滴施縮節(jié)胺對(duì)棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

張 特 李廣維 李可心 李欣欣 趙 強(qiáng)

（1新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/棉花教育部工程研究中心，830052，新疆烏魯木齊；2中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/植物生長調(diào)節(jié)劑教育部工程研究中心，100193，北京）

棉花產(chǎn)業(yè)是新疆農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，化控技術(shù)與膜下滴灌技術(shù)是棉花生產(chǎn)中的重要措施[1]。應(yīng)用植物生長調(diào)節(jié)劑縮節(jié)胺（DPC）和多效唑等可調(diào)控棉花的營養(yǎng)生長與生殖生長以獲得高產(chǎn)，其中，DPC應(yīng)用最為廣泛。DPC通過減少棉花內(nèi)生赤霉素水平來抑制細(xì)胞的伸長和擴(kuò)大，進(jìn)而影響棉花的生長，塑造良好株型，改善生理特性、產(chǎn)量及纖維品質(zhì)[2-3]。在棉花生育期內(nèi)，除第1次滴灌外，其余滴灌均添加氮肥、鉀肥或微量元素肥料。在棉田滴灌技術(shù)基礎(chǔ)上，已有部分研究[4-6]證明，枯草芽孢桿菌、哈茨木霉菌、金都爾乳油和噻蟲嗪等農(nóng)藥隨水滴施的效果與葉面噴施無顯著差異，但對(duì)于植物生長調(diào)節(jié)劑隨水滴施的研究較為缺乏。楊建榮等[7]研究表明，隨水滴施DPC對(duì)棉花幼苗無顯著影響。鄧忠等[8]研究表明，與葉面噴施DPC相比，生育期間隨水滴施多效唑更有利于棉花的生長發(fā)育，促進(jìn)了棉花相對(duì)葉綠素含量的增加，光合物質(zhì)積累量提高，產(chǎn)量得到提升。葉面噴施DPC化控的有效期只有14d左右，因此滴灌棉田全生育期一般需噴施4～5次，這不僅增加生產(chǎn)成本，也不利于技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。滴灌棉田全生育期一般滴水8～10次，平均7～10d滴水1次，幾乎覆蓋棉花全部化控時(shí)期。DPC隨水滴施可以減少農(nóng)機(jī)資金投入，避免機(jī)耕道對(duì)棉花的損傷，節(jié)約成本。前人對(duì)DPC作用機(jī)理及應(yīng)用技術(shù)的研究已經(jīng)很多，但將膜下滴灌與DPC化控技術(shù)結(jié)合調(diào)控棉花生長的研究鮮有報(bào)道。為此，本試驗(yàn)將化控技術(shù)與膜下滴灌相結(jié)合，探索新的DPC施用方式，探究滴施DPC代替噴施的可行性。研究滴施不同劑量DPC對(duì)棉花生長發(fā)育的影響，為棉花的全程簡化栽培與節(jié)本增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019-2020年在新疆沙灣縣四道河子鎮(zhèn)進(jìn)行，前茬作物為棉花。土壤質(zhì)地為壤土，pH 8.11，有機(jī)質(zhì)11.2g/kg、速效氮66.43mg/kg、速效磷10.7mg/kg、速效鉀285mg/kg。該地區(qū)2019與2020年年均降雨量分別為267.57和283.21mm，2019年年均溫度8.0℃，≥10℃積溫為3877.2℃；2020年年均溫度7.6℃，≥10℃積溫為3960.5℃。種植棉花品種為惠遠(yuǎn)720（2019年）與新陸早60號(hào)（2020年），由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。試驗(yàn)藥劑為98%DPC可溶粉劑，由河北國欣諾農(nóng)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置4個(gè)滴施DPC劑量水平，用量為262.5、525.0、1050.0和2100.0g/hm2，以噴施量525.0g/hm2DPC為對(duì)照，分別用D1、D2、D3、D4與CK表示，共5個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，每小區(qū)面積69.0m2（6.9m×10.0m）。試驗(yàn)小區(qū)均配有15L小型施肥罐，同時(shí)在施肥罐上設(shè)置控水閥門，以控制水量。施用時(shí)期為蕾期至盛花期，分4次滴施。在棉花蕾期開始滴頭水并施DPC，滴施時(shí)間與劑量詳見表1（2019與2020年時(shí)期相近）。

表1 滴施縮節(jié)胺時(shí)間及劑量Table 1 Dates and dosages of DPC through drip irrigation g/hm2

試驗(yàn)地塊種植模式為1膜6行，行距為66cm+10cm，株距為10cm。2019年4月10日施基肥，其中尿素（46%N）300kg/hm2、過磷酸鈣（64%P2O5）300kg/hm2、硫酸鉀（50%K2O）150kg/hm2，一次性施入。4月16日播種，4月27日出苗，7月13日打頂。6月14日起試驗(yàn)地塊進(jìn)行滴灌施肥。2020年4月15日施基肥（肥料類型與用量與2019年相同），播種、出苗與打頂時(shí)期與2019年相近。滴灌頭水不施肥，頭水后每隔10d左右滴水1次，全生育期滴水9次，具體水肥運(yùn)籌情況詳見表2（2年的滴灌時(shí)間與用量基本一致，僅列出2019年數(shù)據(jù)）。中耕、脫葉等其他栽培措施參照一般高產(chǎn)田要求進(jìn)行。

表2 2019年棉花田間試驗(yàn)灌水與肥料分配Table 2 Irrigation and fertilizer allocation in cotton field trials in 2019

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 棉株農(nóng)藝性狀 于收獲期在各小區(qū)選取長勢(shì)一致的棉花10株（中行與邊行各5株）進(jìn)行定株，測(cè)量棉花株高（子葉節(jié)至生長點(diǎn)）、莖粗、第1果枝高度、果枝臺(tái)數(shù)、主莖節(jié)間數(shù)、主莖節(jié)間長度、果枝及果節(jié)長度。

1.3.2 根系構(gòu)型指標(biāo) 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)每個(gè)處理取10株棉花（中行與邊行各5株），用緩慢流水沖洗根系，然后使用根系掃描儀（Scan Maker i800 plus）對(duì)根系進(jìn)行掃描，將掃描獲得的根系圖像利用萬深LA-S系列植物圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而獲取根系構(gòu)型相關(guān)指標(biāo)，包括根系表面積、根系體積、平均直徑、總根長和根尖數(shù)等。

1.3.3 干物質(zhì)積累量 于棉花蕾期、花鈴期（初花期、盛花期與盛鈴期）和吐絮期等各個(gè)生育時(shí)期，各小區(qū)選取長勢(shì)均勻的10株棉花按照莖、葉（營養(yǎng)器官）、蕾、花、鈴（生殖器官）等分開，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱105℃殺青30min，然后80℃恒溫烘至恒重，記錄重量。

1.3.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 吐絮期于每個(gè)小區(qū)選取6.67m2的樣點(diǎn)3個(gè)，調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)全部株數(shù)和鈴數(shù)，折算出單株結(jié)鈴數(shù)和單位面積總鈴數(shù)，并估算產(chǎn)量；同時(shí)各小區(qū)選擇生長一致棉株取上、中、下吐絮棉鈴各20個(gè)，帶回測(cè)定重量并進(jìn)行軋花，得出單鈴重及衣分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office 2010軟件整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 22.0軟件One way ANOVA分析不同處理之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 對(duì)棉花部分農(nóng)藝性狀的影響 由表3可知，2019年棉花株高隨DPC劑量的增加呈下降趨勢(shì)，D4處理株高較D1、D2和D3處理分別降低了13.31%、12.71%和5.44%，但各滴施處理株高與CK差異均不顯著。2020年D3處理棉花株高顯著低于其他處理，較其他處理平均降低了5.95%；D1、D2和D4處理的株高與CK處理差異不顯著。第1果枝高與株高規(guī)律相似，均為D3處理最低。2020年的棉花主莖葉片數(shù)在各處理間存在顯著性差異，莖粗、第1果枝高和果枝臺(tái)數(shù)與CK處理相比差異均不顯著。

表3 各處理對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響Table 3 Effects of each treatment on agronomic characters of cotton

2.1.2 對(duì)棉花主莖節(jié)間長的影響 由圖1可知，D2處理下的全部主莖節(jié)間長與CK處理相比均無顯著性差異，表明噴施與滴施DPC 2種形式對(duì)棉花主莖節(jié)間生長的抑制效果相似。2019年，D4處理與其他處理相比，第7至第9主莖節(jié)間平均減少了37.00%、30.18%和26.55%，第11主莖節(jié)間長平均減少了17.01%。2020年，各處理間僅在第5、第7和第13主莖節(jié)間長存在顯著性差異，D3處理均為最低值。以上表明，噴施與滴施DPC均對(duì)棉花中上部主莖節(jié)間具有較好的抑制作用，其抑制效果隨滴施DPC劑量增加略呈增強(qiáng)趨勢(shì)。

圖1 各處理對(duì)棉花主莖節(jié)間長的影響Fig.1 Effects of each treatment on internode length of cotton main stem

2.1.3 對(duì)棉花果枝及果節(jié)長度的影響 由圖2可知，2019年滴施處理下第2至第8果枝（除第5果枝）長均以D4處理最低，但均與CK處理無顯著差異。2019年D3處理的第3果枝長與CK處理相比顯著增加。2020年第6至第8果枝長最低值均為D4處理，但滴施處理不同部位果枝長與CK處理均無顯著差異。滴施處理中D3處理第2至第5果枝的果枝長相比其他處理平均增長了21.30%（2019年）和7.23%（2020年）。滴施DPC對(duì)棉花上部果枝影響較小，對(duì)棉花中下部果枝存在抑制效果，但其抑制效果與劑量并無明顯的線性相關(guān)關(guān)系。

圖2 各處理對(duì)棉花果枝長度的影響Fig.2 Effects of each treatment on the length of cotton fruit branch

由圖3可知，各處理對(duì)果枝第1果節(jié)長無顯著影響。CK處理對(duì)棉花第2果節(jié)長有較大影響，CK處理下第2至第4與第6果枝的第2果節(jié)長最短，分別比滴施DPC處理的平均果節(jié)長縮短了25.04%、13.32%、20.99%與12.97%，同時(shí)與D3處理下第3、第4果枝的第2果節(jié)長呈顯著性差異。以上表明，DPC對(duì)果枝長的主要影響集中在第2果節(jié)，且噴施DPC較滴施對(duì)第2果節(jié)生長的抑制程度更高。

圖3 各處理對(duì)2020年棉花果節(jié)長度的影響Fig.3 Effects of each treatment on the length of cotton fruit node in 2020

2.2 各處理對(duì)棉花根系構(gòu)型的影響

棉花根系的總長度、總表面積、總體積與平均直徑是根系最為直觀的重要指標(biāo)，均能反映根系吸收水分與養(yǎng)分能力的強(qiáng)弱。由表4可知，D2與D3處理的棉花總根長度顯著高于D1與CK處理，相比CK處理分別增加了34.56與36.95mm。各處理的總根表面積間無顯著差異。D2、D3與D4處理的總根體積與平均直徑相比其他處理有一定程度減少，其中D2處理的總根體積相比CK處理減少了40.92cm3，D3處理的根系平均直徑相比D1與CK處理顯著減少了0.54與0.50mm。以上表明，D2、D3與D4處理的棉株根系較為纖細(xì)，但總根長度與總根表面積較其他處理相似或有所增加，能保證水分及養(yǎng)分的正常吸收。

根系的根尖數(shù)、分叉數(shù)與連接數(shù)決定根系營養(yǎng)吸收效率與空間分布密度，其數(shù)量越多，根系吸收和代謝營養(yǎng)物質(zhì)的能力越大。由表4可知，與D3處理相比，D1、D2、D4和CK處理的根尖數(shù)顯著減少了41.45%、31.49%、36.94%與39.50%。D2、D3與D4處理的根系連接數(shù)與分叉數(shù)顯著高于D1與CK處理，其中D3處理的根系連接數(shù)最高，相比CK處理增加了32.40%；D2處理的根系分叉數(shù)最高，相比CK處理增加了28.89%。

表4 各處理對(duì)棉花根系構(gòu)型的影響（2020）Table 4 Effects of different treatments on cotton root architecture(2020)

2.3 各處理對(duì)棉花干物質(zhì)積累量與分配的影響

由表5可知，各處理下棉花初花期和盛花期的干物質(zhì)積累量及分配比例無顯著差異，但在初花期其生殖器官干物質(zhì)分配比例隨著DPC用量增加而增加，D4處理較D1處理增加了5.67%。CK處理的生殖器官占比與D2處理相比無顯著差異。盛鈴期各滴施處理間的干物質(zhì)積累總量、營養(yǎng)器官與生殖器官干物質(zhì)積累量均無顯著差異。D1處理的干物質(zhì)積累總量與營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量相比CK處理明顯減少了6.96和4.60g，但其干物質(zhì)分配比例較為一致，均無顯著差異。

表5 各處理對(duì)棉花干物質(zhì)積累量與分配的影響（2019）Table 5 Effects of each treatment on dry matter accumulation and distribution of cotton(2019)

2.4 各處理對(duì)棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響

由表6可知，2019年各處理棉花的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均無顯著性差異。2020年滴施DPC處理中，D3處理的籽棉與皮棉產(chǎn)量表現(xiàn)較好，相比其他處理平均產(chǎn)量分別增加了4.90%與6.49%。CK處理的棉花單株結(jié)鈴數(shù)最高，顯著高于D2和D4處理，分別增加了0.46與0.47，其籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量相比D2處理有顯著提高。CK處理在2年試驗(yàn)中產(chǎn)量表現(xiàn)較滴施DPC相似或提高。2年試驗(yàn)中，D3處理棉花籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量較其他處理平均增加3.81%。

表6 各處理下棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 6 Cotton yield and its components under each treatment

由表7可知，2019年D1處理的纖維長度整齊度顯著高于D3處理，增長了1.67%。纖維長度、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長率及馬克隆值等纖維品質(zhì)在各處理間均無顯著差異。

表7 各處理對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響Table 7 Effects of treatments on cotton fiber quality

3 討論

農(nóng)藝性狀的變化可直觀地反映棉花生長發(fā)育的狀況。在現(xiàn)代棉花高產(chǎn)栽培作業(yè)中，通過DPC應(yīng)用技術(shù)及配套管理措施來塑造理想株型及構(gòu)建合理群體成為生產(chǎn)者及科研工作者關(guān)注的重點(diǎn)。前人研究[9-11]表明，施用DPC后會(huì)顯著降低棉花的株高與主莖節(jié)間長，并會(huì)隨著DPC的用量增加而持續(xù)降低，對(duì)主莖中上部的抑制作用大于下部。本試驗(yàn)所得規(guī)律與其一致。本試驗(yàn)中，隨水滴施DPC 1050g/hm2即可對(duì)棉花的株高、莖粗與果枝長等農(nóng)藝性狀形成有效控制，使得棉花株高控制在70cm左右，第1果枝高約為15cm，滿足后期機(jī)械采收要求，與常規(guī)噴施DPC效果相似。本試驗(yàn)中D4處理的棉花株高與部分主莖節(jié)間長相比滴施較低劑量DPC處理有所增長，可能是高劑量DPC處理控制有效期結(jié)束后，赤霉素的合成前體積累較多，生長反跳效應(yīng)造成株高及中上部主莖節(jié)間長度增加[12]。

棉花果枝長度不僅關(guān)乎冠層結(jié)構(gòu)和田間管理效率（包括機(jī)械采收），也是影響棉花成鈴結(jié)構(gòu)的重要因素[13]。不同部位的果枝長度與產(chǎn)量也存在比較密切的關(guān)系[14-15]。本試驗(yàn)中DPC主要影響了中下部果枝，與對(duì)主莖節(jié)間的控制范圍一致；對(duì)果節(jié)尤其是第2果節(jié)的長度控制效果較為明顯，但滴施不同劑量DPC下第2果節(jié)長度無明顯規(guī)律。以上結(jié)論與趙文超等[13]和何鐘佩等[16]在DPC定位定量效應(yīng)研究上總結(jié)的規(guī)律基本一致，但本試驗(yàn)中果枝與果節(jié)長度對(duì)DPC劑量的響應(yīng)在2年試驗(yàn)中未存在較為明顯且一致的規(guī)律。

干物質(zhì)的積累與運(yùn)輸可反映作物群體的光合特性，是形成棉花產(chǎn)量的基礎(chǔ)[17]?；麸w超等[18]研究表明，花期生殖器官隨DPC用量的加大而增加；Pettigrew等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在盛花期噴施DPC后，棉鈴中干物質(zhì)質(zhì)量比例提高了8%。本試驗(yàn)中，初花期棉花生殖器官干物質(zhì)積累量占比隨DPC用量的增加而增加外，與上述結(jié)論較為一致。汪玲等[20]試驗(yàn)表明，棉株干物質(zhì)積累總量與皮棉產(chǎn)量之間存在很好的一致性，同時(shí)本試驗(yàn)中CK處理的干物質(zhì)積累總量與生殖器官積累量較高，其產(chǎn)量在2年試驗(yàn)中均表現(xiàn)較好，表明棉花干物質(zhì)積累量與棉花產(chǎn)量相關(guān)性較大，與其結(jié)論一致。

棉花產(chǎn)量對(duì)DPC的響應(yīng)并不一致，在不同試驗(yàn)地點(diǎn)或試驗(yàn)條件下棉花產(chǎn)量或增加或減少[19-22]。Siebert等[15]發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，DPC處理的棉花籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量顯著提升。Gonias等[23]認(rèn)為DPC在誘導(dǎo)棉花緊湊冠層形成的同時(shí)會(huì)顯著影響其生理進(jìn)程，進(jìn)而導(dǎo)致棉花產(chǎn)量有所減少。Shahbaz等[3]認(rèn)為，應(yīng)用DPC會(huì)降低棉花后期的光合作用，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施DPC處理下的產(chǎn)量因單株結(jié)鈴數(shù)增加有一定增長，而不同滴施DPC劑量下棉花產(chǎn)量并無顯著差異。徐新霞等[24]研究發(fā)現(xiàn)，DPC施用后，棉株單株結(jié)鈴數(shù)相比對(duì)照增加了0.41～1.74，單鈴重略有增加，與本試驗(yàn)結(jié)論較為一致。DPC化控對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響研究較多。Mao等[14]研究表明，DPC劑量對(duì)棉纖維長度沒有顯著影響。通過不同劑量DPC試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同處理間的纖維強(qiáng)度、馬克隆值和整齊度指數(shù)均無顯著變化[25]。本試驗(yàn)中，滴施不同劑量DPC對(duì)棉纖維的馬克隆值產(chǎn)生一定影響，但各處理并未達(dá)到顯著差異。

4 結(jié)論

隨著滴施DPC劑量的增加，棉花株高和中上部主莖節(jié)間長呈降低趨勢(shì)；DPC對(duì)棉花中下部果枝同樣存在抑制作用，但抑制效果與滴施劑量并不是劑量越大控制效果越強(qiáng)。滴施DPC同常規(guī)噴施對(duì)于棉花的株高、莖粗、主莖節(jié)間長與果枝長度等農(nóng)藝性狀的控制效果相近。滴施處理中1050.0g/hm2DPC在2年試驗(yàn)中均有較高的產(chǎn)量表現(xiàn)，籽棉與皮棉平均增產(chǎn)了3.81%。因此，北疆棉區(qū)推薦滴施1050.0g/hm2DPC，可有效控制棉花生長，提高棉花生殖器官占比，有利于產(chǎn)量提升。