齊海坤，王賽，徐東永，路正營，趙文超，郝延杰，張祥，李蔚，韓煥勇，汪江濤，王洪這，陳洪章0，王林，杜明偉，田曉莉*，李召虎*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院作物化控研究中心/ 植物生長調(diào)節(jié)劑教育部工程研究中心，北京100193；2.河北省棉花種子工程技術(shù)研究中心，河北 河間0624502；3.邯鄲市農(nóng)業(yè)科學院，河北 邯鄲056001；4.德州市農(nóng)業(yè)科學研究院，山東 德州253000；5.濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學研究所，山東 濱州256600；6.揚州大學農(nóng)學院，江蘇 揚州225009；7.黃岡市農(nóng)業(yè)科學院，湖北 黃岡438000；8.新疆農(nóng)墾科學院棉花研究所，新疆 石河子832000；9.石河子大學農(nóng)學院，新疆 石河子832000；10.新疆守信種業(yè)科技有限責任公司，新疆 沙雅842200；11.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，烏魯木齊830001）

打頂是我國棉花生產(chǎn)的1 個重要環(huán)節(jié)，可減少無效花蕾的產(chǎn)生，并促進營養(yǎng)生長和生殖生長平衡。 但隨著我國勞動力成本逐步增加，目前人工打頂費用較高，不利于提高植棉比較效益。 此外， 近年來新疆棉區(qū)棉花機械采收快速發(fā)展，人工打頂已成為實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化的主要障礙。 因此，研究人工打頂?shù)奶娲夹g(shù)是目前我國棉花生產(chǎn)亟待解決的問題。

人工打頂在其他主要植棉國家并不是一項必要措施，美國和澳大利亞等國家主要通過應用植物生長延緩劑甲哌鎓（1,1-dimethyl-piperidinium chloride,DPC）和水肥管理等調(diào)控棉株在花鈴期自然停止生長[1-2]，屬于化學封頂。 化學封頂?shù)膬?nèi)涵可理解為利用植物生長調(diào)節(jié)劑延緩/ 抑制棉花頂芽生長，降低棉花主莖和果枝頂芽的分化速率，調(diào)節(jié)營養(yǎng)生長與生殖生長，起到與人工打頂相似的作用[3]。我國近10 年來已開展了大量的棉花化學封頂技術(shù)研究， 發(fā)現(xiàn)以植物生長延緩劑DPC 和植物生長抑制劑氟節(jié)胺為有效成分的調(diào)節(jié)劑產(chǎn)品具有相對較好的化學封頂效果[4-5]。 李召虎課題組參與研發(fā)的增效縮節(jié)胺 （25%DPC 水劑）含有可輕微傷害植物幼嫩組織的助劑，對棉株的控長強度略高于普通的98%DPC 粉劑，其化學封頂效果在新疆棉花生產(chǎn)中已得到肯定[6-9]，在黃河流域和長江流域棉區(qū)也已開展研究[10]。

李召虎課題組在黃河流域棉區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，普通98%DPC 粉劑也有一定的封頂效果[11]?；?8%DPC 粉劑（以下簡稱DPC）在我國棉花生產(chǎn)中使用的廣泛性， 本研究于2018 年在三大棉區(qū)共10 個試驗點探討了DPC 化學封頂效果的穩(wěn)定性和普適性，旨在推動我國棉花化學封頂技術(shù)的發(fā)展。

1 材料與方法

試驗于2018 年在三大棉區(qū)共10 個試驗點進行，其中山東無棣和江蘇大豐地處鹽堿區(qū)。 各試驗點的地理位置、合作單位及土壤基礎(chǔ)肥力如表1 所示，供試棉花品種（系）、種植模式、部分田間管理、DPC 系統(tǒng)化控的次數(shù)和用量如表2 所示，生育期的氣象數(shù)據(jù)如圖1 所示。

表1 各試驗點土壤基礎(chǔ)肥力Table 1 Soil fertility of experimental field in each location

試驗所用98%DPC 可溶性粉劑由河北國欣諾農(nóng)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)并提供。

表2 各試驗點管理概況Table 2 Major agricultural practices in each location

圖1 各試驗點2018 年棉花生長季月累計降水量及平均溫度Fig. 1 Monthly cumulative rainfall and mean temperature during cotton growing season in each location in 2018

1.1 試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復3～4 次。 設(shè)早于人工打頂10 d（T1）、與人工打頂同期（T2）2 個化 學 封 頂 時 期，DPC 應 用 劑 量 設(shè)0、90、180、270 g·hm－24 個水平，以人工打頂為第一對照，以不打頂為第二對照。小區(qū)6～8 行，面積30 m2左右。

1.2 調(diào)查和測定方法

DPC 化學封頂前在每小區(qū)選10 株代表性植株掛牌， 并用紅色毛線標記當時的主莖頂端；收獲前調(diào)查新生果枝數(shù)、總果枝數(shù)，并測量株高。

收獲后計小區(qū)實收籽棉產(chǎn)量，折算單位面積產(chǎn)量。 北疆石河子Ⅱ和南疆沙雅未收集到實收籽棉產(chǎn)量數(shù)據(jù)， 湖北黃岡未收集到T1 期處理的相關(guān)數(shù)據(jù)。

以噴施脫葉催熟劑前的吐絮率和一次花率反映棉花熟期。 吐絮率指吐絮棉鈴占總鈴數(shù)的比例，一次花率指第一次收獲的籽棉重占籽棉總重的比例。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用Microsoft Excel 2016 進行數(shù)據(jù)整理，用SAS 8（SAS Institute 2000）一般線性模型進行方差分析，用Duncan’s 法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 DPC 化學封頂對棉株生長的影響

2.1.1 株高。 株高是品種、氣候和管理措施綜合作用的結(jié)果。 比較各試驗點人工打頂?shù)闹旮撸ū?），可見湖北黃岡的最高，達147.7 cm；其次為山東德州和河北邯鄲，均在100.0 cm 以上；新疆棉區(qū)因降雨少、土壤鹽堿度高、且無霜期短等原因，株高普遍偏低，北疆石河子Ⅱ最高，為88.5 cm，南疆輪臺的最低，為54.6 cm。 山東無棣（黃河流域）和江蘇大豐（長江流域）人工打頂?shù)闹旮卟蛔?0.0 cm，可能與這兩個試驗點地處鹽堿區(qū)有關(guān)。

DPC 化學封頂株高與人工打頂?shù)牟钪悼梢苑从郴瘜W封頂?shù)目亻L效果。 如表3 所示，各試驗點清水對照的株高均高于人工打頂，河北邯鄲的相差最多，為27.3 cm；北疆石河子Ⅰ的最少，為2.8 cm。在多數(shù)試驗點DPC 封頂時期顯著影響控長效果，表現(xiàn)為封頂早、控長作用強，封頂晚、控長作用弱，河北河間T1 期DPC 化學封頂?shù)钠骄旮呱踔凛^人工打頂?shù)?.3 cm。 在大部分試驗點， 隨DPC 封頂劑量增加， 控長作用加強，中（180 g·hm－2）、高劑量（270 g·hm－2）DPC 處理下的株高在數(shù)個試驗點甚至較人工打頂有不同程度的降低。

2.1.2 果枝數(shù)。 各試驗點人工打頂?shù)膯沃旯?shù)有較大差別，湖北黃岡、山東德州和河北邯鄲的單株果枝數(shù)較多，為15.2～17.9；新疆棉區(qū)4 個試驗點的較少，單株果枝數(shù)為8.2～10.8；其他幾個試驗點的單株果枝數(shù)為11.1～13.1（表4）。

表3 DPC 化學封頂對棉花株高的影響Table 3 Effect of chemical topping with DPC on plant height

表3 （續(xù)）Table 3 (Continued)

新生果枝是化學封頂相對于人工打頂新長出的果枝。 由表4 可知，DPC 化學封頂時期和劑量對新生果枝數(shù)均有較大影響，T1 期DPC 化學封頂?shù)墓?shù)較人工打頂增加0.6～4.4；T2 期化學封頂?shù)男律?shù)較人工打頂增加2.3～7.7。

不同棉區(qū)清水對照的果枝數(shù)較人工打頂增加的程度不同， 黃河流域棉區(qū)的增加較多，為6.0～8.3；新疆棉區(qū)的增加較少，為2.4～4.7；長江流域棉區(qū)麥/ 油后直播棉的增加幅度為3.7～5.5。 各試驗點DPC 化學封頂果枝數(shù)與人工打頂?shù)牟钪碉@著小于清水對照（DPC 劑量為0）與人工打頂?shù)牟钪担辖喤_和沙雅除外），不同劑量DPC 之間的差異相對較?。ū?）。

2.2 DPC 化學封頂對棉花產(chǎn)量的影響

北疆石河子Ⅱ和南疆沙雅未收集到實收籽棉產(chǎn)量數(shù)據(jù)， 其余8 個試驗點的產(chǎn)量結(jié)果如表5所示。 不同試驗點之間的籽棉產(chǎn)量差異比較大，河北邯鄲和北疆石河子Ⅰ產(chǎn)量最高， 達到5 500 kg·hm－2以上；河北河間和江蘇大豐的產(chǎn)量較低，不到3 100 kg·hm－2。

方差分析結(jié)果表明，DPC 化學封頂在河北邯鄲、山東德州和南疆輪臺顯著影響籽棉產(chǎn)量（表5）。 與人工打頂相比，河北邯鄲T2 期的DPC 化學封頂、 山東德州T2 期的中劑量DPC（180 g·hm－2）、南新疆輪臺T1 期的高劑量DPC（270 g·hm－2）處理顯著降低了籽棉產(chǎn)量，但這3 個試驗點的其他處理和另外5 個試驗點的DPC 化學封頂對產(chǎn)量無顯著影響（表5）。 分析產(chǎn)量構(gòu)成因素（數(shù)據(jù)未列出）可知，河北邯鄲T2 期DPC 化學封頂和南疆輪臺T1 期高劑量DPC 化學封頂?shù)漠a(chǎn)量下降主要與鈴數(shù)減少有關(guān)。

表4 DPC 化學封頂對棉花新生果枝數(shù)的影響Table 4 Effect of chemical topping with DPC on the number of new fruiting branches

2.3 DPC 化學封頂對棉花熟期的影響

各試驗點在收獲前均噴施脫葉催熟劑，并在噴施脫葉催熟劑前調(diào)查了吐絮率（北疆石河子Ⅱ除外）。 從表6 結(jié)果可見，山東無棣DPC 化學封頂顯著提高吐絮率， 其T1 期清水對照、 低劑量DPC 的吐絮率較人工打頂顯著增加14.8 和26.4百分點，其他處理與人工打頂無顯著差異。

在河北河間和邯鄲、山東德州和無棣及湖北黃岡還收集了一次花率數(shù)據(jù) （表7）， 結(jié)果表明DPC 化學封頂對各試驗點的一次花率均無顯著影響。

表5 DPC 化學封頂對籽棉產(chǎn)量的影響Table 5 Effect of chemical topping with DPC on the yield of cotton

表6 DPC 化學封頂對噴施脫葉催熟劑前吐絮率的影響Table 6 Effect of chemical topping with DPC on the boll opening ratio before spraying harvest aids

表7 DPC 化學封頂對棉花一次花率的影響Table 7 Effect of chemical topping with DPC on the first harvest ratio of cotton

3 討論

DPC 在國內(nèi)外棉花生產(chǎn)中已廣泛應用多年，主要用于防止徒長、塑造株型、提高棉田管理效率[3,12-13]。 我國各棉區(qū)已在人工打頂條件下形成了比較成熟的棉花DPC 系統(tǒng)化控技術(shù)[14-17]，增效縮節(jié)胺（25%DPC 水劑）的化學封頂效果也逐步得到肯定及應用[6-7,13,15-16,18]，普通98%DPC 粉劑是否也能穩(wěn)定實現(xiàn)化學封頂是本文探討的主題。

因為存在頂端優(yōu)勢，本研究清水對照株高在多數(shù)試驗點較人工打頂高15 cm 以上，但籽棉產(chǎn)量和熟期與人工打頂均無顯著差異，說明在現(xiàn)有管理的基礎(chǔ)上，減免人工打頂并非不可能。 然而，棉花生產(chǎn)除產(chǎn)量和熟期之外，還需要考慮田間管理效率和病蟲害發(fā)生情況。 清水對照株型高大，一方面會降低田間作業(yè)效率、 不利于田間管理（包括對病蟲害的防治），而且可能因植株上部幼嫩器官多、田間郁閉重從而加重病蟲害。 此外，清水對照的收獲指數(shù)也低于人工打頂 （數(shù)據(jù)未列出）造成生物量的浪費。

本研究的DPC 化學封頂是在免除人工打頂?shù)臈l件下， 在各地常規(guī)DPC 系統(tǒng)化控的基礎(chǔ)上多應用了1 次DPC。 與清水對照相比，DPC 化學封頂不僅能控制株高，而且能縮短營養(yǎng)枝和果枝（數(shù)據(jù)未列出），從而有效塑造塔形植株、增加棉株直立性和田間通透性。 T1 期化學封頂?shù)漠a(chǎn)量雖然與T2 期相當， 但因?qū)χ仓晟L控制過重可能帶來潛在風險， 如節(jié)間過短不利于機械采收、上部果枝果節(jié)少在特殊條件下導致減產(chǎn)等[3,19-21]。河北邯鄲T2 期DPC 化學封頂?shù)漠a(chǎn)量低于T1 期和人工打頂， 主要原因在于該試驗點T2 期化學封頂后遇高溫干旱（圖1B），如適時灌溉可予以避免和解決。 高劑量DPC 化學封頂也存在減產(chǎn)風險，其原因與早封頂（T1 期）相同。

4 結(jié)論

本文雖然為一年試驗的結(jié)果， 但10 個試驗地點分布在不同棉區(qū)， 氣候和土壤條件不同，種植方式不同，供試品種不同，管理措施不同，常規(guī)DPC 系統(tǒng)化控的次數(shù)和用量不同，株高和產(chǎn)量變幅很大（分別為55～148 cm 和3 100～5 500 kg·hm－2）， 但除個別試驗點因封頂時間早或應用劑量大外，DPC 化學封頂對產(chǎn)量無顯著影響， 對熟期也未見不利影響。初步判斷棉花應用普通98%DPC 粉劑化學封頂?shù)姆€(wěn)定性和普適性較好，綜合考慮對生長、產(chǎn)量和熟期的影響，建議與人工打頂同期噴施中低劑量（90～180 g·hm－2）的DPC進行化學封頂。

5 展望

未來需要持續(xù)開展多點試驗和示范，以進一步驗證DPC 化學封頂技術(shù)的穩(wěn)定性和普適性；為了揭示DPC 化學封頂?shù)募夹g(shù)機理， 還需要從環(huán)境與作物的關(guān)系、個體與群體的關(guān)系和源庫關(guān)系等方面解析化學封頂對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響。 此外，還要開展DPC 化學封頂技術(shù)與密度和肥水等栽培措施的耦合效應研究，以期降低綜合生產(chǎn)成本、節(jié)約自然資源、簡化管理措施，并保障棉花產(chǎn)量、品質(zhì)和熟期的穩(wěn)定性。

致謝：

對合作單位其他人員在試驗開展過程中給予的幫助致以誠摯的謝意！