縮節(jié)胺復配打頂劑對機采棉冠層結構、光合特性及產量的影響

申瑩瑩,張巨松,彭增瑩,段松江,李宗潤,吳一帆

(新疆農業(yè)大學農學院/棉花教育部工程研究中心,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】機采棉是棉花產業(yè)的發(fā)展趨勢[1]。2020年新疆棉花播種面積約251×104hm2。目前,新疆棉田機械化水平達到較高水平,大部分棉區(qū)棉花已開始大規(guī)模的機械種植、管理及機械采收。2019年,新疆棉花機械化采收面積77×104hm2[2]。發(fā)達國家植棉均采用機械采摘[3]。棉花具有無限生長習性,在適宜的環(huán)境條件下,可進行不斷的縱向生長和橫向生長,延續(xù)現(xiàn)蕾、開花、結鈴。在生產實踐中,通過化學調控技術調控棉花生長,對棉花高產優(yōu)質有實際意義?！厩叭搜芯窟M展】化控技術是指通過噴施外源植物生長調節(jié)劑,調節(jié)棉株體內源激素的合成、運輸及代謝,使作物生長發(fā)育得到定向控制[4],建立合理的群體結構, 改善群體的光照條件, 減少脫落,增加鈴重, 提早成熟, 達到優(yōu)質高產的目的。機采棉種植要求棉花株型緊湊,株高適中,第一果枝節(jié)位高,并保證果枝短而上舉,節(jié)間長度短[5-6]?；乜捎绊懨藁?0%的產量[7-8]。在棉花的整個生育期間采用縮節(jié)胺噴施同時配合打頂劑噴施,噴施縮節(jié)胺能顯著降低株高及果枝長度,減小果枝夾角和葉面積,對塑造適宜機采棉株型有重要作用[9],用化學封頂取代人工打頂可以減輕勞動強度,提高作業(yè)效率[10]。【本研究切入點】近年來,對棉花化控方面的研究主要集中在縮節(jié)胺、化學封頂、脫葉催熟,但縮節(jié)胺復配打頂劑對機采棉冠層結構、光合特性及產量的影響鮮有報道?！緮M解決的關鍵問題】研究縮節(jié)胺復配打頂劑對機采棉冠層結構、光合特性及產量的影響,為構建南疆棉區(qū)機采棉全程化控技術提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2021年在疆阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣新疆農業(yè)科學院試驗基地進行,地處N 39°31′～40°50′、E 79°45′～81°05′,屬暖溫帶大陸性干旱氣候。試驗地為粘質壤土,前茬種植棉花。供試品種為新陸中88號。表1

表1 土壤基礎肥力

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用雙因素裂區(qū)試驗設計,二因素為縮節(jié)胺和打頂處理,縮節(jié)胺包括2個處理,噴施縮節(jié)胺(H1)和不噴施縮節(jié)胺(H0);打頂包括3個處理,打頂劑噴施D1、人工打頂D2和不打頂D3。縮節(jié)胺分別在蕾期、初花期、打頂后5 d和打頂后12 d噴施15、30、45、180 g/hm2,兌水30 kg/hm2。打頂劑用“向鈴轉”,主要成分為甲哌鎓,具體為250 g/L甲哌鎓水劑,噴施用量為750 g/hm2,兌水30 kg/hm2。人工打頂與打頂劑噴施均于7月11日進行。

采用1膜6行機采棉種植模式,膜下滴灌毛管鋪設為3管,行株距配置為(66+10)cm×11cm,理論株數(shù)23.9×104株/hm2,小區(qū)長7.5 m,寬6.9 m,小區(qū)(三膜)面積51.75 m2,重復3次,共計18個小區(qū)。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 葉綠素SPAD值

于各處理小區(qū)選取中行和邊行長勢均勻棉株連續(xù)5株,作為定株。在棉花現(xiàn)蕾、初花、盛花、盛鈴前、盛鈴后用 SPAD-502型(日本產)便攜式葉綠素測定儀測定棉株倒四功能葉葉綠素SPAD值相對含量(人工打頂后為倒三功能葉),選定葉片不同部位(避開主葉脈)測量5次,取其平均值進行記載。

1.2.2.2 冠層指標

在棉花現(xiàn)蕾、初花、盛花、盛鈴、吐絮,選擇各處理小區(qū)棉花長勢均勻的樣點,應用CI-110植物冠層分析測定葉面積指數(shù)、葉傾角、散輻射透過系數(shù)。測定時將CI-110探頭水平放置在距地面接近0 cm處水平位置的測定,將所測結果取平均值。

1.2.2.3 光合參數(shù)

利用英國Hansatech公司生產的TPS-2在棉花現(xiàn)蕾、初花、盛花、盛鈴測定功能葉凈光合速率,在11:00-13:00時間內的晴朗天氣測定。

1.2.2.4 產量及產量構成因素

于棉花吐絮期,調查各個小區(qū)收獲株數(shù)和總鈴數(shù),計算單株結鈴數(shù);將已吐絮棉鈴按下部(1～4果枝)30個、中部(5～8果枝) 40個、上部(9果枝以上)30個進行采摘,晾干稱重并扎花,計算棉花單鈴質量和衣分,計算各小區(qū)籽棉產量與皮棉產量,各處理小區(qū)重復3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)使用SPSS軟件進行方差分析, 采用LSD法進行處理間多重比較(P<0.05), 利用Excel、GraphPad整理數(shù)據(jù)并繪圖。

2 結果與分析

2.1 縮節(jié)胺復配打頂劑對機采棉葉面積指數(shù)的影響

研究表明,棉花的葉面積指數(shù)隨著生育進程的推進表現(xiàn)為不斷增加隨后下降的趨勢。各處理葉面積指數(shù)均在盛花時達到最大值,H1處理葉面積指數(shù)表現(xiàn)為1.4～5.0,H0處理為1.3～5.3。最大值以H0D3處理最高,為5.3;總體表現(xiàn)為H0>H1;D3>D1>D2,均存在顯著差異。H0處理葉面積指數(shù)較H1處理高出8.2%;D1處理較D2處理平均高出16.9%。棉花高產適宜的LAI為4～5,在化控處理中噴施縮節(jié)胺,在打頂方式中噴施打頂劑較人工打頂和不打頂均可以降低整體葉面積指數(shù)構建適棉花高產的冠層結構。圖1

圖1 縮節(jié)胺復配打頂劑下棉花葉面積指數(shù)變化

2.2 縮節(jié)胺復配打頂劑對機采棉平均葉簇傾角的影響

研究表明,棉花平均葉簇傾角隨生育期呈先增加后降低的趨勢,棉花的平均葉簇傾角在整個生育期內H1處理均高于H0處理,平均高出16.0%,存在顯著差異;D1處理均高于D2、D3處理,分別平均高出8.7%、19.5%,存在顯著差異。從棉花盛花到盛鈴噴施縮節(jié)胺處理平均葉簇傾角的下降幅度較小,反之不噴施縮節(jié)胺處理的下降幅度較大。由于噴施縮節(jié)縮胺和打頂劑后可以抑制果枝的橫向生長,使棉花的株型保持緊湊,可有效提高棉花的平均葉簇傾角,使棉花的葉片保持直立,提高群體光合面積。圖2

圖2 縮節(jié)胺復配打頂劑下機采棉平均葉簇傾角變化

2.3 縮節(jié)胺復配打頂劑對機采棉散射輻射透過系數(shù)的影響

研究表明,各個處理棉花的群體散射輻射透過系數(shù)在整個生育期內呈先下降后上升的趨勢,H1處理在整個生育期內均處于較高水平。各處理,在盛花時棉花的整體散射輻射透過系數(shù)達到最低值,與人工打頂相比噴施打頂劑后,控制了棉花上部果枝的伸長,使田間通風透光性增加,可以有效的使棉花的整體散射輻射透過系數(shù)增加,所以D1處理大于D2處理,增幅為17.0%。圖3

圖3 縮節(jié)胺復配打頂劑下機采棉散射輻射透過系數(shù)變化

2.4 縮節(jié)胺復配打頂劑對機采棉葉綠素SPAD值的影響

研究表明,棉花葉片SPAD值總體隨著生育進程的推進呈“升高-降低”的趨勢。各個處理整體表現(xiàn)為隨著縮節(jié)胺的噴施葉綠素SPAD值增加,在整個生育期內,H1處理葉綠素SPAD值均高于H0處理,顯著增加8.9%。在打頂方式中,噴施打頂劑(D1處理)SPAD值均處于較高水平,且高于D2、D3處理,增幅分別為3.2%、6.2%。不同化控處理間表現(xiàn)為噴施縮節(jié)胺棉花葉片葉綠素含量高;不同打頂方式中表現(xiàn)為噴施打頂劑葉片葉綠素含量高。噴施縮節(jié)胺和打頂劑均有利于棉花葉片葉綠素的合成。圖4

圖4 縮節(jié)胺復配打頂劑下機采棉SAPD值變化

2.5 縮節(jié)胺復配打頂劑對棉花凈光合速率影響

研究表明,各處理間棉花凈光合速率前后變化呈先上升后下降的趨勢,在盛花時均達到最大值,隨后降低。在整個生育期內H1處理較H0處理平均增加了18.1%,D1處理較D2、D3處理分別增加了7.7%、14.3%。噴施縮節(jié)胺和打頂劑均會影響葉片的凈光合速率,使葉片的光合作用高于其他化控處理和打頂方式處理。圖5

圖5 縮節(jié)胺復配打頂劑下機采棉凈光合速率變化

2.6 縮節(jié)胺復配打頂劑對棉花產量及產量構成的影響

研究表明,在各處理中H1處理單株結鈴數(shù)、單鈴重均高于H0處理,H1處理較H0處理單株結鈴數(shù)、單鈴重分別增加了43%、9.8%,存在顯著差異;D1處理單株結鈴數(shù)較D2、D3處理,分別平均增加了9.2%、31.9%,存在顯著差異;D1處理單鈴重較D2、D3處理,分別平均增加了4.0%、11.7%,D1處理與D3處理相比達到顯著差異水平。棉花的籽棉產量以H0D3處理最低,為3 350.7 kg/hm2,H1D1處理最高,為7 023.6 kg/hm2,H1D1處理較H0D3處理的籽棉產量增加了109.6%,各處理籽棉產量整體表現(xiàn)為D1>D2>D3。H1處理較H0處理的籽棉產量、皮棉產量分別平均增加了42.6%、42.3%。各處理間衣分差異不顯著。表2

表2 縮節(jié)胺復配打頂劑下機采棉產量及產量構成變化

3 討 論

冠層結構通過對光合有效輻射的截獲和吸收而影響作物光合特性,進而影響作物產量,合理的冠層結構有利于建立高產群體[11]。施用縮節(jié)胺能有效降低株高和果枝長度,抑制節(jié)間伸長,減少葉面積,提高葉綠素含量,維持較高的光合速率,增加生殖器官生物量積累,有利于產量的提高[12]。塑造合理的冠層結構來延長花鈴期光合能力的高值持續(xù)期是棉花高產的關鍵所在,隨著縮節(jié)胺用量的增加,棉花的葉面積指數(shù)(LAI)、葉傾角(MFA)、和群體光合速率(CAP)顯著降低,群體散射輻射透過系數(shù)(TR)能保持較高水平[13]。縮節(jié)胺化控處理可改善麥后棉冠層光合性能,群體結構合理,營養(yǎng)與生殖生長協(xié)調[14]。最大葉面積指數(shù)不宜超過4.5,同時化學打頂劑也可以有效控制株高及節(jié)間伸長、塑造緊湊株型、增加冠層透光性[15]。試驗中在化控處理中噴施縮節(jié)胺較不噴施,在打頂方式中噴施打頂劑較人工打頂和不打頂均可以增加棉花的葉傾角、散輻射透過系數(shù)及凈光合速率,顯著就降低葉面積指數(shù),保持在1.3～4.4?？s節(jié)胺復配打頂劑可以塑造棉花適宜高產的冠層結構和光合特性。

縮節(jié)胺能協(xié)調營養(yǎng)生長與生殖生長的關系,提高生殖器官生物量的分配比例,促進棉鈴生物量的積累,增加單鈴質量,對棉花產量的形成有重要作用[16]近年來,縮節(jié)胺對棉花產量影響的研究較多,但結果不盡一致,可能與當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境或栽培措施有關。有效改善了成鈴結構,使棉鈴均勻分布,具有提高產量的效果[17]。噴施縮節(jié)胺可以提高單鈴質量,進而提高棉花產量[18]。采用甲哌鎓進行化學調控, 次數(shù)以3～4 次為宜, 可使皮棉產量達到3 760 kg/hm2較對照增產32.7%～41.4%[19]。噴施縮節(jié)胺雖然能提高單鈴質量,但單位面積鈴數(shù)會減少,對皮棉產量影響不顯著[20]。縮節(jié)胺處理顯著提高棉花單株結鈴數(shù)、單鈴質量和籽棉產量,與人工打頂相比,化學封頂棉花單株結鈴數(shù)和單鈴重增幅不顯著,籽棉產量平均提高4.0%。皮棉產量平均提高3.3%[21]。試驗研究結果表明,棉花的籽棉產量以不噴施縮節(jié)胺不打頂處理最低,為3 350.7 kg/hm2,噴施縮節(jié)胺和打頂劑處理最高,為7 023.6 kg/hm2,H1D1處理較H0D3處理的籽棉產量增加了109.6%。噴施縮節(jié)胺和打頂劑均可以顯著增加棉花單株結鈴數(shù)、單鈴重進而導致籽棉產量和皮棉產量的增加,各處理間衣分差異不顯著。

4 結 論

噴施縮節(jié)胺噴施可以降低棉花的葉面積指數(shù),防止棉花旺長;H1處理較H0處理可以顯著提高棉花平均葉簇傾角、散射輻射透過系數(shù)、葉綠素SPAD值和凈光合速率,增幅分別為:16.0%、25.5%、8.9%、18.1%;在打頂方式中處D1理較D2處理可以顯著提高棉花平均葉簇傾角、散射輻射透過系數(shù)、葉綠素SPAD值和凈光合速率,增幅分別為:16.9%、11.0%、16.1%、3.2%、10.9%,葉面積指數(shù)表現(xiàn)為D3>D1>D2;噴施縮節(jié)胺和打頂劑均可以提高棉花的單株成鈴數(shù)和單鈴重,從而使棉花的產量提高。H0D3處理的棉花皮棉產量以最低,為1 537.5 kg/hm2,H1D1處理最高,為3 102.6 kg/hm2,H1D1處理較H0D3處理的皮棉產量增加了101.8%,各處理皮棉產量整體表現(xiàn)為D1>D2>D3。H1處理較H0處理的皮棉產量分別平均增加了43.3%?？s節(jié)胺復配打頂劑能夠塑造機采棉的合理冠層結構和光合特性并提高棉花的產量。