不同濃度乙烯利復(fù)配劑對棉花的打頂效應(yīng)

路 茜,李鵬兵,李明華,文 明,董志強,蘆 陽,劉 揚,,馬富裕,

(1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團綠洲生態(tài)重點實驗室, 新疆石河子 832003;2.新疆維吾爾自治區(qū)科技人才開發(fā)中心, 烏魯木齊 830026;3.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化管理與應(yīng)用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心(新疆兵團), 新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】打頂整枝是解決棉花無限生長、調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物向棉鈴運輸、提高產(chǎn)量的一項重要技術(shù)[1]。當前生產(chǎn)上普遍采用的人工打頂方式,耗時耗力、效率較低下,與棉花輕簡化栽培有一定的距離,化學(xué)打頂是利用植物生長延緩或抑制劑減緩棉花頂端生長,較人工打頂更加節(jié)省時間勞力、方便快捷,而適宜的化學(xué)打頂劑配方及其作用機理深入研究是實現(xiàn)棉花全程機械化栽培至關(guān)重要的一步?！厩叭搜芯窟M展】化學(xué)打頂可通過調(diào)控株高、節(jié)間長度和果枝長度,塑造合理的株型,形成有利于提高光能利用率的冠層結(jié)構(gòu),減弱棉花橫向生長,塑造棉花緊湊株型,改善棉田通風(fēng)透光能力,利于機械化操作,并可以提高棉花產(chǎn)量[2-4]。合理使用植物生長調(diào)節(jié)劑能夠塑造作物理想株型,增強光能利用率,促進光合產(chǎn)物向生殖器官的轉(zhuǎn)運,提高作物增產(chǎn)潛力。烯效唑(Uniconazole,S3307)是一種新型植物生長延緩劑,可抑制細胞伸長,影響作物生長發(fā)育形態(tài)[5]。倪皖莉等[6]研究結(jié)果表明,葉面噴施烯效唑可增加主莖直徑,烯效唑濃度越大,花生植株表現(xiàn)越矮壯;閆艷紅等[7]研究表明,烯效唑前期控制大豆葉片徒長,后期促籽粒生殖生長,對構(gòu)建穩(wěn)定的株型有調(diào)控作用。乙烯利(Ethephon,ETH)是一種生長延緩劑,對植物體內(nèi)的吲哚乙酸氧化酶具有一定的作用,可以降低植物體內(nèi)的吲哚乙酸水平,并且延緩吲哚乙酸的形成速度,對赤霉素和細胞分裂素的形成具有抑制作用。乙烯利對于荔枝和龍眼冬梢的生長具有顯著的抑制作用[8-9]。【本研究切入點】有些市售化學(xué)打頂產(chǎn)品存在效果不穩(wěn)定、作用機理不明確等問題,且關(guān)于植物生長調(diào)節(jié)劑復(fù)配試劑對棉花打頂效應(yīng)研究較少。需研究不同濃度乙烯利復(fù)配劑對棉花的打頂效應(yīng)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用葉面噴施不同濃度乙烯利與烯效唑復(fù)配試劑,研究外源復(fù)配劑處理對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的作用規(guī)律,篩選出具有打頂效應(yīng)的復(fù)配劑,為新疆滴灌棉花化學(xué)打頂技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2020年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第八師石河子大學(xué)試驗場(44°29'N,86°1'E)進行,供試品種魯棉研24,2020年4月18日播種,7月5日打頂,9月30日收獲,種植模式為1膜3行3帶的等行距種植方式,行距為76 cm,株距為9.5 cm。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗于蕾期棉花現(xiàn)蕾2～3個(6月10日左右)開始進行第一階段噴施,試劑采用低濃度烯效唑進行噴施;盛花期(7月10日左右)開始第2階段噴施,試劑采用較高濃度烯效唑與不同濃度乙烯利(C1: 0 mg/L、C2: 100 mg/L、C3: 200 mg/L、C4: 400 mg/L、C5: 800 mg/L)復(fù)配噴施,兩階段各噴施3次,間隔10 d,以人工打頂(CK)作為對照。試劑使用單肩式噴壺進行葉面噴施,噴至葉片濕而不滴狀態(tài),噴量為225 L/hm2,清水處理噴施同等劑量。隨機區(qū)組試驗,3次重復(fù),小區(qū)面積為28.5 m2(2.28 m×12.5 m),其它栽培措施均按高產(chǎn)田栽培要求進行。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 農(nóng)藝性狀

每小區(qū)標記10株長勢一致的棉花,在棉花主要生育時期進行棉株主莖日增長量的測定,棉花吐絮期測定其株高、果枝臺數(shù)、節(jié)間長、葉齡等農(nóng)藝性狀。

1.2.2.2SPAD

在棉花主要生育時期每小區(qū)選取5株長勢一致的棉花,用SPAD-502測量棉花主莖倒四葉葉片相對葉綠素含量,打頂后依次測倒3葉、倒2葉、倒1葉。

1.2.2.3 干物質(zhì)

在棉花盛蕾期(FS)、盛花期(FF)、盛鈴前期(EFB)、盛鈴后期(LFB)、吐絮期(BO),每個小區(qū)選取具有代表性的3株棉花自子葉節(jié)以上將其分解為葉片、莖稈和生殖器官3部分,于烘箱中105℃下殺青30 min后,85℃烘干至恒重,測定干物質(zhì)。

1.2.2.4 成鈴特性

在棉花吐絮期,各小區(qū)選取10株長勢一致的棉株調(diào)查其成鈴個數(shù),計算成鈴率與雙鈴率:

成鈴率=相同果枝結(jié)鈴株數(shù)/10×100%;

雙鈴率=相同果枝雙鈴株數(shù)/10×100%。

1.2.2.5 產(chǎn)量

于吐絮期在各小區(qū)選取6.75 m2面積,統(tǒng)計其株數(shù)、鈴數(shù),連續(xù)取50朵完全吐絮棉鈴,稱量,測定平均鈴重,計算籽棉產(chǎn)量,軋花后計算衣分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)分析采用Excel 2019,方差分析采用SPSS 25.0,作圖采用Origin 2019 b。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對棉花農(nóng)藝性狀的影響

研究表明,與人工打頂相比,復(fù)配試劑噴施后棉花主莖依舊繼續(xù)生長,而隨著復(fù)配試劑中乙烯利濃度的升高,新生主莖生長呈現(xiàn)出逐漸減緩的趨勢。各處理自噴施以后相較于人工打頂,新生主莖長度分別高出其0.93～1.96 cm、3.42～5.67 cm、3.95～8 cm、4.52～9.8 cm;相較于乙烯利濃度為0處理,其它濃度乙烯利處理最終新生主莖長度較其降低10.9%～34.67%。圖1

各處理下棉花株高均相對較高,其中C1、C2、C3、C4處理下株高均顯著高于CK處理10.55%～21.26%。隨之增加的是棉花果枝臺數(shù)及葉齡,同CK相比,各處理均顯著增加棉花果枝1.9～2.7臺;并顯著提高棉花葉齡2～3.2。隨著乙烯利濃度的升高逐漸縮短,其中C4、C5處理同CK相比分別顯著縮短7.21%、7.75%。表1

圖1 不同處理下棉花新生主莖長度變化

表1 各處理下棉花農(nóng)藝性狀變化Table 1 Effects of different treatments on agronomic traits of cotton

2.2 不同處理對棉花SPAD值的影響

研究表明,SPAD值隨著棉花生育進程的推移呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢,各處理在播后101 d達到峰值。播種后76 d內(nèi)各處理間沒有差異,自播種后101 d起,經(jīng)過不同復(fù)配調(diào)節(jié)劑噴施處理后,棉花SPAD值均高于人工打頂,其中,C3處理較CK顯著高出8.22%,在播種后125 d,C3處理較C5、CK分別顯著提高5.28%、8.46%。圖2

2.3 不同處理對棉花干物質(zhì)重量的影響

研究表明,棉花各部分干物質(zhì)重量均呈現(xiàn)“S型曲線”增長趨勢。其中葉片和莖稈干物質(zhì)重量表現(xiàn)出先增加后降低的規(guī)律,在盛花期、盛鈴前期、盛鈴期沒有差異,盛鈴后期C3處理葉片干物質(zhì)重量較CK顯著提高16.97%,莖稈干物質(zhì)重量較處理C5、CK分別顯著提高11.62%、14.57%,在吐絮期,C3處理葉片干物質(zhì)重量較CK顯著提高22.56%,莖稈干物質(zhì)重量較處理C5、CK分別顯著提高12.35%、13.92%;生殖器官干物質(zhì)重量表現(xiàn)出前期增長迅速后期增長減緩的規(guī)律,于盛鈴期開始表現(xiàn)出差異,其中處理C2、C3、C4均顯著高于CK,在盛鈴后期,處理C3干物質(zhì)重量達最大,與處理C1、C5、CK存在顯著性差異,在吐絮期,處理C3仍保持最大,較處理C1、C4、C5、CK均存在顯著性差異,處理C3兩時期分別較CK提高38.68%、36.6%。圖3

注:不同小寫字母表示于 0.05 水平差異顯著,下同

2.4 不同處理對棉花成鈴率和雙鈴率的影響

研究表明,不同處理對棉花成鈴空間分布影響顯著,各處理棉花成鈴主要呈現(xiàn)出由主莖下端至上端、近主莖端至遠主莖端逐漸遞減的規(guī)律。棉花成鈴主要集中在中下部,與CK相比,各處理提高棉花果枝中下部成鈴率0.42%～6.25%,其中處理C2、C3較CK分別提高雙鈴率0.42%、5.83%。不同處理對棉花上部成鈴率影響較大,同CK打頂處理相比,不同處理均增加了棉株上部結(jié)鈴數(shù),其中處理C3上部成鈴率高達47.5%,較CK提高36.67%,而隨著乙烯利濃度的升高,棉株上部結(jié)鈴數(shù)有所減少,處理C5上部成鈴率達24.17%,僅高出CK 13.33%。圖4

注:FF、EFB、FB、LFB、BO分別表示盛花期、盛鈴前期、盛鈴期、盛鈴后期、吐絮期

2.5 不同處理對棉花產(chǎn)量的影響

研究表明,不同處理主要表現(xiàn)在對棉花單株鈴數(shù)的影響較大,對棉花單鈴重和衣分則沒有顯著影響。與CK相比,不同處理均能提高棉花單株鈴數(shù)與籽棉產(chǎn)量;相較于其它處理,C3處理下單株鈴數(shù)最大,高出其它處理0.3～1.6個,較CK顯著提高18.18%;籽棉產(chǎn)量在C3處理下達到最大,與CK相比,增加籽棉880.5 kg/hm2,顯著提高17.64%。表2

3 討 論

棉花在化學(xué)打頂后株高雖高于人工打頂,但株寬、果枝長等顯著低于人工打頂,因而株型更緊湊、冠層透光性好[10-11]。化學(xué)打頂棉花上部果枝結(jié)鈴數(shù)和內(nèi)圍鈴數(shù)略高于人工打頂,鈴重與人工打頂?shù)南喈?衣分略有降低,籽棉和皮棉產(chǎn)量與人工打頂相當且有增產(chǎn)潛力,對綜合纖維品質(zhì)無顯著影響[12]。研究發(fā)現(xiàn),不同濃度乙烯利與烯效唑復(fù)配噴施處理均可在一定程度上控制棉花頂端生長,而隨著乙烯利濃度的升高,主莖日增長量降低愈發(fā)明顯,相比人工打頂,不同處理均縮短了節(jié)間長,增加了棉花果枝臺數(shù)及葉齡,進而增加了棉株上部結(jié)鈴,將棉花頂端優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量優(yōu)勢?？赡苁且驗橐蚁├c烯效唑均降低了促進棉花頂端生長的赤霉素與吲哚乙酸的含量[13-14],頂端與側(cè)枝的生長平衡被重新規(guī)劃,弱化縱向生長,強化橫向發(fā)育,有利于塑造合理株型,進而提高增產(chǎn)潛力。

棉花化學(xué)打頂后葉片葉綠素含量高,持續(xù)時間長,光合作用時間延長,保證了群體光合能力在提高的同時延長其持續(xù)時間[15]。乙烯利與烯效唑均能通過增強作物體內(nèi)的過氧化酶活性,減弱頂端優(yōu)勢,抑制節(jié)間生長[16-17],其中烯效唑能提高葉片中葉綠素含量,延長葉綠素含量的緩降期,提高光合參數(shù)[18],但因為乙烯利水解所產(chǎn)生的乙烯和酸物質(zhì)會通過誘導(dǎo)或起始乙烯信號途徑,造成葉綠素的降解,最終會加速葉片衰老[19-21]。研究發(fā)現(xiàn)隨著乙烯利濃度的升高,棉花葉片SPAD值出現(xiàn)先升高后降低的趨勢,復(fù)配試劑中烯效唑的存在可以抑制乙烯利對葉綠素的降解,但當乙烯利濃度超過200 mg/L以后,棉葉SPAD值逐漸降低,烯效唑?qū)σ蚁├到馊~綠素的緩解作用就越小。

乙烯利可以促進作物葉片光合作用,提高凈光合速率,增強同化物合成與輸出能力,從而提高產(chǎn)量[16、22]。烯效唑能夠有效提高作物各生育時期光合作用能力,促進碳代謝產(chǎn)物及光合產(chǎn)物的積累,有利于提高產(chǎn)量[23-24]。研究發(fā)現(xiàn)C3處理在棉花盛鈴后期可顯著提高葉片及莖稈干物質(zhì)積累量,同時期的生殖器官干物質(zhì)積累量也達到最大。與人工打頂相比,不同處理均增加了棉花上部結(jié)鈴數(shù),烯效唑與乙烯利同時減緩了棉株頂端生長優(yōu)勢,使營養(yǎng)物質(zhì)向側(cè)枝轉(zhuǎn)運減少生長冗余,促進棉鈴的形成,且對棉花單鈴重影響不大,最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量優(yōu)勢。

4 結(jié) 論

在棉花蕾期噴施烯效唑、盛鈴期噴施烯效唑+不同濃度乙烯利復(fù)配試劑可以在一定程度上控制棉花株高,增加果枝臺數(shù)、葉齡,縮短主莖節(jié)間長,減弱棉花縱向生長優(yōu)勢使之形成緊湊株型,有利于棉花頂部產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)更偏重向旁枝的運輸;提高棉葉SPAD值,保證棉株光合作用的可持續(xù)且高效進行,擴大光合產(chǎn)物向生殖器官的轉(zhuǎn)運量,促進棉株上部成鈴,增加單株鈴數(shù)。隨著盛鈴期噴施復(fù)配試劑中乙烯利濃度的升高,棉株縱向生長抑制效果表現(xiàn)越好,但隨之乙烯利對棉葉中葉綠素的降解作用越明顯,不利于光合產(chǎn)物的形成,棉花產(chǎn)量得不到保障。盛鈴期噴施烯效唑與200 mg/L乙烯利復(fù)配試劑效果最佳,可用于棉花化學(xué)打頂。