棉花化學(xué)打頂劑的配制與篩選

孫正冉 吳 昊 張翠萍 張晉麗 賀道華

（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，712100，陜西楊凌）

棉花具有無限生長的習(xí)性，在適宜的環(huán)境條件下，棉花可不斷地縱向生長和橫向生長[1]。主莖和側(cè)枝生長點(diǎn)的持續(xù)生長雖然能不斷增長果枝和果節(jié)，并分化出花蕾，但營養(yǎng)生長的持續(xù)極易造成徒長、蕾鈴脫落和早衰[2]。適當(dāng)打頂可以控制主莖的生長，消除頂端優(yōu)勢，協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長和生殖生長，減少蕾鈴脫落[3-4]。因此，打頂是棉花栽培管理中的一項(xiàng)重要措施[5]，是影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。目前，棉花主要的打頂方式有人工打頂、機(jī)械打頂和化學(xué)打頂3種，其中以人工打頂為主。人工打頂是人工掐掉頂芽及部分幼嫩葉片，費(fèi)時費(fèi)工，效率低，生產(chǎn)成本較大[6-7]；機(jī)械打頂對地勢以及棉花生長均勻度要求較高，并且漏打率較高，易對棉株和蕾鈴造成傷害[8-10]；化學(xué)打頂是利用植物生長調(diào)節(jié)劑延緩或抑制植物頂端生長，控制主莖及側(cè)枝的頂端優(yōu)勢[11]。與人工打頂和機(jī)械打頂相比，化學(xué)打頂簡單方便，勞動強(qiáng)度小，可最大限度地避免人工打頂和機(jī)械打頂造成的物理傷害。近幾年，隨著棉花化學(xué)打頂技術(shù)的推廣，化學(xué)打頂劑的種類逐漸增多。李新裕等[12]使用植物生長調(diào)節(jié)劑縮節(jié)胺對海島棉進(jìn)行打頂研究，雖因持效期短導(dǎo)致棉花生育有所延緩，但有很好的控頂效果；趙強(qiáng)等[13]在縮節(jié)胺藥劑中添加了緩釋劑，提高了控頂持效能力，但易出現(xiàn)頂部果枝冗余不成鈴現(xiàn)象；蘇成付等[14]發(fā)現(xiàn)使用氟節(jié)胺進(jìn)行棉花打頂具有一定的增產(chǎn)作用，但需要“兩次”施藥才能達(dá)到控頂效果，施藥成本與用藥量較大。2010年浙江禾田化工有限公司發(fā)明了一種用氟節(jié)胺和甲哌鎓復(fù)配的棉花打頂劑，通過噴施控制棉花主莖和側(cè)枝的生長，使植株緊湊，但持效性較短，易造成棉花后期返青，延遲吐絮。因此，還需深入研究化學(xué)打頂劑及其配方，才能有效地實(shí)現(xiàn)棉花打頂?shù)臋C(jī)械化作業(yè)，解決棉花規(guī)?；咝Т蝽斵r(nóng)事操作的問題[15]。合適的打頂劑配方及相應(yīng)的使用技術(shù)成為棉花栽培中打頂環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)輕簡化的關(guān)鍵。

本研究采用自主配制的3種化學(xué)打頂劑和已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)的3種化學(xué)打頂劑對棉花進(jìn)行化學(xué)打頂試驗(yàn)，比較6種化學(xué)打頂劑對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀的影響，以期選擇出適合的打頂劑配方，為化學(xué)打頂劑的使用與推廣提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于西北農(nóng)林科技大學(xué)斗口試驗(yàn)站（陜西涇陽縣云陽鎮(zhèn)），試驗(yàn)地多年連作，土壤肥力中等，排灌良好，前茬為棉花（冬季空閑）。小區(qū)長9.5m，寬2.4m。株距0.31m，寬（ 0.8m）窄（0.4m）行距，3次重復(fù)。

1.2 試驗(yàn)材料

供試棉花品系為西農(nóng)606。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)7個處理，其中化學(xué)打頂劑6個處理，均為最佳打頂濃度（表1），以不打頂為對照（CK）。其中自主配制方法：處理Z1，11.5g 98%縮節(jié)胺和5.6g KOH溶解于50g乙醇，混合后加入250mL三角瓶中，室溫攪拌2h后過濾掉沉淀，再加30%聚丙烯酸水溶液24g，室溫攪拌2h；處理Z3，氟節(jié)胺110.75g，加入二甲苯溶劑，邊加邊攪拌至溶解，攪拌均勻后加入乳化劑和二甲基甲酰胺，攪拌20～30min，加入余下的全部二甲苯溶劑，混合后攪拌5～10min，待全部調(diào)制均勻后即完成制備；處理Z4，取53.08g水，加入2.65g水楊酸鈉，溶解后加入40%的乙烯利13.27g，攪拌混勻后再加入19.9g縮節(jié)胺，溶解后再加入0.48g環(huán)烷酸鋅攪勻，最后加入10.62g乳化劑，混合均勻。

表1 打頂劑組分與試驗(yàn)處理Table 1 Components of reagent and experimental treatment for chemical topping

2019年7月26日進(jìn)行化學(xué)打頂，分別于打頂后0、10、20、30和60d在每個小區(qū)定點(diǎn)定株調(diào)查棉花株高（子葉節(jié)到主莖頂端的長度）。在吐絮期調(diào)查不同打頂劑處理下棉花上部（第9果枝）、中部（第5果枝）和下部（第2果枝）3個部位果枝長度和果枝始節(jié)高。吐絮后在各小區(qū)隨機(jī)選取代表性植株10個調(diào)查棉株內(nèi)圍鈴數(shù)（第1果節(jié)鈴）和外圍鈴數(shù)（第2果節(jié)及以外）。在收獲期測定小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量，測定鈴重和籽指等產(chǎn)量性狀，計(jì)算衣分和衣指，衣指=（籽指×衣分）/（1-衣分）。軋花后取棉花纖維樣品，送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（安陽）進(jìn)行纖維品質(zhì)測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和方差分析。

株高控制率（%）=（對照組日生長量-試驗(yàn)組日生長量）/對照組日生長量×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同化學(xué)打頂劑處理對棉花株高的影響

株高是植物形態(tài)學(xué)調(diào)查工作中最基本的指標(biāo)之一，也是衡量打頂效果的重要指標(biāo)。由表2可知，噴施化學(xué)打頂劑處理的棉花株高均明顯低于CK，說明化學(xué)打頂劑對棉花的頂端生長有抑制作用。Z1、Z2和Z3處理與CK處理相比吐絮期株高差異不顯著，對棉花株高的抑制效果較弱，其中Z2處理對棉花株高的抑制效果最弱。Z4、Z5和Z6處理對棉花株高的抑制效果較強(qiáng)，其中Z4處理對棉花株高的抑制效果最好（圖1）。Z4處理，噴藥10d后株高抑制率可達(dá)8.36%，噴藥60d后株高抑制率可達(dá)8.29%；噴藥30d后對棉花株高的抑制效果最好，株高抑制率可達(dá)9.03%。

表2 不同化學(xué)打頂處理對棉花株高的影響Table 2 Effects of different chemical-topping reagents on plant height

圖1 不同化學(xué)打頂劑處理對棉花株高的影響Fig.1 Effects of different chemical-topping reagents on plant height of cotton

2.2 不同化學(xué)打頂劑處理對棉株果枝始節(jié)高和各部位果枝長度的影響

抑制頂端的無限生長和節(jié)間伸長是打頂?shù)哪繕?biāo)。由表3可知，噴施化學(xué)打頂劑均能降低棉花果枝始節(jié)高。與CK處理相比，Z4和Z5處理降低果枝始節(jié)高效果顯著，分別降低了17.61%和19.32%；而其他化學(xué)打頂處理與CK處理相比，在果枝始節(jié)高方面則無顯著差異。噴施化學(xué)打頂劑均能降低棉株上部果枝長度。與CK相比，Z4處理降低棉花上部果枝長度效果顯著，較CK處理降低了37.89%，有利于植株形成塔型形狀。7個處理之間中部果枝長度存在一定的差異，但變異幅度顯著小于上部果枝長度。對于下部果枝長度，多重比較結(jié)果顯示7個處理之間的差異不顯著（圖2）?？傊瘜W(xué)打頂有效地降低了果枝始節(jié)高和上部果枝長度，并在一定程度上降低了中部果枝長度，對下部果枝長度的影響較小，達(dá)到了對棉株塑型的作用，其中Z4處理的效果更佳。

表3 不同化學(xué)打頂劑處理對棉株果枝始節(jié)高和果枝長度的影響Table 3 Effects of different chemical-topping reagents on height of the first sympodial branch and length of sympodial branch cm

圖2 不同化學(xué)打頂處理對各部位果枝長度的影響Fig.2 Effects of different chemical-topping reagents on length of sympodial branch

2.3 不同化學(xué)打頂劑處理對棉花產(chǎn)量性狀的影響

打頂可以重塑棉株形態(tài)，抑制營養(yǎng)生長，促進(jìn)生殖生長，最終達(dá)到增產(chǎn)的目的。由表4可知，各化學(xué)打頂處理的內(nèi)圍鈴數(shù)和外圍鈴數(shù)均多于CK處理，但差異不顯著。與CK處理相比，Z4處理的單株內(nèi)圍鈴數(shù)比CK處理多0.9，單株外圍鈴數(shù)比CK處理多1.8，增強(qiáng)了外圍果節(jié)的坐桃能力（減少脫落），而對內(nèi)圍果節(jié)的坐桃能力影響不大。在鈴重方面，與CK相比，各化學(xué)打頂處理的鈴重均略微降低，但差異不顯著。關(guān)于籽指，與CK處理相比，Z2、Z3和Z5處理顯著增加了籽指，而Z4處理略微降低了籽指；Z1、Z6處理與CK的籽指無顯著差異。關(guān)于衣指，Z2處理顯著提高了衣指，而Z6處理顯著降低了衣指，Z4處理在7個處理中處于中間水平，且略高于CK處理。關(guān)于衣分，各處理內(nèi)部變異系數(shù)（或標(biāo)準(zhǔn)差）較小，處理間差異不顯著；CK的衣分最高，Z3和Z4處理略低于CK。關(guān)于小區(qū)實(shí)收籽棉產(chǎn)量，與CK相比，6種化學(xué)打頂劑處理均顯著增加了籽棉產(chǎn)量，其中Z4處理籽棉產(chǎn)量增加幅度最大，增加了34.97%。可見，雖然CK處理（不打頂）的鈴重最高，但鈴數(shù)少（表4），導(dǎo)致最終籽棉產(chǎn)量較低。而化學(xué)打頂通過重塑株型，增加了鈴數(shù)（降低了蕾鈴脫落和無效鈴），抑制了旺長與脫落，促進(jìn)了生殖與成鈴，最終獲得了增產(chǎn)的效果。其中，Z4處理的增產(chǎn)效果最為顯著。

表4 不同化學(xué)打頂劑對產(chǎn)量性狀的影響Table 4 Effect of different chemical topping reagents on yield traits

2.4 不同化學(xué)打頂劑處理對棉花纖維品質(zhì)的影響

纖維品質(zhì)決定著纖維的用途，田間不同的農(nóng)事管理不應(yīng)對纖維品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面的影響。由表5可知，與CK相比，Z1和Z5處理的纖維上半部平均長度顯著降低，其他化學(xué)打頂劑處理與CK處理無顯著性差異，Z4處理與CK處理最接近。噴施化學(xué)打頂劑均降低了纖維的整齊度指數(shù)，與CK處理相比，Z1處理的整齊度指數(shù)降低最大，降低了5.2%，其他化學(xué)打頂劑處理棉花纖維整齊度指數(shù)與CK處理相比差異不顯著。所有打頂劑處理的馬克隆值與CK處理差異不顯著。與CK處理相比，Z4處理顯著增加了纖維伸長率，其他處理與CK處理間纖維伸長率無顯著差異。與CK處理相比，Z1處理的紡紗均勻性指數(shù)顯著降低，其余化學(xué)打頂劑處理的紡紗均勻性指數(shù)與CK處理無顯著差異。對于纖維斷裂比強(qiáng)度、反射率和黃度3個纖維品質(zhì)指標(biāo)，各化學(xué)打頂劑處理與CK處理無顯著性差異?？偟膩砜?，化學(xué)打頂劑的使用對纖維品質(zhì)有一定的影響。除伸長率顯著提高外，Z4處理的7個纖維品質(zhì)指標(biāo)與CK處理相比無顯著差異。

表5 不同化學(xué)打頂劑處理對棉花纖維品質(zhì)的影響Table 5 Effects of different chemical-topping reagents on the fiber quality

3 討論

目前，在部分區(qū)域棉花的化學(xué)打頂技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍?；瘜W(xué)打頂是適應(yīng)于全程機(jī)械化作業(yè)以及勞動力緊缺形勢下的發(fā)展需求，也是棉花全程機(jī)械化的瓶頸[16-17]。然而，化學(xué)打頂要獲得最佳的效果，化學(xué)打頂劑的配方、劑型與選用，合理的噴施時間、劑量，以及與當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)、栽培習(xí)慣、農(nóng)事措施等需相配套，這些都需要系統(tǒng)的研究[18]。其中化學(xué)打頂劑的配方是其核心問題。

然而，關(guān)于化學(xué)打頂劑配方與技術(shù)的研究報道較少，更未形成標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，極易對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。單用縮節(jié)胺（甲哌鎓，DPC）持效期短，在多雨年份或高密度條件下對棉株的控頂強(qiáng)度較弱，而且存在減產(chǎn)風(fēng)險，不能很好地滿足生產(chǎn)要求。氟節(jié)胺是一種含氟的硝基苯類和季銨鹽類合成植物生長調(diào)節(jié)劑（抑制劑），進(jìn)入植物體內(nèi)后，能抑制腋芽內(nèi)分生細(xì)胞的分裂和生長，從而抑制腋芽的萌發(fā)，使得植株矮化、莖稈變粗、葉柄變粗、葉綠素含量增加及光合作用增強(qiáng)，通常作為煙草、葡萄及其他木本植物的抑芽劑，但氟節(jié)胺的價格高，在棉花上并不常用。增效縮節(jié)胺（25%甲哌鎓水劑，DPC+）可借助助劑中的成分對幼嫩組織表皮形成輕微傷害，有效期較普通縮節(jié)胺（DPC）可溶性粉劑（SP）長。但若DPC+的用量過大，就會造成嚴(yán)重落鈴落桃，對棉花的纖維品質(zhì)和產(chǎn)量造成影響。為了解決上述問題，避免只注重控制植株生長不注重促進(jìn)棉鈴發(fā)育的弊端，基于前人的結(jié)果，本研究以縮節(jié)胺、乙烯利和氟節(jié)胺為主要活性成分，通過乳化手段和增效劑的添加進(jìn)行復(fù)配，以期達(dá)到增效、緩釋與協(xié)同效果，探究不同化學(xué)打頂劑對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀的影響，以選擇出適合的打頂劑配方。

試驗(yàn)表明，化學(xué)打頂能有效抑制頂端（包括主莖和側(cè)枝）生長，降低株高、上部果枝長度、果枝始節(jié)高及主莖節(jié)間距，有利于形成塔型的植株形態(tài)，增加通風(fēng)透光，減少陰蔽爛鈴和蕾鈴脫落。楊成勛等[19]研究了噴施化學(xué)打頂劑對棉花冠層結(jié)構(gòu)及群體光合生產(chǎn)的影響，結(jié)果表明，棉花化學(xué)打頂技術(shù)具有塑造株型和調(diào)節(jié)冠層結(jié)構(gòu)形成的重要作用。趙強(qiáng)等[13]也有類似的報道，化學(xué)打頂使棉花株型更為緊湊，群體更為通透。本研究數(shù)據(jù)顯示，各化學(xué)打頂處理中Z4處理的化學(xué)打頂效果最好，能有效降低棉花株高和果枝始節(jié)高，消除棉花的頂端優(yōu)勢，降低上部果枝長度，其中下部果枝長度和中部果枝長度與對照組差異不大，這是因?yàn)榇蝽敃r中部和下部果枝的伸長生長基本結(jié)束，受影響較小。另外，Z4處理能增加棉花內(nèi)圍鈴數(shù)和外圍鈴數(shù)，鈴重較高（居第2位），籽棉產(chǎn)量最高，同時棉花纖維伸長率提高，其他棉花纖維品質(zhì)指標(biāo)未受影響，在本試驗(yàn)條件下效果最好。

本研究還顯示，Z1、Z3和Z4處理能逐步弱化頂端優(yōu)勢，強(qiáng)化生殖生長，可使第1、2、3果枝節(jié)間縮短變粗，呈現(xiàn)葉小蕾大和葉缺深等特點(diǎn)，棉花“壯而不瘋”。葉缺深更利于通風(fēng)透光，而且是越肥大的葉片用打頂劑后葉缺越深，葉缺最深可達(dá)2cm以上。Z4處理化學(xué)打頂劑以縮節(jié)胺和乙烯利為主要活性成分，通過乳化手段與環(huán)烷酸鹽及水楊酸鈉進(jìn)行復(fù)配，達(dá)到增效、緩釋與協(xié)同效果，用藥后葉枝不會再長，果枝夾角也沒有贅芽發(fā)生，能優(yōu)化棉花群體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)結(jié)鈴，而且抗早衰（9月15日前依然是青枝綠葉，葉功能期至少延長10d），后期不返青，最終提高產(chǎn)量，優(yōu)化品質(zhì)。韓煥勇等[20]和茅鳳麟等[21]認(rèn)為噴施化學(xué)打頂劑會在一定程度上改變棉花頂部群體結(jié)構(gòu)，增加棉花的單株鈴數(shù)，但對棉花纖維品質(zhì)無明顯影響。而本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，化學(xué)打頂劑能使鈴數(shù)增加，產(chǎn)量提高，但部分化學(xué)打頂劑卻對棉花纖維品質(zhì)有輕微的影響，具體原因還有待研究。

打頂是棉花栽培管理中的一個重要環(huán)節(jié)，適宜化學(xué)打頂劑的合理使用十分重要，注意化學(xué)打頂劑的噴藥時間和用藥劑量，同時還要綜合考慮棉田的水肥管理，才能基于化學(xué)打頂劑獲得最佳的打頂效果[22]。盡管Z4處理塑造株型效果顯著，產(chǎn)量高，但其籽指最低，因此對種子發(fā)芽出苗的影響需要進(jìn)行深入研究。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，Z4處理對棉花株高和果枝始節(jié)高均有顯著抑制作用，減少上部位果枝長度，增加棉株有效結(jié)鈴數(shù)，提高產(chǎn)量，且未對棉花纖維品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。