棉花化學(xué)脫葉劑在遼河流域棉區(qū)的應(yīng)用效果研究

徐 敏，金路路，孫麗園，李瑞春，王子勝

（1遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所，遼寧遼陽 111000；2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南京 210095）

0 引言

棉花作為無限生長作物，其栽培管理比較復(fù)雜，因此，棉花輕簡化、機械化栽培一直是棉花生產(chǎn)追求的目標(biāo)。其中，棉花機械化采收在棉花生產(chǎn)全程機械化中占據(jù)較大比重，從20世紀(jì)90年代起就成為科學(xué)家的研究重點[1-2]。

棉花脫葉催熟是實現(xiàn)棉花機械化采收的決定性技術(shù)手段[3]，化學(xué)脫葉催熟就是運用植物生長調(diào)節(jié)劑來干預(yù)棉花生理生化反應(yīng)的過程，加快棉花生育進(jìn)程，使其葉片提前脫落，集中成熟的一種技術(shù)[4]。棉花的化學(xué)脫葉催熟劑大體可分為3類，即干燥劑、脫葉劑和催熟劑[5]，由于無法從化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能上將脫葉劑和催熟劑截然分開[6]，因此，又可以從作用方式上將其分為兩類，第一類是觸殺型的化合物，主要包括脫葉磷、草甘膦、百草枯等干燥劑類物質(zhì)；第二類是激素類物質(zhì)，可以促進(jìn)內(nèi)源乙烯生成[7]。生產(chǎn)中常常采用復(fù)配型或混用型的催熟劑和脫葉劑，利用不同化合物之間的互補或增效作用來降低用量，節(jié)省成本。

然而，脫葉催熟劑的使用影響了棉花的正常生長，不可避免地會對棉花的產(chǎn)量、品質(zhì)以及種子成熟度造成影響。早在20世紀(jì)90年代，Snipes等[8]就針對這個問題進(jìn)行了全面的研究。進(jìn)入新世紀(jì)，隨著脫葉催熟技術(shù)的普及，Bednarz[9]等、Faircloth等[10]再次針對此課題進(jìn)行研究。在國內(nèi)，王誼等[11]研究了脫葉劑對棉花脫葉率和產(chǎn)量的影響，李新裕等[12]研究了脫葉劑對產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的影響，許建等[13]研究了脫葉劑對脫葉催熟效果和棉子質(zhì)量的影響，得出的結(jié)論各有不同。綜合國內(nèi)外科學(xué)家的研究結(jié)果，認(rèn)為，科學(xué)合理噴施脫葉催熟劑可以有效降低對棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的負(fù)面影響。

合理使用脫葉催熟劑，不僅能解決棉花生育后期的晚熟問題，而且加快收獲前葉片脫落，能提高機采棉的采摘率和作業(yè)效率[14]，降低機采籽棉含雜率[15]。影響脫葉和催熟效果的因素很多，主要與溫度、品種、熟相、長勢有關(guān)。田景山等[16]研究發(fā)現(xiàn)在噴施脫葉催熟劑后(7.0±1.0)天內(nèi)，葉片脫落率受到溫度(平均溫度、最高溫度、最低溫度、≥12℃有效積溫)的顯著影響，且隨最高溫度和≥12℃有效積溫升高而直線上升。樊慶魯[17]、張大偉[18]等研究都發(fā)現(xiàn)，不同的棉花品種對脫葉劑敏感性不同。王愛玉等[7]總結(jié)認(rèn)為，棉株生長發(fā)育穩(wěn)健、正常成熟的群體脫葉效果好，早熟和貪青晚熟都會影響脫葉的效果。此外，棉花脫葉催熟劑的種類[19]和使用方法[20]不同，其脫葉催熟的效果也有差異。

目前，中國以新疆棉區(qū)為主的大部分棉區(qū)機采棉比例已達(dá)到80%以上[21]，其中化學(xué)脫葉催熟技術(shù)起到了極大的推動作用。遼寧西部地區(qū)常年風(fēng)沙、干旱少雨，自然氣候條件與新疆北疆棉區(qū)相似，且素有種植棉花的傳統(tǒng)。由于客觀原因，遼河流域棉區(qū)棉花生產(chǎn)機械化程度較低，因此，筆者參考新疆棉區(qū)的栽培技術(shù)模式，開展棉花化學(xué)脫葉劑應(yīng)用技術(shù)研究，通過比較不同處理的脫葉催熟效果以及對棉花生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，探索與遼河流域棉區(qū)生產(chǎn)實際相配套的化學(xué)脫葉催熟技術(shù)，對于實現(xiàn)機械采收，恢復(fù)和發(fā)展本地區(qū)棉花生產(chǎn)具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地選擇在遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所，試驗地前茬為棉花，土質(zhì)為沙壤土，耕層土壤有機質(zhì)含量為1.97%，全氮為0.08%，堿解氮為73.4 mg/kg，速效磷為23.6 mg/kg，速效鉀為247.5 mg/kg。

試驗采用覆膜栽培，播種時施用復(fù)合肥(N:P:K=15%:15%:15%)375 kg/hm2為底肥。試驗過程中正常化控，栽培管理措施與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際相同，全程無追肥，根據(jù)情況適當(dāng)灌水。

1.2 試驗材料

試驗所用化學(xué)脫葉劑“欣噻利”（50%噻苯·乙烯利懸浮劑）、噻苯?。?0%可濕性粉劑）、乙烯利（40%水劑），全部由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物生長調(diào)節(jié)劑教育部工程研究中心提供。

試驗選用品種為‘遼棉31’，由遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所選育，于2014經(jīng)遼寧省農(nóng)作物品種審定委員會審定命名，審定編號為“遼審棉2014002”。該品種生育期較長，約130天左右；長勢中等，塔型較松散；葉片較小，葉色較深；鈴卵圓形，較大。種子大小中等。衣分40.98%，較高?？共⌒詮姡菸≈?.24(R)，黃萎病指17.12(R)。棉絮乳白色，纖維品質(zhì)優(yōu)良。

1.3 試驗設(shè)計

該試驗按照中國農(nóng)業(yè)大學(xué)制定的試驗方案，2015—2020年連續(xù)進(jìn)行6年。試驗采用隨機區(qū)組排列，8 m行長，8行區(qū)，3次重復(fù)，小區(qū)面積32 m2。試驗處理時均勻葉面噴霧，平均藥液量為450～600 L/hm2，并將處理小區(qū)與周圍小區(qū)用塑料薄膜隔離，以防霧滴飄移。

試驗采取再裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)設(shè)2個種植密度，分別為8.25×104株/hm2和11.25×104株/hm2，第一副區(qū)為處理時間（9月5日和9月15日），第二副區(qū)設(shè)3個處理濃度，即每公頃欣噻利用量為1500、2100、2700 mL，同時設(shè)每公頃噻苯隆(450 g)+乙烯利(2100 mL)的處理。以清水處理為對照，藥劑處理時，對照小區(qū)噴施相應(yīng)量的清水。2015年、2017年、2018年還分別增設(shè)了2次用藥的處理，即在9月5日、9月15日分2次用欣噻利進(jìn)行處理，2次的用量分別是每公頃1350 mL和1350 mL（表1）。

1.4 調(diào)查方法和項目

處理當(dāng)天，每小區(qū)分2點、每點取長勢均勻的連續(xù)5株進(jìn)行標(biāo)記，調(diào)查葉片數(shù)、總鈴數(shù)和開絮鈴數(shù)3個指標(biāo)。然后進(jìn)行葉面噴霧，處理后第7天、第15天，再分別調(diào)查一次相應(yīng)指標(biāo)。

收獲前，測量標(biāo)記株的株高、果枝數(shù)、果枝長度、單株鈴數(shù)等指標(biāo)。收獲后，測量鈴重、衣分、籽指、霜前花率、產(chǎn)量等指標(biāo)。

取不同處理的植株中部纖維樣本，委托中棉所國家棉花纖維檢驗重點實驗室進(jìn)行品質(zhì)分析，檢測纖維的上半部平均長度、整齊度指數(shù)、比強度、馬克隆值和伸長率共5個指標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

將6年的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選整合，取平均值，采用Excel 2013和DPS 9.5數(shù)據(jù)分析處理軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫葉和催熟效果比較

表2為不同處理脫葉催熟效果比較結(jié)果，其中，兩個處理時間分別進(jìn)行顯著性分析。進(jìn)一步將兩個密度的處理結(jié)果進(jìn)行整合，以比較不同處理時間的脫葉催熟效果，結(jié)果見表3，其中最后一組欣噻利處理是將3個濃度的結(jié)果取平均值，同時加上2次用藥的結(jié)果進(jìn)行比較。再將不同處理時間的結(jié)果進(jìn)行整合，以比較不同密度的脫葉催熟效果，結(jié)果見表4，其中最后一組欣噻利處理取值方法同上。

表2 脫葉催熟效果調(diào)查表 %

由表2、表3、表4可見：與對照相比，無論是欣噻利還是噻苯隆+乙烯利處理都有明顯的脫葉效果，并且處理7天時已經(jīng)有了明顯的表現(xiàn)；催熟效果在7天時表現(xiàn)不明顯，在14天時表現(xiàn)差異顯著。從處理時間上看，9月5日處理的脫葉催熟效果優(yōu)于9月15日處理。從種植密度上來看，處理7天時，不同密度處理脫葉催熟效果無明顯差異；處理14天時，8.25×104株/hm2的脫葉效果明顯高于11.25×104株/hm2，催熟效果也較好但差異不明顯。

表3 不同處理時間脫葉催熟效果比較

表4 不同密度脫葉催熟效果比較

與欣噻利處理相比，噻苯隆+乙烯利處理的脫葉催熟效果要明顯降低，尤其表現(xiàn)在脫葉方面。與1次用藥相比，欣噻利2次用藥的脫葉效果明顯較低，但催熟效果明顯提升。

從用藥濃度來說，以處理后14天為基準(zhǔn)進(jìn)行比較：對于8.25×104株/hm2密度，其脫葉效果隨用藥濃度增大而下降；催熟效果9月5日處理以高濃度處理(2700 mL/hm2)為最佳，9月15日處理以中等濃度(2100 mL/hm2)處理為佳。對于11.25×104株/hm2，其脫葉效果以中等濃度為佳；催熟效果以高濃度為佳。

總體來說：欣噻利和噻苯隆+乙烯利處理都具有脫葉催熟的作用，并且欣噻利的效果更好。比較之下，處理時間越早，脫葉催熟效果越好，并且2次用藥的催熟效果提升明顯；密度越小，脫葉催熟效果越好。

2.2 植株發(fā)育情況比較

收獲前進(jìn)行田間調(diào)查，然后對8.25×104株/hm2、11.25×104株/hm2的調(diào)查結(jié)果以及平均值分別進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果見表5。

由表5可見，與對照相比，脫葉劑處理的株高、第一果枝高度、果枝數(shù)和下部果枝長度較高，且以株高和果枝數(shù)差異明顯；上部果枝長度較短，但差異不明顯。4種處理方式相比，首先，各指標(biāo)的變化沒有表現(xiàn)出隨欣噻利處理濃度的加大而上升的趨勢；其次，噻苯隆+乙烯利處理的株高較高、果枝數(shù)較多、上部果枝較短。

表5 植株發(fā)育情況比較

兩種密度處理相比，除第一果枝高度以外，8.25×104株/hm2密度處理的其他各項指標(biāo)都要高于11.25×104株/hm2密度的處理，尤其以上下部果枝長度差異較大。這與經(jīng)驗基本相符，即密度增加時，單株個體生長受到抑制，尤其橫向生長減弱。

兩種處理時間相比，除上部果枝長度以外，9月5日處理的各項指標(biāo)都要低于9月15日處理，尤其以株高和上部果枝長度差異明顯，說明其生長受到更強的抑制，這一點與預(yù)期相符。

2.3 產(chǎn)量及構(gòu)成因素比較

收獲后進(jìn)行考種及測產(chǎn)，然后對8.25×104株/hm2、11.25×104株/hm2的調(diào)查結(jié)果以及平均值分別進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果見表6。

由表6可見：隨著欣噻利濃度增加，棉花產(chǎn)量提高；霜前花率在8.25×104株/hm2密度處理條件下基本持平，在11.25×104株/hm2密度處理時，表現(xiàn)為中等濃度明顯較高。2次用藥處理衣分和霜前花率偏低，在其他指標(biāo)上具有優(yōu)勢，尤其產(chǎn)量優(yōu)勢明顯。從藥劑種類來看，噻苯隆+乙烯利處理的產(chǎn)量具有一定優(yōu)勢，但差異不明顯。

表6 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較

兩個密度處理比較，8.25×104株/hm2密度處理的單株鈴數(shù)、平均鈴重以及籽指、產(chǎn)量要高于11.25×104株/hm2處理，霜前花率二者持平，但衣分較低。兩個時間處理比較，9月5日處理的單株有效鈴數(shù)、衣分和霜前花率較高，但平均鈴重和產(chǎn)量較低，籽指持平。

2.4 纖維品質(zhì)比較

表7為不同處理的纖維品質(zhì)檢測結(jié)果，不同密度及平均值分別進(jìn)行顯著性分析。由表7可見，經(jīng)脫葉處理后的纖維品質(zhì)與對照持平，脫葉處理并沒有對纖維發(fā)育造成明顯影響。

表7 纖維品質(zhì)比較

經(jīng)過脫葉劑處理后，8.25×104萬株/hm2密度各處理間的纖維長度、斷裂比強度以及整齊度指數(shù)都表現(xiàn)較明顯差異，以9月15日2700 mL/hm2處理的纖維品質(zhì)最佳；11.25×104株/hm2密度各處理間僅整齊度指數(shù)表現(xiàn)較明顯差異，其中9月5日噻苯隆+乙烯利處理的整齊度指數(shù)最高，其余指標(biāo)無顯著差異?？傮w來看，8.25×104株/hm2密度處理的纖維品質(zhì)變化程度大于11.25×104株/hm2密度處理，并且纖維品質(zhì)較優(yōu)；9月15日處理的纖維品質(zhì)優(yōu)于9月5日處理；同時，2次用藥處理的纖維品質(zhì)優(yōu)于1次用藥處理。

續(xù)表7

3 討論與結(jié)論

3.1 脫葉劑的脫葉和催熟效果不同步

通過本試驗可見，經(jīng)脫葉劑處理后7天，脫葉效果已經(jīng)很明顯，這一點與田景山等[16]的研究結(jié)果相符，即在噴施脫葉催熟劑后(7.0±1.0)天內(nèi)，棉花葉片脫落率最高；催熟效果要在處理后14天才明顯表現(xiàn)出來，證明了脫葉劑具有很好的滲透作用，但傳導(dǎo)作用較弱[22]。從用藥濃度來看，不同密度、不同處理時間對脫葉劑濃度的反應(yīng)存在一定差異，總體來說以脫葉為主建議采用中等濃度(2100 mL/hm2)，以催熟為主建議采用高濃度(2700 mL/hm2)；同時，2次用藥處理的脫葉效果低于1次用藥處理，但催熟效果明顯提升。從種植密度上看，8.25×104株/hm2的脫葉催熟效果要優(yōu)于11.25×104株/hm2，這一點與裴新民等[23]的研究結(jié)果相符，即密度提高會導(dǎo)致上、中、下部葉片著藥不均勻而影響整體效果。從處理時間看，9月5日處理的脫葉催熟效果比9月15日處理明顯，推測其原因在于9月5日前后氣溫較高，有利于脫葉劑發(fā)生作用[17]。

3.2 脫葉劑對植株發(fā)育的影響極其原因有待探討

本試驗中，與對照相比，不同處理植株的各項指標(biāo)都存在差異，以株高和果枝數(shù)差異最為明顯，并且植株發(fā)育指標(biāo)的變化沒有表現(xiàn)出隨脫葉劑處理濃度加大而加強的趨勢。根據(jù)經(jīng)驗，脫葉劑處理應(yīng)該更多影響上部果枝的發(fā)育，并且越早處理受到的影響越大，但本試驗中結(jié)果卻相反，9月5日處理(19.14 cm)的上部果枝長度長于9月15日處理(15.18 cm)。綜合植株發(fā)育的各項指標(biāo)，大膽推測在條件適宜的情況下，遼寧棉區(qū)9月中下旬還會有一個發(fā)育的小高峰。

3.3 脫葉劑處理影響棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)

脫葉處理后棉花產(chǎn)量有所提高，并與欣噻利濃度呈正比，2次用藥處理產(chǎn)量優(yōu)勢明顯。9月5日處理的單株有效鈴數(shù)、衣分和霜前花率較高，但平均鈴重和產(chǎn)量較低，這與Bednarz等[9]的研究結(jié)果相符。兩個密度處理比較，8.25×104株/hm2密度處理的產(chǎn)量較高，但衣分較低，推測與密度較小時，植株著藥更加均勻，對纖維發(fā)育的影響更大所致。

本試驗中，脫葉劑處理對棉花纖維品質(zhì)沒有顯著影響，說明目前采用的處理方式比較適宜。但8.25×104株/hm2密度處理的纖維品質(zhì)變化幅度更大，推測與脫葉劑噴灑更加均勻、對植株生長的影響更大所致。9月15日用藥處理的纖維品質(zhì)要優(yōu)于9月5日用藥處理，同時，2次用藥處理的纖維品質(zhì)要優(yōu)于1次用藥處理，這與經(jīng)驗相符，葉片健康、生長時間長有利于纖維發(fā)育。

總之，脫葉劑的種類、使用時間和濃度、以及種植密度等都會影響到脫葉催熟的效果，也會對棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)造成一定的影響，因此，生產(chǎn)上需要綜合考慮脫葉催熟效果、棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)之間的平衡關(guān)系。本試驗中，8.25×104株/hm2、9月15日處理的脫葉催熟效果較好，并且產(chǎn)量高、品質(zhì)好。因此，建議在以雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為主的遼河流域棉區(qū)，種植密度不宜過大，脫葉處理前密切關(guān)注氣象條件盡量延遲用藥，并參考新疆棉區(qū)“適量偏少、適量偏多”原則確定用藥濃度，以取得最佳產(chǎn)量和脫葉效果。有條件的地區(qū)，在綜合考慮人工成本的前提下，可以考慮分兩次用藥進(jìn)行脫葉催熟處理[20]。