化学封顶剂不同浓度对棉花农艺性状及产量、品质的影响

唐纪元，陈民志，闫江伟，王宇轩，左文庆，田景山，张旺锋

(石河子大学农学院 /新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】打顶是我国棉花生产的管理环节，传统栽培条件下打顶是人工掐除棉花主茎生长点[1]，但人工打顶耗时、费力、效率低、生产成本高，后期棉花整齐度差等弊端，难以满足现代植棉业规模化生产的需求[2]。发展轻简化、机械化的现代种植技术是必然趋势[3]，而棉花人工打顶是目前唯一没有实现机械化的栽培技术[4]。研发高效率低成本的打顶技术已成为棉花产业发展的重要目标和攻克方向。化学封顶剂可以强制延缓或抑制棉花顶尖生长，能破除顶端优势、调节作物生长中心和养分运输方向，控制棉花无限生长，达到调节营养生长与生殖生长的效果[5]。目前，新疆地区生产上已经开始使用化学封顶替代人工打顶。【前人研究进展】棉花打顶的作用主要是控制主茎生长，调节作物体内养分运输方向，增加光合产物向果枝的运输。化学封顶棉花较不打顶棉花能有效降低株高、株宽，抑制顶部果枝分化和上部果枝伸长，塑造紧凑株型、增加冠层透光性[6]，改善冠层的光分布，延缓叶片衰老[7]，提高群体光合能力，可显著提高棉花产量[8]。与人工打顶相比，化学封顶果枝台数多，但株型紧凑，减轻冠层遮蔽，改善冠层光环境，具有较大的增产潜力。化学封顶可调节作物体内养分运输方向，增加光合产物向果枝的运输，避免出现无效果枝，减少营养物质的无效损失；可增加单株结铃数，且促进顶部果枝棉铃成熟[9-11]，是提高棉花产量潜力的重要技术途径。喷施缩节胺可以抑制赤霉素生物合成途径和代谢的基因表达，达到抑制细胞伸长、缩短节间和降低株高[12-13]。研究了植物激素对棉花封顶的效果，适宜浓度的辛酸甲酯、癸酸甲酯和6-BA能在一定程度上替代人工打顶[14]。【本研究切入点】合理运用化学封顶剂能调节营养生长和生殖生长，塑造更紧凑的株型，从而减轻棉株间相互遮蔽，化学封顶技术具有替代人工打顶的趋势[1,15]。国内外关于施用植物生长调节剂在棉花上进行化学封顶已有不少报道[16-22]，但针对植物生长调节剂，开展有关化学封顶的使用浓度对棉花生长发育、产量和品质的影响研究较少。【拟解决的关键问题】研究化学封顶剂增效缩节胺(DPC+)适宜应用浓度，分析不同化学封顶剂浓度对棉花农艺性状、产量和品质的影响，为新疆棉花生产上化学封顶的规范应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年和2020年分别在石河子气象局乌兰乌苏农业气象试验站(44°17' N, 85°49' E)、石河子大学教学试验场1连(44°20' N, 85°58' E)进行。其中2019年试验地土壤质地为壤土，供试品种为新陆早61号和新陆早72号，4月20日播种，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，施纯N 195.9 kg/hm2、P2O5169.0 kg/hm2、K2O 154.8 kg/hm2。2020年试验地土壤质地为黏土，供试品种为新陆早67号，4月20日播种，4月30日出苗，全生育期灌水9 次，灌水量4 200 m3/hm2，施纯N 223.2 kg/hm2、P2O5165.6 kg/hm2、K2O 123.1 kg/hm2。2年种植模式均为机采棉1膜6行，行距配置为66 cm +10 cm，株距为9.5 cm，理论密度约29×104株/hm2。其他田间管理措施参照当地大田生产进行。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验选用增效DPC(DPC+，采用缩节胺与助剂复配)作为化学封顶剂。以不打顶(CK1)和人工打顶(CK2)为对照，设置3个DPC+剂量梯度：低浓度、中浓度、高浓度，共5个处理。表1

表1 试验处理及试剂用量

采用随机区组设计，小区面积28 m2，重复3次。2019年当地人工打顶时间为7月13日，采用传统打顶方式，摘除顶端一叶一心。于当日将化学封顶剂采用背负式喷雾器在田间人工喷施；2020年当地人工打顶时间为7月15日，于当日采用背负式喷雾器喷施化学封顶剂。

1.2.2 测定指标

打顶前在田间各处理小区选取长势均匀整齐的植株若干，挂牌标记，确定倒一与倒二果枝的位置，以打顶时的倒一果枝为分界线，该果枝以上部分为打顶后的新生部分。从打顶开始，定点定株调查。

1.2.3 株高、株宽、主茎节间数及果枝数

每个处理选取棉株15株，每7 d一次，对定点定株棉株的株高、株宽、主茎节间数及果枝数进行测定。

1.2.4 植株节间长度、主茎节间长度及节枝比

于吐絮期测定棉株节间平均长度为“整株节间长度”，分界线以下倒一至倒四主茎节间的平均长度为“上部节间长度”，倒四以下主茎节间平均长度为“其余节间长度”。测定棉花的整株果节数与果枝数的比值为整株节枝比，倒四以上节间的比值为上部节枝比，倒四至倒六节间的比值为中部节枝比，倒七至第一果枝之间的比值为下部节枝比。

1.2.5 新生主茎长度、果枝长度、主茎节间长度

测定分界线以上伸长主茎的总长度为“新生主茎长度”；测定分界线以上果枝的平均长度为“新生果枝长度”，分界线以上伸长主茎节间平均长度为“新生节间长度”。

1.2.6 产量及构成因素

在棉花收获期，每个小区选取2.28 m2的样点，调查样点内全部株数和铃数，计算出单株结铃数和单位面积总铃数并估算产量；在收获期每个小区选择长势相近的棉株分别取下部第1～3果枝、中部第4～6果枝、上部第7～9果枝吐絮棉铃各30个，室内考种。

1.2.7 棉花纤维品质

每个小区选择长势一致的棉花，分层取下、中、上部位吐絮棉铃各30个，每个部位的铃分开装袋，称重测得不同部位单铃重。将不同部位铃轧花，以测定对应的衣分。用每个部位纤维称取皮棉样品 20 g，将称好的棉样编号，用于测定棉纤维品质。品质指标由农业农村部棉花品质监督检验测试中心(河南安阳)测定。

1.3 数据处理

采用 Microsoft Excel 2019进行数据分析，采用SPSS 25.0软件中的Duncan’s新复极差法检验处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 棉花株高及株宽的变化

研究表明，人工打顶处理后，主茎上部节间略有生长，株高增加有限。化学封顶处理的棉花株高继续增加，但与不打顶处理相比受到抑制，株高显著降低。化学封顶剂对棉花株高的控制效果受药剂浓度的调节，随封顶剂喷施时间的推移，各处理株高表现为不打顶>低浓度处理>中浓度处理>高浓度处理>人工打顶，且中、高浓度处理的株高无显著差异。化学封顶处理与人工打顶相比，在低浓度处理下株高增加8.66%～9.14%，中浓度处理下增加6.24%～7.50%，高浓度处理下增加4.64%～4.74%。图1

图1 不同处理下棉花株高变化

不同打顶处理下，棉花不同品种的株宽均表现为人工打顶和不打顶处理的株宽均大于化学封顶处理。喷施化学封顶剂能抑制植株的横向生长，不同打顶方式间株宽表现为人工打顶>不打顶>化学封顶，不同浓度处理间无显著差异。相对于人工打顶处理，低浓度处理株宽降低了0.67～4.3 cm，中浓度处理降低了1.3～4.6 cm，高浓度处理降低了1.4-4.8 cm。图2

图2 不同处理下棉花株宽变化

2.2 棉花主茎节间数和节间长度的变化

研究表明，人工打顶后主茎节间数基本不变，化学封顶处理的主茎节间数较人工打顶处理显著增加，不打顶处理的主茎节数在整个生长期逐渐增长。化学封顶处理的棉花在喷药后节间持续增加，至出苗后79 d逐渐稳定，且药剂浓度梯度间无显著差异。在出苗后100 d，棉花不同品种化学封顶处理的主茎节数较人工打顶处理相比，在低浓度处理下增加2～2.13节，中浓度处理下增加1.47～1.9节，高浓度处理下增加1～1.4节。不同封顶处理间主茎节数表现为不打顶>低浓度处理>中浓度处理>高浓度处理>人工打顶。图3

图3 不同处理下棉花主茎节数变化

化学封顶处理棉花的整株主茎节间长度、上部节间长度均低于不打顶和人工打顶处理，而其余节间长度差异不显著。化学封顶后上部节间平均长度显著低于两个对照处理。不同化学封顶浓度处理间棉花整株节间长度差异不显著，上部节间表现为化学封顶浓度越高，节间长度越短。不同品种的节间长度表现为新陆早72号>新陆早61号>新陆早67号。表2

2.3 棉花果枝数的变化

研究表明，打顶后棉花不同品种不同处理果枝数逐渐出现差异。人工打顶后果枝数不变，不打顶处理的果枝数逐渐增加。相对于两个对照，化学封顶处理的总果枝数介于两者之间，但药剂处理间差异不显著。在出苗后 100 d，不同品种化学封顶处理的主茎节数较人工打顶处理相比，在低浓度处理下增加1.93～2.6台、中浓度处理下增加1.4～2.4台、高浓度处理下增加0.8～1.93台。图4

图4 不同处理下棉花果枝数变化

2.4 棉花节枝比的变化

研究表明，化学封顶处理棉花的整株及上部节枝比低于人工打顶处理、高于不打顶处理，各处理中部节枝比差异不显著，化学封顶处理下部节枝比高于人工打顶及不打顶处理。化学封顶处理间随着药剂浓度增大，整株、中部、下部节枝比上升、上部节枝比下降。表3

表3 不同处理下棉花节枝比变化

2.5 棉花化学封顶后新生主茎长度、果枝长度、节间长度的变化

研究表明，棉花化学封顶后主茎仍有一段时间会持续生长，该部分的生长状况也可以反应封顶效果。随着生育时期的推进不打顶处理主茎长度持续增加，而化学封顶处理在施药后7-14 d主茎在适当增长后逐渐稳定。化学封顶处理施药后新生主茎长度受施药浓度调控，药剂浓度越高增长越少；不打顶的条件下不同品种增长16.9～21.83 cm，低浓度处理增长14.63～11.9 cm，中浓度处理增长7.4～9.03 cm，高浓度处理增长5.93～7.53 cm。相对于不打顶，低浓度处理新生主茎长度下降了26.63%～38.87%，中浓度处理下降了56.21%～60.10%，高浓度处理下降了59.76%～72.82%。图 5

图5 不同处理下棉花新生主茎长度变化

研究表明，新生果枝长度受到化学封顶剂浓度调控。不打顶棉株新生部分的果枝长度显著高于化学封顶处理，最终新生果枝平均长度为4.29～7.95 cm。随药剂浓度升高，新生果枝长度越短。低浓度处理果枝平均长度为2.93～4.57 cm，中浓度处理果枝平均长度为2.39～4.15 cm，高浓度处理果枝平均长度为2.32～3.59 cm。图 6

图6 不同处理下棉花新生果枝长度变化

研究表明，化学封顶处理棉株新生节间长度显著低于不打顶处理，施药后植株生长点受到抑制，延缓直至停滞生长，但已经分化出的节间仍然会伸长。药剂浓度影响了该部分生长的状态，随化学封顶剂浓度增加，新生主茎节间长度越短。图 7

图7 不同处理下棉花新生主茎节间长度变化

2.6 棉花产量及其构成因子的变化

研究表明，化学封顶处理棉花产量与人工打顶差异不显著，而显著高于不打顶处理。收获时各品种不同处理的单株株数没有显著差异，单株结铃数与单位面积总铃数表现为化学封顶>人工打顶>不打顶，单铃重表现为人工打顶>化学封顶>不打顶。

不同品种籽棉产量表现有所差异，表现为新陆早72号与新陆早61号化学封顶>人工打顶>不打顶，新陆早67号高浓度>中浓度>人工打顶>低浓度>不打顶。化学封顶处理的单株结铃数、单位面积总铃数要略高于人工打顶处理，单铃重要略低于人工打顶，化学封顶处理的产量相对于人工打顶处理有一定的提高。表4

表4 不同处理下棉花产量及产量构成因子变化

2.7 棉花纤维品质的变化

研究表明，各处理棉花纤维的上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值以及断裂伸长率差异均不显著。相对于两个对照化学封顶处理棉花的上半部平均长度有所增加。各处理间整齐度指数无明显变化。不同品种断裂比强度的变化有差异，不打顶处理显著低于其他处理，新陆早72号、新陆早67号的高浓度处理比强度最高，新陆早61号的中浓度处理最高。不同品种间上半部平均长度、整齐度指数和断裂比强度表现均为新陆早72号>新陆早61号>新陆早67号。马克隆值及伸长率在各处理间也表现为无显著变化。不同品种马克隆值的差异也有所不同，新陆早72号和新陆早67号中浓度处理的马克隆值最高，新陆早61号的人工打顶处理马克隆值最高。不同品种间马克隆值表现为新陆早67号>新陆早61号>新陆早72号。不同棉花品种不同处理的伸长率差异不大。化学封顶不会给品质带来降低，也不会有显著的提高。表5

表5 不同处理下棉花纤维品质变化

3 讨 论

化学封顶剂DPC+中的助剂可提高DPC的吸收速度，加大DPC的吸收量，另一方面能对棉株顶芽造成轻微伤害，延缓植株的生长[1,5,24,25]。试验研究表明，与不打顶相比，化学封顶棉花株高、果枝数、主茎节数显著降低，且浓度越高降低幅度越明显，可以实现类似人工打顶的控制效果，这与董春玲[6]等应用氟节胺的研究一致。研究表明，化学封顶各处理果枝数较不打顶处理少，但高于人工打顶，果枝数越多，增产潜力越大，但也容易造成冠层遮荫。化学封顶可显著降低果枝长度并降低株宽，塑造紧凑株型，可避免在增加果枝数的同时造成遮荫的风险，提高对光的利用效率，增产潜力较大。节间长短是反应棉株生长是否稳健的指标之一，节间较短，棉株生长稳健，徒长的棉株节间较长。试验表明，化学封顶可以有效控制棉花植株生长，且封顶药剂浓度越高效果越好。主要体现在随着浓度提高株高逐渐降低、株宽的增长。化学封顶使棉株株型紧凑，便于提高对光的利用效率，具有增产潜力。研究中所用的3个品种均为当地大面积栽种的品种，虽然不同品种对不同浓度增效缩节胺的响应有所差异，但是高浓度处理均有良好的封顶效果。化学封顶对棉花产量及产量构成无影响[1]，而董春玲等[6]研究表明化学封顶对棉花产量有一定影响，但差异不显著。试验表明，与人工打顶相比，化学封顶各处理的单铃重与对照均无显著差异，而产量略有上升，化学封顶具有提高棉花产量的潜力。棉纤维生长发育主要受环境和遗传等方面制约，环境因素和人工调控措施在一定程度上影响棉花品质[25]。化学封顶对棉花纤维品质无显著性影响。

4 结 论

应用增效缩节胺(DPC+)作为棉花化学封顶剂喷施，能够有效的控制棉花株高、主茎节间数，调节主茎新生部分生长，具有较好的封顶效果，同时使棉花株型更为紧凑；在现有生产条件下，与人工打顶同步时间段喷施，在一定程度上可以增产。喷施药剂浓度达到270 g/hm2+180 ml/hm2时封顶效果最优，且产量及纤维品质与人工打顶相比，没有不利影响，是生产上适宜的使用剂量。