徐 敏 金路路 李瑞春 孫麗園 王子勝
(1遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所,111000,遼寧遼陽(yáng);2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,210095,江蘇南京)
棉花是無(wú)限生長(zhǎng)作物,其栽培管理比較復(fù)雜,利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)生長(zhǎng),以減輕勞動(dòng)壓力一直是棉花輕簡(jiǎn)化栽培研究的重要內(nèi)容。隨著棉花生產(chǎn)機(jī)械化程度的提高,這種需求也越來(lái)越強(qiáng)烈,包括株型調(diào)控、化學(xué)封頂和化學(xué)脫葉在內(nèi)的全程化控技術(shù)已經(jīng)在全國(guó)推廣。
棉花封頂技術(shù),也稱(chēng)打頂,指人為控制棉花頂端向上生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)中心和養(yǎng)分運(yùn)輸方向的重要措施。長(zhǎng)期以來(lái),棉花封頂依靠人工去除植株頂端的生長(zhǎng)點(diǎn)是棉花全程機(jī)械化的瓶頸?;瘜W(xué)封頂則是將植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑噴施于植株頂部,強(qiáng)制延緩或抑制棉花頂尖的生長(zhǎng),從而達(dá)到調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的目的[1]。20世紀(jì)90年代,美國(guó)和澳大利亞等國(guó)家通過(guò)應(yīng)用植物生長(zhǎng)延緩劑甲哌鎓(1,1-dimethyl-piperidinium chloride,1,1-二甲基哌啶氯化物,DPC),結(jié)合水肥管理調(diào)控棉株在花鈴期自然停止生長(zhǎng),這是對(duì)棉花化學(xué)封頂比較早的探索[2-3]。
20世紀(jì)90年代,我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行棉花化學(xué)封頂技術(shù)研究。李雪等[4]研究了辛酸甲酯、癸酸甲酯和6-芐氨基腺嘌呤(6-BA,細(xì)胞分裂素的一種)對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),采用適宜濃度的這3種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行葉面噴施,能在一定程度上代替人工打頂。王乃寧等[5]研究表明,在盛花期葉面噴施0.6%萘乙酸水劑,可有效控制株高,增加單株成鈴數(shù),明顯提高衣分和產(chǎn)量。鄭娜等[6]研究表明,DPC可以改變棉花的生長(zhǎng)發(fā)育,有效控制主莖和果枝生長(zhǎng),提高抗逆性,增加單株成鈴數(shù)與成鈴率。經(jīng)過(guò)大量的比較試驗(yàn)[7-8]發(fā)現(xiàn),以植物生長(zhǎng)延緩劑DPC和植物生長(zhǎng)抑制劑氟節(jié)胺為有效成分的調(diào)節(jié)劑產(chǎn)品能起到較好的化學(xué)封頂效果。研究[1,9]普遍認(rèn)為,化學(xué)封頂能夠?qū)崿F(xiàn)較理想的整枝效果,降低株高,縮短果枝和葉枝長(zhǎng)度,從而塑造更加緊湊的株型。與人工打頂相比,化學(xué)封頂能夠改善棉花冠層結(jié)構(gòu),中部透光率有所增加,有利于提高群體光能利用效率[10-12];中部鈴數(shù)相當(dāng),但上部鈴數(shù)較多[13],從而保證產(chǎn)量,提高經(jīng)濟(jì)效益[14]。齊海坤等[15]研究了不同時(shí)期和不同劑量的DPC化學(xué)封頂對(duì)棉花生長(zhǎng)的影響,結(jié)果認(rèn)為,DPC化學(xué)封頂時(shí)期顯著影響株高和果枝數(shù),封頂早,控長(zhǎng)作用強(qiáng),而封頂晚,控長(zhǎng)作用弱;用藥劑量也會(huì)影響控長(zhǎng)的效果,對(duì)株高的控長(zhǎng)作用隨劑量增大而增強(qiáng),但果枝數(shù)在不同劑量之間的差異相對(duì)較??;DPC化學(xué)封頂對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著影響,對(duì)成熟期無(wú)不利影響。此外,茅鳳麟等[14]和徐守振[16]研究發(fā)現(xiàn),不同的化學(xué)封頂藥劑對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響不同,但總的來(lái)說(shuō),影響不顯著。
相比人工打頂,化學(xué)封頂技術(shù)具有相同的調(diào)控效果,同時(shí)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,且最大限度地避免了人工打頂和機(jī)械打頂造成的物理傷害,以及封頂時(shí)間跨度大、漏打和重復(fù)封頂?shù)葐?wèn)題[17-18],該技術(shù)正在全國(guó)各大棉區(qū)逐步推廣。遼河流域棉區(qū)地處我國(guó)植棉北界,生育期平均溫度較低,積溫相對(duì)較少,促早熟和奪高產(chǎn)一直是棉花栽培追求的目標(biāo)?;瘜W(xué)封頂操作簡(jiǎn)便、時(shí)間上有保證,對(duì)于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)具有積極作用。因此,我們引進(jìn)化學(xué)封頂劑,研究其在遼河流域棉區(qū)的可行性及配套的應(yīng)用技術(shù),實(shí)現(xiàn)輕簡(jiǎn)化栽培,對(duì)于發(fā)展本地區(qū)的棉花生產(chǎn)具有積極意義。
試驗(yàn)在遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所進(jìn)行,試驗(yàn)地前茬為棉花,土質(zhì)為沙壤土,耕層土壤有機(jī)質(zhì)1.97%、全氮0.08%、堿解氮73.4mg/kg、速效磷23.6mg/kg、速效鉀247.5mg/kg。
采用覆膜栽培,種植密度為9萬(wàn)株/hm2。播種時(shí)施用復(fù)合肥(N:P:K=15%:15%:15%)375kg/hm2作底肥。試驗(yàn)過(guò)程中正?;兀耘喙芾泶胧┡c當(dāng)?shù)貙?shí)際生產(chǎn)相同,全程無(wú)追肥,根據(jù)情況適當(dāng)灌水。
供試棉花品種為遼棉31(遼審棉2014002),生育期130d;長(zhǎng)勢(shì)中等,塔型較松散;葉片較小,葉色較深;鈴卵圓形,較大。種子大小中等。衣分40.98%,較高??共⌒詮?qiáng),枯萎病指5.24(抗病,R),黃萎病指17.12(抗病,R)。棉絮乳白色,纖維品質(zhì)優(yōu)良。
2015-2020年連續(xù)進(jìn)行6年試驗(yàn),數(shù)據(jù)為6年試驗(yàn)平均值?;瘜W(xué)封頂劑由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑教育部工程研究中心提供,農(nóng)藥登記證號(hào)為PD20152036,主要成分是25%DPC水劑,利用助劑環(huán)烷酸鹽對(duì)頂芽造成微觸傷,與DPC協(xié)同作用增強(qiáng)控長(zhǎng)效應(yīng)10%左右,可延長(zhǎng)控長(zhǎng)時(shí)間5~7d。嚴(yán)格按照其制定的試驗(yàn)方案進(jìn)行。采用隨機(jī)區(qū)組排列,行長(zhǎng)8m,8行區(qū),3次重復(fù),小區(qū)面積32m2。試驗(yàn)處理時(shí)葉面均勻噴霧,平均藥液量為450~600L/hm2。將處理小區(qū)與周?chē)^(qū)用塑料薄膜隔離,以防霧滴飄移。
設(shè)2個(gè)處理時(shí)間,分別為7月12日,正常人工打頂(去掉頂心)及藥劑處理(T1),7月17日,打大頂(去掉頂部1~2段果枝)及藥劑處理(T2)。設(shè)3個(gè)封頂劑用量,分別為750(D1)、1125(D2)和1500mL/hm2(D3),同時(shí)設(shè)置DPC 120g/hm2(D4)處理(表1)。以不封頂為主對(duì)照,藥劑處理時(shí),對(duì)照小區(qū)噴施相應(yīng)量的清水;以人工打頂和打大頂為副對(duì)照。
表1 化學(xué)封頂試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)Table 1 Chemical topping treatments design
處理當(dāng)天,每小區(qū)分2點(diǎn),每點(diǎn)取長(zhǎng)勢(shì)均勻的連續(xù)5株進(jìn)行標(biāo)記,調(diào)查株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、上部果枝長(zhǎng)度、新生節(jié)間長(zhǎng)度和新生果枝長(zhǎng)度等指標(biāo)。上部果枝為人工打頂后果枝數(shù)的3/4部位,本試驗(yàn)取5段及以上果枝為上部果枝,其長(zhǎng)度為果枝與主莖接點(diǎn)到該臺(tái)果枝生長(zhǎng)點(diǎn)的距離。然后進(jìn)行葉面噴霧,處理后第15天,即7月26日(T1)和8月3日(T2)左右再調(diào)查一次相應(yīng)指標(biāo)。
收獲前測(cè)量標(biāo)記株的株高、果枝數(shù)、果枝節(jié)位和單株鈴數(shù)等產(chǎn)量指標(biāo)。收獲后測(cè)量平均鈴重、衣分、籽指、霜前花率和產(chǎn)量等指標(biāo)。取不同處理的纖維樣本進(jìn)行品質(zhì)分析,檢測(cè)纖維上半部平均長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)、比強(qiáng)度、馬克隆值和伸長(zhǎng)率5個(gè)指標(biāo)。
采用Excel 2013和DPS 9.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析。
表2為封頂處理15d后,植株發(fā)育情況對(duì)照表。為了消除試驗(yàn)地客觀條件的影響,表2中株高、第1果枝高度、果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)的顯著性分析以各指標(biāo)的增長(zhǎng)量為基礎(chǔ)進(jìn)行比較,上部果枝平均長(zhǎng)度和上部節(jié)間平均長(zhǎng)度以實(shí)際測(cè)量值為基礎(chǔ)進(jìn)行比較。
表2 化學(xué)封頂處理15d時(shí)植株發(fā)育情況Table 2 Plant growth at 15 days after chemical topping treatment
由表2可知,處理后15d時(shí),T1時(shí)期所有處理的株高、上部果枝長(zhǎng)度和上部節(jié)間長(zhǎng)度平均值都要低于T2時(shí)期,分別低13.29、2.59和0.74cm;但果節(jié)數(shù)和果枝數(shù)的平均值較高,分別比T2時(shí)期高5.15和0.69。與人工打頂相比,T1時(shí)期化學(xué)封頂處理的平均株高、果節(jié)數(shù)和果枝數(shù)較高,分別高5.01cm、0.95和2.13;上部果枝長(zhǎng)度和節(jié)間長(zhǎng)度的平均值較低,分別低4.73和0.27cm。與打大頂相比,T2時(shí)期化學(xué)封頂處理的平均株高、果枝數(shù)和上部節(jié)間長(zhǎng)度較高,分別高4.55cm、1.08和0.39cm;上部果枝長(zhǎng)度和果節(jié)數(shù)平均值較低,分別低8.67cm和2.74。與不打頂相比,T1時(shí)期化學(xué)封頂處理的平均株高、果枝數(shù)、上部果枝長(zhǎng)度和節(jié)間長(zhǎng)度較低,分別低6.84cm、0.13、1.26cm和1.98cm,果節(jié)數(shù)平均值多0.82;T2時(shí)期平均株高、果節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、上部果枝平均長(zhǎng)度和上部節(jié)間平均長(zhǎng)度偏低,分別低0.80、2.67、0.76、2.54和0.62cm,第1果枝高度平均值較高,高出0.66cm??傊?,經(jīng)過(guò)化學(xué)封頂處理,植株的發(fā)育受到抑制;2個(gè)處理時(shí)期相比較,T1時(shí)期較T2時(shí)期抑制作用更強(qiáng),但T2時(shí)期植株發(fā)育更加旺盛,推測(cè)與處理時(shí)間不同有關(guān)系。不同濃度的封頂劑處理之間,2個(gè)處理時(shí)期都表現(xiàn)D2處理對(duì)植株生長(zhǎng)的抑制作用更明顯,其株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)以及上部果枝長(zhǎng)度明顯低于其他處理。與主對(duì)照(不打頂)相比,封頂劑處理的植株株高明顯降低;上部果枝長(zhǎng)度和上部節(jié)間長(zhǎng)度(T1時(shí)期)較低;果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)基本持平。與人工打頂和打大頂相比,封頂劑處理的植株上部果枝平均長(zhǎng)度明顯較低,株高和果枝數(shù)較小,果節(jié)數(shù)和上部節(jié)間長(zhǎng)度基本持平。
經(jīng)過(guò)DPC處理的植株,與主對(duì)照(不打頂)相比,株高、果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)以及上部果枝平均長(zhǎng)度和上部節(jié)間平均長(zhǎng)度差異不明顯。與人工打頂相比,株高顯著增高,上部果枝長(zhǎng)度顯著降低,果枝數(shù)有所增加,果節(jié)數(shù)基本持平。與打大頂相比,株高、果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)顯著增高,上部果枝長(zhǎng)度顯著降低。與封頂劑處理相比,株高明顯增高,T1時(shí)期的果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)和上部果枝長(zhǎng)度差異不明顯,T2時(shí)期的上部果枝長(zhǎng)度顯著增高,株高、果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)差異不明顯。
第1果枝高度增長(zhǎng)量各處理間差異不顯著,究其原因在于封頂處理時(shí),植株已進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段,第1果枝高度基本不再改變。
表3為封頂處理15d后,各處理5段及以上果枝長(zhǎng)度的發(fā)育情況。由表3可知,T2時(shí)期較T1時(shí)期各處理果枝更多更長(zhǎng),原因在于封頂較晚,植株前期發(fā)育較為旺盛,這一點(diǎn)符合預(yù)期。
表3 化學(xué)封頂處理15d時(shí)上部果枝長(zhǎng)度Table 3 Length of upper fruit branch at 15 days after chemical topping treatment cm
不同濃度的封頂劑處理間,2個(gè)處理時(shí)期都表現(xiàn)為D2處理對(duì)上部果枝發(fā)育的抑制作用較強(qiáng)。與主對(duì)照(不打頂)相比,經(jīng)過(guò)封頂劑處理的植株,果枝數(shù)和果枝長(zhǎng)度都有所降低。與人工打頂相比,T1時(shí)期封頂劑處理果枝段數(shù)增加但果枝長(zhǎng)度降低。與打大頂相比,T2時(shí)期封頂劑處理果枝段數(shù)增加但長(zhǎng)度下降更加明顯。
與主對(duì)照(不打頂)相比,T1時(shí)期DPC處理對(duì)上部果枝長(zhǎng)度的發(fā)育有一定的抑制作用,果枝段數(shù)持平;T2時(shí)期處理幾乎沒(méi)有表現(xiàn)出抑制作用,果枝段數(shù)持平而長(zhǎng)度更長(zhǎng)。與人工打頂和打大頂相比,DPC處理在2個(gè)時(shí)期都表現(xiàn)果枝段數(shù)更多,果枝長(zhǎng)度在7段果枝之后明顯增長(zhǎng)。與封頂劑處理相比,DPC處理2個(gè)時(shí)期都表現(xiàn)果枝段數(shù)較多、長(zhǎng)度更長(zhǎng)。
由表4可知,T2時(shí)期較T1時(shí)期,各處理平均上部節(jié)間長(zhǎng)度更長(zhǎng),這一點(diǎn)符合預(yù)期。
表4 化學(xué)封頂處理15d時(shí)上部節(jié)間長(zhǎng)度Table 4 Length of upper internode at 15 days after chemical topping treatment cm
不同濃度的封頂劑處理之間,2個(gè)時(shí)期都表現(xiàn)出D2處理對(duì)上部節(jié)間長(zhǎng)度的抑制作用較強(qiáng)。經(jīng)過(guò)封頂劑處理的植株,與主對(duì)照(不打頂)相比,從第7節(jié)間開(kāi)始,長(zhǎng)度有所降低。與人工打頂和打大頂相比,上部節(jié)間長(zhǎng)度持續(xù)增加。
與其他處理相比,無(wú)論是T1時(shí)期還是T2時(shí)期,DPC處理對(duì)上部節(jié)間的發(fā)育都沒(méi)有表現(xiàn)出抑制作用。
由表5可知,T1時(shí)期的株高在化學(xué)封頂各處理下均低于不打頂處理;除D2處理外,其他處理均高于人工打頂處理。果枝數(shù)方面,化學(xué)封頂各處理均低于不打頂處理、高于人工打頂處理。鈴重方面,封頂劑處理高于不打頂處理,DPC處理較低。衣分以不打頂處理明顯較低。籽指以DPC處理明顯較低。產(chǎn)量方面,DPC和不打頂處理偏低,人工打頂和封頂劑處理較高。各處理間第1果枝高度、有效鈴數(shù)和霜前花率差異不明顯。從處理濃度來(lái)看,D2處理株高較低,果枝段數(shù)和單株鈴數(shù)較少,單鈴重明顯高于其他處理,籽指較高,衣分較低,產(chǎn)量較高。
表5 化學(xué)封頂試驗(yàn)收獲期產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 5 The yield and its components of chemical topping test at harvest stage
T2時(shí)期,株高方面,封頂劑各處理均低于不打頂處理、高于打大頂處理;DPC處理顯著高于其他處理。果枝數(shù)以DPC和不打頂處理明顯高于其他處理。鈴重以打大頂處理較高,不打頂和DPC處理較低。有效鈴數(shù)以不打頂和DPC處理較高。衣分以不打頂處理較低。籽指在各處理差異不顯著。產(chǎn)量方面,DPC和不打頂處理產(chǎn)量偏低,D1處理產(chǎn)量較高。從處理濃度來(lái)看,D1處理株高較高,果枝段數(shù)、有效鈴數(shù)和衣分居中,鈴重、籽指和產(chǎn)量較高。
從2個(gè)處理時(shí)間來(lái)看,T1時(shí)期的植株生長(zhǎng)受抑制程度明顯高于T2時(shí)期,雖然有效鈴數(shù)偏多,但鈴重較低,產(chǎn)量也偏低。
總體來(lái)說(shuō),相對(duì)于不打頂處理,封頂劑處理能夠有效抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),提升產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀。從處理時(shí)間上看,較晚處理控長(zhǎng)作用較弱,但在保證和提高產(chǎn)量方面具有一定的潛力。
收獲后,取中部纖維樣本進(jìn)行品質(zhì)檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表6。T1時(shí)期,除馬克隆值和伸長(zhǎng)率外,各處理間纖維品質(zhì)差異不顯著。T2時(shí)期各處理纖維品質(zhì)指標(biāo)差異較大,其中打大頂處理的纖維上半部平均長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值表現(xiàn)比較突出,但伸長(zhǎng)率較低;相比之下,D3處理的伸長(zhǎng)率較高。
表6 化學(xué)封頂試驗(yàn)纖維品質(zhì)比較Table 6 Fiber quality of chemical topping treatment
從調(diào)控株型和植株生長(zhǎng)方面來(lái)說(shuō),化學(xué)封頂能夠獲得與人工打頂相同的效果。但因化學(xué)封頂劑并不能完全破壞生長(zhǎng)點(diǎn),而是保留了頂芽,主莖節(jié)數(shù)和果枝數(shù)繼續(xù)增加,出現(xiàn)所謂的二次生長(zhǎng)現(xiàn)象,所以不僅株高要高于人工打頂,果枝段數(shù)和果節(jié)數(shù)也會(huì)保持足夠的增長(zhǎng)量,這一點(diǎn)與趙強(qiáng)等[1]、董春玲等[10]和徐宇強(qiáng)等[19]的研究結(jié)論相符。而人工打頂生長(zhǎng)點(diǎn)受到破壞,明顯抑制了株高和上部果枝的形成,生長(zhǎng)激素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向已經(jīng)形成的果枝轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致上部果枝較長(zhǎng),株型頭重腳輕,冠層郁閉嚴(yán)重,這一點(diǎn)在打大頂處理中表現(xiàn)更加明顯。
前人[4,9-10,15]研究認(rèn)為,不同的化學(xué)藥劑封頂?shù)男Ч煌?,但都能起到調(diào)節(jié)生長(zhǎng)的作用。本試驗(yàn)中,與封頂劑相比,DPC處理對(duì)植株生長(zhǎng)的抑制作用較弱,同時(shí)產(chǎn)量顯著降低,沒(méi)有起到理想的封頂作用。除藥劑本身的原因之外,還在于遼河流域棉花花鈴期正值雨季,影響了DPC發(fā)揮作用,植株出現(xiàn)旺長(zhǎng),產(chǎn)量受到極大影響,所以DPC處理在本地區(qū)不適用。
化學(xué)封頂劑的噴施時(shí)間和用量同樣會(huì)影響到封頂?shù)男Ч1驹囼?yàn)中,T1時(shí)期的植株生長(zhǎng)受抑制程度高于T2時(shí)期,這一點(diǎn)與預(yù)期相符,也與齊海坤等[15]的研究結(jié)果相符。從用藥濃度上看,封頂劑對(duì)植株的調(diào)節(jié)抑制程度并沒(méi)有隨著處理劑量的增加而加強(qiáng),這一點(diǎn)也與齊海坤等[15]的研究結(jié)果相符。值得注意的是,隨著藥劑用量加大,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)受到更強(qiáng)抑制的同時(shí),生殖生長(zhǎng)同樣受到抑制,進(jìn)而影響到產(chǎn)量,所以實(shí)際操作中應(yīng)當(dāng)慎重對(duì)待。
根據(jù)測(cè)產(chǎn)和考種結(jié)果,與人工打頂相比,化學(xué)封頂產(chǎn)量和纖維品質(zhì)有一定的差異,但差異不顯著。不同濃度和不同時(shí)間進(jìn)行化學(xué)封頂處理,其產(chǎn)量和纖維品質(zhì)差異也不顯著,這一點(diǎn)與趙強(qiáng)等[1]和茅鳳麟等[14]的研究結(jié)果相符,也說(shuō)明在遼河流域棉區(qū)化學(xué)封頂是可行的。但是,由于T2處理前期生長(zhǎng)量較大,且處理時(shí)間晚,二次生長(zhǎng)能力弱,對(duì)養(yǎng)分的消耗較少,所以在產(chǎn)量上具有一定的優(yōu)勢(shì)。
化學(xué)封頂劑處理能夠有效控制株高和上部果枝長(zhǎng)度的發(fā)育,使株型更加緊湊,改善冠層結(jié)構(gòu),同時(shí)對(duì)棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)沒(méi)有不利影響。因此,選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)封頂劑,采取合適的時(shí)間和劑量,完全可以替代人工打頂,從而解決棉花輕簡(jiǎn)化栽培的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)6年的試驗(yàn),在遼河流域棉區(qū),建議在7月17日左右進(jìn)行封頂劑處理,濃度以1125mL/hm2為宜。