3 種化學封頂劑在南疆棉田的應(yīng)用效果

石峰，蘭紅玲，鄭秋霞，郝先哲，李軍宏，梁琪，羅宏海*

（1. 石河子大學農(nóng)學院/ 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆 石河子 832000；2. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第三師45 團農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，新疆 圖木舒克 843901；3. 新疆農(nóng)墾科學院/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲節(jié)水農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆 石河子 832000）

新疆是我國最重要的優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地，棉花產(chǎn)業(yè)是當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一[1]。近年來，新疆地方和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團棉花生產(chǎn)全程機械化體系已基本建成，但打頂作為棉花栽培管理的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，仍主要由人工來完成。人工打頂費工、費時且成本高，嚴重制約了新疆棉花輕簡化栽培的發(fā)展[2-3]。 因此，人工打頂勢必要被更先進的打頂方法代替[4]。

化學封頂是指利用植物生長調(diào)節(jié)劑強制延緩或抑制棉花頂尖的生長，達到類似人工打頂調(diào)節(jié)營養(yǎng)生長和生殖生長的目的[5]?；瘜W封頂操作便捷、效率高，且對棉花株型塑造具有一定的作用，可在一定程度上替代人工打頂，在新疆棉田表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景[6]。目前，化學打頂技術(shù)在新疆棉田推廣應(yīng)用的力度不斷加大，市場上的化學封頂劑種類也隨之不斷增多。葉春秀等[7]研究表明縮節(jié)胺、氟節(jié)胺及土優(yōu)塔等化學封頂劑對北疆早熟陸地棉都具有一定的封頂效果，但在其他農(nóng)藝性狀上的效果差異較大。 韓煥勇[8]在北疆棉田開展了化學封頂劑DPC＋（增效縮節(jié)胺）的相關(guān)研究，結(jié)果表明：與人工打頂相比，應(yīng)用DPC＋后棉花株高、果枝數(shù)均明顯增加，但產(chǎn)量和纖維品質(zhì)無顯著差異；DPC＋化學封頂可作為北疆棉田人工打頂?shù)奶娲胧?康正華等[9]研究表明不同化學封頂劑對不同棉花品種的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量的影響差異較大。由此可見，化學封頂技術(shù)具有替代人工打頂?shù)臐摿?，但針對不同棉花品種選擇合適的化學封頂劑至關(guān)重要。

前人在北疆早熟棉田開展了諸多化學封頂對棉花農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀影響的研究[7-9]，但針對南疆中晚熟棉田化學封頂?shù)难芯繄蟮垒^少。 因此，選用3 種當?shù)刂魍频幕瘜W封頂劑（冠頂、向鈴轉(zhuǎn)和自封鼎）在南疆棉田開展了示范研究，明確不同化學封頂劑對當?shù)貜V泛種植的棉花品種農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的影響，為南疆棉田科學應(yīng)用化學封頂技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試棉花材料為當?shù)刂髟云贩N新陸中87 號[10]和新陸中56 號[11]。

供試的3 種化學封頂劑商品名分別為冠頂、向鈴轉(zhuǎn)和自封鼎。冠頂包含250 g·L－1甲哌水劑（農(nóng)藥登記證號：PD20093610）、5%（質(zhì)量分數(shù)，下同）烯效唑可濕性粉劑 （農(nóng)藥登記證號：PD20100986）和真效（助劑，主要成分為92%油酸甲酯）3 種成品，甲哌和烯效唑由四川潤爾科技有限公司生產(chǎn)，真效由重慶依爾雙豐科技有限公司生產(chǎn)。向鈴轉(zhuǎn)主要成分為250 g·L－1甲哌水劑 （農(nóng)藥登記證號：PD20093490），由河南力克化工有限公司生產(chǎn)。 自封鼎包含98%甲哌可溶粉劑 （農(nóng)藥登記證號：PD20132327）和自封鼎助劑2 種成品，助劑的主要成分為96%磺化琥珀酸鈉鹽、甲基化植物油，甲哌和助劑均由河北國欣諾農(nóng)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計與田間管理

試驗于2021 年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第三師主要植棉團場45 團6 連18 號條田 （45-6-18）、15 連52 號條田（45-15-52）和15 連57 號條田（45-15-57）共3 個試驗點進行。 試驗田前茬作物均為棉花，均采用膜下滴灌，1 膜6 行，（66＋10）cm 寬窄行機采棉種植模式。 6 連18 號條田種植的是新陸中87號，15 連52 號條田和15 連57 號條田均種植的是新陸中56 號。6 連18 號條田株距為10 cm，于3 月28 日播種；15 連52 號條田株距為12.5 cm，于4 月5 日播種；15 連57 號條田株距為10 cm，于4 月25日播種。

各條田均以化學封頂為試驗處理，以人工打頂（以一葉一心為標準摘除頂尖，以下簡稱為MT）為對照， 人工打頂和化學封頂均于花鈴期同時進行。其中，6 連18 號條田化學封頂18.7 hm2， 人工打頂4 hm2；15 連52 號條田化學封頂8 hm2，人工打頂8 hm2；15 連57 條田化學封頂2.7 hm2， 人工打頂5.3 hm2。 化學封頂劑統(tǒng)一采用3WPZ-3000 型自走式噴桿噴霧機（由河北中農(nóng)博遠農(nóng)業(yè)裝備有限公司生產(chǎn)）進行噴施。 化學封頂處理詳見表1。

表1 化學封頂處理

6 連18 號條田全生育期化學調(diào)控（化調(diào)）2 次，縮節(jié)胺總用量為90 g·hm－2；15 連52 號條田全生育期化調(diào)5 次，縮節(jié)胺總用量為270 g·hm－2；15 連57 號條田全生育期化調(diào)3 次， 縮節(jié)胺總用量為210 g·hm－2。 各條田均滴水5 次，追肥采用隨水滴施的方式進行，其中6 連18 號條田施尿素285 kg·hm－2，腐殖酸75 kg·hm－2，黃腐酸60 kg·hm－2，磷酸二氫鉀150 kg·hm－2；15 連52 號條田施尿素270 kg·hm－2，磷酸二銨180 kg·hm－2，磷酸二氫鉀150 kg·hm－2；15 連57 號條田施尿素165 kg·hm－2，水溶肥（N、P2O5、K2O 質(zhì)量分數(shù)均為19%，云南云天化股份有限公司）180 kg·hm－2，磷酸二銨135 kg·hm－2，磷酸二氫鉀195 kg·hm－2。 其他田間管理措施同當?shù)爻Ｒ?guī)棉田。

1.3 性狀調(diào)查

1.3.1農(nóng)藝性狀。于9 月中旬在每個處理棉田隨機選擇具有代表性的完全吐絮的10 株棉花， 調(diào)查株高、單株果枝數(shù)、棉株上部分枝長度（包括果枝和葉枝）和主莖上部節(jié)間長度。此外，調(diào)查棉鈴的著生位置并取樣稱重，用來確定棉鈴的空間分布特征。

株高：子葉節(jié)至最上部展開葉葉柄基部（人工打頂后為主莖頂端）的長度。

棉株上部分枝長度：植株倒1 至倒5 分枝（人工打頂處理為植株倒1 至倒4 分枝）的各自長度。

主莖上部節(jié)間長度：主莖倒1 節(jié)至倒4 節(jié)（人工打頂處理為植株倒1 至倒3 節(jié)）的各節(jié)間長度。

棉鈴空間分布：根據(jù)棉鈴的著生位置在垂直方向分為3 個區(qū)，水平方向分為2 個區(qū)。 垂直分布包括下部區(qū)域（第1～4 果枝）、中部區(qū)域（第5～8 果枝）和上部區(qū)域（第9 果枝及其以上）；水平分布為內(nèi)圍（各果枝第1 果節(jié)）和外圍（各果枝第2 果節(jié)及其外部果節(jié)）。按照不同的空間分布，分別測定每株下部、中部、上部、內(nèi)圍和外圍棉鈴的數(shù)量及鈴重。

1.3.2產(chǎn)量及成本。 于收獲期（10 月上旬）對試驗田進行實收計產(chǎn)統(tǒng)計籽棉產(chǎn)量，并調(diào)查當?shù)厝斯ご蝽敽突瘜W封頂?shù)某杀尽?/p>

1.4 數(shù)據(jù)整理與分析

采用Microsoft Excel 2019 進行數(shù)據(jù)整理，通過SPSS 18.0 軟件進行單因素方差分析， 利用鄧肯多重范圍檢驗進行兩兩比較，并采用Origin 2021 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同化學封頂劑對棉花農(nóng)藝性狀的影響

如圖1 所示，不同化學封頂劑處理的株高和單株果枝數(shù)均高于MT 處理。與MT 相比，C1 處理的株高和單株果枝數(shù)分別增加2.2%和7.0%，但均無顯著差異；C2 處理的株高和單株果枝數(shù)分別顯著增加19.5%和16.1%；C3 處理的株高增加5.0%，但差異不顯著，單株果枝數(shù)顯著增加15.9%。

圖1 化學封頂處理與人工打頂對照棉花株高和單株果枝數(shù)的比較

如表2 所示，化學封頂處理的棉花上部分枝長度由下往上表現(xiàn)為遞減的趨勢， 呈塔形； 而除45-15-57 試驗田外MT 處理的棉花上部分枝長度變化沒有明顯的規(guī)律。各化學封頂處理的倒4 分枝至倒1 分枝的長度均低于MT 處理。 與MT 相比，C1 處理倒4 分枝至倒1 分枝的長度分別顯著降低59.2%、58.5%、76.8%和87.5%；C2 處理倒3 分枝至倒1 分枝的長度分別顯著降低60.5%、72.8%和86.2%；C3 處理倒4 分枝至倒2 分枝的長度分別顯著降低50.5%、45.7%和59.3%。

表2 化學封頂處理與人工打頂對照棉株上部分枝長度的比較

如表3 所示，MT 和化學封頂處理的棉株主莖上部節(jié)間長度由下往上均表現(xiàn)為遞減的趨勢。 與MT 相比，C1 處理主莖倒3 節(jié)間、 倒2 節(jié)間和倒1節(jié)間的長度分別顯著降低60.0%、46.2%和45.2%；C2 處理主莖倒3 節(jié)間、 倒2 節(jié)間和倒1 節(jié)間的長度分別顯著降低35.9%、45.0%和64.8%；C3 處理主莖倒3 節(jié)間、倒2 節(jié)間和倒1 節(jié)間的長度分別顯著降低37.0%、49.1%和51.3%。

表3 化學封頂處理與人工打頂對照棉株主莖上部節(jié)間長度的比較

2.2 不同化學封頂劑對棉鈴空間分布的影響

從棉鈴的縱向空間分布來看，化學封頂處理的棉株下部、中部和上部區(qū)域的鈴數(shù)，除C3 處理的上部區(qū)域外均高于MT 處理。與MT 相比，C1 處理的下部和中部鈴數(shù)分別顯著增加250.0%和291.7%，上部鈴數(shù)增加105.9%；C2 處理下部、中部和上部的鈴數(shù)分別增加23.3%、2.1%和13.3%，但差異均不顯著；C3 處理下部鈴數(shù)顯著增加60.9%，而上部鈴數(shù)顯著減少65.0%。此外，與MT 相比，C1處理下部、 中部和上部的鈴重分別增加18.8%、33.3%和50.0%；C2 處理下部的鈴重增加1.6%，中部和上部的鈴重分別降低3.2%和6.7%；C3 處理下部的鈴重增加10.2%，中部和上部的鈴重分別降低13.6%和28.3%；但不同處理的棉株間下部、中部和上部區(qū)域的鈴重差異均不顯著（表4）。

表4 化學封頂處理與人工打頂對照棉鈴縱向空間分布的比較

各處理棉鈴的橫向空間分布情況如表5 所示。與MT 相比，C1 處理的內(nèi)圍和外圍鈴數(shù)分別顯著增加175.0%和340.0%；C2 處理的內(nèi)圍和外圍鈴數(shù)分別增加9.3%和17.6%；C3 處理的內(nèi)圍鈴數(shù)減少6.7%，外圍鈴數(shù)增加50.0%。 此外，C1、C2 和C3 處理的內(nèi)圍鈴重較MT 分別降低14.0%、3.1%和1.8%；C1、C2 和C3 處理的外圍鈴重較MT 分別增加131.3%、13.2%和50.0%； 但不同處理的內(nèi)圍鈴重和外圍鈴重均無顯著差異。

表5 化學封頂處理與人工打頂對照棉鈴橫向空間分布的比較

2.3 化學封頂處理與人工打頂?shù)淖衙蕻a(chǎn)量和成本分析

由圖2 可以看出， 與MT 相比，C1、C2 和C3處理的籽棉產(chǎn)量分別降低5.0%、2.9%和4.1%。 根據(jù)在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第三師45 團的調(diào)查，2021年南疆棉花人工打頂成本為450～600 元·hm－2；而本研究中C1、C2 和C3 化學封頂處理的成本（含藥劑和機械費用）為240～375 元·hm－2。C1、C2 和C3處理的成本分別較MT 降低60.0%、16.7%和28.6%。

圖2 化學封頂處理與人工打頂對照籽棉產(chǎn)量和成本的比較

3 討論與結(jié)論

株型是重要的農(nóng)藝性狀之一，決定著作物的收獲指數(shù)、 產(chǎn)量潛力及其對栽培環(huán)境的適應(yīng)能力[12]。研究表明，化學封頂對棉花主莖及側(cè)枝的生長均具有一定的抑制效果，利于塑造理想株型[13]。 本研究結(jié)果顯示，3 種化學封頂劑處理后的株高及單株果枝數(shù)均高于人工打頂，可能是由于化學封頂劑處理后保留了棉株頂芽，且化學封頂?shù)淖饔脮r間較人工打頂有所延遲，因而其株高高于人工打頂，株高的增加可能利于單株果枝數(shù)增加[13]。 果枝和葉枝長度對株型的構(gòu)建也具有重要作用[14]。 Wang 等[15]研究表明， 化學封頂劑可抑制葉片內(nèi)源赤霉素的合成，致使棉株橫向生長勢顯著減弱。 本研究結(jié)果顯示，化學封頂處理的棉株上部分枝長度較人工打頂?shù)拿黠@降低，其中，冠頂處理的上部分枝長度均顯著降低，這促使株型更加緊湊，可能有利于改善棉株中、下部的通風透光環(huán)境[16]。 此外，3 種化學封頂劑處理后的主莖上部節(jié)間長度均顯著低于人工打頂，可能會大大縮短光合產(chǎn)物的運輸距離，有效提高光合產(chǎn)物的運輸效率[17]。

棉鈴的空間分布與產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的形成密切相關(guān)，一般來說，棉株中部和內(nèi)圍的鈴重最大、纖維品質(zhì)最佳[18]。葉春秀等[7]研究表明，不同化學封頂劑處理后的棉株上部和內(nèi)圍鈴數(shù)高于或與人工打頂相當。 本研究結(jié)果顯示，冠頂和向鈴轉(zhuǎn)化學封頂劑處理后的上部、中部和下部的鈴數(shù)及下部的鈴重均高于人工打頂；而自封鼎處理后的下部鈴數(shù)及鈴重明顯增加，但上部鈴數(shù)及鈴重明顯降低，可能是由于自封鼎處理后的棉株上部無效果枝增多，造成養(yǎng)分浪費，導致上部蕾鈴易脫落、鈴重下降[19]。 此外，冠頂化學封頂劑處理后的內(nèi)圍鈴數(shù)顯著高于人工打頂，但內(nèi)圍鈴重低于人工打頂；而向鈴轉(zhuǎn)和自封鼎處理后的內(nèi)圍鈴數(shù)及鈴重與人工打頂均無顯著差異，這與葉春秀等[7]的研究結(jié)果一致。 此外，化學封頂劑處理后的外圍鈴數(shù)和鈴重較人工打頂均有增加的趨勢，其原因可能是化學封頂劑明顯縮短了上部分枝長度和主莖上部節(jié)間長度，緊湊的株型改善了棉田的通風透光條件，進而提高了外圍結(jié)鈴能力和鈴重[20]。

產(chǎn)量高低是判定化學封頂可行性的主要指標之一[21]。 目前，雖然化學封頂劑對棉花產(chǎn)量的影響效應(yīng)不穩(wěn)定，但大部分研究表明化學封頂劑具有一定的增產(chǎn)潛力[9,22]。 本研究結(jié)果顯示，3 種化學封頂劑處理后的籽棉產(chǎn)量均低于人工打頂，造成結(jié)果差異的主要原因可能是不同打頂方式處理后的棉株內(nèi)源激素水平及光合性能產(chǎn)生了一定變化，導致無效鈴和無謂的營養(yǎng)消耗增多，未來還應(yīng)進一步研究化學封頂劑的作用機理，協(xié)調(diào)好“源”和“庫”的關(guān)系[23-25]。從成本方面考慮，化學封頂?shù)某杀緝H為人工打頂?shù)?0.0%～83.3%， 化學封頂能在很大程度上降低植棉成本和勞動力投入。

綜上，化學封頂劑的應(yīng)用在降低植棉成本的同時，還具有塑造緊湊株型的優(yōu)勢。 但仍需對化學封頂技術(shù)進行優(yōu)化和改進，考慮化學封頂劑的類型和用量、棉花品種特性及栽培管理措施等對其應(yīng)用效果的影響[26-27]，充分挖掘品種的增產(chǎn)潛力、提高棉花纖維品質(zhì)。