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    噴施化學(xué)打頂劑對(duì)關(guān)中棉區(qū)棉花植株生長的影響

    2023-06-27 10:01:24孫正冉張翠萍張晉麗吳昊劉秀艷王振凱楊玉珍賀道華
    關(guān)鍵詞:中棉西農(nóng)冠層

    孫正冉, 張翠萍, 張晉麗, 吳昊, 劉秀艷, 王振凱, 楊玉珍, 賀道華

    (西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

    棉花是世界上重要的紡織纖維原料和油料作物[1-2],且其是一種無限生長作物,即在適宜的環(huán)境條件下,棉花可進(jìn)行不斷的縱向和橫向生長,易發(fā)生棉株徒長、貪青晚熟的現(xiàn)象。打頂是棉花栽培管理過程中的一項(xiàng)重要整枝技術(shù)[3],是影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。通過打頂可控制棉株主莖生長[4],促進(jìn)光合產(chǎn)物向果枝的運(yùn)輸,增加結(jié)鈴數(shù),減少蕾鈴脫落,從而提高棉花產(chǎn)量[5-6]。一直以來,我國棉區(qū)均以人工打頂為主。人工打頂效率低、成本高[7],嚴(yán)重制約了棉花全程機(jī)械化、輕簡化和可持續(xù)生產(chǎn)的發(fā)展[8-9]。近年來,棉花生產(chǎn)上開始采用化學(xué)打頂技術(shù),通過噴施生長調(diào)節(jié)劑抑制頂端優(yōu)勢,從而達(dá)到打頂?shù)哪康?。李新裕等[10]用縮節(jié)胺進(jìn)行棉花化學(xué)打頂,結(jié)果表明掌握好縮節(jié)胺的應(yīng)用時(shí)間和劑量具有很好的打頂效果;趙強(qiáng)等[11]發(fā)現(xiàn),應(yīng)用含有縮節(jié)胺、緩釋劑和助劑的化學(xué)打頂劑,使株型更緊湊,且棉花產(chǎn)量具有增產(chǎn)潛力;董紅強(qiáng)等[12]從棉花生理指標(biāo)的方面闡明,化學(xué)封頂可以增強(qiáng)棉花的抗高溫脅迫能力和抗早衰能力。增效縮節(jié)胺對(duì)棉花的控頂效果強(qiáng)于普通的縮節(jié)胺,其化學(xué)封頂效果在棉花生產(chǎn)中已得到肯定[13-15]??s節(jié)胺是棉花打頂過程中常用的化學(xué)打頂劑,但單用縮節(jié)胺持效期短,在多雨年份或高密度條件下對(duì)棉株的控頂強(qiáng)度較弱,不能很好地滿足生產(chǎn)要求。氟節(jié)胺是一種新型高效抑芽劑,且也是一種低毒高效的植物生長調(diào)節(jié)劑,但需施藥2次,施藥成本高且用藥量較大。盡管噴施化學(xué)打頂劑對(duì)棉花株型和產(chǎn)量影響的研究已取得一些進(jìn)展,但噴施不同化學(xué)打頂劑在關(guān)中棉區(qū)對(duì)棉花不同品種的生理活性等影響仍尚需關(guān)注。因此,本研究選擇本課題組前期篩選出來的效果較好的以縮節(jié)胺和乙烯利為有效成分的縮節(jié)胺復(fù)配型化學(xué)打頂劑[16]及氟節(jié)胺與二甲戊靈混配的氟節(jié)胺復(fù)配型化學(xué)打頂劑進(jìn)行棉花化學(xué)打頂試驗(yàn),研究2種化學(xué)打頂劑對(duì)不同棉花品種株高、株寬、果枝臺(tái)數(shù)、冠層上部果枝長度、棉鈴空間分布、產(chǎn)量構(gòu)成因素、棉花纖維品質(zhì)及棉花生理活性等的影響,探討噴施化學(xué)打頂劑對(duì)關(guān)中地區(qū)棉花植株形態(tài)、產(chǎn)量及生理活性的影響,為關(guān)中地區(qū)棉花生產(chǎn)上化學(xué)打頂技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 試驗(yàn)地概況

    試驗(yàn)于2019—2020年在西北農(nóng)林科技大學(xué)斗口試驗(yàn)示范站(34°37′N,108°56′E)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為壤土,前茬休閑。生育期內(nèi)進(jìn)行化控,分別于2019年7月7日和2020年7月10日噴施60 g·hm-2的99%甲哌鎓,濃度為0.13 g·L-1。

    1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    試驗(yàn)以常規(guī)人工打頂處理為對(duì)照(CK),設(shè)置噴施縮節(jié)胺復(fù)合型(T1)和氟節(jié)胺復(fù)合型(T2)2種化學(xué)打頂劑進(jìn)行化學(xué)打頂。其中,T1處理主要成分為縮節(jié)胺和乙烯利,每公頃用藥量1 500 g,濃度為5 g·L-1;T2處理主要成分為氟節(jié)胺和二甲戊靈,每公頃用藥量1 200 g,濃度為12 g·L-1。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每處理3次重復(fù)。每小區(qū)面積22 m2,2膜區(qū),1膜2行,行長10 m。T1和T2處理的藥劑噴施時(shí)間均為2019年7月17日和2020年7月20日,同日對(duì)照處理進(jìn)行人工打頂。

    1.3 測定項(xiàng)目與方法

    1.3.1 農(nóng)藝性狀的調(diào)查和生理指標(biāo)的測定 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株棉株掛牌標(biāo)記。于噴藥當(dāng)日開始,每10 d測定株高、株寬、果枝臺(tái)數(shù),共測定5次。吐絮期調(diào)查倒4至倒1果枝長度。另外,于噴藥當(dāng)日開始,每10 d取各小區(qū)內(nèi)棉株完全展開的倒4葉葉片,保存在液氮中,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生理指標(biāo)的分析。用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶(peroxidase,POD)活性,用氮藍(lán)四唑法測定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性,用硫代巴比妥酸比色法測丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量[17]。

    1.3.2 棉鈴空間分布 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株棉株,于吐絮期調(diào)查棉株冠層上部(7果枝以上)、中部(4~6果枝)、下部(1~3果枝)果枝鈴數(shù)。

    1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 于收獲期,每個(gè)小區(qū)在棉花冠層上中下部隨機(jī)均勻選取50個(gè)棉鈴,用于測定單鈴重。調(diào)查每個(gè)小區(qū)全部株數(shù)和總鈴數(shù),計(jì)算棉花單株結(jié)鈴數(shù)、單位面積總鈴數(shù)、單位面積籽棉產(chǎn)量。

    1.3.4 棉花纖維品質(zhì) 將收獲的不同處理籽棉分開軋花,取棉花纖維樣品20 g,送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心(安陽)進(jìn)行纖維品質(zhì)測定。

    1.4 數(shù)據(jù)分析

    利用 SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差及差異顯著性分析,采用Origin 2019作圖。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 不同打頂處理對(duì)棉花株高、株寬及果枝臺(tái)數(shù)的影響

    隨著棉株的生長,不同品種不同打頂處理棉花的株高、株寬、果枝臺(tái)數(shù)均有所增加。對(duì)于株高,‘中棉619’和‘西農(nóng)606’均表現(xiàn)為化學(xué)打頂處理顯著高于人工打頂;2個(gè)品種表現(xiàn)為‘中棉619’>‘西農(nóng)606’;不同打頂處理間表現(xiàn)為T2>T1>CK(圖1)。對(duì)于株寬,‘中棉619’和‘西農(nóng)606’均表現(xiàn)為化學(xué)打頂處理顯著低于人工打頂,表明噴施化學(xué)打頂劑顯著抑制了棉花的橫向生長;2個(gè)品種間表現(xiàn)為‘中棉619’<‘西農(nóng)606’;不同處理間表現(xiàn)為CK>T2>T1,說明T1處理比T2處理對(duì)棉花株寬的抑制效果更強(qiáng)(圖2)。對(duì)于果枝臺(tái)數(shù),‘中棉619’和‘西農(nóng)606’均表現(xiàn)為化學(xué)打頂處理顯著多于人工打頂,表明在噴施化學(xué)打頂劑處理后果枝臺(tái)數(shù)的生長量仍較大;2個(gè)品種間表現(xiàn)為‘中棉619’>‘西農(nóng)606’;不同處理間表現(xiàn)為T1>T2>CK(圖3)。綜上所述,對(duì)于重塑棉花株型,增加棉田通透性方面,T1處理效果更強(qiáng)。

    圖1 不同打頂處理的棉花株高Fig. 1 Plant height of cotton responding to different detopping treatments

    圖2 不同打頂處理的棉花株寬Fig. 2 Plant width of cotton responding to different detopping treatments

    圖3 不同打頂處理的棉花果枝數(shù)Fig. 3 Number of sympodial branches of cotton responding to different detopping treatments

    2.2 不同打頂處理對(duì)棉花冠層上部果枝長度的影響

    ‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在化學(xué)打頂處理后的倒4、倒3、倒2和倒1果枝長度均較人工打頂顯著降低(表1)。與人工打頂相比,化學(xué)打頂處理棉花的倒4果枝長度減少4.78~8.80 cm,倒3果枝長度短8.72~11.21 cm,倒2果枝長度短8.86~12.82 cm,倒1果枝長度短6.20~10.66 cm?!忻?19’‘西農(nóng)606’冠層上部果枝長度的抑制率分別為47.35%、43.44%(2019)和44.81%、43.37%(2020),即噴施化學(xué)打頂劑對(duì)‘中棉619’的果枝長度抑制率更大。在不同化學(xué)打頂處理間,T1處理果枝長度被抑制的程度更大。由此表明,噴施化學(xué)打頂劑抑制了棉花冠層上部果枝的生長,限制了植株的橫向生長,有利于塑造良好株型。

    表1 不同打頂處理下棉花上部果枝的長度Table 1 Length of upper furiting branch in cotton responding to different detopping treatments(cm)

    2.3 不同打頂處理對(duì)棉鈴空間分布的影響

    ‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在化學(xué)打頂處理后冠層的上部鈴數(shù)顯著高于人工打頂處理,而冠層的中部鈴數(shù)和下部鈴數(shù)與人工打頂處理無顯著差異(表2)。與人工打頂處理相比,2019年‘中棉619’和‘西農(nóng)606’冠層的上部鈴數(shù)分別顯著增加86.00%和68.33%,2020年分別顯著增加77.59%和36.49%。在不同化學(xué)打頂處理間,T1處理冠層上部鈴數(shù)的增幅更高。不同品種間冠層上部鈴數(shù)增幅表現(xiàn)為‘中棉619’>‘西農(nóng)606’。綜上所述,化學(xué)打頂處理顯著增加了植株冠層的上部鈴數(shù),從而使棉花單株鈴數(shù)增加。

    2.4 不同打頂處理對(duì)棉花生理活性的影響

    抗氧化酶可以將體內(nèi)形成的過氧化物轉(zhuǎn)化為毒害較低或無害物質(zhì),POD和SOD是抗氧化系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶。隨著棉株的生長,‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在噴施化學(xué)打頂劑后,POD、SOD活性先增大后減?。▓D4和5)。與人工打頂相比,化學(xué)打頂處理的POD、SOD活性顯著升高,說明化學(xué)打頂有利于增強(qiáng)棉花的抗氧化能力,有效抑制自由基氧化損傷,促進(jìn)生長,提高產(chǎn)量。‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在噴施化學(xué)打頂劑后10 d時(shí)POD和SOD活性均達(dá)到峰值,其中2019年較對(duì)照分別顯著增加24.18%、20.76%和7.09%、4.24%;2020年分別顯著增加12.41%、9.77%和4.37%、3.03%。不同品種間POD和SOD活性表現(xiàn)均為‘中棉619’>‘西農(nóng)606’。在不同化學(xué)打頂處理間,T1處理下POD和SOD活性更高。隨著棉株的生長,‘中棉619’和‘西農(nóng)606’在噴施化學(xué)打頂劑處理后MDA含量逐漸增大,但化學(xué)打頂處理顯著低于人工打頂處理,說明化學(xué)打頂使棉花的抗早衰能力增強(qiáng)(圖6)。不同品種間MDA含量表現(xiàn)為‘中棉619’>‘西農(nóng)606’。在不同化學(xué)打頂處理間,T1處理下MDA含量更低。

    圖4 不同打頂處理的棉花過氧化物酶活性Fig. 4 POD activity of cotton responding to different detopping treatments

    圖5 不同打頂處理的棉花超氧化歧化酶活性Fig. 5 SOD activity of cotton responding to different detopping treatments

    2.5 不同打頂處理對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

    由表3可知,化學(xué)打頂處理棉花的單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量顯著高于人工打頂處理,而單鈴重、衣分與人工打頂處理差異不顯著。與人工打頂相比,T1處理的單株鈴數(shù)顯著增加13.86%~26.14%,籽棉產(chǎn)量增加11.76%~22.97%;T2處理的單株鈴數(shù)顯著增加5.94%~23.86%,籽棉產(chǎn)量顯著增加4.02%~15.99%。在不同品種間,單株鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量的增量均表現(xiàn)為‘中棉619’>‘西農(nóng)606’。由此表明,化學(xué)打頂處理的籽棉產(chǎn)量增加主要來源于單株鈴數(shù)的增加。

    表3 不同打頂處理下棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子Table 3 Yield and yield components in cotton responding to different detopping treatments

    2.6 不同打頂處理對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

    由表4可知,不同的打頂處理間棉花的纖維品質(zhì)差異不顯著,即噴施化學(xué)打頂劑對(duì)棉花纖維品質(zhì)影響較小。噴施化學(xué)打頂劑棉花纖維的馬克隆值較高,較人工打頂處理增加0.03~0.52,其中‘中棉619’在2019年的馬克隆值較小,但差異未達(dá)到顯著水平。除2019年T1處理的‘西農(nóng)606’外,噴施化學(xué)打頂劑的棉花上半部平均長度小于人工打頂。由此表明,噴施化學(xué)打頂劑不會(huì)降低棉花纖維品質(zhì)。

    表4 不同打頂處理下棉花纖維品質(zhì)Table 4 Fiber quality in cotton responding to different detopping treatments

    3 討論

    目前,棉花化學(xué)打頂技術(shù)的應(yīng)用逐漸普遍?;瘜W(xué)打頂是全程棉花機(jī)械化作業(yè)的發(fā)展需要??s節(jié)胺和氟節(jié)胺是棉花打頂過程中常用的化學(xué)打頂劑,但單用縮節(jié)胺持效期短,并不能很好地滿足生產(chǎn)需要。本研究中以縮節(jié)胺、乙烯利為主要活性成分,將其與環(huán)烷酸鹽及水楊酸鈉進(jìn)行復(fù)配,在棉花初花至盛花期葉面噴施1次即可誘導(dǎo)棉花自封頂,解決了以往化學(xué)打頂技術(shù)只注重控制植株生長不注重促進(jìn)棉鈴發(fā)育的弊端。氟節(jié)胺為二硝基苯胺類化合物,是一種低毒的植物生長調(diào)節(jié)劑,通過抑制赤霉素的合成來抑制頂芽生長點(diǎn)的細(xì)胞分裂,氟節(jié)胺作為棉花化學(xué)打頂劑主要分2次使用,對(duì)使用技術(shù)和棉花的管理水平要求較高,且存在效果不穩(wěn)定、用藥成本偏高等問題。本研究施用氟節(jié)胺復(fù)配二甲戊靈,為新型棉花化學(xué)打頂劑,該藥能顯著抑制棉花頂心生長,相比氟節(jié)胺單劑,整個(gè)生長周期只需用藥1次。

    合理使用化學(xué)打頂劑能夠調(diào)節(jié)棉花的營養(yǎng)生長與生殖生長,重塑棉花株型[17]。趙強(qiáng)等[11]發(fā)現(xiàn),與人工打頂相比,化學(xué)打頂顯著降低了棉花的橫向生長,重塑棉花株型,使群體更加通透。另外,化學(xué)打頂處理的棉花株型呈尖塔狀,優(yōu)化了冠層配置,使光分布更加均勻[18]。本研究發(fā)現(xiàn),噴施化學(xué)打頂劑棉花的株寬顯著小于人工打頂,且噴施化學(xué)打頂劑降低了棉花冠層上部果枝長度,抑制了棉株的橫向生長和伸長,其中使用縮節(jié)胺復(fù)合型化學(xué)打頂劑效果更加顯著。在不同品種間,‘中棉619’采用化學(xué)打頂處理后對(duì)株型影響較大。同時(shí),與人工打頂相比,噴施化學(xué)打頂劑的棉花縱向生長增大,這可能是由于植株在吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)化學(xué)打頂劑的過程中主莖仍在生長。綜上所述,化學(xué)打頂處理使株型更加緊湊,增強(qiáng)了棉株中下部的透光率[19]。

    抗氧化酶系統(tǒng)能夠清除生物體內(nèi)過剩的活性氧,使活性氧保持平衡[20-22]。SOD、POD是抗氧化酶系統(tǒng)的關(guān)鍵酶,SOD可清除細(xì)胞中多余的超氧陰離子,POD是清除H2O2的重要酶[23]。MDA是細(xì)胞膜脂過氧化的主要產(chǎn)物[24],其含量的多少能夠反映膜脂過氧化的程度, MDA含量越高,植物受損傷程度越嚴(yán)重[25-27]。本研究發(fā)現(xiàn),化學(xué)打頂處理的POD、SOD活性顯著高于人工打頂,說明化學(xué)打頂處理下棉花的抗氧化能力增強(qiáng),能夠有效清除自由基,促進(jìn)棉花生長,增加棉花產(chǎn)量,在不同化學(xué)打頂處理間,T1處理的POD、SOD活性更高,說明T1處理下棉花的抗氧化能力更強(qiáng);且化學(xué)打頂處理的MDA含量顯著低于人工打頂,說明化學(xué)打頂劑能夠抑制棉花早衰,提高后期坐桃率,最終增加單株鈴數(shù)。

    噴施化學(xué)打頂劑能夠降低棉鈴脫落率。董春玲等[28]發(fā)現(xiàn),化學(xué)打頂處理棉花的鈴數(shù)較人工打頂增多,其中冠層上部的鈴數(shù)顯著增多,且對(duì)纖維品質(zhì)無顯著影響。合理的化學(xué)封頂可優(yōu)化冠層配置,使光合產(chǎn)物不斷向生殖器官運(yùn)輸,提高產(chǎn)量[29]。本研究發(fā)現(xiàn),化學(xué)打頂處理棉花的冠層上部鈴數(shù)顯著增加,從而使棉花單株鈴數(shù)增加,最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。在不同化學(xué)打頂處理間,T1處理棉花的單株鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量增幅較大。T1處理以縮節(jié)胺和乙烯利為主要活性成分,通過乳化手段與環(huán)烷酸鹽及水楊酸鈉進(jìn)行復(fù)配,達(dá)到增效、協(xié)同效果,用藥后葉枝不再生長,果枝夾角也沒有贅芽發(fā)生,有利于優(yōu)化棉花群體結(jié)構(gòu),促進(jìn)結(jié)鈴,最終提高產(chǎn)量,且不影響棉花纖維品質(zhì),與前人研究結(jié)果一致[30]。綜上所述,噴施化學(xué)打頂劑有利于塑造棉花良好株型,進(jìn)一步優(yōu)化群體結(jié)構(gòu),增加群體通透性,增加單株鈴數(shù),提高產(chǎn)量。在棉花的栽培管理過程中,應(yīng)把握化學(xué)打頂劑的合理噴施時(shí)間和劑量,并且結(jié)合水肥調(diào)控,控制棉花株高,降低無效鈴的生長,提高植棉的經(jīng)濟(jì)效益。

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