噴施化學(xué)打頂劑對(duì)關(guān)中棉區(qū)棉花植株生長的影響

孫正冉， 張翠萍， 張晉麗， 吳昊， 劉秀艷， 王振凱， 楊玉珍， 賀道華

（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

棉花是世界上重要的紡織纖維原料和油料作物[1-2]，且其是一種無限生長作物，即在適宜的環(huán)境條件下，棉花可進(jìn)行不斷的縱向和橫向生長，易發(fā)生棉株徒長、貪青晚熟的現(xiàn)象。打頂是棉花栽培管理過程中的一項(xiàng)重要整枝技術(shù)[3]，是影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。通過打頂可控制棉株主莖生長[4]，促進(jìn)光合產(chǎn)物向果枝的運(yùn)輸，增加結(jié)鈴數(shù)，減少蕾鈴脫落，從而提高棉花產(chǎn)量[5-6]。一直以來，我國棉區(qū)均以人工打頂為主。人工打頂效率低、成本高[7]，嚴(yán)重制約了棉花全程機(jī)械化、輕簡化和可持續(xù)生產(chǎn)的發(fā)展[8-9]。近年來，棉花生產(chǎn)上開始采用化學(xué)打頂技術(shù)，通過噴施生長調(diào)節(jié)劑抑制頂端優(yōu)勢，從而達(dá)到打頂?shù)哪康?。李新裕等[10]用縮節(jié)胺進(jìn)行棉花化學(xué)打頂，結(jié)果表明掌握好縮節(jié)胺的應(yīng)用時(shí)間和劑量具有很好的打頂效果；趙強(qiáng)等[11]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用含有縮節(jié)胺、緩釋劑和助劑的化學(xué)打頂劑，使株型更緊湊，且棉花產(chǎn)量具有增產(chǎn)潛力；董紅強(qiáng)等[12]從棉花生理指標(biāo)的方面闡明，化學(xué)封頂可以增強(qiáng)棉花的抗高溫脅迫能力和抗早衰能力。增效縮節(jié)胺對(duì)棉花的控頂效果強(qiáng)于普通的縮節(jié)胺，其化學(xué)封頂效果在棉花生產(chǎn)中已得到肯定[13-15]?？s節(jié)胺是棉花打頂過程中常用的化學(xué)打頂劑，但單用縮節(jié)胺持效期短，在多雨年份或高密度條件下對(duì)棉株的控頂強(qiáng)度較弱，不能很好地滿足生產(chǎn)要求。氟節(jié)胺是一種新型高效抑芽劑，且也是一種低毒高效的植物生長調(diào)節(jié)劑，但需施藥2次，施藥成本高且用藥量較大。盡管噴施化學(xué)打頂劑對(duì)棉花株型和產(chǎn)量影響的研究已取得一些進(jìn)展，但噴施不同化學(xué)打頂劑在關(guān)中棉區(qū)對(duì)棉花不同品種的生理活性等影響仍尚需關(guān)注。因此，本研究選擇本課題組前期篩選出來的效果較好的以縮節(jié)胺和乙烯利為有效成分的縮節(jié)胺復(fù)配型化學(xué)打頂劑[16]及氟節(jié)胺與二甲戊靈混配的氟節(jié)胺復(fù)配型化學(xué)打頂劑進(jìn)行棉花化學(xué)打頂試驗(yàn)，研究2種化學(xué)打頂劑對(duì)不同棉花品種株高、株寬、果枝臺(tái)數(shù)、冠層上部果枝長度、棉鈴空間分布、產(chǎn)量構(gòu)成因素、棉花纖維品質(zhì)及棉花生理活性等的影響，探討噴施化學(xué)打頂劑對(duì)關(guān)中地區(qū)棉花植株形態(tài)、產(chǎn)量及生理活性的影響，為關(guān)中地區(qū)棉花生產(chǎn)上化學(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 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019—2020年在西北農(nóng)林科技大學(xué)斗口試驗(yàn)示范站（34°37′N，108°56′E）進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為壤土，前茬休閑。生育期內(nèi)進(jìn)行化控，分別于2019年7月7日和2020年7月10日噴施60 g·hm-2的99%甲哌鎓，濃度為0.13 g·L-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以常規(guī)人工打頂處理為對(duì)照（CK），設(shè)置噴施縮節(jié)胺復(fù)合型（T1）和氟節(jié)胺復(fù)合型（T2）2種化學(xué)打頂劑進(jìn)行化學(xué)打頂。其中，T1處理主要成分為縮節(jié)胺和乙烯利，每公頃用藥量1 500 g，濃度為5 g·L-1；T2處理主要成分為氟節(jié)胺和二甲戊靈，每公頃用藥量1 200 g，濃度為12 g·L-1。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理3次重復(fù)。每小區(qū)面積22 m2，2膜區(qū)，1膜2行，行長10 m。T1和T2處理的藥劑噴施時(shí)間均為2019年7月17日和2020年7月20日，同日對(duì)照處理進(jìn)行人工打頂。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀的調(diào)查和生理指標(biāo)的測定 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株棉株掛牌標(biāo)記。于噴藥當(dāng)日開始，每10 d測定株高、株寬、果枝臺(tái)數(shù)，共測定5次。吐絮期調(diào)查倒4至倒1果枝長度。另外，于噴藥當(dāng)日開始，每10 d取各小區(qū)內(nèi)棉株完全展開的倒4葉葉片，保存在液氮中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生理指標(biāo)的分析。用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶（peroxidase，POD）活性，用氮藍(lán)四唑法測定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性，用硫代巴比妥酸比色法測丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量[17]。

1.3.2 棉鈴空間分布 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株棉株，于吐絮期調(diào)查棉株冠層上部（7果枝以上）、中部（4～6果枝）、下部（1～3果枝）果枝鈴數(shù)。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 于收獲期，每個(gè)小區(qū)在棉花冠層上中下部隨機(jī)均勻選取50個(gè)棉鈴，用于測定單鈴重。調(diào)查每個(gè)小區(qū)全部株數(shù)和總鈴數(shù)，計(jì)算棉花單株結(jié)鈴數(shù)、單位面積總鈴數(shù)、單位面積籽棉產(chǎn)量。

1.3.4 棉花纖維品質(zhì) 將收獲的不同處理籽棉分開軋花，取棉花纖維樣品20 g，送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（安陽）進(jìn)行纖維品質(zhì)測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用 SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差及差異顯著性分析，采用Origin 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同打頂處理對(duì)棉花株高、株寬及果枝臺(tái)數(shù)的影響

隨著棉株的生長，不同品種不同打頂處理棉花的株高、株寬、果枝臺(tái)數(shù)均有所增加。對(duì)于株高，‘中棉619’和‘西農(nóng)606’均表現(xiàn)為化學(xué)打頂處理顯著高于人工打頂；2個(gè)品種表現(xiàn)為‘中棉619’＞‘西農(nóng)606’；不同打頂處理間表現(xiàn)為T2＞T1＞CK（圖1）。對(duì)于株寬，‘中棉619’和‘西農(nóng)606’均表現(xiàn)為化學(xué)打頂處理顯著低于人工打頂，表明噴施化學(xué)打頂劑顯著抑制了棉花的橫向生長；2個(gè)品種間表現(xiàn)為‘中棉619’＜‘西農(nóng)606’；不同處理間表現(xiàn)為CK＞T2＞T1，說明T1處理比T2處理對(duì)棉花株寬的抑制效果更強(qiáng)（圖2）。對(duì)于果枝臺(tái)數(shù)，‘中棉619’和‘西農(nóng)606’均表現(xiàn)為化學(xué)打頂處理顯著多于人工打頂，表明在噴施化學(xué)打頂劑處理后果枝臺(tái)數(shù)的生長量仍較大；2個(gè)品種間表現(xiàn)為‘中棉619’＞‘西農(nóng)606’；不同處理間表現(xiàn)為T1＞T2＞CK（圖3）。綜上所述，對(duì)于重塑棉花株型，增加棉田通透性方面，T1處理效果更強(qiáng)。

圖1 不同打頂處理的棉花株高Fig. 1 Plant height of cotton responding to different detopping treatments

圖2 不同打頂處理的棉花株寬Fig. 2 Plant width of cotton responding to different detopping treatments

圖3 不同打頂處理的棉花果枝數(shù)Fig. 3 Number of sympodial branches of cotton responding to different detopping treatments

2.2 不同打頂處理對(duì)棉花冠層上部果枝長度的影響

‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在化學(xué)打頂處理后的倒4、倒3、倒2和倒1果枝長度均較人工打頂顯著降低（表1）。與人工打頂相比，化學(xué)打頂處理棉花的倒4果枝長度減少4.78～8.80 cm，倒3果枝長度短8.72～11.21 cm，倒2果枝長度短8.86～12.82 cm，倒1果枝長度短6.20～10.66 cm?！忻?19’‘西農(nóng)606’冠層上部果枝長度的抑制率分別為47.35%、43.44%（2019）和44.81%、43.37%（2020），即噴施化學(xué)打頂劑對(duì)‘中棉619’的果枝長度抑制率更大。在不同化學(xué)打頂處理間，T1處理果枝長度被抑制的程度更大。由此表明，噴施化學(xué)打頂劑抑制了棉花冠層上部果枝的生長，限制了植株的橫向生長，有利于塑造良好株型。

表1 不同打頂處理下棉花上部果枝的長度Table 1 Length of upper furiting branch in cotton responding to different detopping treatments（cm)

2.3 不同打頂處理對(duì)棉鈴空間分布的影響

‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在化學(xué)打頂處理后冠層的上部鈴數(shù)顯著高于人工打頂處理，而冠層的中部鈴數(shù)和下部鈴數(shù)與人工打頂處理無顯著差異（表2）。與人工打頂處理相比，2019年‘中棉619’和‘西農(nóng)606’冠層的上部鈴數(shù)分別顯著增加86.00%和68.33%，2020年分別顯著增加77.59%和36.49%。在不同化學(xué)打頂處理間，T1處理冠層上部鈴數(shù)的增幅更高。不同品種間冠層上部鈴數(shù)增幅表現(xiàn)為‘中棉619’＞‘西農(nóng)606’。綜上所述，化學(xué)打頂處理顯著增加了植株冠層的上部鈴數(shù)，從而使棉花單株鈴數(shù)增加。

2.4 不同打頂處理對(duì)棉花生理活性的影響

抗氧化酶可以將體內(nèi)形成的過氧化物轉(zhuǎn)化為毒害較低或無害物質(zhì)，POD和SOD是抗氧化系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶。隨著棉株的生長，‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在噴施化學(xué)打頂劑后，POD、SOD活性先增大后減?。▓D4和5）。與人工打頂相比，化學(xué)打頂處理的POD、SOD活性顯著升高，說明化學(xué)打頂有利于增強(qiáng)棉花的抗氧化能力，有效抑制自由基氧化損傷，促進(jìn)生長，提高產(chǎn)量。‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在噴施化學(xué)打頂劑后10 d時(shí)POD和SOD活性均達(dá)到峰值，其中2019年較對(duì)照分別顯著增加24.18%、20.76%和7.09%、4.24%；2020年分別顯著增加12.41%、9.77%和4.37%、3.03%。不同品種間POD和SOD活性表現(xiàn)均為‘中棉619’＞‘西農(nóng)606’。在不同化學(xué)打頂處理間，T1處理下POD和SOD活性更高。隨著棉株的生長，‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在噴施化學(xué)打頂劑處理后MDA含量逐漸增大，但化學(xué)打頂處理顯著低于人工打頂處理，說明化學(xué)打頂使棉花的抗早衰能力增強(qiáng)（圖6）。不同品種間MDA含量表現(xiàn)為‘中棉619’＞‘西農(nóng)606’。在不同化學(xué)打頂處理間，T1處理下MDA含量更低。

圖4 不同打頂處理的棉花過氧化物酶活性Fig. 4 POD activity of cotton responding to different detopping treatments

圖5 不同打頂處理的棉花超氧化歧化酶活性Fig. 5 SOD activity of cotton responding to different detopping treatments

2.5 不同打頂處理對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表3可知，化學(xué)打頂處理棉花的單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量顯著高于人工打頂處理，而單鈴重、衣分與人工打頂處理差異不顯著。與人工打頂相比，T1處理的單株鈴數(shù)顯著增加13.86%～26.14%，籽棉產(chǎn)量增加11.76%～22.97%；T2處理的單株鈴數(shù)顯著增加5.94%～23.86%，籽棉產(chǎn)量顯著增加4.02%～15.99%。在不同品種間，單株鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量的增量均表現(xiàn)為‘中棉619’＞‘西農(nóng)606’。由此表明，化學(xué)打頂處理的籽棉產(chǎn)量增加主要來源于單株鈴數(shù)的增加。

表3 不同打頂處理下棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子Table 3 Yield and yield components in cotton responding to different detopping treatments

2.6 不同打頂處理對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

由表4可知，不同的打頂處理間棉花的纖維品質(zhì)差異不顯著，即噴施化學(xué)打頂劑對(duì)棉花纖維品質(zhì)影響較小。噴施化學(xué)打頂劑棉花纖維的馬克隆值較高，較人工打頂處理增加0.03～0.52，其中‘中棉619’在2019年的馬克隆值較小，但差異未達(dá)到顯著水平。除2019年T1處理的‘西農(nóng)606’外，噴施化學(xué)打頂劑的棉花上半部平均長度小于人工打頂。由此表明，噴施化學(xué)打頂劑不會(huì)降低棉花纖維品質(zhì)。

表4 不同打頂處理下棉花纖維品質(zhì)Table 4 Fiber quality in cotton responding to different detopping treatments

3 討論

目前，棉花化學(xué)打頂技術(shù)的應(yīng)用逐漸普遍?；瘜W(xué)打頂是全程棉花機(jī)械化作業(yè)的發(fā)展需要?？s節(jié)胺和氟節(jié)胺是棉花打頂過程中常用的化學(xué)打頂劑，但單用縮節(jié)胺持效期短，并不能很好地滿足生產(chǎn)需要。本研究中以縮節(jié)胺、乙烯利為主要活性成分，將其與環(huán)烷酸鹽及水楊酸鈉進(jìn)行復(fù)配，在棉花初花至盛花期葉面噴施1次即可誘導(dǎo)棉花自封頂，解決了以往化學(xué)打頂技術(shù)只注重控制植株生長不注重促進(jìn)棉鈴發(fā)育的弊端。氟節(jié)胺為二硝基苯胺類化合物，是一種低毒的植物生長調(diào)節(jié)劑，通過抑制赤霉素的合成來抑制頂芽生長點(diǎn)的細(xì)胞分裂，氟節(jié)胺作為棉花化學(xué)打頂劑主要分2次使用，對(duì)使用技術(shù)和棉花的管理水平要求較高，且存在效果不穩(wěn)定、用藥成本偏高等問題。本研究施用氟節(jié)胺復(fù)配二甲戊靈，為新型棉花化學(xué)打頂劑，該藥能顯著抑制棉花頂心生長，相比氟節(jié)胺單劑，整個(gè)生長周期只需用藥1次。

合理使用化學(xué)打頂劑能夠調(diào)節(jié)棉花的營養(yǎng)生長與生殖生長，重塑棉花株型[17]。趙強(qiáng)等[11]發(fā)現(xiàn)，與人工打頂相比，化學(xué)打頂顯著降低了棉花的橫向生長，重塑棉花株型，使群體更加通透。另外，化學(xué)打頂處理的棉花株型呈尖塔狀，優(yōu)化了冠層配置，使光分布更加均勻[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，噴施化學(xué)打頂劑棉花的株寬顯著小于人工打頂，且噴施化學(xué)打頂劑降低了棉花冠層上部果枝長度，抑制了棉株的橫向生長和伸長，其中使用縮節(jié)胺復(fù)合型化學(xué)打頂劑效果更加顯著。在不同品種間，‘中棉619’采用化學(xué)打頂處理后對(duì)株型影響較大。同時(shí)，與人工打頂相比，噴施化學(xué)打頂劑的棉花縱向生長增大，這可能是由于植株在吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)化學(xué)打頂劑的過程中主莖仍在生長。綜上所述，化學(xué)打頂處理使株型更加緊湊，增強(qiáng)了棉株中下部的透光率[19]。

抗氧化酶系統(tǒng)能夠清除生物體內(nèi)過剩的活性氧，使活性氧保持平衡[20-22]。SOD、POD是抗氧化酶系統(tǒng)的關(guān)鍵酶，SOD可清除細(xì)胞中多余的超氧陰離子，POD是清除H2O2的重要酶[23]。MDA是細(xì)胞膜脂過氧化的主要產(chǎn)物[24]，其含量的多少能夠反映膜脂過氧化的程度， MDA含量越高，植物受損傷程度越嚴(yán)重[25-27]。本研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)打頂處理的POD、SOD活性顯著高于人工打頂，說明化學(xué)打頂處理下棉花的抗氧化能力增強(qiáng)，能夠有效清除自由基，促進(jìn)棉花生長，增加棉花產(chǎn)量，在不同化學(xué)打頂處理間，T1處理的POD、SOD活性更高，說明T1處理下棉花的抗氧化能力更強(qiáng)；且化學(xué)打頂處理的MDA含量顯著低于人工打頂，說明化學(xué)打頂劑能夠抑制棉花早衰，提高后期坐桃率，最終增加單株鈴數(shù)。

噴施化學(xué)打頂劑能夠降低棉鈴脫落率。董春玲等[28]發(fā)現(xiàn)，化學(xué)打頂處理棉花的鈴數(shù)較人工打頂增多，其中冠層上部的鈴數(shù)顯著增多，且對(duì)纖維品質(zhì)無顯著影響。合理的化學(xué)封頂可優(yōu)化冠層配置，使光合產(chǎn)物不斷向生殖器官運(yùn)輸，提高產(chǎn)量[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)打頂處理棉花的冠層上部鈴數(shù)顯著增加，從而使棉花單株鈴數(shù)增加，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。在不同化學(xué)打頂處理間，T1處理棉花的單株鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量增幅較大。T1處理以縮節(jié)胺和乙烯利為主要活性成分，通過乳化手段與環(huán)烷酸鹽及水楊酸鈉進(jìn)行復(fù)配，達(dá)到增效、協(xié)同效果，用藥后葉枝不再生長，果枝夾角也沒有贅芽發(fā)生，有利于優(yōu)化棉花群體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)結(jié)鈴，最終提高產(chǎn)量，且不影響棉花纖維品質(zhì)，與前人研究結(jié)果一致[30]。綜上所述，噴施化學(xué)打頂劑有利于塑造棉花良好株型，進(jìn)一步優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，增加群體通透性，增加單株鈴數(shù)，提高產(chǎn)量。在棉花的栽培管理過程中，應(yīng)把握化學(xué)打頂劑的合理噴施時(shí)間和劑量，并且結(jié)合水肥調(diào)控，控制棉花株高，降低無效鈴的生長，提高植棉的經(jīng)濟(jì)效益。