增施乙烯利對長江流域麥/油后直播棉脫葉催熟效果及產量的影響

宋興虎 ，張特 ，張祥 ，張麗娟 ，徐道青 ，杜明偉 ，田曉莉 ，李召虎

（1.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，北京 100193；2.揚州大學 農學院，江蘇 揚州 225000；3.江西省經濟作物研究所，江西 南昌 330202；4.安徽省農業科學院 棉花研究所，安徽 合肥 230031）

長江流域是我國傳統植棉地區，20世紀80年代以來多采用育苗移栽方式，與糧食作物或油菜進行兩熟種植[1]。但近10 a來，我國農業用工迅速減少、用工成本快速上升，費時費工的育苗移栽正在向麥/油后直播進行轉變[2]。麥/油后直播棉一般于5月下旬至6月上旬播種，在10月上旬或中旬進行化學脫葉催熟，為機械采收做好準備[3-4]。與育苗移栽相比，直播棉開花結鈴時間短、成熟吐絮遲，且最晚需在11月中旬收獲，從而保障下茬作物的播種。這意味著直播棉對催熟的需求較以往的育苗移栽棉更高。

有研究表明，當一次噴施后仍有棉花大量葉片未脫或棉鈴需要催熟時，有增加脫葉催熟劑或乙烯利的必要性[5]。在適宜的范圍內增加脫葉催熟劑用量可使脫葉率顯著提高，明顯縮短脫葉進程[6-7]，而過量會引起失水速率過快，葉片枯而不落[8]，用量不足時脫葉效果無法達到預期要求[9]。乙烯利在促進棉鈴開裂、吐絮上起到主要作用[10-11]，同時，乙烯利與脫葉劑混合或復配使用后會使其作用加強[12]，增加劑量亦會進一步縮短催熟所需時間。在長江棉區棉花自然吐絮進程慢、吐絮率較低的情況下，增加脫葉催熟劑劑量后吐絮率顯著增加，尤其是配合有高劑量的乙烯利表現尤為突出[13-14]。而NAJEEB等[15]研究表明，棉花的催熟效果不會隨脫葉催熟劑或乙烯利用量的增加而提升，且與棉花的吐絮情況和環境條件無關，品種在催熟過程中起到了決定性作用。

50%噻苯·乙烯利懸浮劑是中國農業大學研發的棉花脫葉催熟一體化產品，有效成分噻苯隆（以脫葉為主）和乙烯利（以催熟為主）的含量（m/m）分別為10%和40%[16]。該產品使用方便，但由于有效成分配比單一，對成熟度不同的棉田有時不能既滿足脫葉需求又滿足催熟需求。鑒于長江流域麥/油后直播棉的成熟一般較晚，本研究探討了在應用50%噻苯·乙烯利的基礎上再添加乙烯利是否可改善催熟效果。另外，研究和實踐表明，乙烯利用量過大會帶來枯葉風險、增加機采棉雜質。

本研究系統考察了50%噻苯·乙烯利混用乙烯利對直播棉脫葉催熟效果及產量和品質的影響，旨在優化其脫葉催熟技術、為促進該棉區棉花生產方式的轉變提供技術貯備。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于 2020 年在長江流域棉區的江蘇大豐、江西九江和安徽安慶3個試驗點開展。各試驗點的種植制度、土壤類型和播前土壤基礎養分含量如表1所示，播種時間、脫葉催熟劑噴施時間及生長季的溫度條件和總降水量如表2所示。

表1 各試驗點土壤類型及肥力Tab.1 The soil type and fertility of experimental locations

表2 各試驗點播期、脫葉催熟日期及生育期基本氣象數據Tab.2 Basic meteorological data for planting date，defoliation and ripening date，and growth period of experimental locations

1.2 試驗材料

供試棉花品種為中棉所50（CCRI 50，轉基因抗蟲早熟品種，由中國農業科學院棉花研究所培育），全生育期110 d左右，株型緊湊、吐絮暢且集中。

供試脫葉催熟劑為50%噻苯·乙烯利懸浮劑（T·E），由河北國欣諾農生物技術有限公司生產；40%（質量分數）乙烯利水劑（E），由江蘇安邦電化有限公司生產。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，重復3次，處理為T·E單用（1 500、3 000 mL/hm2）及與E（1 500、3 000 mL/hm2）混用，以清水為對照（表3）。試驗地76 cm等行距種植，小區為8行區，行長6 m，小區面積為41 m2。脫葉催熟劑使用電動背負式噴霧器均勻噴灑，藥液量為600 L/hm2，小區間用塑料布隔離以防液滴漂移。藥后25 d的日均溫、降水量和日照時長如圖1所示，氣象數據由各試驗點所在的農業氣象站提供。棉田水肥運籌、縮節安使用和其他農藝措施均遵循當地棉田管理進行。

圖1 試驗點脫葉催熟劑藥后25 d日平均氣溫、降水量與日照時長Fig.1 Average daily temperature，precipitation，and sunshine duration 25 days after defoliation and ripening

表3 脫葉催熟試驗設計及處理Tab.3 Design and treatment of defoliation and ripening mL/hm2

1.4 測定項目及方法

1.4.1 脫葉率及吐絮率測定 于小區中間行選擇長勢相對一致的連續10株進行標記，噴施脫葉催熟劑前1～2 d（藥前調查）、藥后14 d和藥后28 d使用株式圖調查記錄標記植株的葉片數和棉鈴數，統計藥后剩余綠葉數和枯葉數，并計算脫葉率和吐絮率。

1.4.2 產量及其構成因素測定 將1.4.1標記植株的鈴數換算為單位面積鈴數；在每個小區額外收取90鈴（整體），用于測定單鈴質量和衣分（纖維質量/籽棉質量）。收獲每小區2個邊行外的所有吐絮鈴，與90鈴質量相加，換算單位面積實收籽棉產量和皮棉產量。

1.4.3 纖維品質檢測 測完衣分后的皮棉取15 g，送農業部棉花質量監督檢驗測試中心用大容量棉花纖維測試儀（HVI）測定棉花纖維品質，包括纖維上半部平均長度（mm）、均勻度指數（%）、強度（cN/tex）、馬克隆值（成熟度和細度）和伸長率（%）。

1.5 數據分析

試驗采用Microsoft Excel 2019（Microsoft，Bothell，WA，USA）進行數據整理和計算，采用SPSS 23.0（SPSS Institute，Inc，Chicago，USA）中的一般線性模型程序（GLM）進行方差分析（ANOVA），采用新復極差法（Duncan′s）檢驗平均數（P＜0.05），采用SigmaPlot 12.5（Systat Software，Inc，California，USA）繪圖。

2 結果與分析

2.1 藥前棉花葉片數及吐絮率分析

調查可知，棉花藥前葉片數在不同地點間差異顯著（P＜0.05）。江西九江棉花群體最大，單位面積葉片數最多，為470.0片/m2；其次為江蘇大豐，為326.0片/m2；安徽安慶葉片數最少，為230.0片/m2。從圖2可以看出，大豐的葉片大、顏色深，表現出貪青旺長跡象；安慶的棉田因遭受葉蟬為害，葉片不僅少且顏色發紅，呈早衰跡象。藥前吐絮率仍以九江試驗點最高，為33.57%，其次為大豐和安慶，分別為13.22%和7.1%，說明九江試驗點的成熟度高于大豐和安慶。

圖2 試驗點的脫葉催熟劑藥前棉田Fig.2 Cotton fields before defoliation and ripening

2.2 脫葉催熟處理對棉花殘留綠葉數和枯葉數的影響

噴施脫葉催熟劑后殘留的綠色葉片會對原棉造成色素污染，枯葉則是棉纖維雜質的主要來源。因此，藥后綠葉數和枯葉數也是衡量化學脫葉效果的重要指標。

由圖3可知，藥后14 d，安慶試驗點的藥后殘留綠葉數最少，僅為12.1～25.6片/m2，且處理間無顯著差異，這可能是因為安慶點遭受蟲害引起早衰所致；大豐試驗點的殘留綠葉數最多，一方面可能與該點棉田貪青晚熟對脫葉劑的敏感性較低有關，另一方面也可能與該點藥后的平均氣溫低不利于噻苯隆發揮作用有關（圖1）。在大豐和九江，脫葉催熟處理藥后14 d的綠葉數較對照減少，并隨T·E劑量的增加減幅加大，與E混用后綠葉數進一步減少。藥后28 d，九江試驗點除對照外殘留綠葉數也達到較低水平，而大豐試驗點的綠葉數仍然處于較高水平，如對照的綠葉數為259.2片/m2，各處理雖然較對照顯著減少46.02%，但殘留綠葉數仍多于139.9片/m2。

圖3 脫葉催熟處理對藥后14、28 d棉花殘留綠葉數的影響Fig.3 Effect of defoliation and ripening on the number of cotton green leaves after 14 and 28 days of treatment

由圖4可知，藥后14 d，脫葉催熟處理的殘留枯葉數與對照相比較多，其中，大豐試驗點添加高劑量（3 000 mL/hm2）E的枯葉數多達54.3～61.6片/m2。藥后28 d，九江和安慶的枯葉數均降到很低水平（＜6.0片/m2），且處理間無顯著差異；大豐試驗點的枯葉數則不降反增，可能是因為一部分殘留綠葉轉為了枯葉，另外，仍以添加高劑量（3 000 mL/hm2）E的枯葉數最多。

圖4 脫葉催熟處理對藥后14、28 d棉花殘留枯葉數的影響Fig.4 Effect of defoliation and ripening on the number of cotton dry leaves after 14 and 28 days of treatment

2.3 脫葉催熟處理對棉花脫葉率的影響

由圖5可知，棉花脫葉率在不同地點間差異顯著（P＜0.05），藥后14 d安慶的平均脫葉率為91.9%，九江為79.9%，大豐僅為30.2%；藥后28 d，安慶和九江試驗點的脫葉率分別為96.6%和95.4%，均已達到機采對脫葉率的要求（＞95%），但大豐試驗點仍處于51.0%的較低水平。

圖5 脫葉催熟處理對藥后14、28 d棉花脫葉率的影響Fig.5 Effect of defoliation and ripening on cotton defoliation rate after 14 and 28 days of treatment

安慶試驗點對照的自然脫葉率較高，脫葉催熟處理與對照間無顯著差異，這與該試驗點棉田的早衰有關。大豐和九江試驗點的脫葉催熟劑處理顯著提高了藥后14、28 d的脫葉率（P＜0.05），且藥后14 d隨T·E和E用量的增加脫葉率有增加趨勢，藥后28 d各處理間的脫葉率則相當。

2.4 脫葉催熟處理對棉花吐絮率的影響

由圖6可知，大豐和安慶試驗點藥前吐絮率相當，但藥后14 d安慶的平均吐絮率遠高于大豐，這可能是因為安慶棉田受葉蟬為害嚴重，出現早衰現象，棉鈴也因此加快了吐絮進程。

圖6 脫葉催熟處理對藥后14、28 d棉花吐絮率的影響Fig.6 Effect of defoliation and ripening on cotton boll opening rate after 14 and 28 days of treatment

藥后14 d，大豐和安慶的脫葉催熟處理未表現出催熟效果，九江低劑量T·E混用E和高劑量T·E單用及混用E的吐絮率顯著提高（P＜0.05），提高幅度為17.95～29.30百分點。

藥后28 d，安慶所有處理包括清水對照的吐絮率均達到100%；九江清水對照的自然吐絮率也達到了92.22%的較高水平，6個脫葉催熟處理的吐絮率雖顯著高于清水（P＜0.05），但幅度并不大（96.57%～99.69%）。大豐因貪青晚熟和藥后溫度條件不佳，對照的自然吐絮率仍不到40%，T·E單獨使用未表現出催熟效果，混用E后吐絮率顯著增加（P＜0.05），尤其是混用高劑量E的吐絮率達到71.16%～81.58%，但距機械采收的要求（90%）仍有差距。

2.5 脫葉催熟處理對棉花產量及其構成因素與纖維品質的影響

方差分析結果表明（表4），3個試驗點間的棉花產量及其構成因素差異顯著（P＜0.05），而脫葉催熟處理僅顯著影響單鈴質量。九江試驗點的產量最高，大豐和安慶的產量不足九江試驗點的50%，主要原因在于九江的鈴數多于大豐和安慶。脫葉催熟處理降低了棉鈴鈴質量，降幅為0.1～0.3 g，且除低劑量T·E單用外差異均達到顯著水平（表4）。此外，鈴質量和衣分還受到地點和處理互作的顯著影響，表現為單鈴質量大豐試驗點脫葉催熟處理均顯著低于對照（P＜0.05），而安慶試驗點脫葉催熟處理與對照間無顯著差異；衣分方面大豐與安慶試驗點的脫葉催熟處理間存在顯著差異而九江點各處理間無顯著差異。

表4 試驗地點和脫葉催熟劑處理對棉花產量及其構成因素的影響Tab.4 Effects of experimental sites and defoliation and ripening on cotton yield and yield components

由表5可知，試驗地點間的棉花纖維長度、纖維整齊度和馬克隆值存在顯著差異（P＜0.05），其中,大豐試驗點的纖維長度最長（30.34 mm）、安慶試驗點的纖維整齊度最高（85.64%）、九江試驗點的馬克隆值最高（5.55）；脫葉催熟處理顯著降低了棉纖維的馬克隆值，降幅為0.56～0.73，對其他纖維品質指標均無顯著影響。此外，馬克隆值還受地點與處理的交互作用影響，表現為大豐試驗點脫葉催熟處理棉花馬克隆值均顯著低于對照（P＜0.05），九江與安慶試驗點各處理間無顯著差異。

3 討論

本研究3個試驗點的棉田類型差別很大，其中，大豐試驗點為貪青晚熟棉田，九江試驗點為正常熟相棉田，安慶試驗點為早衰棉田。不同類型棉田的自然脫葉和吐絮進度不同，對脫葉催熟處理的響應也有比較大的差異。如早衰棉田清水對照的自然脫葉和吐絮進程快，脫葉催熟處理不再能進一步提高其脫葉率和吐絮率，即該類棉田不需要進行化學脫葉催熟。而對于貪青晚熟棉田和正常熟相棉田，脫葉催熟處理表現出不同程度的脫葉作用和催熟作用。

3.1 50%噻苯·乙烯利與乙烯利混用可改善貪青晚熟棉田的催熟效果

本研究中，雖然50%噻苯·乙烯利的劑量從1 500 mL/hm2增加到了3 000 mL/hm2，但在大豐試驗點仍未表現出明顯的催熟作用，藥后14、28 d的吐絮率與對照間無顯著差異。在50%噻苯·乙烯利的基礎上添加乙烯利，尤其是添加高劑量乙烯利（3 000 mL/hm2）后藥后28 d的吐絮率分別達到71.16%和81.58%，顯著提高了36.0～39.01百分點。這一結果說明，貪青晚熟的直播棉需要加大乙烯利用量才能獲得明顯的催熟效果。至于繼續加大乙烯利用量是否能進一步提高催熟效果從而滿足機械采收對吐絮率（90%）的要求，需要開展后續試驗予以明確。

對九江試驗點的正常熟相棉田而言，如需在脫葉催熟藥后14 d即開始機械采收（吐絮率達到90%以上），需要加大50%噻苯·乙烯利劑量至3 000 mL/hm2，或在低劑量（1 500 mL/hm2）50%噻苯·乙烯利的基礎上混用3 000 mL/hm2的乙烯利。如果可延遲至藥后28 d收獲，則使用低劑量的50%噻苯·乙烯利即可，其吐絮率可達到97.85%以上，與高劑量50%噻苯·乙烯利單用及混用乙烯利的吐絮率無顯著差異。張麗娟等[17]研究表明，鄱陽湖植棉區可采用1 800～2 700 mL/hm2的50%噻苯·乙烯利進行化學脫葉催熟，這一劑量范圍與本研究的范圍接近。

3.2 50%噻苯·乙烯利與乙烯利混用增加了貪青晚熟棉田的枯葉數

機械采收對脫葉率的要求也為90%以上[18]。藥后14 d，綜合考慮脫葉率和殘留的綠葉數及枯葉數，除早衰棉田外，正常熟相棉田使用高劑量50%噻苯·乙烯利并混用高劑量乙烯利也可滿足機械采收的要求。藥后28 d，正常熟相棉田各處理的脫葉率均超過90%，殘留的綠葉數和枯葉數也達到很低水平，可以進行機械采收。而貪青晚熟棉田各處理的脫葉率直到藥后28 d仍低于80%，相應地，殘留的綠葉數和枯葉數仍然很多，尤其是50%噻苯·乙烯利混用高劑量乙烯利的枯葉數仍分別高達67.74、95.08片/m2，難以滿足機采要求。另外，大豐試驗點藥后28 d的日平均氣溫幾乎均低于18.3 ℃（脫葉劑噻苯隆發揮作用的下限溫度），這也可能是該點貪青晚熟棉田脫葉率低的原因之一。

3.3 50%噻苯·乙烯利與乙烯利混用不影響棉花產量，降低了纖維馬克隆值

本研究中，脫葉催熟處理雖然降低了鈴質量，但鈴數表現出增加趨勢，因此，籽棉產量和皮棉產量與對照間均無顯著差異；產量結果不受地點和處理的互作影響，表明不同類型棉田的產量對脫葉催熟處理的響應是一致的。大多數研究表明，化學脫葉催熟降低了棉纖維的馬克隆值[19-20]，本研究得到了相似的結果。這意味著化學脫葉催熟有可能改善馬克隆值較高品種的品質。

4 結論

本研究結果表明，貪青晚熟類的長江流域麥/油后直播棉田，雖然可依靠加大50%噻苯·乙烯利的使用劑量（3 000 mL/hm2）并配施高劑量（3 000 mL/hm2）乙烯利獲得明顯的催熟效果和脫葉效果，但藥后28 d仍不能滿足機械采收對吐絮率和脫葉率的要求。正常熟相棉田如要在藥后14 d收獲，可使用高劑量（3 000 mL/hm2）50%噻苯·乙烯利并混用高劑量（3 000 mL/hm2）乙烯利，如在藥后28 d收獲，則使用低劑量（1 500 mL/hm2）的50%噻苯·乙烯利即可。早衰棉田的自然脫葉和吐絮進程很快，不需要進行化學脫葉催熟。