脫葉劑對兩種機采模式下棉花脫葉效果及纖維品質的影響

周先林, 覃琴, 王龍,2, 李璐, 胡成成,洪秀春, 王偉, 朱海勇,2*

(1.中國農業(yè)科學院西部農業(yè)研究中心， 新疆 昌吉 831100； 2.中國農業(yè)科學院棉花研究所， 河南 安陽 455000)

棉花機械化采收是減輕勞動強度、降低植棉成本、提高植棉效益的重要途徑[1]，而脫葉催熟技術是棉花機械采收過程中的重要環(huán)節(jié)。脫葉催熟劑使用是否得當直接影響棉花脫葉和吐絮效果、產(chǎn)量和品質的變化，對采摘、存放、加工質量等程序也會產(chǎn)生嚴重影響[2]。“矮、密、早”是新疆棉花栽培的主要模式，也是新疆棉花取得高產(chǎn)、優(yōu)質的主體技術[3]。隨著新疆棉花大面積實施機械采收，高密度種植模式由于田間群體較大，株行距較小，噴施脫葉劑后脫葉效果差，導致收獲前脫葉率較低，機采籽棉含雜量較高，嚴重影響機采棉品質，制約機采棉的發(fā)展[4-7]。為確保棉花機械采收的效果和質量，國外機采棉主要采用單行等行距的種植模式，我國近年來一些地區(qū)也開始試行76 cm等行距的機采棉種植模式，取得了較好的效果[8]。

前人對棉花不同機采模式的研究已有較多報道。陳冠文等[9]研究表明，與寬窄行高密度種植相比，等行距密植提高了光能利用率，實現(xiàn)了高產(chǎn)，同時減少了田間機械作業(yè)和人工作業(yè)，更加適宜機械采收，且化學脫葉效果好，能提高機采棉的采收質量；廖凱等[10]分析得出，等行距棉花較寬窄行棉花種植密度低，但平均產(chǎn)量高，平均皮棉含雜率更低，機采棉品質更好；李建峰[11]研究認為，株行距配置會影響棉株脫葉率、掛枝葉片數(shù)，等行距低密度下脫葉效果較寬窄行更好，不同行距條件下棉花纖維品質各主要指標無顯著性差異；但也有研究認為，不同種植模式下纖維長度整齊度、馬克隆值等有明顯差異[8]。目前，針對單一機采模式下脫葉劑篩選的研究較多[12-20]，但對不同機采模式下脫葉劑篩選的研究較少。本文通過比較兩種機采模式下不同脫葉劑對棉花產(chǎn)量、脫葉效果及棉纖維品質的影響，旨在明確昌吉棉區(qū)“寬早優(yōu)”機采模式的可行性以及篩選出適宜昌吉棉區(qū)推廣應用的脫葉劑產(chǎn)品，為建立北疆“寬早優(yōu)”機采棉高產(chǎn)高效栽培技術體系提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在中國農業(yè)科學院西部農業(yè)研究中心老龍河試驗基地(中國農業(yè)科學院昌吉綜合試驗基地)進行。試驗田土壤為鹽化灰漠土，土壤質地為壤土，土壤肥力均勻，灌溉條件良好。耕層基礎土壤養(yǎng)分狀況為：有機質0.969%，堿解氮26.8 mg·kg-1，速效磷8.6 mg·kg-1，速效鉀391.2 mg·kg-1，pH 8.0。

1.2 試驗期氣象條件

2018年9月10日，噴施脫葉劑當天的平均溫度為17.9 ℃；噴施后第5 d，平均溫度為14.2 ℃；噴施后第10 d，平均溫度為15.0 ℃；噴施后第15 d，平均溫度為15.4 ℃；噴施后第20 d，平均溫度為15.3 ℃。在試驗期內，9月12日至13日、9月24日至25日有小雨(圖1)。

1.3 試驗材料

供試脫葉劑有5種，分別為：脫吐隆，540 g·L-1懸浮劑(江蘇輝豐生物農業(yè)股份有限公司生產(chǎn))；瑞嬌，75%可濕性粉劑(江蘇瑞東農藥有限公司生產(chǎn))；瑞脫龍，81%水分散粒劑(江蘇瑞邦農藥廠有限公司生產(chǎn))；闊笑，540 g·L-1懸浮劑(安陽市銳普農化有限責任公司生產(chǎn))；賽得利，540 g·L-1懸浮劑(江蘇東寶農化股份有限公司生產(chǎn))。供試棉花品種為中棉M02(中國農業(yè)科學院棉花研究所提供)。

1.4 試驗設計

試驗設置2種機采棉種植模式，分別用 M1和M2表示。M1為一膜六行寬窄行(10 cm+66 cm+10 cm+66 cm+10 cm+66 cm)種植模式，株距10 cm，理論密度26.33萬株·hm-2；M2為一膜三行等行距(76 cm+76 cm+76 cm)種植模式，株距10 cm，理論密度13.16萬株·hm-2。試驗采用隨機區(qū)組設計，每個處理3次重復，每個小區(qū)長10 m，3個播幅寬，每個播幅寬2.3 m。播前用二甲戊靈進行土壤封閉處理，4月15日進行機械鋪膜打孔，人工點播，9月10日噴施脫葉劑。試驗田間管理同當?shù)卮筇锷a(chǎn)。脫葉劑具體試驗處理如表1所示。

表1 不同處理下脫葉劑用量情況Table 1 Defoliant dosage under different treatments

1.5 測定項目及方法

1.5.1脫葉率和吐絮率的計算 在每個小區(qū)邊行和中行各選取有代表性的10株植株做好標記，于施藥前先調查標記棉株的葉片總數(shù)和吐絮數(shù)，在施藥后第5、第10、第15和第20 d 分別調查棉株葉片數(shù)和吐絮數(shù)。按照下列公式計算脫葉率和吐絮率。

1.5.2經(jīng)濟產(chǎn)量的測定 于收獲期調查每個小區(qū)實際株數(shù)及單株鈴數(shù)，并在各小區(qū)隨機拾取棉株上、中、下部吐絮鈴，共計50個。測定其鈴重、衣分。皮棉產(chǎn)量依據(jù)測定的各小區(qū)實際收獲株數(shù)、總鈴數(shù)、鈴重及衣分計算。

1.5.3纖維品質的測定 將軋花后皮棉樣品送往農業(yè)農村部棉花品質監(jiān)督檢驗測試中心(河南省安陽市)進行檢測。主要檢測纖維上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度、斷裂伸長率、馬克隆值等指標。

1.6 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2007、SPSS Statistics 22.0等軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結果與分析

2.1 兩種機采模式下不同脫葉劑對棉花脫葉率的影響

兩種機采模式下棉花噴施不同脫葉劑后的脫葉率變化見表2。噴施脫葉劑第20 d，兩種機采模式在不噴施脫葉劑的情況下自然脫葉率達到顯著差異水平，M2模式較M1模式下的自然脫葉率高18.21%，其中M1模式自然脫葉率不到50%，M2模式自然脫葉率接近60%。噴施脫葉劑第20 d，M1模式平均脫葉率達到76.14%，比CK增加56.02%，不同脫葉劑脫葉效果變化幅度為72.07%～80.32%，M1模式下脫葉率表現(xiàn)為T1>T3>T2>T4>T5>CK；M2模式平均脫葉率達到84.29%，比CK增加45.58%，不同脫葉劑脫葉效果變化幅度為75.80%～89.98%，M2模式下脫葉率表現(xiàn)為T1>T3>T2>T4>T5>CK。結果表明，脫葉劑在M2模式下對棉花的脫葉效果好于M1模式，并達到顯著差異水平，且不同脫葉劑對兩種機采模式下棉花的脫葉效果一致。

表2 不同處理下棉花的脫葉率Table 2 Defoliation rate of cotton under different treatments (%)

2.2 兩種機采模式下不同脫葉劑對棉花吐絮率的影響

表3顯示，在不噴施脫葉劑的情況下，M2模式的自然吐絮率較M1模式高11.08%，且達到顯著差異水平。噴施脫葉劑第20 d，M1模式平均吐絮率達到81.28%，比CK增加33.66%，不同脫葉劑吐絮效果變化幅度為76.05%～85.16%，M1模式下吐絮率表現(xiàn)為T1>T3>T5>T2>T4>CK；M2模式平均吐絮率達到86.32%，比CK增加26.61%，不同脫葉劑吐絮效果變化幅度為85.00%～87.62%，M2模式下吐絮率表現(xiàn)為T5>T2>T1>T3>T4>CK，但各脫葉劑處理間無顯著差異。

表3 不同處理下棉花的吐絮率Table 3 Boll opening rate of cotton under different treatments (%)

2.3 兩種機采模式下不同脫葉劑對棉花產(chǎn)量及其構成因素的影響

兩種機采模式下棉花噴施不同脫葉劑對棉花產(chǎn)量及其構成因素的影響見表4。對于單鈴重而言，M1模式略低于M2模式，但兩種機采模式間差異不顯著，且兩種機采模式的單鈴重在噴施不同脫葉劑與清水對照均無顯著變化。M2模式的平均單株鈴數(shù)比M1模式高27.61%，達到顯著差異水平，但同一模式下噴施不同脫葉劑的處理與CK之間無顯著差異。兩種機采模式下噴施不同脫葉劑處理的衣分與CK之間無顯著差異，M1模式下T2處理的衣分與T4處理差異顯著，M2模式下T4處理的衣分與T5處理顯著差異，其余脫葉劑處理之間均無顯著變化；M2模式下各處理的平均衣分比M1增加0.3%。噴施不同脫葉劑處理與CK在同一機采模式下的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量差異均不顯著；但M1模式下各處理的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量與M2模式差異顯著，M1模式下各處理的皮棉產(chǎn)量平均為2 683.55 kg·hm-2，比M2模式下平均皮棉產(chǎn)量增加12%，說明M2模式下雖然單鈴重和單株鈴數(shù)得到一定的增加，但是不能彌補因密度降低對產(chǎn)量的影響。

表4 不同處理下棉花的產(chǎn)量及其構成因素Table 4 Cotton yield and its components under different treatments

2.4 兩種機采種植模式下不同脫葉劑對棉花纖維品質的影響

從表5可以看出，不同機采模式間以及同一機采模式不同處理間的棉纖維上半部平均長度和馬克隆值差異均不顯著。清水(CK)處理下，M1和M2模式棉纖維長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度、斷裂伸長率差異均不顯著，但在兩種機采模式下不同脫葉劑處理間存在一定的差異。M1模式下，T3處理的棉纖維長度整齊度指數(shù)與T5處理無顯著差異，但與其余處理間達到顯著差異水平；不同處理的斷裂比強度為T3>CK>T1>T5>T4>T2，但各處理間差異不顯著；T1處理的斷裂伸長率最高，與其余處理間均差異顯著。M2模式下，不同脫葉劑處理的棉纖維長度整齊度指數(shù)均高于CK處理，依次為T3>T1>T2>T5>T4>CK，但各處理間差異并不顯著；T5處理的斷裂比強度最大，達到33.10 CN·tex-1，與T3處理差異顯著；T3處理的斷裂伸長率與CK和T5處理之間均達到顯著差異水平，T3處理較CK的斷裂伸長率增加10.93%。

表5 不同處理下的棉纖維品質Table 5 Cotton fiber quality under different treatments

3 討論

3.1 不同機采模式對棉花脫葉及吐絮效果的影響

李健偉等[21]研究表明，脫葉劑噴施24 d后，一膜四行種植模式下較一膜六行種植模式的脫葉率和吐絮率分別提高11.13%和9.43%，且均達到顯著差異水平，說明行距增大有利于脫葉和吐絮。李建峰[11]研究顯示，株行距配置對棉株脫葉率數(shù)影響較大，在施藥35 d后，等行距低密度種植模式下較寬窄行高密度種植模式的脫葉率高4.9%。大量研究也表明，等行距低密度栽培能減少棉株掛枝葉、干枯葉的產(chǎn)生，可有效降低含雜率，有利于棉花加工，等行距低密度下噴施脫葉劑后脫葉效果較好[22-25]。本研究結果表明，脫葉劑在M2機采模式下對棉花的脫葉效果好于M1機采模式，并達到顯著差異水平；且不同脫葉劑對兩種機采模式下棉花的脫葉效果一致，表現(xiàn)為T1>T3>T2>T4>T5>CK；M2機采模式較M1機采模式下的自然吐絮率高11.08%，且達到顯著差異水平。

3.2 不同機采模式對棉花產(chǎn)量及其構成因素的影響

前人研究表明，不同機采模式直接影響著棉花群體產(chǎn)量水平，不同株行距配置下產(chǎn)量差異顯著[26]。李健偉等[27]研究表明，新陸中54號在1膜3行機采種植模式下較1膜6行產(chǎn)量增加10.0%，衣分下降0.7%；新陸中75號在1膜3行機采種植模式下較1膜6行產(chǎn)量下降8.2%，衣分差異不大。研究認為，雜交棉品種魯研棉24號在等行距低密度處理下的籽棉產(chǎn)量較寬窄行高密度及等行雙株高密度處理分別高4.7%、59.0%，常規(guī)棉品種新陸早60號在76 cm等行距稀植模式下較等行雙株高密度增產(chǎn)14.3%，與寬窄行高密度下產(chǎn)量無顯著差異[11,25,28]。蔡曉莉等[29]報道，早熟陸地棉品種Z1112在1膜3行13.5萬株·hm-2種植模式下的產(chǎn)量比1膜6行18.0萬株·hm-2種植模式減產(chǎn)11.0%；相同密度條件下，3行種植模式的棉花個體優(yōu)勢強于6行種植模式，相同模式下，隨著種植密度的增大，單株果枝數(shù)、單株結鈴數(shù)、鈴重明顯降低。王聰[5]研究表明，機采種植模式下行距變化對棉花產(chǎn)量構成因子中單位面積總鈴數(shù)的變化起主要調節(jié)作用，單位面積總鈴數(shù)隨平均行距減小而逐漸增大，棉花單鈴重隨著行距減小而減小。本研究也表明，噴施不同脫葉劑處理對同一機采模式下的產(chǎn)量影響均不顯著，但對個別纖維品質和衣分指標存在顯著差異。M2機采模式的平均單株鈴數(shù)比M1機采模式高27.61%，達到顯著差異水平；對于單鈴重而言，M1機采模式略低于M2機采模式，但兩者間差異不顯著；M1機采模式下的平均皮棉產(chǎn)量較M2機采模式增加12%，且達到顯著差異水平，說明供試品種在M2機采模式下雖然單鈴重和單株鈴數(shù)得到一定的增加，但是不能彌補因密度降低對產(chǎn)量的影響。因此，M2機采模式雖然有利于提高機采棉品質，但在昌吉棉區(qū)應用該機采模式需充分考慮品種、密度和產(chǎn)量之間的協(xié)同效應。

3.3 不同機采模式對棉花纖維品質的影響

大量研究表明，不同種植模式和密度對棉花纖維長度、纖維比強度、纖維整齊度和纖維細度等品質性狀無顯著影響[5,21,29-30]。但有研究認為，不同行距條件下，棉花纖維品質各主要指標間存在顯著性差異；崔岳寧等[8]對76 cm等行距和寬窄行兩種種植模式下機采棉的品質比較分析得出：等行距種植模式下棉花的顏色級、反射率、黃色深度、長度、斷裂比強度優(yōu)于寬窄行模式，而長度整齊度、馬克隆分檔方面較寬窄行模式差。本研究結果顯示，M1和M2機采模式下的棉纖維長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度、斷裂伸長率、纖維上半部平均長度和馬克隆值等指標間均無顯著性差異。

3.4 脫葉劑對棉花脫葉及吐絮的影響

高麗麗等[13]對4種脫葉劑脫葉效果的研究表明，噴施脫吐隆20 d后，脫吐隆與棉花低溫脫葉劑處理的棉花吐絮率較好，分別為91.1%和88.9%，且脫吐隆的脫葉率達到88.5%，與其他處理差異極顯著。陳兵等[12]研究表明，4種脫葉催熟劑催熟效果均很好且差異不大，棉花吐絮率均達到了96%以上，其中輝豐脫凈的脫葉效果最好，脫葉率達到96%以上，其余處理脫葉率也達到90%以上。劉京濤等[31]關于不同劑量的脫吐隆應用效果研究表明，藥后22 d，脫吐隆與乙烯利混用3個處理的脫葉率均達94.8%～100%，吐絮率達到35.0%～69.7%。王香茹等[32]研究表明，5個脫葉劑處理顯著提高了棉花的吐絮率和脫葉率，藥后20 d各處理的脫葉率均高于70%，吐絮率達到94.5%～96.8%，各處理脫葉率表現(xiàn)為欣噻利>朝越>脫吐隆>棉爽>脫凈>空白對照，各處理吐絮率表現(xiàn)為欣噻利>脫吐隆>脫凈>朝越>棉爽>空白對照。本研究結果表明，不同脫葉劑對M1和M2模式下棉花的脫葉效果一致，不同脫葉劑脫葉效果變化幅度分別為72.07%～80.32%、75.80%～89.98%，脫葉率表現(xiàn)為T1>T3>T2>T4>T5>CK；不同脫葉劑對兩種機采模式下棉花的吐絮效果略有差異，M1模式下吐絮率表現(xiàn)為T1>T3>T5>T2>T4>CK，M2模式下吐絮率表現(xiàn)為T5>T2>T1>T3>T4>CK，但各脫葉劑處理間無顯著差異。

3.5 脫葉劑對棉花產(chǎn)量及品質的影響

大量研究表明，脫葉催熟劑不會對棉花纖維品質、產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素產(chǎn)生顯著影響[13-14,16,32]。然而也有研究表明，脫葉催熟劑會不同程度地降低單鈴重和棉花產(chǎn)量[20,33-34]。張文等[15]研究表明，噴施脫葉劑對棉花纖維長度、整齊度、伸長率和馬克隆值影響不大，比強度有輕微降低。王香茹等[32]研究表明，種植模式和品系與脫葉催熟劑的互作效應對個別纖維品質指標影響顯著。本研究中，噴施不同脫葉劑處理對同一機采模式下的產(chǎn)量影響均不顯著，但不同處理對個別纖維品質指標存在顯著差異，在M1模式下，T2處理的衣分與T4處理差異顯著，T3處理的棉纖維長度整齊度指數(shù)與T5處理外的其他處理間達到顯著差異，T1處理的斷裂伸長率最高且與其他處理差異顯著；在M2模式下，T4處理的衣分與T5處理顯著差異，T5處理的斷裂比強與T3處理差異顯著；T3處理的斷裂伸長率與CK和T5處理之間均達到顯著差異水平。綜合考慮不同脫葉劑對兩種機采模式下脫葉率、吐絮率以及棉花產(chǎn)量和纖維品質的影響，T1、T2、T3更適宜在昌吉棉區(qū)進行推廣應用。