延遲化控對(duì)干旱復(fù)水后棉花株型塑造及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

何慶雨，張巨松，代建敏，竇巧巧，謝玲

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/教育部棉花工程研究中心，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】新疆是我國最大的商品棉生產(chǎn)基地，2019年棉花種植面積達(dá)到254×104hm2，相對(duì)于全國占比76.08%[1]。新疆屬典型的內(nèi)陸干旱半干旱區(qū)，水資源短缺現(xiàn)狀意味著農(nóng)業(yè)用水需統(tǒng)一調(diào)配[2]，而設(shè)計(jì)灌溉面積增加導(dǎo)致部分棉田頭水灌溉推遲5～10 d[3-4]，灌溉周期與棉花正常需水規(guī)律不同步，造成棉花減產(chǎn)[5]。棉花化學(xué)調(diào)控對(duì)穩(wěn)定棉花產(chǎn)量有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】植物生長調(diào)節(jié)劑可緩解小麥[6]、玉米[7]、大豆[8]等多種作物干旱脅迫，植棉上常采用縮節(jié)胺(DPC)控制棉花株高[9-10]、果枝長度[11]，塑造棉花理想株型[12]?？s節(jié)胺施用需依據(jù)棉花長勢(shì)、棉田氣候等因素確定[13]，低灌溉量棉田，縮節(jié)胺用量設(shè)計(jì)應(yīng)偏低[14-15]。打頂是植棉生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，采用化學(xué)封頂劑延緩或抑制棉花頂芽生長的方式代替人工打頂，可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，棉花產(chǎn)量顯著增加[16]，而減少灌溉頻次[17-18]和灌水定額[19]，推遲灌水時(shí)間[20]，棉花化學(xué)封頂抑制效果更明顯?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人對(duì)不同灌水定額、灌水頻次下化控策略有一定的研究，以干旱復(fù)水為背景條件，有關(guān)縮節(jié)胺和化學(xué)封頂劑配合施用對(duì)棉花的株型塑造和產(chǎn)量變化的研究尚缺乏。研究干旱復(fù)水背景下的化學(xué)調(diào)控增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)可行性【擬解決的關(guān)鍵問題】模擬棉田干旱復(fù)水，研究復(fù)水后延遲施用縮節(jié)胺下化學(xué)封頂對(duì)棉花農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量構(gòu)成的影響，分析干旱復(fù)水背景下的化學(xué)調(diào)控增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的可行性，為農(nóng)業(yè)植棉生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花高產(chǎn)課題組北疆試驗(yàn)基地塔城地區(qū)沙灣縣四道河子鎮(zhèn)(44°29＇N、85°57＇E，海拔352 m)進(jìn)行。該區(qū)為溫帶大陸性干旱氣候，年平均降水量為140～200 mm，年蒸發(fā)量維持在1 500～2 000 mm，全年日照時(shí)數(shù)2 800～2 870 h，年均氣溫為6.9℃，無霜期為170～190 d。試驗(yàn)田前茬為棉花，土質(zhì)為粘質(zhì)壤土。供試棉花品種為新陸早60號(hào)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2020年4月10日播種，4月14日滴出苗水， 4月28日出苗，基本苗數(shù)為26.3×104株/hm2。試驗(yàn)設(shè)置：棉花進(jìn)入現(xiàn)蕾期后，每隔3d取一次土樣，測(cè)定土壤相對(duì)含水量，累積10 d土壤相對(duì)含水量≤10%[21]，為干旱處理；隨后復(fù)水處理，6月12日復(fù)水，持續(xù)10 d土壤相對(duì)含水量≥15%，為復(fù)水處理。表1

試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置縮節(jié)胺噴施時(shí)間和打頂方式2個(gè)因素，其中，縮節(jié)胺噴施時(shí)間分別為復(fù)水后3 d(D3)、6 d(D6)、9 d(D9)及清水對(duì)照(CK)，打頂方式分別為化學(xué)封頂(T1)和人工打頂(T2)?；瘜W(xué)封頂采用25%縮節(jié)胺水劑，由中化作物保護(hù)品有限公司生產(chǎn)提供，用量750 mL/hm2，對(duì)水450 L/hm2噴施，人工打頂摘除一葉一心，打頂均于7月10日進(jìn)行。常規(guī)化控采用甲哌嗡(有效成分98%)可溶性粉劑，由四川國光農(nóng)化股份有限公司提供，各處理縮節(jié)胺的噴施次數(shù)與用量均相同，初次用量7.5 g/hm2，間隔10 d二次用量15 g/hm2，對(duì)水750 L/hm2噴施。

田間試驗(yàn)小區(qū)棉花采用1膜6行寬窄行(66 cm+10 cm)種植模式，株距為9 cm，理論密度為29.2×104株/hm2。各處理重復(fù)3次，共24個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的面積為9 m×6.84 m。9月10日噴施脫葉催熟劑(脫吐隆150 g/hm2+40%乙烯1 050 mL/hm2)，10月10日機(jī)械采收。試驗(yàn)地水肥運(yùn)籌及其他田間管理均參照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田進(jìn)行。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 農(nóng)藝性狀

自棉花3片真葉起，各小區(qū)選取連續(xù)棉花中行和邊行長勢(shì)均勻棉株各5株，間隔3 d調(diào)查各處理棉花的株高、莖粗。于棉花打頂前期，測(cè)定各小區(qū)棉花主莖葉片數(shù)和倒四葉葉面積。在棉花收獲期，調(diào)查各小區(qū)棉花的始果枝節(jié)位、始果節(jié)高度、主莖節(jié)間長度、果枝數(shù)，調(diào)查全部果枝的果枝夾角及果枝長度。

株寬面積(Plant width area)：于各小區(qū)選取連續(xù)棉花中行和邊行長勢(shì)均勻棉株各5株，間隔6 d調(diào)查棉株(以主莖為中心)4個(gè)方位角上的株寬(cm)，為W1,W2,W3,W4; 株寬面積(cm2)=(W1+W3)(W2+W4)/2。

1.2.2.2 三 桃

于各小區(qū)隨機(jī)選取2.28 m×2.92 m樣點(diǎn)，7月15日調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)伏前桃數(shù)量，8月15日調(diào)查伏桃數(shù)量，9月10日調(diào)查秋桃數(shù)量。

1.2.2.3 產(chǎn) 量

收獲期間，調(diào)查各個(gè)小區(qū)收獲株數(shù)和總鈴數(shù)，計(jì)算單株結(jié)鈴數(shù)，并在各個(gè)小區(qū)內(nèi)選取代表性棉株，采摘下部吐絮棉鈴 30朵，中部吐絮棉鈴 40 朵，上部吐絮棉鈴 30 朵，稱重計(jì)算棉花單鈴重和衣分，并計(jì)算最終各小區(qū)籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量，各小區(qū)重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft office 2016和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，采用R軟件包計(jì)算和作圖(ggplot2；版本4.0.1)，采用Duncan進(jìn)行方差分析，并檢驗(yàn)差異顯著性(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 延遲化控對(duì)棉花株高及株高日增長量影響

研究表明，棉花的株高在打頂后(出苗后74 d)逐漸趨于穩(wěn)定。化學(xué)封頂條件下的棉花株高除復(fù)水后3 d噴施縮節(jié)胺處理(D3)外，其余處理均達(dá)到或超過70 cm，而人工打頂各處理中，僅CK處理株高超過70 cm，其余處理株高穩(wěn)定在68 cm左右。隨復(fù)水后噴施縮節(jié)胺時(shí)間的提前，棉花株高呈上升趨勢(shì)，復(fù)水后3 d噴施縮節(jié)胺處理的棉花株高最低，為67.0 cm；CK處理株高最高，為77.9 cm。化學(xué)封頂較人工打頂株高平均增加6.2%，但未達(dá)到差異顯著水平。棉花主莖日增長量在出苗后42 d下降至最低，為0.6 cm/d，出苗后60 d左右達(dá)到最高，對(duì)照處理峰值為2.9 cm/d。D3處理和D6處理的主莖日增長量峰值出現(xiàn)時(shí)間提前，峰值為2.6 cm/d，與對(duì)照相比降低10.7%。棉花進(jìn)入盛花期后，人工打頂條件下的主莖日增長量快速下降，至打頂結(jié)束，主莖日增長量趨近于零，而化學(xué)封頂條件下，主莖日增長量出現(xiàn)短暫上升，隨后快速下降。圖1

注：CK：無縮節(jié)胺對(duì)照處理；D3：延遲3 d噴施DPC；D6：延遲6 d噴施DPC；D9：延遲9 d噴施DPC；下同

2.2 延遲化控對(duì)棉花莖粗及株寬面積的影響

研究表明，延遲9 d處理棉花莖粗值最高，對(duì)照處理棉花莖粗值次之，延遲3 d處理莖粗值最低，最高值為8.7 mm，其次是8.3 mm，最低值為8.1 mm。延遲3 d噴施縮節(jié)胺可以在短期內(nèi)顯著提高棉花莖粗，但會(huì)導(dǎo)致莖粗生長提前停止。打頂方式并未對(duì)棉花莖粗產(chǎn)生顯著影響。圖2

圖2 延遲化控下干旱后棉花莖粗變化Fig.2 Effect of chemical control delaying on stem thickness in cotton after drought

研究表明，對(duì)照處理下的株寬橫截面面積在各時(shí)期均高于其他處理，隨著噴施縮節(jié)胺延遲天數(shù)的增加，棉花的株寬橫截面面積顯著提高，隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，各處理間差異更為明顯。對(duì)照處理值最高，為975.1 cm2，D3處理峰值最低，為682.1 cm2，化學(xué)封頂相較于人工打頂株寬橫截面面積降低6.1%，株型更為緊湊。圖3

圖3 延遲化控下干旱后棉花株寬橫截面積變化Fig.3 Effect of chemical control delaying on plant width area in cotton after drought

2.3 延遲化控對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，棉花的主莖節(jié)間長度、果枝長度、倒四葉面積均隨復(fù)水后噴施縮節(jié)胺時(shí)間的提前顯著降低，以D3處理值最低，CK處理值最高。與對(duì)照處理相比，D3處理下主莖節(jié)間長度、果枝長度、倒四葉面積分別降低了23.4%、30.9%、16.0%?；瘜W(xué)封頂?shù)母魈幚碇髑o節(jié)間長度、果枝長度、倒四葉面積分別增加0.1 cm、0.4 cm和12.6 cm2。棉花的果枝夾角以對(duì)照處理最高，為70.0°，復(fù)水后6 d噴施縮節(jié)胺處理果枝夾角最低，最低值為51.7°，比對(duì)照降低了26.2%，各縮節(jié)胺處理果枝夾角表現(xiàn)為CK>D9>D3>D6。2種打頂方式下果枝夾角差異不顯著?？s節(jié)胺處理的棉花主莖葉片數(shù)和果枝臺(tái)數(shù)差異不明顯?；瘜W(xué)封頂條件下棉花的主莖葉片新增0.9個(gè)，而果枝臺(tái)數(shù)差異不顯著。各處理下棉花的始果枝高度和始果枝節(jié)位均無顯著差異。表2

表2 延遲化控下干旱后棉花主要農(nóng)藝性狀變化Table 2 Effect of chemical control delaying on agronomic traits in cotton after drought

2.4 延遲化控對(duì)棉花三桃分布的影響

研究表明，各處理下棉花的伏前桃以D3處理最高，CK處理最低，最高值為3.0個(gè)，最低值為2.0個(gè)，D3處理比對(duì)照伏前桃個(gè)數(shù)增加53.7%?；瘜W(xué)封頂下各處理的伏前桃個(gè)數(shù)比人工打頂平均減少0.3個(gè)。各處理的棉花伏桃個(gè)數(shù)以CK處理最高，D3處理最低，最高值為2.3個(gè)，最低值為1.0個(gè)。與人工打頂相比，化學(xué)封頂下棉花的伏桃個(gè)數(shù)平均增加0.2個(gè)。各處理棉花的秋桃個(gè)數(shù)以CK處理值最低。圖4

2.5 延遲化控對(duì)干旱復(fù)水棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

研究表明，各縮節(jié)胺處理的棉花單鈴重、單株結(jié)鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量均顯著增加，與CK相比，DPC噴施后棉花的單鈴重、單株結(jié)鈴數(shù)分別提高了3.7%～4.6%、9.1%～14.8%，但D3、D6、D9處理間差異不顯著；與人工打頂相比，化學(xué)封頂棉花的單株結(jié)鈴數(shù)和單鈴重分別增加1.9%和2.3%，但均未達(dá)到顯著差異水平。棉花籽棉產(chǎn)量以CK最低，為5 805.6 kg/hm2，D6處理最高，為6 958.7 kg/hm2，D6處理比對(duì)照處理籽棉產(chǎn)量增加了19.9%，各處理籽棉產(chǎn)量整體表現(xiàn)為D6>D9>D3>CK，化學(xué)封頂下的縮節(jié)胺各處理籽棉產(chǎn)量比人工打頂平均增加4.0%。各處理皮棉產(chǎn)量表現(xiàn)為D6>D9>D3>CK，化學(xué)封頂下的皮棉產(chǎn)量比人工打頂平均增加3.3%。各處理間衣分差異不顯著。表3

圖4 延遲化控下干旱后棉花三桃分布變化Fig.4 Effect of chemical control delaying on three-boll distribution in cotton after drought

3 討 論

3.1 延遲化控對(duì)干旱復(fù)水棉花農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，蕾期棉花受干旱脅迫后株高呈降低趨勢(shì)，莖粗呈增加趨勢(shì)[22-23]，機(jī)采棉標(biāo)準(zhǔn)[24]指出棉花株高應(yīng)控制在75～85 cm，試驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)照處理下的棉花株高僅達(dá)到81.2 cm，蕾期干旱脅迫后，棉花不宜進(jìn)行重度化學(xué)調(diào)控。已有的研究顯示，噴施縮節(jié)胺能有效降低棉花株高[10-11]、果枝長度[12]，有效增加棉花主莖節(jié)間數(shù)和果枝臺(tái)數(shù)，對(duì)棉花主莖節(jié)間長度和平均果枝長度也有一定的抑制作用。增大縮節(jié)胺用量，可顯著降低棉花果枝夾角[25-26]，株型更為緊湊。研究表明，蕾期干旱脅迫后，噴施輕量縮節(jié)胺同樣抑制了株高增長，棉花莖粗顯著增加，同時(shí)顯著抑制了棉花主莖節(jié)間長度、平均果枝長度、果枝夾角以及倒四葉葉面積，隨著噴施縮節(jié)胺日期的提前，抑制效果更為明顯，以延遲3d噴施縮節(jié)胺效果最強(qiáng)，株型更為緊湊。噴施輕量縮節(jié)胺不影響棉花主莖葉片數(shù)和果枝臺(tái)數(shù)，原因可能是縮節(jié)胺施用劑量較低微。

與人工打頂相比，化學(xué)封頂下棉花的株高和果枝數(shù)顯著增加[27-28]，株寬顯著降低，化學(xué)封頂顯著影響棉花的上部葉枝形態(tài)，能有效抑制上部主莖節(jié)間長度和果枝長度[29]。研究表明，化學(xué)封頂與人工打頂在株高上差異不顯著，化學(xué)封頂增加了棉花主莖葉片數(shù)、主莖節(jié)間長度、果枝長度和倒四葉葉面積，但與人工打頂相比，僅倒四葉葉面積達(dá)到顯著差異水平。化學(xué)封頂對(duì)棉花果枝夾角影響不顯著。

棉花的株寬橫截面面積能有效反映棉花的橫向生長[30]，研究顯示，施用縮節(jié)胺后棉花的株寬橫截面面積在各個(gè)時(shí)期均低于對(duì)照處理，在株寬橫截面面積峰值處差異最為明顯。不同延遲天數(shù)下施用縮節(jié)胺，株寬橫截面面積差異顯著，化學(xué)封頂條件下，隨著噴施縮節(jié)胺日期的提前，株寬橫截面面積逐漸下降，相較于人工打頂株型更為緊湊。

3.2 延遲化控對(duì)干旱復(fù)水棉花三桃分布及產(chǎn)量的影響

“三桃”指代棉花的伏前桃、伏桃和秋桃, 能有效反映棉花早熟高產(chǎn)[31]。棉花的伏前桃與皮棉產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，伏桃和秋桃數(shù)與皮棉產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系[32]，與試驗(yàn)的研究結(jié)果相一致。近年研究顯示，適量施用縮節(jié)胺可增加產(chǎn)量[27,33]，施用化學(xué)封頂劑也可增加棉花產(chǎn)量[34]，或?qū)Ξa(chǎn)量影響不顯著[35]。結(jié)果表明，噴施縮節(jié)胺和化學(xué)封頂劑均可以增加棉花的單株結(jié)鈴數(shù)和單鈴重。相較于對(duì)照處理，縮節(jié)胺處理下伏前桃個(gè)數(shù)增加，伏桃個(gè)數(shù)減少。不同延遲天數(shù)噴施縮節(jié)胺處理下，伏前桃個(gè)數(shù)隨縮節(jié)胺施用時(shí)期的提前呈上升趨勢(shì)，而伏桃個(gè)數(shù)則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。D3處理下籽棉產(chǎn)量低于D6和D9處理，原因可能是其對(duì)棉花株高抑制較強(qiáng)，棉花出現(xiàn)早衰?；瘜W(xué)封頂能有效降低棉花伏前桃個(gè)數(shù)，增加伏桃個(gè)數(shù)，更有利于優(yōu)質(zhì)棉鈴的形成，相較于人工打頂，棉花產(chǎn)量進(jìn)一步提升。

4 結(jié) 論

蕾期受干旱脅迫后，棉花株高增長受到明顯的抑制，不宜進(jìn)行重度化學(xué)調(diào)控。復(fù)水后不同時(shí)間噴施低劑量縮節(jié)胺能有效降低棉花的果枝長和果枝夾角，下降幅度分別在15.7%～30.9%、13.4%～26.2%。與人工打頂相比，化學(xué)封頂能夠激發(fā)受干旱脅迫后棉花的補(bǔ)償效應(yīng)，并表現(xiàn)出一定的增產(chǎn)效果，產(chǎn)量增加4%。其中，化學(xué)封頂下，延遲6 d噴施縮節(jié)胺的棉花株高適中，莖粗值較高，株型結(jié)構(gòu)更為合理，最終產(chǎn)量增加19.9%。