不同化學封頂劑對棉花生長及冠層結構的影響

林熬 邢植 萬亞楠 李文君 王冀川 賈夢夢 崔建強 馬麗 胡寶

摘要：為了解不同化學封頂劑在南疆棉田中的作用效果，研究5種化學封頂劑對棉花生長及產量性狀的影響。結果表明：與人工打頂相比，化學封頂處理的株寬降低3.52 cm，上部果枝縮短增粗，冠層平均LAI和MTA增加了20.31%和2.52%；南疆棉區應用250 g/L甲哌鎓水劑和22.5%的28-表蕓甲哌鎓水劑能夠達到封頂穩產的效果。

關鍵詞：冠層結構；棉花；化學封頂劑；結構；產量；影響

中圖分類號：S562? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2023）01-0023-05

棉花是我國重要經濟作物。在傳統栽培管理中，棉花需要人工打頂以去除中后期的頂端生長，促進果枝形成，保證棉鈴發育。但人工打頂費時費力，不能實現輕簡化栽培[1]。化學封頂是目前人們普遍采取的一項既能快捷控制棉花株型，又能促進高光效群體構建、實現高產的新技術[2]，其原理是利用外源生長調節劑調節棉株內源激素水平及運輸方式，控制莖枝生長的頂端優勢，進而達到抑制營養器官生長、促進花芽分化和蕾鈴形成的目的。但化學封頂的效果與其采用的調節劑種類、施藥條件、棉花長勢等密切相關[3-4]。在20世紀60年代，人們開始研究植物生長調節劑對棉花生長的調控效果，隨后大面積采用矮壯素，較好地解決了棉花徒長問題。隨著相關研究的不斷深入，多種新型植物生長調節劑不斷被報道，包括縮節胺、氟節胺、多效唑、烯效唑、6-BA[5]等。這些制劑在調節冠層葉、鈴空間配置及生殖生長和營養生長轉換、改善冠層光環境、塑造緊湊株型等方面均有一定效果，但作為化學封頂劑，其具體封頂效果尚需研究[3]。以人工打頂為對照，研究不同化學封頂劑對棉花生長及冠層結構的影響，篩選出適于南疆地區的棉花化學封頂劑，為化學封頂技術應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與管理

試驗于2021年在塔里木大學農學試驗站進行。該地點位于塔里木盆地西北邊緣，棉花生長季（4—10月）內平均氣溫19.6 ℃，平均降水量45.8 mm，7月（最熱月）均溫23.9 ℃，全年≥10 ℃，積溫4 147.4 ℃，無霜期220 d，初霜期在10月20日前后。棉花在7月上旬達到生長高峰期，此時是株型控制的關鍵期。試驗地在翻地前基施重過磷酸鈣300 kg/hm2、硫酸鉀150 kg/hm2、尿素75 kg/hm2。播前統一春灌 1 800 m3/hm2，壓堿蓄墑。4月10日播種，采用（66+10）cm×11 cm 株行距配置，理論株數 23.92×104株/hm2。超寬膜（2.05 m）覆蓋，1膜6行模式，滴灌帶放置在膜下窄行中間。全生育期滴水 8 次，共計 3 850 m3/hm2。隨水滴肥5次，共計尿素 450 kg/hm2、高磷三元復合肥（10-30-10+TE）375? kg/hm2、高鉀三元復合肥（12-8-30+TE）225? kg/hm2。

1.2 材料與設計

供試品種為新陸中67號（九圣禾種業有限公司提供），選用5種不同成分封頂劑進行試驗：25%氟節胺懸浮劑（鄭州鄭氏化工產品有限公司，X1）；3%的14-羥蕓·烯效唑懸浮劑（中棉小康生物科技有限公司，X2）；22.5%的28-表蕓甲哌鎓水劑（云南云大科技農化有限公司，X3）；50%矮壯素水劑（山東戴盟得生物科技有限公司，X4）；250 g/L甲哌鎓水劑（河南瀚正益農農業科技有限公司，X5）；以人工打頂為對照（CK）。化學封頂2次，分別為7月5日和7月15日，工作液450 kg/hm2。人工打頂在7月15日進行，摘除主莖頂端一葉一心。試驗共6個處理，每個處理重復3次，計18個小區。隨機區組排列，小區面積為10.5 m×6.8 m=71.4 m2。具體施藥方案見表1。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 農藝性狀 在噴施封頂劑（7月5日）后0，7，14，21 和28 d，測定連續10株棉花的株高（子葉節到主莖頂端的高度）、株寬（棉株橫向最大寬度）、果枝數、總綠葉數及蕾、花、鈴數，計算上部果枝近遠端直徑比（第7臺以上果枝遠端直徑與近端直徑之比[4]）。每個指標取重復數值的平均值。

1.3.2 冠層結構 在噴施封頂劑（7月5日）后10，20，30，40 和50 d，應用 LAI-2000 冠層儀（LI-Cor，USA），參照 Malone 等[6]方法，測定冠層上部（株高的2/3處）、中部（株高的1/3處）、下部（地面）的葉面積指數、散射輻射透過系數、直接輻射透光系數、平均葉簇傾角度、消光系數、葉片分布，計算冠層平均葉傾角。

1.3.3 產量指標 初霜期（10月25日）統計各小區棉花株數，摘取所有吐絮鈴的籽棉，計算單株有效結鈴數、單鈴質量，并計算小區實際籽棉產量。

1.4 數據處理與統計分析

采用 DPS 7.5 統計分析軟件對數據進行差異顯著性檢驗，用 Microsoft Excel 2003 及Origin 2018 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同化學封頂劑對棉花生長發育的影響

2.1.1 對棉花株高的影響 不同化學封頂劑對棉花株高的影響見圖1。圖中同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05），以下同。

由圖1可知，在施藥后7 d內，株高增長速率最大，7～21 d棉花株高增長速率逐漸減小，在28 d左右株高增長基本停止。各處理最終株高總體表現為X2>X1>X4>X3>X5>CK，分別為86.65，85.60，81.46，76.03，74.52，73.68 cm，其中X1，X2顯著高于其他處理，而X3，X5和CK顯著低于X4，X3，X5處理與CK差異不顯著，這說明X3，X5能有效抑制棉花生長，起到類似人工打頂的效果；X4在藥后7 d以后對株高有一定的抑制作用，但最終株高抑制率（較CK株高增長率的倒數）僅有9.47%；X2和X1處理在藥后株高仍有較快增長，最終株高的抑制效果較差。

2.1.2 對棉花株寬的影響 不同化學封頂劑對棉花株寬的影響見圖2。

由圖2可知，各處理株寬隨生育時期的推進逐漸增大，在藥后15 d左右基本固定。從最終株寬大小看，各處理表現為CK>X1>X2>X4>X3>X5，分別為52.45，48.53，48.10，47.95，44.21，43.67 cm，化學封頂處理之間最大株寬相差4.86 cm，與人工打頂處理最大株寬相差8.78 cm，這說明化學封頂能有效控制棉株側枝伸長，縮小棉株空間占位；人工打頂的株寬顯著大于化學封頂處理，說明人工打頂雖控制了主莖頂端生長，但側枝伸長較快，個體橫向發育明顯；化學封頂的橫向生長被明顯抑制，其中X3，X5控制效果最好，株寬較CK減小了18.64%～20.11%。

2.1.3 對棉花其他農藝性狀的影響 不同處理對總綠葉數、主莖節數、果臺數、總果節數、上部果枝近遠端直徑比均有顯著影響，見表2。

由表2可以看出，各處理總綠葉數表現為X2>X1>CK>X3>X5>X4，主莖節數表現為X2>X4>X1>X3>X5>CK，果臺數表現為X2>X1>X4>X3>X5>CK，總果節數表現為X1>X2>X4>CK>X3>X5，上部果枝近遠端直徑比表現為X3>X5>X2>X4>X1>CK。其中，X1和X2處理棉花總綠葉數最多，達40.71～41.30片，顯著高于其他處理，而X4，X5處理最少（不足35片），顯著低于CK處理，X3的總綠葉數與CK差異不大。主莖節數以X1，X2和X4最多，達17.98～18.81節，顯著高于其他處理，而X3，X5，CK的主莖節數差異不大。X1，X2和X4處理的果臺數最高，為12.04～12.78臺，顯著高于其他處理，X3和X5處理的果臺數為10.38～11.04臺，顯著高于CK的9.06臺。X1，X2，X4和CK處理的總果節數差異不大，為21.79～23.03節，但顯著高于X3，X5，X5最低為17.94節。上部果枝近遠端直徑比在1.37～1.56之間，X3比值最大，與X5無差異（P>0.05），與其他處理差異顯著，而CK比值最小，與X1，X2和X4處理差異不顯著（P>0.05）。可見，化學封頂處理的主莖節數、果臺數和上部果枝近遠端直徑比均大于CK，其中，X3和X5處理的主莖節數、果臺數與CK差異較小，且綠葉總數、總果節小于CK，這說明其封頂效果與CK相似，控制株型效果優于CK。

2.2 不同化學封頂劑對棉花冠層的影響

2.2.1 不同化學封頂劑對冠層不同部位葉面積指數（LAI）的影響 LAI大小能直接影響作物冠層透光率，進而影響光合有機物的積累，見圖3。

從圖3可以看出，各處理LAI隨棉花生育期推進，其冠層上部和中部LAI總體表現為先增大后減小的趨勢，冠層下部LAI則表現為下降趨勢。化學封頂處理的冠層上、中、下部LAI均大于同期人工打頂處理，且各部位LAI均在施藥后30～40 d左右達到最大值。此時，化學封頂處理的總LAI較人工打頂處理平均高出15.61%，達到顯著水平，其中上部LAI平均高出 17.83%，中部平均高出 10.52%，下部平均高出9.34%。在施藥后50 d左右，化學封頂處理各部位LAI仍大于人工打頂處理，總的LAI平均高出20.46%。可見，化學封頂處理的LAI峰值較高且峰值持續時間較長，這對棉花中后期同化物合成與積累有利。不同化學封頂劑處理間的LAI總體表現為X5>X2>X1>X3>X4，上部以X5上升速度最快，X1和X3上升較緩慢；中部以X4上升速度最快，X1上升較緩慢；下部以X4下降速度最快，X5下降速度較緩慢。

2.2.2 不同化學封頂劑對冠層不同部位平均葉傾角（MTA）的影響 ＭTA指葉片與水平面的夾角，是反映作物群體不同部位葉片著生狀況的重要指標，其值越大，表明葉簇上舉，株型越緊湊[7]。不同化學封頂劑對冠層不同部位MTA的影響見圖4。

由圖4可知，施藥后隨著生育期的推進，冠層上、中、下部的ＭTA均呈下降趨勢。各部位MTA總體表現為：上部>中部>下部。不同處理間各部位MAT在施藥后30 d差異較明顯，其中化學封頂處理的上部MTA較人工打頂處理平均高出 4.27%，中部MAT平均高出 2.60%，下部平均高出3.15%，這說明化學封頂具有促進冠層葉片向直立方向生長的效果，且以上層葉片的作用效果更明顯。各化學封頂劑處理間MTA大小總體表現為：X5>X4>X1>X3>X2。

2.3 不同化學封頂劑對棉花產量性狀的影響

不同化學封頂劑處理對棉花產量性狀的影響見表3。

從表3可知，在收獲株數相近的條件下，各處理單株有效鈴數和總鈴數表現為X3>X5>CK>X1>X2>X4。X3和X5的單株鈴數和總鈴數較CK分別增加0.46個和12.67萬株/hm2，其中X3和X5的單株鈴數顯著高于CK處理，而X2，X4的單株鈴數和總鈴數顯著低于其他處理，較CK分別少1.42個和30.31萬株/hm2。在鈴質量方面，各處理間除X4顯著較小外其他處理之間差異不大。從最終籽棉產量上看，各處理表現為X5>X3>CK>X2>X1>X4，X5顯著高于其他處理，較CK增產4.83%，X3與CK差異不大，而X2，X1，X4均顯著小于CK，其籽棉產量較CK分別減產28.94%，29.44%和61.33%。可見，封頂劑處理間，只有處X3和X5處理具有增產效果，而X4，X1和X2處理的單株鈴數、鈴質量較小，產量下降。

3 結論與討論

在棉花成鈴關鍵期利用化學封頂劑來控制棉花徒長，能夠起到避免養分流失、塑造理想株型、構建良好群體結構的作用，因此，化學封頂已成為棉花優質高產栽培中的一項關鍵措施。安靜等[8]研究表明，噴施縮節胺后能控制主莖生長點的發育和花芽分化相關基因組的表達，從而降低株高，達到化學封頂的效果。戴翠榮等[9]研究也發現，噴施氟節胺可控制棉花果枝與葉枝伸長，縮小果枝與主莖之間角度并控制頂芽分化，實現棉花封頂。本試驗表明化學封頂能在一定程度上控制棉花無限生長，其中，株寬較CK降低了3.52 cm，上部果枝近遠端直徑比增加了0.09，即在控制棉株橫向生長方面具有較好效果。不同藥劑對棉株縱向生長的控制能力有所不同，X5對株高（抑制率87.71%）、葉片生長（總綠葉數較CK減少3.07片）、主莖節數（較CK僅增加0.78節）、果臺數（較CK僅增加1.32臺）和總果節數（較CK減少3.87節）的控制效果最好，其次是X3，其對株高的抑制率為31.35%，綠葉總數和總果節數較CK減少1.55片和2.56節，主莖節數和果臺數較CK增加1.53節和1.98臺；X1和X2的控制效果最差，對株高的抑制率僅為5.68%～6.18%，總綠葉數、主莖節數、果臺數和總果節數較CK分別增加3.69～4.28片，2.75～3.58節，3.00～3.72臺和1.10～1.24節。

葉面積指數是反映棉花冠層特性的重要指標之一。杜明偉等[10]研究指出，化學封頂處理的葉面積指數最大值明顯超過人工打頂處理，且高值持續期長。本試驗結果顯示，化學封頂處理的棉花冠層上、中、下部LAI及MTA均大于同期人工打頂處理，LAI以冠層上、下部增幅較大，MTA以冠層上部差異較大，這可能與化學封頂后植株上部果臺數及葉片較CK有一定增加，枝葉縮短上舉，且生長點維持一定的GA3水平，造成棉株能維持一定長勢而不早衰有關[11]。X5處理的上層、下層LAI較CK增加最大，達45.32%和35.85%，X1的上層和X2，X3的下層增幅較大，X5的上部、中部、下部平均MTA較CK增加最多，其次是X3。可見，X5處理對冠層LAI和MTA具有較好的調節促進作用。

X3和X5處理的單株鈴數較CK增加了0.46個和0.27個，籽棉產量增加了0.45%和4.82%，其他化學封頂處理的產量影響均為負效應。可見，250 g/L甲哌鎓水劑的封頂效果最好，其次是22.5%的28-表蕓甲哌鎓水劑，兩者在7月5日噴施900 g/hm2、7月15日噴施750 g/hm2和1 350 g/hm2，均可達到封頂、塑形、穩產的效果。

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Effects of Different Chemical Capping Agents on Cotton Growth and Canopy Structure

LIN Ao1，XING Zhi1，WAN Ya'nan1，LI Wenjun1，WANG Jichuan1*，JIA Mengmeng2，CUI Jianqiang2，

MA Li2，HU Bao2

（1. College of Agriculture， Tarim University， Alar Xinjiang? 843300， China;? 2. Institute of Agricultural Science， the Third Division of Xinjiang Production and Construction Corps， Tumushuke Xinjiang? 843901， China）

Abstract：? To understand the effects of different chemical capping agents in cotton fields in southern Xinjiang， we studied the effects of five chemical capping agents on cotton growth and yield traits. The results showed that： Compared with manual topping treatment， plant width of chemical topping treatment decreased by 3.52 cm， the upper fruit branches shortened and increased diameter， and the average canopy LAI and MTA increased by 20.31% and 2.52%， respectively; The application of 250 g/L methyl piperonium aqueous agent and 22.5% 28-epoxide aqueous agent could achieve the maximum yield stability in southern Xinjiang cotton region.

Key words： canopy structure; cotton; chemical capping agent; structure; yield; effect