滴施縮節胺對棉花生長發育及產量的影響

張 特 李廣維 李可心 李欣欣 趙 強

（1新疆農業大學農學院/棉花教育部工程研究中心，830052，新疆烏魯木齊；2中國農業大學農學院/植物生長調節劑教育部工程研究中心，100193，北京）

棉花產業是新疆農業經濟的重要組成部分，化控技術與膜下滴灌技術是棉花生產中的重要措施[1]。應用植物生長調節劑縮節胺（DPC）和多效唑等可調控棉花的營養生長與生殖生長以獲得高產，其中，DPC應用最為廣泛。DPC通過減少棉花內生赤霉素水平來抑制細胞的伸長和擴大，進而影響棉花的生長，塑造良好株型，改善生理特性、產量及纖維品質[2-3]。在棉花生育期內，除第1次滴灌外，其余滴灌均添加氮肥、鉀肥或微量元素肥料。在棉田滴灌技術基礎上，已有部分研究[4-6]證明，枯草芽孢桿菌、哈茨木霉菌、金都爾乳油和噻蟲嗪等農藥隨水滴施的效果與葉面噴施無顯著差異，但對于植物生長調節劑隨水滴施的研究較為缺乏。楊建榮等[7]研究表明，隨水滴施DPC對棉花幼苗無顯著影響。鄧忠等[8]研究表明，與葉面噴施DPC相比，生育期間隨水滴施多效唑更有利于棉花的生長發育，促進了棉花相對葉綠素含量的增加，光合物質積累量提高，產量得到提升。葉面噴施DPC化控的有效期只有14d左右，因此滴灌棉田全生育期一般需噴施4～5次，這不僅增加生產成本，也不利于技術的標準化。滴灌棉田全生育期一般滴水8～10次，平均7～10d滴水1次，幾乎覆蓋棉花全部化控時期。DPC隨水滴施可以減少農機資金投入，避免機耕道對棉花的損傷，節約成本。前人對DPC作用機理及應用技術的研究已經很多，但將膜下滴灌與DPC化控技術結合調控棉花生長的研究鮮有報道。為此，本試驗將化控技術與膜下滴灌相結合，探索新的DPC施用方式，探究滴施DPC代替噴施的可行性。研究滴施不同劑量DPC對棉花生長發育的影響，為棉花的全程簡化栽培與節本增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與試驗材料

試驗于2019-2020年在新疆沙灣縣四道河子鎮進行，前茬作物為棉花。土壤質地為壤土，pH 8.11，有機質11.2g/kg、速效氮66.43mg/kg、速效磷10.7mg/kg、速效鉀285mg/kg。該地區2019與2020年年均降雨量分別為267.57和283.21mm，2019年年均溫度8.0℃，≥10℃積溫為3877.2℃；2020年年均溫度7.6℃，≥10℃積溫為3960.5℃。種植棉花品種為惠遠720（2019年）與新陸早60號（2020年），由新疆農業科學院提供。試驗藥劑為98%DPC可溶粉劑，由河北國欣諾農生物技術有限公司生產。

1.2 試驗設計

采用單因素隨機區組試驗設計，設置4個滴施DPC劑量水平，用量為262.5、525.0、1050.0和2100.0g/hm2，以噴施量525.0g/hm2DPC為對照，分別用D1、D2、D3、D4與CK表示，共5個處理，每個處理重復3次，每小區面積69.0m2（6.9m×10.0m）。試驗小區均配有15L小型施肥罐，同時在施肥罐上設置控水閥門，以控制水量。施用時期為蕾期至盛花期，分4次滴施。在棉花蕾期開始滴頭水并施DPC，滴施時間與劑量詳見表1（2019與2020年時期相近）。

表1 滴施縮節胺時間及劑量Table 1 Dates and dosages of DPC through drip irrigation g/hm2

試驗地塊種植模式為1膜6行，行距為66cm+10cm，株距為10cm。2019年4月10日施基肥，其中尿素（46%N）300kg/hm2、過磷酸鈣（64%P2O5）300kg/hm2、硫酸鉀（50%K2O）150kg/hm2，一次性施入。4月16日播種，4月27日出苗，7月13日打頂。6月14日起試驗地塊進行滴灌施肥。2020年4月15日施基肥（肥料類型與用量與2019年相同），播種、出苗與打頂時期與2019年相近。滴灌頭水不施肥，頭水后每隔10d左右滴水1次，全生育期滴水9次，具體水肥運籌情況詳見表2（2年的滴灌時間與用量基本一致，僅列出2019年數據）。中耕、脫葉等其他栽培措施參照一般高產田要求進行。

表2 2019年棉花田間試驗灌水與肥料分配Table 2 Irrigation and fertilizer allocation in cotton field trials in 2019

1.3 測定項目與方法

1.3.1 棉株農藝性狀 于收獲期在各小區選取長勢一致的棉花10株（中行與邊行各5株）進行定株，測量棉花株高（子葉節至生長點）、莖粗、第1果枝高度、果枝臺數、主莖節間數、主莖節間長度、果枝及果節長度。

1.3.2 根系構型指標 試驗結束時每個處理取10株棉花（中行與邊行各5株），用緩慢流水沖洗根系，然后使用根系掃描儀（Scan Maker i800 plus）對根系進行掃描，將掃描獲得的根系圖像利用萬深LA-S系列植物圖像分析系統進行分析，從而獲取根系構型相關指標，包括根系表面積、根系體積、平均直徑、總根長和根尖數等。

1.3.3 干物質積累量 于棉花蕾期、花鈴期（初花期、盛花期與盛鈴期）和吐絮期等各個生育時期，各小區選取長勢均勻的10株棉花按照莖、葉（營養器官）、蕾、花、鈴（生殖器官）等分開，放入電熱恒溫鼓風干燥箱105℃殺青30min，然后80℃恒溫烘至恒重，記錄重量。

1.3.4 產量及其構成因素 吐絮期于每個小區選取6.67m2的樣點3個，調查樣點內全部株數和鈴數，折算出單株結鈴數和單位面積總鈴數，并估算產量；同時各小區選擇生長一致棉株取上、中、下吐絮棉鈴各20個，帶回測定重量并進行軋花，得出單鈴重及衣分。

1.4 數據處理

采用Microsoft Office 2010軟件整理數據，采用SPSS 22.0軟件One way ANOVA分析不同處理之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 各處理對棉花農藝性狀的影響

2.1.1 對棉花部分農藝性狀的影響 由表3可知，2019年棉花株高隨DPC劑量的增加呈下降趨勢，D4處理株高較D1、D2和D3處理分別降低了13.31%、12.71%和5.44%，但各滴施處理株高與CK差異均不顯著。2020年D3處理棉花株高顯著低于其他處理，較其他處理平均降低了5.95%；D1、D2和D4處理的株高與CK處理差異不顯著。第1果枝高與株高規律相似，均為D3處理最低。2020年的棉花主莖葉片數在各處理間存在顯著性差異，莖粗、第1果枝高和果枝臺數與CK處理相比差異均不顯著。

表3 各處理對棉花農藝性狀的影響Table 3 Effects of each treatment on agronomic characters of cotton

2.1.2 對棉花主莖節間長的影響 由圖1可知，D2處理下的全部主莖節間長與CK處理相比均無顯著性差異，表明噴施與滴施DPC 2種形式對棉花主莖節間生長的抑制效果相似。2019年，D4處理與其他處理相比，第7至第9主莖節間平均減少了37.00%、30.18%和26.55%，第11主莖節間長平均減少了17.01%。2020年，各處理間僅在第5、第7和第13主莖節間長存在顯著性差異，D3處理均為最低值。以上表明，噴施與滴施DPC均對棉花中上部主莖節間具有較好的抑制作用，其抑制效果隨滴施DPC劑量增加略呈增強趨勢。

圖1 各處理對棉花主莖節間長的影響Fig.1 Effects of each treatment on internode length of cotton main stem

2.1.3 對棉花果枝及果節長度的影響 由圖2可知，2019年滴施處理下第2至第8果枝（除第5果枝）長均以D4處理最低，但均與CK處理無顯著差異。2019年D3處理的第3果枝長與CK處理相比顯著增加。2020年第6至第8果枝長最低值均為D4處理，但滴施處理不同部位果枝長與CK處理均無顯著差異。滴施處理中D3處理第2至第5果枝的果枝長相比其他處理平均增長了21.30%（2019年）和7.23%（2020年）。滴施DPC對棉花上部果枝影響較小，對棉花中下部果枝存在抑制效果，但其抑制效果與劑量并無明顯的線性相關關系。

圖2 各處理對棉花果枝長度的影響Fig.2 Effects of each treatment on the length of cotton fruit branch

由圖3可知，各處理對果枝第1果節長無顯著影響。CK處理對棉花第2果節長有較大影響，CK處理下第2至第4與第6果枝的第2果節長最短，分別比滴施DPC處理的平均果節長縮短了25.04%、13.32%、20.99%與12.97%，同時與D3處理下第3、第4果枝的第2果節長呈顯著性差異。以上表明，DPC對果枝長的主要影響集中在第2果節，且噴施DPC較滴施對第2果節生長的抑制程度更高。

圖3 各處理對2020年棉花果節長度的影響Fig.3 Effects of each treatment on the length of cotton fruit node in 2020

2.2 各處理對棉花根系構型的影響

棉花根系的總長度、總表面積、總體積與平均直徑是根系最為直觀的重要指標，均能反映根系吸收水分與養分能力的強弱。由表4可知，D2與D3處理的棉花總根長度顯著高于D1與CK處理，相比CK處理分別增加了34.56與36.95mm。各處理的總根表面積間無顯著差異。D2、D3與D4處理的總根體積與平均直徑相比其他處理有一定程度減少，其中D2處理的總根體積相比CK處理減少了40.92cm3，D3處理的根系平均直徑相比D1與CK處理顯著減少了0.54與0.50mm。以上表明，D2、D3與D4處理的棉株根系較為纖細，但總根長度與總根表面積較其他處理相似或有所增加，能保證水分及養分的正常吸收。

根系的根尖數、分叉數與連接數決定根系營養吸收效率與空間分布密度，其數量越多，根系吸收和代謝營養物質的能力越大。由表4可知，與D3處理相比，D1、D2、D4和CK處理的根尖數顯著減少了41.45%、31.49%、36.94%與39.50%。D2、D3與D4處理的根系連接數與分叉數顯著高于D1與CK處理，其中D3處理的根系連接數最高，相比CK處理增加了32.40%；D2處理的根系分叉數最高，相比CK處理增加了28.89%。

表4 各處理對棉花根系構型的影響（2020）Table 4 Effects of different treatments on cotton root architecture(2020)

2.3 各處理對棉花干物質積累量與分配的影響

由表5可知，各處理下棉花初花期和盛花期的干物質積累量及分配比例無顯著差異，但在初花期其生殖器官干物質分配比例隨著DPC用量增加而增加，D4處理較D1處理增加了5.67%。CK處理的生殖器官占比與D2處理相比無顯著差異。盛鈴期各滴施處理間的干物質積累總量、營養器官與生殖器官干物質積累量均無顯著差異。D1處理的干物質積累總量與營養器官干物質積累量相比CK處理明顯減少了6.96和4.60g，但其干物質分配比例較為一致，均無顯著差異。

表5 各處理對棉花干物質積累量與分配的影響（2019）Table 5 Effects of each treatment on dry matter accumulation and distribution of cotton(2019)

2.4 各處理對棉花產量及纖維品質的影響

由表6可知，2019年各處理棉花的產量及其構成因素均無顯著性差異。2020年滴施DPC處理中，D3處理的籽棉與皮棉產量表現較好，相比其他處理平均產量分別增加了4.90%與6.49%。CK處理的棉花單株結鈴數最高，顯著高于D2和D4處理，分別增加了0.46與0.47，其籽棉產量與皮棉產量相比D2處理有顯著提高。CK處理在2年試驗中產量表現較滴施DPC相似或提高。2年試驗中，D3處理棉花籽棉產量與皮棉產量較其他處理平均增加3.81%。

表6 各處理下棉花產量及其構成因素Table 6 Cotton yield and its components under each treatment

由表7可知，2019年D1處理的纖維長度整齊度顯著高于D3處理，增長了1.67%。纖維長度、斷裂比強度、斷裂伸長率及馬克隆值等纖維品質在各處理間均無顯著差異。

表7 各處理對棉花纖維品質的影響Table 7 Effects of treatments on cotton fiber quality

3 討論

農藝性狀的變化可直觀地反映棉花生長發育的狀況。在現代棉花高產栽培作業中，通過DPC應用技術及配套管理措施來塑造理想株型及構建合理群體成為生產者及科研工作者關注的重點。前人研究[9-11]表明，施用DPC后會顯著降低棉花的株高與主莖節間長，并會隨著DPC的用量增加而持續降低，對主莖中上部的抑制作用大于下部。本試驗所得規律與其一致。本試驗中，隨水滴施DPC 1050g/hm2即可對棉花的株高、莖粗與果枝長等農藝性狀形成有效控制，使得棉花株高控制在70cm左右，第1果枝高約為15cm，滿足后期機械采收要求，與常規噴施DPC效果相似。本試驗中D4處理的棉花株高與部分主莖節間長相比滴施較低劑量DPC處理有所增長，可能是高劑量DPC處理控制有效期結束后，赤霉素的合成前體積累較多，生長反跳效應造成株高及中上部主莖節間長度增加[12]。

棉花果枝長度不僅關乎冠層結構和田間管理效率（包括機械采收），也是影響棉花成鈴結構的重要因素[13]。不同部位的果枝長度與產量也存在比較密切的關系[14-15]。本試驗中DPC主要影響了中下部果枝，與對主莖節間的控制范圍一致；對果節尤其是第2果節的長度控制效果較為明顯，但滴施不同劑量DPC下第2果節長度無明顯規律。以上結論與趙文超等[13]和何鐘佩等[16]在DPC定位定量效應研究上總結的規律基本一致，但本試驗中果枝與果節長度對DPC劑量的響應在2年試驗中未存在較為明顯且一致的規律。

干物質的積累與運輸可反映作物群體的光合特性，是形成棉花產量的基礎[17]。霍飛超等[18]研究表明，花期生殖器官隨DPC用量的加大而增加；Pettigrew等[19]研究發現，在盛花期噴施DPC后，棉鈴中干物質質量比例提高了8%。本試驗中，初花期棉花生殖器官干物質積累量占比隨DPC用量的增加而增加外，與上述結論較為一致。汪玲等[20]試驗表明，棉株干物質積累總量與皮棉產量之間存在很好的一致性，同時本試驗中CK處理的干物質積累總量與生殖器官積累量較高，其產量在2年試驗中均表現較好，表明棉花干物質積累量與棉花產量相關性較大，與其結論一致。

棉花產量對DPC的響應并不一致，在不同試驗地點或試驗條件下棉花產量或增加或減少[19-22]。Siebert等[15]發現，與對照相比，DPC處理的棉花籽棉產量與皮棉產量顯著提升。Gonias等[23]認為DPC在誘導棉花緊湊冠層形成的同時會顯著影響其生理進程，進而導致棉花產量有所減少。Shahbaz等[3]認為，應用DPC會降低棉花后期的光合作用，導致產量降低。本試驗結果表明，噴施DPC處理下的產量因單株結鈴數增加有一定增長，而不同滴施DPC劑量下棉花產量并無顯著差異。徐新霞等[24]研究發現，DPC施用后，棉株單株結鈴數相比對照增加了0.41～1.74，單鈴重略有增加，與本試驗結論較為一致。DPC化控對棉花纖維品質的影響研究較多。Mao等[14]研究表明，DPC劑量對棉纖維長度沒有顯著影響。通過不同劑量DPC試驗發現，不同處理間的纖維強度、馬克隆值和整齊度指數均無顯著變化[25]。本試驗中，滴施不同劑量DPC對棉纖維的馬克隆值產生一定影響，但各處理并未達到顯著差異。

4 結論

隨著滴施DPC劑量的增加，棉花株高和中上部主莖節間長呈降低趨勢；DPC對棉花中下部果枝同樣存在抑制作用，但抑制效果與滴施劑量并不是劑量越大控制效果越強。滴施DPC同常規噴施對于棉花的株高、莖粗、主莖節間長與果枝長度等農藝性狀的控制效果相近。滴施處理中1050.0g/hm2DPC在2年試驗中均有較高的產量表現，籽棉與皮棉平均增產了3.81%。因此，北疆棉區推薦滴施1050.0g/hm2DPC，可有效控制棉花生長，提高棉花生殖器官占比，有利于產量提升。