等應(yīng)用氟節(jié)胺的研究一致。研究表明，化學(xué)封頂各處理果枝數(shù)較不打頂處理少，但高于人工打頂，果枝數(shù)越多，增產(chǎn)潛力越大，但也容易造成冠層遮蔭?；瘜W(xué)封頂可顯著降低果枝長(zhǎng)度并降低株寬，塑造緊湊株型，可避免在增加果枝數(shù)的同時(shí)造成遮蔭的風(fēng)險(xiǎn)，提高對(duì)光的利用效率，增產(chǎn)潛力較大。節(jié)間長(zhǎng)短是反應(yīng)棉株生長(zhǎng)是否穩(wěn)健的指標(biāo)之一，節(jié)間較短，棉株生長(zhǎng)穩(wěn)健，徒長(zhǎng)的棉株節(jié)間較長(zhǎng)。試驗(yàn)表明，化學(xué)封頂可以有效控制棉花植株生長(zhǎng)，且封頂藥劑濃度越高效果越好。主要體現(xiàn)在隨著濃度提高株高逐漸降低、株寬的增長(zhǎng)。化學(xué)封頂使棉株株型緊湊，便于提高對(duì)光的利用效率，具有增產(chǎn)潛力。研究中所用的3個(gè)品種均為當(dāng)?shù)卮竺娣e栽種的品種，雖然不同品種對(duì)不同濃度增效縮節(jié)胺的響應(yīng)有所差異，但是高濃度處理均有良好的封頂效果?；瘜W(xué)封頂對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成無(wú)影響[1]，而董春玲等[6]研究表明化學(xué)封頂對(duì)棉花產(chǎn)量有一定影響，但差異不顯著。試驗(yàn)表明，與人工打頂相比，化學(xué)封頂各處理的單鈴重與對(duì)照均無(wú)顯著差異，而產(chǎn)量略有上升，化學(xué)封頂具有提高棉花產(chǎn)量的潛力。棉纖維生長(zhǎng)發(fā)育主要受環(huán)境和遺傳等方面制約，環(huán)境因素和人工調(diào)控措施在一定程度上影響棉花品質(zhì)[25]?；瘜W(xué)封頂對(duì)棉花纖維品質(zhì)無(wú)顯著性影響。

4 結(jié) 論

應(yīng)用增效縮節(jié)胺(DPC+)作為棉花化學(xué)封頂劑噴施，能夠有效的控制棉花株高、主莖節(jié)間數(shù)，調(diào)節(jié)主莖新生部分生長(zhǎng)，具有較好的封頂效果，同時(shí)使棉花株型更為緊湊；在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，與人工打頂同步時(shí)間段噴施，在一定程度上可以增產(chǎn)。噴施藥劑濃度達(dá)到270 g/hm2+180 ml/hm2時(shí)封頂效果最優(yōu)，且產(chǎn)量及纖維品質(zhì)與人工打頂相比，沒(méi)有不利影響，是生產(chǎn)上適宜的使用劑量。