新疆棉區(qū)棉花化學(xué)打頂劑的篩選研究

王香茹 ，張恒恒 ，龐念廠 ，董強(qiáng) ，貴會(huì)平 ，胡莉婷 ，宋美珍 *，張西嶺 *

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南安陽455000 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象系，北京100193）

棉花具有無限生長習(xí)性，棉花打頂是我國棉花生產(chǎn)中的1項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，通過人工掐除頂芽及上部部分幼葉（通常指一葉一心）打破頂端優(yōu)勢，促進(jìn)棉花營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變。長期以來，新疆棉區(qū)一直采用傳統(tǒng)的人工打頂。隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，近些年來棉花生產(chǎn)中勞動(dòng)力缺乏和勞動(dòng)力價(jià)格上漲導(dǎo)致棉花成本居高不下，植棉效益降低[1-3]，實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化成為現(xiàn)代棉花生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。新疆棉區(qū)棉花生產(chǎn)機(jī)械化程度較高，尤其是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)（以下簡稱“新疆兵團(tuán)”），耕地、播種、植保和采收基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，唯有打頂環(huán)節(jié)主要依賴人工，嚴(yán)重制約機(jī)械化作業(yè)的發(fā)展。

近年來，有關(guān)化學(xué)打頂技術(shù)的研究備受關(guān)注[4-5]。化學(xué)打頂是指應(yīng)用植物生長調(diào)節(jié)劑降低棉花主莖和果枝頂芽的分化速率、抑制上部主莖節(jié)間的伸長生長，起到與人工打頂相似的作用[6-8]。研究表明，化學(xué)打頂不會(huì)造成產(chǎn)量和品質(zhì)的顯著降低[6,9]，且在某些條件下會(huì)有增產(chǎn)作用[10-12]。然而，也有研究指出化學(xué)打頂棉花空果枝和脫落數(shù)增加導(dǎo)致棉花產(chǎn)量較人工減少[13]，且生產(chǎn)中也因發(fā)生化學(xué)打頂棉田減產(chǎn)而導(dǎo)致化學(xué)打頂技術(shù)在生產(chǎn)上難以廣泛推廣使用，新疆棉花打頂仍以人工為主[14]。化學(xué)打頂棉花產(chǎn)量表現(xiàn)不一致可能與品種、打頂劑種類、打頂技術(shù)及配套栽培措施有關(guān)[15-16]。因此，本試驗(yàn)進(jìn)一步研究、明確不同品種和化學(xué)打頂劑及其互作效應(yīng)對(duì)化學(xué)打頂效果的影響，篩選出適宜新疆棉區(qū)的化學(xué)打頂劑，旨在完善新疆棉區(qū)棉花化學(xué)打頂技術(shù)，促進(jìn)新疆棉區(qū)棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化實(shí)現(xiàn)。

1　材料與方法

試驗(yàn)于2017年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所新疆胡楊河試驗(yàn)站 （新疆兵團(tuán)第七師130團(tuán)7連，44°43′N，84°48′E）進(jìn)行，供試品種（品系，以下稱品種）為中早優(yōu)1702（雜交組合）和中641，供試化學(xué)打頂劑為氟節(jié)胺 （浙江禾田化工有限公司研發(fā)生產(chǎn)）、金棉化學(xué)打頂劑（新疆金棉科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)，以下簡稱“金棉”）、智控專家（北京神農(nóng)源生物科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)）、西域金杉（烏魯木齊碧都農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)）和萬佳豐（東立信生物工程有限公司生產(chǎn)）。

1.1　試驗(yàn)期間氣象條件

2017年棉花生育期間 （4月19日－9月30日）的氣溫和降水如圖1所示，數(shù)據(jù)由烏蘭烏蘇氣象站提供。棉花打頂后1個(gè)月內(nèi)（7月份）平均氣溫在25℃左右，月最高氣溫約35℃，月最低氣溫高于15℃，降水量不足10 mm。

圖1　2017年棉花生長季月累計(jì)降水量和月平均氣溫

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，打頂處理為裂區(qū)，包括5種化學(xué)打頂劑處理、空白（不打頂）和人工打頂共7個(gè)處理。人工打頂時(shí)間為6月30日（該地區(qū)打頂時(shí)間）；6月30日噴施氟節(jié)胺1號(hào)藥（1 500 mL·hm－2，整枝塑形，僅氟節(jié)胺處理的小區(qū)），7 月 10 日噴施氟節(jié)胺 2 號(hào)藥（1 200 mL·hm－2，封頂）、金棉（750 mL·hm－2）、西域金杉（2 250 mL·hm－2）， 萬佳豐 （750 mL·hm－2） 和智控專家（750 mL·hm－2），各化學(xué)打頂劑用量為推薦劑量。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，共42小區(qū)。試驗(yàn)采用76 cm等行距種植方式，株距9.8 cm，試驗(yàn)小區(qū)為2膜6行區(qū)，行長7.2 m，小區(qū)面積32.8 m2

1.3　試驗(yàn)地管理

試驗(yàn)地于2017年4月19日播種，4月23日滴出苗水，6月16日進(jìn)頭水，8月24日最后一次滴水。棉花生育期內(nèi)滴水11次（包括出苗水），滴水總量 3 225 g·hm－2。 隨水滴入的 N、P2O5、K2O 分別為222.8.5 kg·hm－2、121.5 kg·hm－2和 81.0 kg·hm－2。在棉花蕾期、初花期和打頂后（7月20日）進(jìn)行化控， 縮節(jié)胺用量為分別為 15 g·hm－2、30 g·hm－2和300 g·hm－2。其他病蟲害防治、脫葉催熟劑噴施等田間管理同常規(guī)大田。

1.4　調(diào)查和取樣方法

1.4.1株型性狀。人工打頂前1 d（6月29日）在每小區(qū)選長勢均勻的代表性植株5株，分別于7月9日、7月16日、7月24日、7月30日和8月6日調(diào)查標(biāo)記株株高和果枝數(shù)。

1.4.2產(chǎn)量性狀。于9月30日進(jìn)行標(biāo)記株和小區(qū)收獲，分下（第 1～4果枝）、中（第 5～8果枝）、上（第9及以上果枝）3部分分別收獲標(biāo)記植株的吐絮棉鈴（有效鈴），根據(jù)每小區(qū)實(shí)際株數(shù)和標(biāo)記植株的有效鈴數(shù)計(jì)算單位面積有效鈴數(shù)。收獲完標(biāo)記植株后混收小區(qū)其他植株的吐絮鈴，將其與標(biāo)記植株吐絮鈴合并，計(jì)算單位面積的實(shí)收產(chǎn)量。根據(jù)標(biāo)記株收獲的鈴數(shù)和籽棉質(zhì)量計(jì)算鈴重，籽棉軋花后稱皮棉質(zhì)量，計(jì)算衣分。

1.4.3早熟性。以8月30日調(diào)查的吐絮率（吐絮鈴數(shù)占總鈴數(shù)的比例）表示棉田早熟性。

1.4.4纖維品質(zhì)。取標(biāo)記株分部位收獲的皮棉15～20 g送農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心測定纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值。

1.5　數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本整理和作圖，用IBM SPSS 20.0的一般線性模型進(jìn)行方差分析，用Duncan’s test進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　品種和打頂處理對(duì)棉株生長的影響

由圖2和圖3可以看出，品種間棉花株高差異較大。中641各打頂處理最終平均株高為95.7 cm，單株果枝為15.1個(gè)；中早優(yōu)1702各打頂處理最終平均株高和單株果枝分別為108.3 cm和15.6個(gè)，較中641株高增加13.2%，單株果枝增加0.5個(gè)。

與人工打頂相比，化學(xué)打頂劑和空白處理棉花株高和果枝數(shù)增加（圖2、圖3）。人工打頂后9 d（7月9日）棉花縱向生長已基本停止，株高和果枝數(shù)不變。噴施化學(xué)打頂劑后6 d（7月16日），各化學(xué)打頂劑處理棉花株高較打頂前增加1～3 cm，藥后6～14 d棉花株高基本固定，不再增加?；瘜W(xué)打頂劑處理后27 d（8月6日），單株果枝較處理前增加1個(gè)左右，較人工打頂增加1.0～3.5個(gè)?？瞻滋幚恚ú淮蝽敚┟藁ㄖ旮吆凸?shù)變化與化學(xué)打頂處理一致，且無顯著差異。

圖2　化學(xué)打頂后0～27 d各處理棉花株高的動(dòng)態(tài)變化

圖3　化學(xué)打頂后0～27 d各處理果枝數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

2.2　品種和打頂處理對(duì)棉花產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

方差分析結(jié)果（表1）顯示，品種對(duì)棉花產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素影響顯著。中早優(yōu)1702各打頂處理平均籽棉產(chǎn)量、單位面積收獲鈴數(shù)、鈴重和衣分分別 為 7 256.1 kg·hm－2、136.5 個(gè)·m－2、6.4 g 和45.2%，較中641分別顯著增產(chǎn)8.6%（578.8 kg·hm－2）、減少 9.7%（14.5個(gè)·m－2）、 增加 25.5%（1.3 g）和提高4.9百分點(diǎn)。

打頂處理極顯著影響籽棉產(chǎn)量和鈴重，而對(duì)鈴數(shù)和衣分影響較小（表1）。各打頂處理中，空白處理（不打頂）產(chǎn)量最高，人工打頂略減少，但差異不顯著。與人工打頂相比，化學(xué)打頂劑金棉和氟節(jié)胺處理籽棉產(chǎn)量分別減少0.8%和2.1%，但差異不顯著。化學(xué)打頂劑西域金杉、萬佳豐和智控專家處理籽棉產(chǎn)量較人工打頂顯著減少2.8%、4.6%和5.2%。人工打頂鈴重最低，空白對(duì)照、金棉和氟節(jié)胺處理鈴重較人工打頂增加0.3～0.4 g，西域金杉、萬佳豐和智控專家處理較人工打頂顯著增加0.6～0.8 g。

表1　品種和打頂處理對(duì)棉花產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

品種和打頂處理的互作效應(yīng)顯著影響籽棉產(chǎn)量（表1）。對(duì)于中早熟品種中早優(yōu)1702，金棉和西域金杉2種打頂劑處理棉花產(chǎn)量與傳統(tǒng)人工打頂相當(dāng)，氟節(jié)胺處理較人工打頂產(chǎn)量減少3.0%，但差異不顯著；萬佳豐和空白處理兩者產(chǎn)量較人工打頂顯著減少4.5%和4.9%；智控專家處理產(chǎn)量最低，較空白和其他化學(xué)打頂劑處理減少2.9%～7.7%，較人工打頂顯著減少7.6%。不同打頂處理對(duì)中早優(yōu)1702衣分和鈴重影響較小，對(duì)鈴數(shù)影響顯著。氟節(jié)胺處理鈴數(shù)最多，較人工打頂和空白分別增加7.4%和27.9%，較其他化學(xué)打頂劑處理增加9.2%～41.2%。智控專家處理鈴數(shù)最少，較其他處理減少3.6%～26.2%，表明智控專家處理產(chǎn)量減少主要是鈴數(shù)的顯著減少引起的。中641各打頂處理中，空白處理產(chǎn)量最高，較其他處理顯著增加6.5%～12.6%；西域金杉處理產(chǎn)量最低，較空白和人工打頂處理分別減少11.2%和5.0%。除西域金杉外，其他化學(xué)打頂劑處理棉花產(chǎn)量與人工打頂相比差異不顯著。中641的5種化學(xué)打頂劑處理產(chǎn)量高低為氟節(jié)胺＞金棉＞智控專家＞萬佳豐＞西域金杉。不同化學(xué)打頂劑處理對(duì)中641衣分和鈴數(shù)影響較小，鈴重較人工打頂增加0.5～1.0 g，智控專家、萬佳豐和西域金杉處理鈴重與人工打頂差異達(dá)到顯著水平。

2.3　品種和打頂處理對(duì)棉花熟性的影響

由圖4可知，品種顯著影響棉花熟性。中早優(yōu)1702各處理平均吐絮率在50%以上，顯著高于中641（平均為9.9%）。不同打頂處理之間棉花吐絮率差異均不顯著，表明不同打頂處理對(duì)棉花熟性影響較小。品種與打頂處理的互作效應(yīng)也不顯著。

圖4　不同打頂處理棉鈴?fù)滦趼?/p>

2.4　品種和打頂處理對(duì)纖維品質(zhì)的影響

方差分析結(jié)果（表2）顯示，2個(gè)品種間不同部位棉鈴纖維品質(zhì)均存在顯著或極顯著差異。中641各處理平均纖維長度和斷裂比強(qiáng)度分別為35.0 mm 和 34.2 cN·tex－1（下部）、33.6 mm 和 34.1 cN·tex－1（中部）、31.8 mm 和 32.5 cN·tex－1（上部），均在“雙30”以上；中早優(yōu)1702各打頂處理的平均纖維長度和斷裂比強(qiáng)度分別為32.3 mm和32.2 cN·tex－1（下部）、32.5 mm 和 32.4 cN·tex－1（中部）、29.3 mm 和 29.6 cN·tex－1（上部），較中 641 纖維長度顯著減少1.1～2.7 mm，斷裂比強(qiáng)度顯著降低1.7～2.9 cN·tex－1。中641中下部棉鈴馬克隆值顯著高于中早優(yōu)1702，但上部棉鈴馬克隆值顯著低于中早優(yōu)1702。

由表2可知，打頂處理、品種和打頂處理的互作效應(yīng)對(duì)纖維品質(zhì)的影響均不顯著，化學(xué)打頂不會(huì)造成纖維品質(zhì)顯著降低。

3　討論

與人工打頂不同，化學(xué)封頂技術(shù)不能立即抑制主莖的生長，一般在藥后3 d逐漸起效、至藥后15～20 d才能完全抑制主莖的生長[4]，因此，棉花最終株高和果枝數(shù)顯著高于傳統(tǒng)人工打頂[5-6,9]，而顯著低于和少于不打頂[8]。本試驗(yàn)結(jié)果與之有共同之處但并不完全一致，這可能與棉田水分管理差異較大有關(guān)。本試驗(yàn)中，播種后到7月底累計(jì)降水量僅為104.8 mm，7月份降水僅為7.2 mm，而生育期內(nèi)灌水量（出苗水除外）為 3 045 m3·hm－2，較新疆目前常規(guī)灌水量（4 000 m3·hm－2左右）減少 24%，適度的水分虧缺協(xié)調(diào)了生殖生長與營養(yǎng)生長的關(guān)系，減少營養(yǎng)生長[17]。因此，本試驗(yàn)中不打頂處理（空白）棉花的株高和果枝數(shù)的變化與打頂劑處理差異較小，化學(xué)打頂劑對(duì)株型的控制效果與常規(guī)滴灌量或者過量的情況下相差較大，化學(xué)打頂劑對(duì)株型的調(diào)控效應(yīng)并不明顯。韓煥勇等研究也表明化學(xué)打頂劑對(duì)株型的調(diào)控效應(yīng)受灌水量的影響較大[16]。

表2　品種和打頂處理對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

已有研究報(bào)道中，存在化學(xué)打頂產(chǎn)量較人工打頂減產(chǎn)、平產(chǎn)和略增等不一致的情況。本試驗(yàn)中平產(chǎn)、減產(chǎn)和增產(chǎn)均存在，主要是與化學(xué)打頂劑種類和棉花品種有關(guān)。本試驗(yàn)中，金棉化學(xué)打頂劑和氟節(jié)胺在2個(gè)品種間均獲得與人工打頂相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量，萬佳豐減產(chǎn)5%左右，而西域金杉和智控專家品種間異較大?？芍?，金棉化學(xué)打頂劑和氟節(jié)胺對(duì)品種要求較低，適應(yīng)性廣。已有化學(xué)打頂研究表明，化學(xué)打頂不會(huì)造成響纖維品質(zhì)下降 （個(gè)別部位個(gè)別纖維指標(biāo)除外），或是熟性推遲[9]，本試驗(yàn)結(jié)果與前人一致。

本試驗(yàn)中，中641不打頂（空白）處理產(chǎn)量不低于人工打頂，表明在一定的條件（適宜品種、低水肥和縮節(jié)胺化控）下新疆棉花可不打頂。黎芳等在黃河流域棉區(qū)得到類似結(jié)果[9]。而在國外棉花打頂并不是1項(xiàng)必要環(huán)節(jié)，印度、巴基斯坦和西非、中非等植棉技術(shù)欠發(fā)達(dá)國家不采用打頂措施，美國和澳大利亞等植棉技術(shù)較先進(jìn)的國家依靠較低的氮（N）肥投入 （一般在135 kg·hm－2）和適時(shí)適量地應(yīng)用DPC等措施實(shí)現(xiàn)棉花生長中心的轉(zhuǎn)移，使其在最后有效開花期（Last effective bloom date，指當(dāng)日開放的白花在常年天氣條件下可正常成熟）之前達(dá)到生理終止（即Cut-out，棉鈴發(fā)育對(duì)碳水化合物的需求超過了葉片的同化能力，導(dǎo)致主莖和果枝節(jié)數(shù)停止増長，此時(shí)倒四或倒五果枝第一果節(jié)為白花）[18-19]。由此可知，新疆地區(qū)也可通過水分、氮肥運(yùn)籌和DPC系統(tǒng)化控實(shí)現(xiàn)棉花封頂。

4　結(jié)論

試驗(yàn)表明，化學(xué)劑打頂處理棉花株高和主莖葉片數(shù)高于人工打頂，但化學(xué)打頂前后棉花株高增長不足5 cm，說明化學(xué)打頂能有效調(diào)控株型。化學(xué)打頂或不打頂處理的棉花纖維品質(zhì)不低于人工打頂；化學(xué)打頂對(duì)棉花產(chǎn)量的影響與打頂劑種類和棉花品種有關(guān)，對(duì)于早熟品種可選氟節(jié)胺、金棉化學(xué)打頂劑和西域金杉，而生育期較長品種可選金棉化學(xué)打頂劑、氟節(jié)胺和萬佳豐。金棉化學(xué)打頂劑和氟節(jié)胺處理棉花產(chǎn)量、纖維品質(zhì)和熟性不低于人工打頂，且品種適應(yīng)性較好，可在新疆棉區(qū)推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛樹春.我國棉花種植技術(shù)的現(xiàn)代化問題——兼論“十二五”棉花栽培相關(guān)研究[J].中國棉花，2010，37(3)：2-5.

[2]喻樹迅，張雷，馮文娟.快樂植棉——中國棉花生產(chǎn)的發(fā)展方向[J].棉花學(xué)報(bào)，2015，27(3)：283-290.

[3]張淑榮，劉朝敏.我國棉花主產(chǎn)區(qū)區(qū)域競爭力及生產(chǎn)趨勢分析[J].中國棉花，2011，38(11)：2-6.

[4]易正炳，陳忠良，劉海燕.化學(xué)打頂整枝劑在棉花上的應(yīng)用效果研究[J].中國農(nóng)技推廣，2013，29(5)：32-33.

[5]戴翠榮，趙曉雁，余力，等.氟節(jié)胺化學(xué)打頂對(duì)南疆棉花農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，52(8)：1394-1398.

[6]趙強(qiáng)，周春江，張巨松，等.化學(xué)打頂對(duì)南疆棉花農(nóng)藝和經(jīng)濟(jì)性狀的影響[J].棉花學(xué)報(bào)，2011，23(4)：329-333.

[7]董春玲，羅宏海，張亞黎，等.噴施氟節(jié)胺對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響及化學(xué)打頂效應(yīng)研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，50(11)：1985-1990.

[8]康正華，趙強(qiáng)，婁善偉，等.不同化學(xué)打頂劑對(duì)棉花農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，52(7)：1200-1208.

[9]黎芳，王希，王香茹，等.黃河流域北部棉區(qū)棉花縮節(jié)胺化學(xué)封頂技術(shù)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49(13)：2497-2510.

[10]劉劍光，肖松華，吳巧娟，等.簡化整枝對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響[J].江西棉花，2005，27(6)：25-28.

[11]周歡，彭龍，原保忠，等.棉花打頂和保留營養(yǎng)枝的效應(yīng)研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27(33)：166-170.

[12]劉燕，原保忠，張獻(xiàn)龍，等.縮節(jié)胺和整枝打頂對(duì)棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2013，3(6)：8-12.

[13]孫國軍，李克富，彭延.南疆棉區(qū)棉花利用氟節(jié)胺打頂技術(shù)試驗(yàn)[J].棉花科學(xué)，2014，36(2)：23-25.

[14]王剛，張鑫，陳兵，等.棉花化學(xué)打頂劑在新疆的推廣應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].中國植保導(dǎo)刊，2016(1)：76-80，75.

[15]韓煥勇，王方永，陳兵，等.氮肥對(duì)棉花應(yīng)用增效縮節(jié)胺封頂效果的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，22(2)：12-20.

[16]韓煥勇，王方永，陳兵，等.灌水量對(duì)北疆棉花增效縮節(jié)胺化學(xué)封頂效應(yīng)的影響[J].棉花學(xué)報(bào)，2017，29(1)：70-78.

[17]高延軍，裴冬，張喜英，等.棉花調(diào)虧灌溉效應(yīng)研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，12(1)：136-139.

[18]Bourland F M,Oosterhuis D M,Tugwell N P.Concept for monitoring the growth and development of cotton plants using mainstem node counts[J].Journal of Production Agriculture,1992,5(4):532-538.

[19]McConnell J S,Glover R E,Vories E D,et al.Nitrogen fertilizationandplantdevelopmentofcottonas determined by nodes above white flower[J].Journal of Plant Nutrition,1995,18(5):1027-1036.