不同滴施量艾氟迪對棉花光合特性及成鈴規(guī)律的影響

李文姍，張俊堯，王家勇，李亞兵，徐文修，徐清華，婁善偉，唐江華

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國農(nóng)業(yè)科學院 棉花研究所，河南 安陽 455000；3.新疆農(nóng)業(yè)科學院 棉花工程中心，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆已成為我國最大的棉花生產(chǎn)區(qū)域[1]。近年來新疆機采棉率逐漸攀升，2020 年北疆地區(qū)的機采率已超過95%[2]，率先在國內(nèi)實現(xiàn)了大面積機械采摘[3]，但是棉花具有無限生長習性，蕾期、花期、鈴期長且相互重疊，致使棉花成熟期不一致、吐絮不集中[4]，這些因素容易造成機械采收時一些腳花收不上而導致產(chǎn)量損失；還容易使棉纖維長度減短和強度降低、短纖維含量和棉結(jié)增加、地膜碎片增多、品質(zhì)一致性較差，致使機械采收后的棉花品質(zhì)降低[5]。為此，探索既能有效控制棉花旺長，又能促進集中開花吐絮、提早成熟的調(diào)控技術(shù)，最終實現(xiàn)棉花穩(wěn)產(chǎn)且適宜機械采收是亟需探究的問題。

使用植物生長調(diào)節(jié)劑增強了生產(chǎn)者調(diào)控作物生育過程的主動性，已是作物生產(chǎn)過程中的一項重要技術(shù)環(huán)節(jié)。目前應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的植物生長調(diào)節(jié)劑種類繁多，如生長素、赤霉素、乙烯、脫落酸、細胞分裂素和油菜素內(nèi)酯等[6]。眾多研究表明，植物生長調(diào)節(jié)劑各有其主要的特殊調(diào)節(jié)功能。如某些刺激生長，而另一些則抑制生長；某些刺激成熟、加速衰老，而另一些則抑制成熟，延緩衰老，打破休眠等[7]。在棉花生產(chǎn)中，生長調(diào)節(jié)劑已得到廣泛應用。研究表明，縮節(jié)胺能夠抑制株高、增加蕾鈴數(shù)，促使花期提前、莖粗增大、節(jié)間數(shù)減少，能夠塑造合理株型，有利于提高單株成鈴數(shù)，提高單株干物質(zhì)質(zhì)量，達到增產(chǎn)的目的[8-10]；蕾期外施赤霉素可降低棉花蕾鈴脫落率[11]；棉花生長后期，使用棉花脫葉催熟劑能夠很好地解決棉花貪青晚熟、成熟度不夠、霜后花占比過高的問題[12-14]；乙烯利可促使棉葉中的營養(yǎng)物質(zhì)加速向棉鈴輸送，使棉鈴加快發(fā)育，提前吐絮，催熟效果顯著[15]。

烯效唑作為一種常用的化學調(diào)控劑，應用于各類作物中，調(diào)節(jié)其生長發(fā)育。有研究表明，用烯效唑浸種能防止黃瓜幼苗瘋長，還能使黃瓜幼苗莖稈加粗，葉片變厚[16]。噴施烯效唑能抑制綠豆株高，增加莖粗和干物質(zhì)積累量[17]。用烯效唑拌種能抑制棉花株高，且濃度越高對棉花株高的抑制作用越強烈，當烯效唑含量為25 mg/kg 時能極顯著增加棉花產(chǎn)量[18]。近幾年，有學者對以14-羥蕓·烯效唑為主要成分的艾氟迪（AFD）進行了大量研究。艾氟迪是一種新型植物生長調(diào)節(jié)劑，能起到平衡植物內(nèi)源激素的效果，刺激植物進行生理反應，顯著改善作物花芽分化期所需的營養(yǎng)和內(nèi)源輔助酶狀況，有效促進花芽分化，抑制植株旺長，健壯花蕾，促進開花，提高坐果率和產(chǎn)量。艾氟迪能夠改善棉花株型結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和纖維品質(zhì)，能顯著調(diào)控棉花的生長發(fā)育[19-21]。已有學者在新疆棉區(qū)進行了一些有關滴施艾氟迪的試驗，結(jié)果表明，滴施艾氟迪能夠抑制棉花株高，改善植株營養(yǎng)水平，早結(jié)鈴、多結(jié)鈴，從而提高產(chǎn)量[22-25]，但這些研究未從光合特性和成鈴規(guī)律方面揭示滴施艾氟迪的作用機制。因此，通過膜下滴灌水肥一體化與化學調(diào)控技術(shù)相結(jié)合，揭示不同滴施量艾氟迪對棉花光合特性、成鈴規(guī)律及產(chǎn)量的影響，篩選北疆適宜的艾氟迪滴施用量，為棉農(nóng)應用艾氟迪進行棉花化控提供精確的參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗時間和地點

試驗于2021 年在新疆塔城地區(qū)沙灣市大泉鄉(xiāng)馬蘭鑫科合作社進行。該試驗區(qū)位于新疆天山北麓中段、準噶爾盆地南緣，地理坐標為東經(jīng)85°62′、北緯44°33′。土壤類型為砂壤土，土地平整。

1.2 試驗材料

供試植物生長調(diào)節(jié)劑艾氟迪由中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所研發(fā)并提供，其主要有效成分為14-羥蕓·烯效唑。棉花品種是源棉11 號，為當?shù)刂髟云贩N。

1.3 試驗設計

采用單因素隨機區(qū)組設計，共設7 個艾氟迪滴施水平，分別為0 g/hm2（CK）、1 050 g/hm2（A）、1 350 g/hm2（B）、1 650 g/hm2（C）、1 950 g/hm2（D）、2 250 g/hm2（E）、2 550 g/hm2（F）。全生育期滴施2次，分別于始花期7 月6 日（15%）和盛花期7 月14日（85%）。各處理重復3 次，共21 個小區(qū)，小區(qū)寬6.84 m，長18.67 m，面積為127.70 m2，各小區(qū)之間用1 m的保護行隔開，并在每個小區(qū)周圍埋入40 cm深PVC 板，以防止各小區(qū)間水分和養(yǎng)分的側(cè)滲影響。棉花種植模式為一膜六行，株行距配置為（66+10）cm，理論密度為27萬株/hm2，采用膜下滴灌的灌溉方式，滴灌帶配置為一膜鋪設3條滴灌帶，滴灌帶鋪設在窄行中間，即一條滴灌帶控制2行棉花，植物生長調(diào)節(jié)劑隨水滴施，7 月9 日打頂，其他管理措施同當?shù)亍?/p>

1.4 測定項目

1.4.1 葉綠素相對含量（SPAD 值）用SPAD-502便攜式葉綠素儀，分別于7月1日、7月10日、7月20日、8月1日、8月10日對棉花主莖功能葉片的SPAD值進行測定，棉花打頂前測定倒4 葉，打頂后選倒3葉進行測定。每個小區(qū)選3 株健康無損害棉株，刷去葉表面灰塵和泥土，避開主葉脈取葉片上、中、下3個部位的平均值記作SPAD值。

1.4.2 葉面積指數(shù)（LAI）在初花期、花鈴期、盛鈴期、吐絮期等關鍵生育時期，采用SUNSCAN 冠層儀測定LAI，先將探頭水平放置于冠層上方，按下測定按鈕，兩聲蜂鳴后將探頭放入群體內(nèi)地面上，仍保持水平，按下測定按鈕，選擇冠層內(nèi)不同位置測量，各小區(qū)選取長勢均勻的3個樣點。

1.4.3 凈光合速率（Pn）和胞間二氧化碳濃度（Ci）

于花鈴期和盛鈴期，選擇晴天11：00—14：00，用美國進口CIRAS-2 型光合儀，測定棉花葉片Pn 和Ci，于棉花打頂前測定倒4葉，打頂后選倒3葉測定，每個小區(qū)選長勢均勻一致的棉花3株，避開主葉脈。

1.4.4 成鈴規(guī)律 于8 月15 日和9 月15 日，利用棉花株式圖調(diào)查方法，記錄各果枝和果節(jié)上的現(xiàn)蕾、開花、小鈴、成鈴（棉鈴直徑大于2 cm）、脫落、爛鈴、吐絮情況，利用surfer 軟件，繪制棉花各生育時期的生殖器官概率等值線圖。

1.4.5 產(chǎn)量 在吐絮期，每小區(qū)選取6.67 m2的地塊，調(diào)查收獲株數(shù)和總成鈴數(shù)，并計算單株成鈴數(shù)。各小區(qū)選取有代表性的植株，分別取下部（第1—3果枝）、中部（第4—6 果枝）、上部（第7 果枝及以上）吐絮鈴各20個，測定單鈴質(zhì)量、衣分。計算產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2020 軟件進行數(shù)據(jù)分析和制圖，SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)方差分析，surfer軟件進行等值線制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴施量艾氟迪對棉花SPAD值的影響

如圖1所示，從滴施艾氟迪后7月10日起，各處理的SPAD 值基本隨棉花生育時期的推移呈先增后降的變化規(guī)律，各處理基本于8 月1 日達到峰值。在測定的各生育時期，SPAD 值隨艾氟迪滴施量的增加基本呈先增后降的變化規(guī)律，基本表現(xiàn)為中濃度處理達到最大值。進一步分析可知，7 月1 日滴施艾氟迪之前，各處理的SPAD 值無顯著差異，在7月10 日時即第1 次滴施艾氟迪之后，各處理SPAD值依次為53.25、52.30、54.13、56.37、59.95、50.37、55.29，D 處理SPAD 值顯著高于其他處理，表明滴施艾氟迪初期D 處理對棉花葉片SPAD 值的促進作用更加顯著；7 月20 日花鈴期時，各處理SPAD 值依次為53.63、54.58、55.33、59.61、61.45、56.68、57.04，高濃度處理SPAD 值顯著低于中濃度處理，表明在花鈴期時中濃度處理比高濃度處理對葉片SPAD 值促進效果更好；8月1日盛鈴期時，除F處理外，其他各處理的SPAD 值均達到整個測定時期的最大值，其中D 處理SPAD 值最大，為65.36，顯著高于其他處理，依次比CK、A、B、C、E、F 處理高11.63%、8.90%、6.07%、4.11%、4.81%、15.60%；8 月10 日C 處理仍然保持較高的SPAD 值，顯著高于其他處理。綜合來看，滴施艾氟迪有助于葉片葉綠素的合成，而中濃度處理在各生育時期均能保持較高的SPAD值。

圖1 不同滴施量艾氟迪對棉花SPAD值的影響Fig.1 Effects of different dosages of AFD on SPAD value of cotton

2.2 不同滴施量艾氟迪對棉花LAI的影響

如圖2 所示，各處理棉花LAI 均隨棉花生育時期的推移呈先增后降的變化規(guī)律。從花鈴期至吐絮期，各處理的LAI 均隨艾氟迪滴施量的增加呈先增后降的趨勢，基本以D 處理最大。進一步比較各處理可知，在花鈴期時，D、E、F處理的LAI達到各自處理全生育期的峰值，且D、E、F 處理之間無顯著差異，但顯著高于CK；盛鈴期時，CK、A、B、C 處理的LAI 達到各自處理全生育期的峰值，此時D、E、F 處理仍然保持較高的LAI，表現(xiàn)為D＞E＞C＞F＞B＞A＞CK；到達吐絮期時，B、C、D 處理的LAI 之間無顯著差異，但顯著高于CK、A、E、F處理。綜合來看，D 處理能始終保持較高的LAI，有利于增大光合作用面積。

圖2 不同滴施量艾氟迪對棉花LAI的影響Fig.2 Effects of different dosages of AFD on leaf area index of cotton

2.3 不同滴施量艾氟迪對棉花光合參數(shù)的影響

如表1 所示，棉花花鈴期的Ci 和Pn 大于盛鈴期。在花鈴期時，隨著艾氟迪滴施量的增加，Ci 基本呈現(xiàn)降低的趨勢，F(xiàn)處理的Ci達到最小值，顯著低于CK、A處理；Pn基本呈現(xiàn)升高的趨勢，F(xiàn)處理的Pn達到最大值，且顯著高于CK，比CK、A—E 處理高13.69%、5.58%、5.55%、6.74%、3.54%、4.35%。盛鈴期時，隨著艾氟迪用量的增加，Ci 呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，D 處理的Ci 達到最小值，顯著低于CK、F處理；Pn 呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，D 處理的Pn 達到最大值，且顯著高于CK、A、F處理，分別比CK、A、B、C、E、F 處 理 提 高28.21%、33.73%、18.45%、14.15%、1.07%、34.26%。

表1 不同滴施量艾氟迪對棉花Pn和Ci的影響Tab.1 Effects of different dosages of AFD on net photosynthetic rate and intercellular carbon dioxide concentration of cotton

2.4 不同滴施量艾氟迪對棉花成鈴特性的影響

利用統(tǒng)計學將冠層空間棉鈴成鈴率和脫落率以不同層次色度的方式直觀表達出來，色度越高則概率越大。由圖3 可知，盛鈴期時各滴施艾氟迪處理的成鈴率相較于CK 有不同程度的增加，進一步分析可得，C、D、E 處理上部果枝（第7 果枝及以上）的第1—2 果節(jié)的成鈴率明顯高于其他處理。由圖4 可知，吐絮期時各滴施艾氟迪處理的脫落率相較于CK 有不同程度的減小，其中E、F 處理可能由于艾氟迪濃度過高導致脫落率較高，C、D 處理的中部果枝（第4—6 果枝）的第2—3 果節(jié)上棉鈴的脫落率明顯低于其他處理。由此表明，適宜的艾氟迪滴施用量能明顯提高盛鈴期的成鈴率，降低吐絮期的脫落率。

圖3 不同處理盛鈴期棉花成鈴率的空間分布Fig.3 Spatial distribution of cotton boll formation rate during full boll stage in different treatments

圖4 不同處理吐絮期棉花脫落率的空間分布Fig.4 Spatial distribution of cotton abscission rate during boll opening stage in different treatments

2.5 不同滴施量艾氟迪對棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，棉花的單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量和籽棉產(chǎn)量基本隨著艾氟迪濃度的增加呈先增后降的變化規(guī)律。單株鈴數(shù)表現(xiàn)為C＞D＞B＞A＞CK＞E＞F，C 處理顯著高于CK、A、B、E、F 處理；C 處理的單鈴質(zhì)量最大，相較于其他處理依次升高16.12%、9.80%、10.20%、1.51%、19.80%、21.49%。C、D 處理的單株鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量高于CK、A、B、E、F，這也是C、D 處理能增產(chǎn)的主要原因。籽棉產(chǎn)量表現(xiàn)為C＞D＞A＞B＞CK＞E＞F，C 處理的籽棉產(chǎn)量顯著高于CK、A、B、E、F處理，表明滴施艾氟迪能夠通過增加單株鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量來提高籽棉產(chǎn)量。艾氟迪滴施量對棉花衣分無顯著影響。

表2 不同滴施量艾氟迪對棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Tab.2 Effects of different dosages of AFD on cotton yield and its components

3 結(jié)論與討論

光合作用的增強有利于增加干物質(zhì)質(zhì)量，從而達到增產(chǎn)的目的[26]。研究表明，噴施縮節(jié)胺可使葉LAI 峰值提前，且能使較高的LAI 保持更長時間[27]。噴施6-BA、蕓苔素等能提高植物葉片葉綠素濃度和可溶性蛋白含量，從而延長光合持續(xù)時間，加強光合作用，并提高光合同化物質(zhì)的積累，所以有很明顯的改善作物營養(yǎng)生長的效應[28]。噴施艾氟迪能夠使葉色明顯增綠發(fā)黑、葉肉增厚，提高SPAD值[29-30]，這與本試驗研究結(jié)果相同。本試驗結(jié)果表明，盛鈴期時各處理的SPAD 值和LAI 基本達到最大，其中D 處理的SPAD 值顯著高于其他處理，相較于CK高11.63%；D處理的LAI較大，相較于CK提高27.00%?；ㄢ徠跁r各處理的Pn 和Ci 最大，其中D、E、F 處理與CK 呈顯著差異，F(xiàn) 處理的Pn 達到最大，相較于CK 提高13.69%，Ci 最小，比CK 降低8.33%；而盛鈴期時D 處理的Pn 最大，相較于CK 提高28.21%，Ci最小，比CK降低36.36%。

植物生長調(diào)節(jié)劑對于保蕾保鈴有一定的促進作用[31-33]。李鵬兵等[34]研究表明，葉面噴施適量6-BA 能夠增加棉花上部果枝內(nèi)圍果節(jié)的成鈴概率。劉帥[33]研究表明，中下部棉鈴脫落率隨艾氟迪噴施濃度的升高基本呈先降低后趨于平穩(wěn)的變化規(guī)律，這與本研究結(jié)果基本一致。本試驗表明，滴施一定濃度的艾氟迪能提高棉花的成鈴率，降低脫落率，而濃度過高時，上部果枝成鈴率有所下降，脫落率有所升高。艾氟迪能顯著促進棉花單株鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量[23，30]，而鈴數(shù)和鈴質(zhì)量對于提高籽棉產(chǎn)量起著至關重要的作用。劉帥等[20]研究表明，隨著艾氟迪噴施濃度的增加，單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量和產(chǎn)量均呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢，衣分無顯著差異，這與本試驗滴施艾氟迪的規(guī)律相同。本試驗中，當艾氟迪滴施量為1 650 g/hm2時，單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量及籽棉產(chǎn)量最大。

在本試驗設置的濃度范圍內(nèi)，艾氟迪用量為1 650～2 250 g/hm2時，所獲得 的SPAD 值和LAI 較大；1 650 g/hm2時對提高成鈴率和降低脫落率有明顯的促進作用，能顯著促進單鈴質(zhì)量和單株鈴數(shù)，所獲得的籽棉產(chǎn)量最為理想；當艾氟迪用量超過1 950 g/hm2時，滴施用量越大對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的抑制作用越強烈，導致棉花嚴重減產(chǎn)。因此，隨水滴施模式下，北疆棉區(qū)艾氟迪推薦用量為1 650 g/hm2。