化學(xué)打頂后使用外源物質(zhì)對(duì)棉花脫葉催熟及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

吳雪琴, 崔延楠, 趙強(qiáng)

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052)

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

化學(xué)打頂技術(shù)是利用外源調(diào)節(jié)劑對(duì)植株生長(zhǎng)的調(diào)控作用來延緩或者抑制棉花頂尖的生長(zhǎng)，協(xié)調(diào)植株的營養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)[5]。棉花脫葉催熟技術(shù)是指利用脫葉催熟劑(噻苯·敵草隆、乙烯利等)抑制生長(zhǎng)素功能的發(fā)揮并促進(jìn)乙烯的產(chǎn)生，從而促進(jìn)葉片離層的形成使葉片脫落，同時(shí)乙烯可以加快棉鈴的發(fā)育，促進(jìn)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(qiáng)群體通風(fēng)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(shí)，通過噴施縮節(jié)胺可以提高單株結(jié)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(yù)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(diào)作用來調(diào)控棉花葉片的衰老和棉鈴?fù)滦鮗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(jié)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(zhì)。目前關(guān)于棉花脫葉的研究多集中于人工打頂基礎(chǔ)上，不同脫葉催熟劑的脫葉吐絮效果比較、不同助劑對(duì)棉花脫葉催熟的促進(jìn)作用以及脫葉催熟劑應(yīng)用時(shí)間的確定等。但在化學(xué)打頂基礎(chǔ)上，針對(duì)不同外源物質(zhì)對(duì)棉花脫葉催熟及產(chǎn)量品質(zhì)方面的研究尚未見報(bào)道。因此，為了構(gòu)建既適宜機(jī)械化采收，又有利于增產(chǎn)提質(zhì)的棉花群體，本研究在化學(xué)打頂棉花的基礎(chǔ)上噴施不同外源物質(zhì)，通過調(diào)查各處理噴施脫葉劑后的脫葉率、吐絮率、單株結(jié)鈴數(shù)和纖維品質(zhì)等性狀，探究其對(duì)棉花生育后期脫葉催熟、棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為提高機(jī)采棉脫葉技術(shù)以及化控催熟的發(fā)展提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)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(jìn)行。大豐鎮(zhèn)位于天山中段北麓，準(zhǔn)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(fēng)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(shí)數(shù)3 090 h，穩(wěn)定在10 ℃以上的年有效積溫為3 553 ℃。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為壤土，耕層土壤pH為8.0、有機(jī)質(zhì)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(yàn)期間試驗(yàn)點(diǎn)溫度變化見圖1。

圖1 試驗(yàn)期間的大田氣溫變化

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試棉花品種為新陸早67 號(hào)，于2019年4 月12 日播種?；瘜W(xué)打頂劑為自封頂(河北國欣諾農(nóng)生物技術(shù)有限公司)，脫葉劑為脫吐隆(德國拜爾作物科學(xué)公司)。試驗(yàn)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(yàn)采用裂區(qū)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，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(zhì)，以清水為對(duì)照處理(CK)。各處理劑量根據(jù)前人關(guān)于外源物質(zhì)研究的基礎(chǔ)上設(shè)置濃度梯度[10-19]。各處理隨機(jī)排列，不同外源物質(zhì)具體用量見表1。試驗(yàn)共設(shè)13個(gè)處理，每個(gè)處理4 次重復(fù)，共52個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積20 m2，總面積為1 040 m2，小區(qū)間設(shè)有保護(hù)行。試驗(yàn)各處理于2019年7月20日進(jìn)行化學(xué)打頂，于8 月15 日進(jìn)行外源物質(zhì)的噴施，于9 月4 日進(jìn)行脫葉劑的噴施。外源物質(zhì)和脫葉劑的噴施均采用葉面噴施?？s節(jié)胺購自河北國欣諾農(nóng)生物技術(shù)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(zhì)處理及其用量

1.3 測(cè)定指標(biāo)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(diǎn)調(diào)查葉片數(shù)、棉鈴總數(shù)和吐絮鈴數(shù)，于用藥后20 d調(diào)查葉片掛枝數(shù)，計(jì)算脫葉率、脫葉速率、吐絮率、吐絮速率、掛枝率。計(jì)算公式如下[20]。

脫葉率=(施藥前葉片數(shù)-調(diào)查時(shí)剩余葉片數(shù))/施藥前葉片數(shù)×100%

(1)

脫葉速率=(前一次調(diào)查時(shí)的葉片數(shù)-相鄰后一次調(diào)查時(shí)的葉片數(shù))/(施藥前葉片數(shù)×兩次調(diào)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(diào)查時(shí)的吐絮鈴數(shù)-相鄰前一次調(diào)查時(shí)的吐絮鈴數(shù))/(棉鈴總數(shù)×兩次調(diào)查間隔天數(shù))×100%

(4)

掛枝率=掛枝葉片數(shù)/總?cè)~片數(shù)×100%

(5)

1.3.2棉花產(chǎn)量 吐絮后，調(diào)查每個(gè)小區(qū)的株數(shù)和有效鈴數(shù)，計(jì)算單株結(jié)鈴數(shù)。選取有代表性的棉株，分上、中和下部各取樣20朵，結(jié)合收獲密度，測(cè)定平均單鈴重、衣分、籽棉和皮棉產(chǎn)量。

效應(yīng)因子EI=(處理-對(duì)照)×100/對(duì)照

(6)

當(dāng) EI>0時(shí)為正效應(yīng)，當(dāng) EI<0時(shí)為負(fù)效應(yīng)，且EI絕對(duì)值越大，其影響程度越大[21]。

1.3.3纖維品質(zhì) 將棉花纖維樣品送至農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(烏魯木齊)進(jìn)行纖維品質(zhì)檢測(cè)，測(cè)定纖維長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)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(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同外源物質(zhì)對(duì)棉花脫葉效果的影響

2.1.1不同外源物質(zhì)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(shì)(表2)。即5～15 d時(shí)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(zhì)在不同劑量下對(duì)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(dá)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(shí)，不同添加物對(duì)棉花脫葉率的影響(表2)，結(jié)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(duì)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(shì)，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(shì)，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(shì)，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(zhì)處理后棉花的脫葉效果

2.1.2不同外源物質(zhì)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(huì)導(dǎo)致棉花采收效率低、質(zhì)量差，而且使得籽棉含雜率過高進(jìn)而影響棉花品質(zhì)。分析不同外源物質(zhì)對(duì)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(xué)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(duì)棉花掛枝率無顯著影響。

圖2 不同外源物質(zhì)處理后棉花的掛枝率

2.2 不同外源物質(zhì)對(duì)棉花催熟效果的影響

化學(xué)打頂后噴施4 種外源物質(zhì)對(duì)棉花吐絮情況的影響存在差異(表3)，噴施脫葉劑當(dāng)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(shì)。其中，5～15 d的吐絮速率處于較高水平，是棉花吐絮的關(guān)鍵期。

分析同一劑量水平時(shí)，不同添加物對(duì)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(duì)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(shì)，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(shì)，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(zhì)處理后棉花的吐絮效果

2.3 不同外源物質(zhì)對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

噴施不同外源物質(zhì)對(duì)棉花單株結(jié)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(duì)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(dá)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(gòu)成因素表明，低劑量下，蕓苔素處理的單株結(jié)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(jié)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(jié)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(zhì)處理后棉花的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.4 不同外源物質(zhì)對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

由表5可知，低、高劑量下，各處理的纖維長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)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(zhǎng)度、整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度較高，較CK分別提高6.31%、3.05%和10.51%；但伸長(zhǎng)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(zhì)處理后棉花的纖維品質(zhì)

3 討論

隨著新疆機(jī)采棉的逐漸發(fā)展和相應(yīng)配套栽培措施的完善，目前，打頂和脫葉是全程機(jī)械化作業(yè)的兩種主要限制因素?；瘜W(xué)打頂可以極大地減少勞動(dòng)力的投入，提高勞動(dòng)效率；脫葉催熟是棉花進(jìn)行機(jī)械化采收必不可少的一項(xiàng)環(huán)節(jié)。通過噴施脫葉催熟劑可以促進(jìn)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(shí)，化學(xué)打頂可以塑造良好的株型結(jié)構(gòu)，有利于棉花群體的通風(fēng)透光，為后期棉花更好的脫葉催熟奠定基礎(chǔ)[5-9]。麥爾哈巴等[22]研究顯示，復(fù)硝酚鈉與脫葉催熟劑組合后進(jìn)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(jìn)棉花脫葉催熟。本研究中不同外源物質(zhì)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(shí)配合施用其他的外源物質(zhì)能夠提高脫葉率和吐絮率，降低掛枝率，促進(jìn)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(dá)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(dá)到98.11%，較CK提高32.87%。即四種外源物質(zhì)相比較，蕓苔素對(duì)棉花脫葉吐絮的綜合提升效果最好，但仍然需要進(jìn)一步找到更合適的劑量使其脫葉率、掛枝率和吐絮率均達(dá)到最佳水平。

棉花的產(chǎn)量和纖維品質(zhì)是決定最終經(jīng)濟(jì)收益的重要組分，受水分和肥料等多方面影響，同時(shí)外源物質(zhì)也是影響棉花生長(zhǎng)的關(guān)鍵[24-26]。阿力木江等[27]在化學(xué)封頂棉花上進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在盛花期葉面噴施適宜濃度的外源物質(zhì)會(huì)對(duì)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(yàn)中，蕓苔素和赤霉素處理后棉花的單株結(jié)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(jié)果一致[28-29]。同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)中劑量赤霉素能顯著提高棉纖維長(zhǎng)度、整齊度和斷裂比強(qiáng)度；高劑量的縮節(jié)胺能夠顯著降低棉纖維的馬克隆值，對(duì)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(zhì)既能提高棉花產(chǎn)量，又能改良纖維品質(zhì)仍需進(jìn)一步研究。本研究室會(huì)繼續(xù)嘗試將中劑量蕓苔素和赤霉素組合使用，進(jìn)一步探索其實(shí)現(xiàn)脫葉催熟及產(chǎn)量品質(zhì)同步提升的可能性。