化學打頂后使用外源物質對棉花脫葉催熟及產(chǎn)量品質的影響

吳雪琴, 崔延楠, 趙強

(新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，烏魯木齊 830052)

棉花生產(chǎn)過程需要大量的勞動力和物質投入。如今，由于勞動力成本急劇增加和勞動效率低下等原因，新疆棉花的健康發(fā)展受到嚴重影響[1]。為了降低棉花生產(chǎn)成本，提高勞動效率，促進棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，大力推廣機采棉在新疆的種植以及深入對棉花化控技術的研究顯得尤為重要[2]。化控技術是通過使用外源調節(jié)劑影響植物內源激素最終調控植物生長發(fā)育。目前，棉花化控技術主要涉及棉花株型塑造、化學打頂和脫葉催熟，這些是機采棉農(nóng)藝配套技術的關鍵環(huán)節(jié)和重要措施[3-4]。其中，在化學打頂基礎上運用外源物質促進棉花脫葉催熟、提高產(chǎn)量、改良品質，對新疆機采棉的發(fā)展有著重大的意義。

化學打頂技術是利用外源調節(jié)劑對植株生長的調控作用來延緩或者抑制棉花頂尖的生長，協(xié)調植株的營養(yǎng)生長與生殖生長[5]。棉花脫葉催熟技術是指利用脫葉催熟劑(噻苯·敵草隆、乙烯利等)抑制生長素功能的發(fā)揮并促進乙烯的產(chǎn)生，從而促進葉片離層的形成使葉片脫落，同時乙烯可以加快棉鈴的發(fā)育，促進棉鈴集中吐絮[4]。有研究顯示，脫葉催熟劑的作用受溫度影響較大，較高的溫度有利于棉花快速脫葉[6-7]。縮節(jié)胺處理可以塑造良好的棉株株型，增強群體通風透光能力，提高群體間溫度，有利于棉花的脫葉催熟[5,8-9]；同時，通過噴施縮節(jié)胺可以提高單株結鈴數(shù)、單鈴重和籽棉產(chǎn)量[10-12]。噴施赤霉素能顯著提高功能葉的生理特性、預防棉鈴脫落，有利于提高皮棉產(chǎn)量[13-15]；吐絮期外源赤霉素可以通過與乙烯協(xié)調作用來調控棉花葉片的衰老和棉鈴吐絮[16-17]。楊安中等[18]研究表明，烯效唑處理可以有效提高單株結鈴數(shù)和單鈴重，從而提高產(chǎn)量。卞康亞等[19]研究表明，蕓苔素處理可以有效提高棉花產(chǎn)量和品質。目前關于棉花脫葉的研究多集中于人工打頂基礎上，不同脫葉催熟劑的脫葉吐絮效果比較、不同助劑對棉花脫葉催熟的促進作用以及脫葉催熟劑應用時間的確定等。但在化學打頂基礎上，針對不同外源物質對棉花脫葉催熟及產(chǎn)量品質方面的研究尚未見報道。因此，為了構建既適宜機械化采收，又有利于增產(chǎn)提質的棉花群體，本研究在化學打頂棉花的基礎上噴施不同外源物質，通過調查各處理噴施脫葉劑后的脫葉率、吐絮率、單株結鈴數(shù)和纖維品質等性狀，探究其對棉花生育后期脫葉催熟、棉花產(chǎn)量及品質的影響，為提高機采棉脫葉技術以及化控催熟的發(fā)展提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在新疆自治區(qū)呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)(E 80°36′,N 40°11′)進行。大豐鎮(zhèn)位于天山中段北麓，準葛爾盆地南緣，地形以平原為主，平均海拔460 m，屬中溫帶大陸性氣候，處于中緯度西風帶控制，平均氣溫 6.7 ℃，年降水量167 mm，無霜期平均180 d，全年日照總時數(shù)3 090 h，穩(wěn)定在10 ℃以上的年有效積溫為3 553 ℃。試驗地土壤質地為壤土，耕層土壤pH為8.0、有機質10.9 g·kg-1、堿解氮0.56 g·kg-1、速效磷0.22 g·kg-1和速效鉀3.31 g·kg-1。試驗期間試驗點溫度變化見圖1。

圖1 試驗期間的大田氣溫變化

1.2 試驗設計

供試棉花品種為新陸早67 號，于2019年4 月12 日播種。化學打頂劑為自封頂(河北國欣諾農(nóng)生物技術有限公司)，脫葉劑為脫吐隆(德國拜爾作物科學公司)。試驗田采用寬膜覆蓋，1 膜6 行，各處理行距均為(66±10)cm，種植密度為22.5萬株·hm-2。試驗采用裂區(qū)區(qū)組試驗設計，主區(qū)為低(low,L)、中(medium,M)、高(high,H)3種劑量，副區(qū)為縮節(jié)胺(dimethyl piperidinium chloride, DPC)、烯效唑(uniconazole S-3307)、蕓苔素(brassin, BR)和赤霉素(gibberellic acid, GA)4種外源物質，以清水為對照處理(CK)。各處理劑量根據(jù)前人關于外源物質研究的基礎上設置濃度梯度[10-19]。各處理隨機排列，不同外源物質具體用量見表1。試驗共設13個處理，每個處理4 次重復，共52個小區(qū)，每小區(qū)面積20 m2，總面積為1 040 m2，小區(qū)間設有保護行。試驗各處理于2019年7月20日進行化學打頂，于8 月15 日進行外源物質的噴施，于9 月4 日進行脫葉劑的噴施。外源物質和脫葉劑的噴施均采用葉面噴施。縮節(jié)胺購自河北國欣諾農(nóng)生物技術有限公司，烯效唑購自江蘇廣豐農(nóng)藥有限公司，蕓苔素購自廣州市林國化肥有限公司，赤霉素購自河北永盛農(nóng)化股份有限公司。

表1 不同外源物質處理及其用量

1.3 測定指標與方法

1.3.1脫葉催熟 分別在噴施脫葉劑后0、5、10、15和20 d，每小區(qū)選5株棉花定點調查葉片數(shù)、棉鈴總數(shù)和吐絮鈴數(shù)，于用藥后20 d調查葉片掛枝數(shù)，計算脫葉率、脫葉速率、吐絮率、吐絮速率、掛枝率。計算公式如下[20]。

脫葉率=(施藥前葉片數(shù)-調查時剩余葉片數(shù))/施藥前葉片數(shù)×100%

(1)

脫葉速率=(前一次調查時的葉片數(shù)-相鄰后一次調查時的葉片數(shù))/(施藥前葉片數(shù)×兩次調查間隔天數(shù))×100%

(2)

吐絮率=吐絮鈴數(shù)/棉鈴總數(shù)×100%

(3)

吐絮速率=(后一次調查時的吐絮鈴數(shù)-相鄰前一次調查時的吐絮鈴數(shù))/(棉鈴總數(shù)×兩次調查間隔天數(shù))×100%

(4)

掛枝率=掛枝葉片數(shù)/總葉片數(shù)×100%

(5)

1.3.2棉花產(chǎn)量 吐絮后，調查每個小區(qū)的株數(shù)和有效鈴數(shù)，計算單株結鈴數(shù)。選取有代表性的棉株，分上、中和下部各取樣20朵，結合收獲密度，測定平均單鈴重、衣分、籽棉和皮棉產(chǎn)量。

效應因子EI=(處理-對照)×100/對照

(6)

當 EI>0時為正效應，當 EI<0時為負效應，且EI絕對值越大，其影響程度越大[21]。

1.3.3纖維品質 將棉花纖維樣品送至農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗測試中心(烏魯木齊)進行纖維品質檢測，測定纖維長度、整齊度指數(shù)、斷裂比強度、伸長率、棉纖維成熟度比和馬克隆值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016和SPSS 21.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析。

2 結果與分析

2.1 不同外源物質對棉花脫葉效果的影響

2.1.1不同外源物質處理后棉花的脫葉率和脫葉速率 噴施脫葉劑后棉花的脫葉速率總體呈先升后降的趨勢(表2)。即5～15 d時棉花葉片的脫落速率快速提升，由1.71%～5.30%增加到7.12%～13.28%。各外源物質在不同劑量下對棉花脫葉速率的影響存在差異。其中，中、低劑量處理的脫葉速率在噴施脫葉劑后第15天到達峰值，高劑量處理的脫葉速率在第20天最大。

分析同一劑量水平時，不同添加物對棉花脫葉率的影響(表2)，結果表明，低劑量下，烯效唑處理的脫葉率較高，較CK增加了11.87%；中劑量下，蕓苔素處理的脫葉率較高，較CK增加了17.59%；高劑量下，烯效唑處理的脫葉率較高，較CK增加了13.28%。

同一添加物不同劑量濃度對棉花脫葉的影響顯示(表2)，縮節(jié)胺和烯效唑處理的脫葉率隨劑量增加呈先降后升的趨勢，即高劑量處理的效果較好，脫葉率較CK分別增加12.42%和13.28%；蕓苔素處理的脫葉率隨濃度增加呈先升后降的趨勢，即中劑量處理的效果較好，脫葉率較CK增加17.59%；赤霉素處理的脫葉率隨劑量增加呈逐漸升高的趨勢，即高劑量處理效果較好，脫葉率較CK增加11.09%。

表2 不同外源物質處理后棉花的脫葉效果

2.1.2不同外源物質處理后棉花的掛枝率 棉花噴施脫葉劑后存在葉片干枯而不脫落的現(xiàn)象，不僅會導致棉花采收效率低、質量差，而且使得籽棉含雜率過高進而影響棉花品質。分析不同外源物質對棉花葉片掛枝率的影響表明(圖2)，不同處理間棉花葉片的掛枝率較CK無顯著差異(P>0.05)，說明化學打頂后噴施高、中和低濃度的縮節(jié)胺、烯效唑、蕓苔素和赤霉素對棉花掛枝率無顯著影響。

圖2 不同外源物質處理后棉花的掛枝率

2.2 不同外源物質對棉花催熟效果的影響

化學打頂后噴施4 種外源物質對棉花吐絮情況的影響存在差異(表3)，噴施脫葉劑當天各處理的吐絮率為2.00%～22.57%，與CK比較，有的增加，有的降低。噴施脫葉劑后棉花吐絮速率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。其中，5～15 d的吐絮速率處于較高水平，是棉花吐絮的關鍵期。

分析同一劑量水平時，不同添加物對棉花吐絮率的影響。低劑量下，蕓苔素處理的吐絮率最高，較CK增加32.87%；中劑量下，赤霉素處理的吐絮率較高，但與CK無顯著差異；高劑量下，縮節(jié)胺處理的吐絮率較高，較CK增加26.15%。

同一添加物不同劑量濃度對棉花吐絮的影響顯示(表3)，縮節(jié)胺處理后，棉花的吐絮率隨劑量增加呈先降后升的趨勢，即高劑量的效果較好，吐絮率較CK增加26.15%；烯效唑處理后，棉花的吐絮率隨劑量增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢，即中劑量的效果較好，但吐絮率較CK無顯著差異；蕓苔素和赤霉素處理的吐絮率隨濃度增加逐漸降低，即低劑量的效果較好，分別較CK增加32.87%和28.21%。

表3 不同外源物質處理后棉花的吐絮效果

2.3 不同外源物質對棉花產(chǎn)量及其構成因素的影響

噴施不同外源物質對棉花單株結鈴數(shù)、衣分、單鈴重、子指和籽棉產(chǎn)量均有不同影響，且不同劑量處理對其影響也各不相同(表4)。其中，中劑量蕓苔素處理的效果最佳，其籽棉產(chǎn)量達到了6 008.29 kg·hm-2。綜合比較同一劑量下各處理的棉花產(chǎn)量及其構成因素表明，低劑量下，蕓苔素處理的單株結鈴數(shù)、衣分、單鈴重、子指和籽棉產(chǎn)量均較高，其衣分、單鈴重和籽棉產(chǎn)量較CK分別提高3.50%、4.55%和13.05%。中劑量下，蕓苔素處理的單株結鈴數(shù)、衣分、子指和籽棉產(chǎn)量均較高，其衣分、子指和籽棉產(chǎn)量較CK分別提高3.87%、10.22%和19.27%；赤霉素處理的單鈴重較高，較CK提高13.45%。高劑量下，赤霉素處理的單株結鈴數(shù)較高，但與CK無顯著差異；蕓苔素處理的衣分和子指較高，較CK分別提高3.81%和8.76%；縮節(jié)胺處理的單鈴重和籽棉產(chǎn)量較高，較CK分別提高11.64%和12.93%。

表4 不同外源物質處理后棉花的產(chǎn)量及其構成因素

2.4 不同外源物質對棉花纖維品質的影響

由表5可知，低、高劑量下，各處理的纖維長度、整齊度指數(shù)、斷裂比強度、伸長率、棉纖維成熟度比和馬克隆值與CK相比均無顯著差異。中劑量下，赤霉素處理的纖維長度、整齊度指數(shù)和斷裂比強度較高，較CK分別提高6.31%、3.05%和10.51%；但伸長率、棉纖維成熟度比和馬克隆值與CK無顯著差異。

表5 不同外源物質處理后棉花的纖維品質

3 討論

隨著新疆機采棉的逐漸發(fā)展和相應配套栽培措施的完善，目前，打頂和脫葉是全程機械化作業(yè)的兩種主要限制因素。化學打頂可以極大地減少勞動力的投入，提高勞動效率；脫葉催熟是棉花進行機械化采收必不可少的一項環(huán)節(jié)。通過噴施脫葉催熟劑可以促進棉花集中吐絮，葉片脫落，有利于棉花一次性采收，降低生產(chǎn)成本。同時，化學打頂可以塑造良好的株型結構，有利于棉花群體的通風透光，為后期棉花更好的脫葉催熟奠定基礎[5-9]。麥爾哈巴等[22]研究顯示，復硝酚鈉與脫葉催熟劑組合后進行葉面噴施可以有效提高脫葉率；環(huán)烷酸鈉與脫葉催熟劑組合可以有效提高吐絮率。阿力木江等[23]研究發(fā)現(xiàn)，添加植物油助劑可以有效促進棉花脫葉催熟。本研究中不同外源物質處理后，棉花的脫葉率和吐絮率均較CK有所提高，表明在噴施脫葉催熟劑時配合施用其他的外源物質能夠提高脫葉率和吐絮率，降低掛枝率，促進棉花集中脫葉吐絮。其中，中劑量的蕓苔素處理脫葉效果較好，脫葉率達到95.33%，較CK提高17.59%；低劑量蕓苔素處理的催熟效果較好，吐絮率達到98.11%，較CK提高32.87%。即四種外源物質相比較，蕓苔素對棉花脫葉吐絮的綜合提升效果最好，但仍然需要進一步找到更合適的劑量使其脫葉率、掛枝率和吐絮率均達到最佳水平。

棉花的產(chǎn)量和纖維品質是決定最終經(jīng)濟收益的重要組分，受水分和肥料等多方面影響，同時外源物質也是影響棉花生長的關鍵[24-26]。阿力木江等[27]在化學封頂棉花上進行研究發(fā)現(xiàn)，在盛花期葉面噴施適宜濃度的外源物質會對棉花的農(nóng)藝性狀和生物量積累產(chǎn)生影響，有效提高產(chǎn)量。本試驗中，蕓苔素和赤霉素處理后棉花的單株結鈴數(shù)和單鈴重等顯著增加，最終籽棉產(chǎn)量顯著提高。這與前人研究結果一致[28-29]。同時，本研究發(fā)現(xiàn)中劑量赤霉素能顯著提高棉纖維長度、整齊度和斷裂比強度；高劑量的縮節(jié)胺能夠顯著降低棉纖維的馬克隆值，對棉纖維有較好的優(yōu)化效果。但是，噴施何種濃度的外源物質既能提高棉花產(chǎn)量，又能改良纖維品質仍需進一步研究。本研究室會繼續(xù)嘗試將中劑量蕓苔素和赤霉素組合使用，進一步探索其實現(xiàn)脫葉催熟及產(chǎn)量品質同步提升的可能性。