不同艾氟迪（AFD）處理對棉花產(chǎn)量形成和纖維品質(zhì)的影響

劉帥 ，吳潔 ，李亞兵 ，韓迎春，董合林，李鵬程，鄭蒼松，孫淼

（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）

棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物和紡織工業(yè)原料，在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[1]。但隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國棉花總產(chǎn)與原棉需求量之間的差距也在不斷加大[2]。因此，如何提高棉花產(chǎn)量與品質(zhì)成為科研工作者們不斷努力的研究方向[3]。生產(chǎn)中改善栽培技術(shù)是提高棉花產(chǎn)量的重要手段之一[4]，由于棉花具有營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)的特殊習(xí)性，在生產(chǎn)中如果遭遇氣候條件的變化或肥水管理不當(dāng)，容易造成棉花株型或熟性紊亂，導(dǎo)致棉花減產(chǎn)。而化學(xué)調(diào)控對棉花株型和熟性具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，是棉花高產(chǎn)栽培技術(shù)中一項(xiàng)不可缺少的關(guān)鍵措施。由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所與安陽小康農(nóng)藥有限公司共同研發(fā)的新型植物生長調(diào)節(jié)劑艾氟迪 （Agent of flower bud differentiation,AFD）目前在棉田應(yīng)用效果良好，它是一種由烯效唑等幾種有效成分復(fù)配的新型花芽分化促進(jìn)劑[5]。從以往的研究結(jié)果可以看出，AFD控制棉花株高效果明顯，其通過提高葉片葉綠素的含量，加強(qiáng)葉片光合產(chǎn)物的合成，并促進(jìn)光合產(chǎn)物向生殖器官的轉(zhuǎn)移，從而減少蕾鈴脫落、增加鈴重[6-8]。此外，由于AFD對作物內(nèi)源激素的調(diào)節(jié)作用，在已脫落蕾鈴的脫落節(jié)附近會分化再生出新亞果，提高單位面積的總鈴數(shù)，增加單株果節(jié)數(shù)，促進(jìn)腋芽潛伏芽的分化，增加亞桃數(shù)，最終提高棉花產(chǎn)量[9]。

作為新型的植物生長調(diào)節(jié)劑，目前對于科學(xué)施用AFD尚無明確的理論依據(jù)，以致生產(chǎn)中往往達(dá)不到理想的調(diào)控效果。本試驗(yàn)在不同AFD處理水平下，從農(nóng)藝性狀、成鈴模式以及產(chǎn)量性狀等多角度分析其對棉花生長的影響。以高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)為目標(biāo)，研究各處理棉花的生長情況，探討適宜的化學(xué)調(diào)控水平，為規(guī)范AFD的田間施用、塑造適宜機(jī)采的棉花株型提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

田間試驗(yàn)于2015年在河南省安陽市中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所東場試驗(yàn)基地 （36°09′N，114°52′E）進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)不同AFD處理水平，分別為 A：0 mL·hm－2，B：450 mL·hm－2，C：900 mL·hm－2，D：1 350 mL·hm－2，E：1 800 mL·hm－2，F(xiàn)：2 250 mL·hm－2。 試驗(yàn)品種為中棉所 60（CCRI 60），每個(gè)處理3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。種植方式為人工播種，播種后覆膜，1膜2行，每個(gè)小區(qū)長10 m，行距76 cm。4月23日播種，種植密度為7.5萬株·hm－2。生育期內(nèi)分別于盛蕾期（6月30日）和花鈴期（7月25日）噴施AFD。試驗(yàn)小區(qū)均施用基肥 N 225 kg·hm－2，P2O5150 kg·hm－2和 K2O 225 kg·hm－2，播前灌足底墑水，田間管理措施有機(jī)械中耕除草和化學(xué)農(nóng)藥控制病蟲害，盲蝽、薊馬等常見棉田害蟲采用有機(jī)磷和除蟲聚酯類農(nóng)藥進(jìn)行防治。

由田間氣象站獲得田間氣象資料，2015年4—10月平均氣溫22.7℃，降水總量為519.2 mm，日照總時(shí)間為1 347.3 h。

1.2 測定內(nèi)容和方法

試驗(yàn)在盛蕾期（7月1日）、花鈴前期（7月16日）、花鈴中期 （8月1日）、花鈴后期 （8月17日）、吐絮期（9月1日）測定棉株干物質(zhì)質(zhì)量和成鈴模式等項(xiàng)目。成鈴模式的調(diào)查取樣參照張金龍等[10]方法，即在各小區(qū)對連續(xù)10株長勢均勻的棉株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，調(diào)查蕾數(shù)、鈴數(shù)、吐絮數(shù)、蕾鈴脫落數(shù)、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)等指標(biāo)。棉株干物質(zhì)質(zhì)量的測定方法為：在每個(gè)小區(qū)選取有代表性的2株棉花，于實(shí)驗(yàn)室分解為根、莖、葉、生殖器官四部分，105℃下殺青，80℃烘干后稱重。在10月14日分小區(qū)收取100鈴，計(jì)算單鈴重，用皮輥軋花機(jī)（SY-20）軋出皮棉產(chǎn)量，計(jì)算衣分。在收花前調(diào)查單株鈴數(shù)，籽棉產(chǎn)量于10月14日、11月15日分小區(qū)收花2次。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SAS 9.2的PROG GLM（ANOVA）分析不同處理之間的差異程度，用Surfer 12（Golden Software Inc.,USA）進(jìn)行棉鈴空間分布的描述，用Grapher 12（Golden Software Inc.,USA）和Microsoft Office 2010制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同AFD處理對棉花株高和干物質(zhì)質(zhì)量的影響

在AFD第1次噴施后第16 d（7月16日）高水平處理的棉株株高較低水平處理和對照有所降低，但各處理間沒有顯著差異；在第2次噴施AFD后第8 d（8月1日）不同處理水平之間棉株株高表現(xiàn)出顯著差異，AFD處理水平在900 mL·hm－2及以上時(shí)，棉株株高顯著低于450 mL·hm－2處理水平與對照， 此時(shí)，900、1 350、1 800、2 250 mL·hm－2處理水平的棉株株高分別比對照低1.76%、8.80%、10.85%、11.73%（圖 1）。

棉花單株干物質(zhì)質(zhì)量在一定時(shí)期內(nèi)隨播種后時(shí)間的增長而不斷增加，但各處理之間差別不大（圖2）。在播種后的69～116 d內(nèi)，棉株生殖器官部分干物質(zhì)質(zhì)量隨生育期的推進(jìn)不同水平間差異逐漸增大，且與AFD處理水平呈正相關(guān)關(guān)系，與生長天數(shù)近似呈二次曲線（Y＝aX2＋bX＋c）關(guān)系（圖3）。在播種后的84 d內(nèi)，棉株生殖器官部分干物質(zhì)質(zhì)量增長較為緩慢，在之后的85～116 d內(nèi)，則為棉株生殖器官部分干物質(zhì)質(zhì)量快速增長的階段。在播種后的第116 d，各處理生殖器官部分干物質(zhì)質(zhì)量分別為21.84、30.26、35.31、37.21、39.90、49.60 g，且不同處理間差異顯著。

圖1 不同AFD處理對棉株株高的影響Fig.1 Effects of different AFD treatments on cotton plant height

圖2 不同AFD處理對單株干物質(zhì)質(zhì)量的影響Fig.2 Effects of different AFD treatments on dry matter weight per plant

棉株生殖器官部分占全株干物質(zhì)質(zhì)量的比重與生育時(shí)間存在一定的相關(guān)性（圖4）。在播種后的69～116 d內(nèi)，棉花生殖器官部分占全株干物質(zhì)質(zhì)量的比重與播種后時(shí)間呈正相關(guān)的線性關(guān)系，在AFD處理前沒有顯著差異，但經(jīng)AFD 2次化控處理后，在8月17日調(diào)查得各處理生殖器官部分所占比重分別為 0.18、0.23、0.26、0.26、0.30、0.30，各處理之間表現(xiàn)出較大差異。該比重增長速率與AFD處理水平在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)關(guān)系，在處理水平達(dá)到1 800 mL·hm－2時(shí)，生殖器官部分占全株干物質(zhì)質(zhì)量比重較大，獲得的生殖器官部分干物質(zhì)質(zhì)量較多。

2.2 不同AFD處理對棉花成鈴結(jié)構(gòu)的影響

利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的克里金插值方法（Kriging）[11]將冠層空間棉鈴脫落率和吐絮率以不同層次色度的方式直觀表達(dá)出來，色度越高，則脫落率（吐絮率）越大。花鈴期為棉鈴脫落的高峰期[12]，可以看出各處理均表現(xiàn)出了一定的脫落情況，其中對照組脫落情況最為明顯，但隨著AFD處理水平的增加，脫落率也逐漸降低 （圖5）。通過Simpson 3/8積分方法[13]求得圖5中各處理平均脫落率分別為 0.34、0.32、0.31、0.23、0.24、0.26。脫落率最高的空間位置均集中在第12果枝以下、第4果節(jié)以內(nèi)，尤以第2、3果節(jié)脫落最為明顯。以第2果節(jié)為例，各處理在第12果枝以下空間位 置 棉 鈴 脫 落 率 分 別 在 0.37、0.40、0.17、0.20、0.20、0.10以上。各處理冠層空間內(nèi)中部果枝（第6果枝至第10果枝）的內(nèi)圍果節(jié)（第1果節(jié)至第4 果節(jié)）平均脫落率分別為 0.56、0.55、0.52、0.41、0.41、0.42，下部果枝（第1果枝至第5果枝）的內(nèi)圍果節(jié)平均脫落率分別為 0.67、0.63、0.60、0.53、0.57、0.57。

圖3 不同AFD處理對生殖器官部分干物質(zhì)質(zhì)量的影響Fig.3 Effects of different AFD treatments on dry matter weight of reproductive organs

圖4 不同AFD處理對生殖器官部分占全株干物質(zhì)質(zhì)量比重的影響Fig.4 Effects of different AFD treatments on the proportion of reproductive organs in the whole plant

圖6表明，中下部果枝(第1果枝至第10果枝)的內(nèi)圍果節(jié)在 1 350、1 800 和 2 250 mL·hm－2處理水平下平均脫落率低于低水平處理和對照，其中2 250 mL·hm－2處理水平下顯著低于低水平處理和對照。因此，冠層中下部棉鈴脫落率隨著AFD處理水平的增加大致呈先減小后趨于平穩(wěn)的趨勢，可以看出新型植物生長調(diào)節(jié)劑AFD在抑制棉鈴脫落、提高單株鈴數(shù)方面具有良好效果。

從吐絮期的棉鈴?fù)滦跚闆r來看，經(jīng)AFD處理的棉株吐絮率大于對照處理（圖7）。棉鈴?fù)滦醯牟课恢饕性诿拗晗虏抗Φ膬?nèi)圍果節(jié)，各處理在第6果枝以下、第2果節(jié)以內(nèi)的棉鈴?fù)滦趼?分 別 在 0.03～0.45、0.10～0.46、0.13～0.44、0.05～0.46、0.07～0.57、0.13～0.77 之間。 其中中部果枝的內(nèi)圍果節(jié)各處理吐絮率平均為0.04、0.05、0.06、0.04、0.05、0.07， 下部果枝的內(nèi)圍果節(jié)各處理吐絮率平均為 0.12、0.12、0.12、0.24、0.19、0.21。不同空間位置棉鈴?fù)滦趼什町愝^大，總體來說，棉鈴?fù)滦趼孰S著AFD處理水平的增加而逐漸增大，且在2 250 mL·hm－2水平下顯著高于對照（圖8）?？梢钥闯觯滦椭参锷L調(diào)節(jié)劑AFD對于促進(jìn)棉鈴集中吐絮，提高霜前花率有重要作用。

2.3 不同AFD處理對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素和纖維品質(zhì)的影響

不同AFD處理對棉花的產(chǎn)量構(gòu)成因子表現(xiàn)出不同的影響程度（表1）。經(jīng)化控處理的棉株單株成鈴數(shù)高于對照，并在900 mL·hm－2水平下顯著高于對照；低水平AFD處理對鈴重沒有顯著影響，高水平處理的鈴重較對照有明顯增加；AFD對衣分沒有顯著的影響。籽棉產(chǎn)量隨AFD處理水平的增加呈先增加后趨于平穩(wěn)的趨勢，其中在處理水平為 900、1 350 和 1 800 mL·hm－2時(shí)籽棉產(chǎn)量較高，分別較對照提高17.29%、18.64%、21.03%。

表2反映了各不同處理水平之間纖維品質(zhì)指標(biāo)間的差異。棉花纖維長度在450、900、1 350 mL·hm－2水平下與對照差異不顯著，但從所得數(shù)據(jù)可以看出，施用AFD的各處理纖維長度較對照有所降低，且與AFD處理水平呈負(fù)相關(guān)性；AFD處理水平在450和900 mL·hm－2時(shí)棉花纖維的長度整齊度指數(shù)較對照有一定提高，從表2可以看出低水平能有效提高棉花纖維長度整齊度指數(shù)，高水平處理下則有所降低；斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、斷裂伸長率在0.05水平下各處理差異均不顯著，但從所得數(shù)據(jù)中可以看出，施用AFD處理的馬克隆值較對照略高，且有隨AFD處理水平的增加而增大的趨勢；同時(shí)，施用AFD處理的棉花纖維斷裂伸長率較對照略有提升。

圖5 花鈴期棉鈴脫落率的空間分布Fig.5 The spatial distribution of boll shedding ratio during the flowering stage

圖6 中下部果枝內(nèi)圍果節(jié)棉鈴脫落率Fig.6 Boll shedding ratio of inner fruiting position at lower-middle fruit branch

3 討論

棉花株型緊湊有利于改善冠層中下部受光條件，提高棉株中下部光合產(chǎn)物積累，是構(gòu)成高光效冠層結(jié)構(gòu)的必要條件之一[14]。以往的研究表明，AFD能明顯降低株高，縮短節(jié)間距離，并有效地協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長與生殖生長的關(guān)系[15-16]。本試驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)，隨著AFD處理水平的增加，其對棉株株高的抑制作用逐漸增強(qiáng)，并在1 800 mL·hm－2水平下達(dá)到最大。此外，AFD處理水平的增加更有利于生殖生長，這與AFD抑制棉鈴的脫落有關(guān)。

棉鈴的脫落是棉花的一個(gè)普遍的生物學(xué)特征，既有其生理原因，也受生長環(huán)境的因素控制。在黃河流域，皮棉產(chǎn)量在1 500～1 875 kg·hm－2時(shí)，棉株下部果枝脫落較少，中部果枝次之，上部果枝脫落最多[17]。就果節(jié)而言，高繆等[18]將棉株座果點(diǎn)分布視為圓錐體分布，內(nèi)圍圓錐體果節(jié)脫落率較低，外圍圓錐體果節(jié)脫落率較高，與本試驗(yàn)中花鈴期棉鈴脫落率從第1果節(jié)至第4果節(jié)大致表現(xiàn)為由小到大的趨勢相似，李敏等[19]用縮節(jié)胺、縮節(jié)胺與赤霉素互作處理棉株時(shí)鈴數(shù)較對照沒有顯著差異，而鈴重顯著高于對照。本試驗(yàn)中AFD處理水平在900 mL·hm－2時(shí)鈴數(shù)顯著高于對照，在1 350和1 800 mL·hm－2時(shí)鈴重顯著高于對照，這表明AFD對于促進(jìn)生殖器官的生長具有重要作用。

圖7 吐絮期棉鈴?fù)滦趼实目臻g分布Fig.7 The spatial distribution of boll opening ratio during the boll opening stage

圖8 中下部果枝內(nèi)圍果節(jié)棉鈴?fù)滦趼蔉ig.8 Boll opening ratio of inner fruiting position at lower-middle fruit branch

林媛媛等[20]通過對不同植物生長調(diào)節(jié)劑研究發(fā)現(xiàn)，AFD對產(chǎn)量的提升作用優(yōu)于DPC。本試驗(yàn)表明，AFD對棉花籽棉產(chǎn)量的提升有一定效果，且在1 350和1 800 mL·hm－2水平下籽棉產(chǎn)量較之對照有顯著提高。棉花的纖維品質(zhì)受品種和環(huán)境因素的共同影響，宋妮等[21]的研究表明在土壤含水量較高的條件下噴施DPC與AFD對棉花纖維品質(zhì)影響不大。本試驗(yàn)用AFD高水平處理棉株時(shí)對纖維長度和整齊度具有一定的抑制性，而處理水平在450～1 350 mL·hm－2范圍內(nèi)對棉花纖維長度和長度整齊度指數(shù)影響不大。斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和斷裂伸長率在不同AFD處理之間差異不顯著。這也說明了棉花纖維品質(zhì)雖然受到品種和環(huán)境的共同影響，但品種是其中較為重要的決定因素[22]。

表1 不同AFD處理對棉花籽棉產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 1 Effects of different AFD treatments on seed cotton yield and yield components in cotton

表2 不同AFD處理對棉花纖維品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different AFD treatments on fiber quality in cotton

棉花自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對其單一產(chǎn)量因素的確定比較困難。Coyle等[23]認(rèn)為棉花的產(chǎn)量由產(chǎn)量構(gòu)成因素共同決定，單一的提高某一因素對產(chǎn)量影響不明顯。一般來說，棉花產(chǎn)量主要構(gòu)成因素包括鈴數(shù)、鈴重和衣分[24-25]。本試驗(yàn)中適宜的AFD處理水平對于棉株鈴數(shù)和鈴重的影響比較顯著，為提高棉花產(chǎn)量起到了重要作用。此外，陸江林等[26]認(rèn)為通過噴施DPC可以將棉花株型塑造成株矮、枝短、鈴多、鈴大等標(biāo)準(zhǔn)化的緊湊形株型，從而達(dá)到高產(chǎn)且適宜機(jī)械采收的目的。新型植物生長調(diào)節(jié)劑AFD對于棉株的生長同樣具有較強(qiáng)的抑制作用，同時(shí)也具有增加鈴數(shù)、提高鈴重的作用，通過應(yīng)用新型植物生長調(diào)節(jié)劑AFD等栽培方法來探索塑造適宜機(jī)采的棉花株型將是下一步要進(jìn)行的工作。

4 結(jié)論

新型植物生長調(diào)節(jié)劑艾氟迪（AFD）對棉花生長發(fā)育有明顯的調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)移。在本試驗(yàn)設(shè)置的AFD處理水平范圍內(nèi)，棉花株高隨AFD處理水平的增加而降低。同時(shí)，AFD處理水平與棉鈴脫落率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。本研究中，經(jīng)AFD處理的棉株單株鈴數(shù)和鈴重均有所提升，但衣分變化不顯著；且不同AFD處理水平對棉花纖維品質(zhì)影響不大。在AFD處理水平為1 350～1 800 mL·hm－2時(shí)獲得的籽棉產(chǎn)量較高，過高或過低的AFD施用水平均達(dá)不到顯著增產(chǎn)的目的。