辽河流域棉区棉花化学封顶技术应用研究

徐 敏 金路路 李瑞春 孙丽园 王子胜

（1辽宁省经济作物研究所，111000，辽宁辽阳；2南京农业大学农学院，210095，江苏南京）

棉花是无限生长作物，其栽培管理比较复杂，利用植物生长调节剂调节生长，以减轻劳动压力一直是棉花轻简化栽培研究的重要内容。随着棉花生产机械化程度的提高，这种需求也越来越强烈，包括株型调控、化学封顶和化学脱叶在内的全程化控技术已经在全国推广。

棉花封顶技术，也称打顶，指人为控制棉花顶端向上生长、调节生长中心和养分运输方向的重要措施。长期以来，棉花封顶依靠人工去除植株顶端的生长点是棉花全程机械化的瓶颈。化学封顶则是将植物生长调节剂喷施于植株顶部，强制延缓或抑制棉花顶尖的生长，从而达到调节营养生长与生殖生长的目的[1]。20世纪90年代，美国和澳大利亚等国家通过应用植物生长延缓剂甲哌鎓（1,1-dimethyl-piperidinium chloride，1,1-二甲基哌啶氯化物，DPC），结合水肥管理调控棉株在花铃期自然停止生长，这是对棉花化学封顶比较早的探索[2-3]。

20世纪90年代，我国开始进行棉花化学封顶技术研究。李雪等[4]研究了辛酸甲酯、癸酸甲酯和6-苄氨基腺嘌呤（6-BA，细胞分裂素的一种）对棉花农艺性状的影响，结果发现，采用适宜浓度的这3种化学物质进行叶面喷施，能在一定程度上代替人工打顶。王乃宁等[5]研究表明，在盛花期叶面喷施0.6%萘乙酸水剂，可有效控制株高，增加单株成铃数，明显提高衣分和产量。郑娜等[6]研究表明，DPC可以改变棉花的生长发育，有效控制主茎和果枝生长，提高抗逆性，增加单株成铃数与成铃率。经过大量的比较试验[7-8]发现，以植物生长延缓剂DPC和植物生长抑制剂氟节胺为有效成分的调节剂产品能起到较好的化学封顶效果。研究[1,9]普遍认为，化学封顶能够实现较理想的整枝效果，降低株高，缩短果枝和叶枝长度，从而塑造更加紧凑的株型。与人工打顶相比，化学封顶能够改善棉花冠层结构，中部透光率有所增加，有利于提高群体光能利用效率[10-12]；中部铃数相当，但上部铃数较多[13]，从而保证产量，提高经济效益[14]。齐海坤等[15]研究了不同时期和不同剂量的DPC化学封顶对棉花生长的影响，结果认为，DPC化学封顶时期显著影响株高和果枝数，封顶早，控长作用强，而封顶晚，控长作用弱；用药剂量也会影响控长的效果，对株高的控长作用随剂量增大而增强，但果枝数在不同剂量之间的差异相对较小；DPC化学封顶对产量无显著影响，对成熟期无不利影响。此外，茅凤麟等[14]和徐守振[16]研究发现，不同的化学封顶药剂对棉花纤维品质的影响不同，但总的来说，影响不显著。

相比人工打顶，化学封顶技术具有相同的调控效果，同时降低了劳动强度，且最大限度地避免了人工打顶和机械打顶造成的物理伤害，以及封顶时间跨度大、漏打和重复封顶等问题[17-18]，该技术正在全国各大棉区逐步推广。辽河流域棉区地处我国植棉北界，生育期平均温度较低，积温相对较少，促早熟和夺高产一直是棉花栽培追求的目标。化学封顶操作简便、时间上有保证，对于实现这一目标具有积极作用。因此，我们引进化学封顶剂，研究其在辽河流域棉区的可行性及配套的应用技术，实现轻简化栽培，对于发展本地区的棉花生产具有积极意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在辽宁省经济作物研究所进行，试验地前茬为棉花，土质为沙壤土，耕层土壤有机质1.97%、全氮0.08%、碱解氮73.4mg/kg、速效磷23.6mg/kg、速效钾247.5mg/kg。

采用覆膜栽培，种植密度为9万株/hm2。播种时施用复合肥（N:P:K=15%:15%:15%）375kg/hm2作底肥。试验过程中正常化控，栽培管理措施与当地实际生产相同，全程无追肥，根据情况适当灌水。

1.2 试验材料

供试棉花品种为辽棉31（辽审棉2014002），生育期130d；长势中等，塔型较松散；叶片较小，叶色较深；铃卵圆形，较大。种子大小中等。衣分40.98%，较高。抗病性强，枯萎病指5.24（抗病，R），黄萎病指17.12（抗病，R）。棉絮乳白色，纤维品质优良。

1.3 试验设计

2015-2020年连续进行6年试验，数据为6年试验平均值。化学封顶剂由中国农业大学植物生长调节剂教育部工程研究中心提供，农药登记证号为PD20152036，主要成分是25%DPC水剂，利用助剂环烷酸盐对顶芽造成微触伤，与DPC协同作用增强控长效应10%左右，可延长控长时间5～7d。严格按照其制定的试验方案进行。采用随机区组排列，行长8m，8行区，3次重复，小区面积32m2。试验处理时叶面均匀喷雾，平均药液量为450～600L/hm2。将处理小区与周围小区用塑料薄膜隔离，以防雾滴飘移。

设2个处理时间，分别为7月12日，正常人工打顶（去掉顶心）及药剂处理（T1），7月17日，打大顶（去掉顶部1～2段果枝）及药剂处理（T2）。设3个封顶剂用量，分别为750（D1）、1125（D2）和1500mL/hm2（D3），同时设置DPC 120g/hm2（D4）处理（表1）。以不封顶为主对照，药剂处理时，对照小区喷施相应量的清水；以人工打顶和打大顶为副对照。

表1 化学封顶试验处理设计Table 1 Chemical topping treatments design

1.4 测定项目与方法

处理当天，每小区分2点，每点取长势均匀的连续5株进行标记，调查株高、果枝数、果节数、上部果枝长度、新生节间长度和新生果枝长度等指标。上部果枝为人工打顶后果枝数的3/4部位，本试验取5段及以上果枝为上部果枝，其长度为果枝与主茎接点到该台果枝生长点的距离。然后进行叶面喷雾，处理后第15天，即7月26日（T1）和8月3日（T2）左右再调查一次相应指标。

收获前测量标记株的株高、果枝数、果枝节位和单株铃数等产量指标。收获后测量平均铃重、衣分、籽指、霜前花率和产量等指标。取不同处理的纤维样本进行品质分析，检测纤维上半部平均长度、整齐度指数、比强度、马克隆值和伸长率5个指标。

1.5 数据处理

采用Excel 2013和DPS 9.5软件进行数据整理和分析。

2 结果与分析

2.1 植株发育情况

表2为封顶处理15d后，植株发育情况对照表。为了消除试验地客观条件的影响，表2中株高、第1果枝高度、果枝数和果节数的显著性分析以各指标的增长量为基础进行比较，上部果枝平均长度和上部节间平均长度以实际测量值为基础进行比较。

表2 化学封顶处理15d时植株发育情况Table 2 Plant growth at 15 days after chemical topping treatment

由表2可知，处理后15d时，T1时期所有处理的株高、上部果枝长度和上部节间长度平均值都要低于T2时期，分别低13.29、2.59和0.74cm；但果节数和果枝数的平均值较高，分别比T2时期高5.15和0.69。与人工打顶相比，T1时期化学封顶处理的平均株高、果节数和果枝数较高，分别高5.01cm、0.95和2.13；上部果枝长度和节间长度的平均值较低，分别低4.73和0.27cm。与打大顶相比，T2时期化学封顶处理的平均株高、果枝数和上部节间长度较高，分别高4.55cm、1.08和0.39cm；上部果枝长度和果节数平均值较低，分别低8.67cm和2.74。与不打顶相比，T1时期化学封顶处理的平均株高、果枝数、上部果枝长度和节间长度较低，分别低6.84cm、0.13、1.26cm和1.98cm，果节数平均值多0.82；T2时期平均株高、果节数、果枝数、上部果枝平均长度和上部节间平均长度偏低，分别低0.80、2.67、0.76、2.54和0.62cm，第1果枝高度平均值较高，高出0.66cm。总之，经过化学封顶处理，植株的发育受到抑制；2个处理时期相比较，T1时期较T2时期抑制作用更强，但T2时期植株发育更加旺盛，推测与处理时间不同有关系。不同浓度的封顶剂处理之间，2个处理时期都表现D2处理对植株生长的抑制作用更明显，其株高、果枝数、果节数以及上部果枝长度明显低于其他处理。与主对照（不打顶）相比，封顶剂处理的植株株高明显降低；上部果枝长度和上部节间长度（T1时期）较低；果枝数和果节数基本持平。与人工打顶和打大顶相比，封顶剂处理的植株上部果枝平均长度明显较低，株高和果枝数较小，果节数和上部节间长度基本持平。

经过DPC处理的植株，与主对照（不打顶）相比，株高、果枝数和果节数以及上部果枝平均长度和上部节间平均长度差异不明显。与人工打顶相比，株高显著增高，上部果枝长度显著降低，果枝数有所增加，果节数基本持平。与打大顶相比，株高、果枝数和果节数显著增高，上部果枝长度显著降低。与封顶剂处理相比，株高明显增高，T1时期的果枝数和果节数和上部果枝长度差异不明显，T2时期的上部果枝长度显著增高，株高、果枝数和果节数差异不明显。

第1果枝高度增长量各处理间差异不显著，究其原因在于封顶处理时，植株已进入生殖生长阶段，第1果枝高度基本不再改变。

2.2 上部果枝长度

表3为封顶处理15d后，各处理5段及以上果枝长度的发育情况。由表3可知，T2时期较T1时期各处理果枝更多更长，原因在于封顶较晚，植株前期发育较为旺盛，这一点符合预期。

表3 化学封顶处理15d时上部果枝长度Table 3 Length of upper fruit branch at 15 days after chemical topping treatment cm

不同浓度的封顶剂处理间，2个处理时期都表现为D2处理对上部果枝发育的抑制作用较强。与主对照（不打顶）相比，经过封顶剂处理的植株，果枝数和果枝长度都有所降低。与人工打顶相比，T1时期封顶剂处理果枝段数增加但果枝长度降低。与打大顶相比，T2时期封顶剂处理果枝段数增加但长度下降更加明显。

与主对照（不打顶）相比，T1时期DPC处理对上部果枝长度的发育有一定的抑制作用，果枝段数持平；T2时期处理几乎没有表现出抑制作用，果枝段数持平而长度更长。与人工打顶和打大顶相比，DPC处理在2个时期都表现果枝段数更多，果枝长度在7段果枝之后明显增长。与封顶剂处理相比，DPC处理2个时期都表现果枝段数较多、长度更长。

2.3 上部节间长度

由表4可知，T2时期较T1时期，各处理平均上部节间长度更长，这一点符合预期。

表4 化学封顶处理15d时上部节间长度Table 4 Length of upper internode at 15 days after chemical topping treatment cm

不同浓度的封顶剂处理之间，2个时期都表现出D2处理对上部节间长度的抑制作用较强。经过封顶剂处理的植株，与主对照（不打顶）相比，从第7节间开始，长度有所降低。与人工打顶和打大顶相比，上部节间长度持续增加。

与其他处理相比，无论是T1时期还是T2时期，DPC处理对上部节间的发育都没有表现出抑制作用。

2.4 产量及其构成因素

由表5可知，T1时期的株高在化学封顶各处理下均低于不打顶处理；除D2处理外，其他处理均高于人工打顶处理。果枝数方面，化学封顶各处理均低于不打顶处理、高于人工打顶处理。铃重方面，封顶剂处理高于不打顶处理，DPC处理较低。衣分以不打顶处理明显较低。籽指以DPC处理明显较低。产量方面，DPC和不打顶处理偏低，人工打顶和封顶剂处理较高。各处理间第1果枝高度、有效铃数和霜前花率差异不明显。从处理浓度来看，D2处理株高较低，果枝段数和单株铃数较少，单铃重明显高于其他处理，籽指较高，衣分较低，产量较高。

表5 化学封顶试验收获期产量及其构成因素Table 5 The yield and its components of chemical topping test at harvest stage

T2时期，株高方面，封顶剂各处理均低于不打顶处理、高于打大顶处理；DPC处理显著高于其他处理。果枝数以DPC和不打顶处理明显高于其他处理。铃重以打大顶处理较高，不打顶和DPC处理较低。有效铃数以不打顶和DPC处理较高。衣分以不打顶处理较低。籽指在各处理差异不显著。产量方面，DPC和不打顶处理产量偏低，D1处理产量较高。从处理浓度来看，D1处理株高较高，果枝段数、有效铃数和衣分居中，铃重、籽指和产量较高。

从2个处理时间来看，T1时期的植株生长受抑制程度明显高于T2时期，虽然有效铃数偏多，但铃重较低，产量也偏低。

总体来说，相对于不打顶处理，封顶剂处理能够有效抑制营养生长，提升产量和产量性状。从处理时间上看，较晚处理控长作用较弱，但在保证和提高产量方面具有一定的潜力。

2.5 纤维品质

收获后，取中部纤维样本进行品质检验，结果见表6。T1时期，除马克隆值和伸长率外，各处理间纤维品质差异不显著。T2时期各处理纤维品质指标差异较大，其中打大顶处理的纤维上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度和马克隆值表现比较突出，但伸长率较低；相比之下，D3处理的伸长率较高。

表6 化学封顶试验纤维品质比较Table 6 Fiber quality of chemical topping treatment

3 讨论

3.1 化学封顶会出现植株二次生长现象

从调控株型和植株生长方面来说，化学封顶能够获得与人工打顶相同的效果。但因化学封顶剂并不能完全破坏生长点，而是保留了顶芽，主茎节数和果枝数继续增加，出现所谓的二次生长现象，所以不仅株高要高于人工打顶，果枝段数和果节数也会保持足够的增长量，这一点与赵强等[1]、董春玲等[10]和徐宇强等[19]的研究结论相符。而人工打顶生长点受到破坏，明显抑制了株高和上部果枝的形成，生长激素和营养物质向已经形成的果枝转移，导致上部果枝较长，株型头重脚轻，冠层郁闭严重，这一点在打大顶处理中表现更加明显。

3.2 化学封顶剂的种类、用药时间和药剂浓度对封顶效果的影响

前人[4,9-10,15]研究认为，不同的化学药剂封顶的效果不同，但都能起到调节生长的作用。本试验中，与封顶剂相比，DPC处理对植株生长的抑制作用较弱，同时产量显著降低，没有起到理想的封顶作用。除药剂本身的原因之外，还在于辽河流域棉花花铃期正值雨季，影响了DPC发挥作用，植株出现旺长，产量受到极大影响，所以DPC处理在本地区不适用。

化学封顶剂的喷施时间和用量同样会影响到封顶的效果。本试验中，T1时期的植株生长受抑制程度高于T2时期，这一点与预期相符，也与齐海坤等[15]的研究结果相符。从用药浓度上看，封顶剂对植株的调节抑制程度并没有随着处理剂量的增加而加强，这一点也与齐海坤等[15]的研究结果相符。值得注意的是，随着药剂用量加大，营养生长受到更强抑制的同时，生殖生长同样受到抑制，进而影响到产量，所以实际操作中应当慎重对待。

3.3 化学封顶对产量和纤维品质的影响

根据测产和考种结果，与人工打顶相比，化学封顶产量和纤维品质有一定的差异，但差异不显著。不同浓度和不同时间进行化学封顶处理，其产量和纤维品质差异也不显著，这一点与赵强等[1]和茅凤麟等[14]的研究结果相符，也说明在辽河流域棉区化学封顶是可行的。但是，由于T2处理前期生长量较大，且处理时间晚，二次生长能力弱，对养分的消耗较少，所以在产量上具有一定的优势。

4 结论

化学封顶剂处理能够有效控制株高和上部果枝长度的发育，使株型更加紧凑，改善冠层结构，同时对棉花产量和纤维品质没有不利影响。因此，选用适当的化学封顶剂，采取合适的时间和剂量，完全可以替代人工打顶，从而解决棉花轻简化栽培的关键环节。经过6年的试验，在辽河流域棉区，建议在7月17日左右进行封顶剂处理，浓度以1125mL/hm2为宜。