孫正冉 吳 昊 張翠萍 張晉麗 賀道華
(西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院,712100,陜西楊凌)
棉花具有無限生長的習性,在適宜的環(huán)境條件下,棉花可不斷地縱向生長和橫向生長[1]。主莖和側(cè)枝生長點的持續(xù)生長雖然能不斷增長果枝和果節(jié),并分化出花蕾,但營養(yǎng)生長的持續(xù)極易造成徒長、蕾鈴脫落和早衰[2]。適當打頂可以控制主莖的生長,消除頂端優(yōu)勢,協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長和生殖生長,減少蕾鈴脫落[3-4]。因此,打頂是棉花栽培管理中的一項重要措施[5],是影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。目前,棉花主要的打頂方式有人工打頂、機械打頂和化學打頂3種,其中以人工打頂為主。人工打頂是人工掐掉頂芽及部分幼嫩葉片,費時費工,效率低,生產(chǎn)成本較大[6-7];機械打頂對地勢以及棉花生長均勻度要求較高,并且漏打率較高,易對棉株和蕾鈴造成傷害[8-10];化學打頂是利用植物生長調(diào)節(jié)劑延緩或抑制植物頂端生長,控制主莖及側(cè)枝的頂端優(yōu)勢[11]。與人工打頂和機械打頂相比,化學打頂簡單方便,勞動強度小,可最大限度地避免人工打頂和機械打頂造成的物理傷害。近幾年,隨著棉花化學打頂技術(shù)的推廣,化學打頂劑的種類逐漸增多。李新裕等[12]使用植物生長調(diào)節(jié)劑縮節(jié)胺對海島棉進行打頂研究,雖因持效期短導致棉花生育有所延緩,但有很好的控頂效果;趙強等[13]在縮節(jié)胺藥劑中添加了緩釋劑,提高了控頂持效能力,但易出現(xiàn)頂部果枝冗余不成鈴現(xiàn)象;蘇成付等[14]發(fā)現(xiàn)使用氟節(jié)胺進行棉花打頂具有一定的增產(chǎn)作用,但需要“兩次”施藥才能達到控頂效果,施藥成本與用藥量較大。2010年浙江禾田化工有限公司發(fā)明了一種用氟節(jié)胺和甲哌鎓復配的棉花打頂劑,通過噴施控制棉花主莖和側(cè)枝的生長,使植株緊湊,但持效性較短,易造成棉花后期返青,延遲吐絮。因此,還需深入研究化學打頂劑及其配方,才能有效地實現(xiàn)棉花打頂?shù)臋C械化作業(yè),解決棉花規(guī)?;咝Т蝽斵r(nóng)事操作的問題[15]。合適的打頂劑配方及相應的使用技術(shù)成為棉花栽培中打頂環(huán)節(jié)實現(xiàn)輕簡化的關(guān)鍵。
本研究采用自主配制的3種化學打頂劑和已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)的3種化學打頂劑對棉花進行化學打頂試驗,比較6種化學打頂劑對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀的影響,以期選擇出適合的打頂劑配方,為化學打頂劑的使用與推廣提供理論依據(jù)和實踐參考。
試驗地位于西北農(nóng)林科技大學斗口試驗站(陜西涇陽縣云陽鎮(zhèn)),試驗地多年連作,土壤肥力中等,排灌良好,前茬為棉花(冬季空閑)。小區(qū)長9.5m,寬2.4m。株距0.31m,寬( 0.8m)窄(0.4m)行距,3次重復。
供試棉花品系為西農(nóng)606。
試驗共設7個處理,其中化學打頂劑6個處理,均為最佳打頂濃度(表1),以不打頂為對照(CK)。其中自主配制方法:處理Z1,11.5g 98%縮節(jié)胺和5.6g KOH溶解于50g乙醇,混合后加入250mL三角瓶中,室溫攪拌2h后過濾掉沉淀,再加30%聚丙烯酸水溶液24g,室溫攪拌2h;處理Z3,氟節(jié)胺110.75g,加入二甲苯溶劑,邊加邊攪拌至溶解,攪拌均勻后加入乳化劑和二甲基甲酰胺,攪拌20~30min,加入余下的全部二甲苯溶劑,混合后攪拌5~10min,待全部調(diào)制均勻后即完成制備;處理Z4,取53.08g水,加入2.65g水楊酸鈉,溶解后加入40%的乙烯利13.27g,攪拌混勻后再加入19.9g縮節(jié)胺,溶解后再加入0.48g環(huán)烷酸鋅攪勻,最后加入10.62g乳化劑,混合均勻。
表1 打頂劑組分與試驗處理Table 1 Components of reagent and experimental treatment for chemical topping
2019年7月26日進行化學打頂,分別于打頂后0、10、20、30和60d在每個小區(qū)定點定株調(diào)查棉花株高(子葉節(jié)到主莖頂端的長度)。在吐絮期調(diào)查不同打頂劑處理下棉花上部(第9果枝)、中部(第5果枝)和下部(第2果枝)3個部位果枝長度和果枝始節(jié)高。吐絮后在各小區(qū)隨機選取代表性植株10個調(diào)查棉株內(nèi)圍鈴數(shù)(第1果節(jié)鈴)和外圍鈴數(shù)(第2果節(jié)及以外)。在收獲期測定小區(qū)實收產(chǎn)量,測定鈴重和籽指等產(chǎn)量性狀,計算衣分和衣指,衣指=(籽指×衣分)/(1-衣分)。軋花后取棉花纖維樣品,送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(安陽)進行纖維品質(zhì)測定。
利用Microsoft Excel 2019進行數(shù)據(jù)整理,利用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和方差分析。
株高控制率(%)=(對照組日生長量-試驗組日生長量)/對照組日生長量×100。
株高是植物形態(tài)學調(diào)查工作中最基本的指標之一,也是衡量打頂效果的重要指標。由表2可知,噴施化學打頂劑處理的棉花株高均明顯低于CK,說明化學打頂劑對棉花的頂端生長有抑制作用。Z1、Z2和Z3處理與CK處理相比吐絮期株高差異不顯著,對棉花株高的抑制效果較弱,其中Z2處理對棉花株高的抑制效果最弱。Z4、Z5和Z6處理對棉花株高的抑制效果較強,其中Z4處理對棉花株高的抑制效果最好(圖1)。Z4處理,噴藥10d后株高抑制率可達8.36%,噴藥60d后株高抑制率可達8.29%;噴藥30d后對棉花株高的抑制效果最好,株高抑制率可達9.03%。
表2 不同化學打頂處理對棉花株高的影響Table 2 Effects of different chemical-topping reagents on plant height
圖1 不同化學打頂劑處理對棉花株高的影響Fig.1 Effects of different chemical-topping reagents on plant height of cotton
抑制頂端的無限生長和節(jié)間伸長是打頂?shù)哪繕恕S杀?可知,噴施化學打頂劑均能降低棉花果枝始節(jié)高。與CK處理相比,Z4和Z5處理降低果枝始節(jié)高效果顯著,分別降低了17.61%和19.32%;而其他化學打頂處理與CK處理相比,在果枝始節(jié)高方面則無顯著差異。噴施化學打頂劑均能降低棉株上部果枝長度。與CK相比,Z4處理降低棉花上部果枝長度效果顯著,較CK處理降低了37.89%,有利于植株形成塔型形狀。7個處理之間中部果枝長度存在一定的差異,但變異幅度顯著小于上部果枝長度。對于下部果枝長度,多重比較結(jié)果顯示7個處理之間的差異不顯著(圖2)??傊?,化學打頂有效地降低了果枝始節(jié)高和上部果枝長度,并在一定程度上降低了中部果枝長度,對下部果枝長度的影響較小,達到了對棉株塑型的作用,其中Z4處理的效果更佳。
表3 不同化學打頂劑處理對棉株果枝始節(jié)高和果枝長度的影響Table 3 Effects of different chemical-topping reagents on height of the first sympodial branch and length of sympodial branch cm
圖2 不同化學打頂處理對各部位果枝長度的影響Fig.2 Effects of different chemical-topping reagents on length of sympodial branch
打頂可以重塑棉株形態(tài),抑制營養(yǎng)生長,促進生殖生長,最終達到增產(chǎn)的目的。由表4可知,各化學打頂處理的內(nèi)圍鈴數(shù)和外圍鈴數(shù)均多于CK處理,但差異不顯著。與CK處理相比,Z4處理的單株內(nèi)圍鈴數(shù)比CK處理多0.9,單株外圍鈴數(shù)比CK處理多1.8,增強了外圍果節(jié)的坐桃能力(減少脫落),而對內(nèi)圍果節(jié)的坐桃能力影響不大。在鈴重方面,與CK相比,各化學打頂處理的鈴重均略微降低,但差異不顯著。關(guān)于籽指,與CK處理相比,Z2、Z3和Z5處理顯著增加了籽指,而Z4處理略微降低了籽指;Z1、Z6處理與CK的籽指無顯著差異。關(guān)于衣指,Z2處理顯著提高了衣指,而Z6處理顯著降低了衣指,Z4處理在7個處理中處于中間水平,且略高于CK處理。關(guān)于衣分,各處理內(nèi)部變異系數(shù)(或標準差)較小,處理間差異不顯著;CK的衣分最高,Z3和Z4處理略低于CK。關(guān)于小區(qū)實收籽棉產(chǎn)量,與CK相比,6種化學打頂劑處理均顯著增加了籽棉產(chǎn)量,其中Z4處理籽棉產(chǎn)量增加幅度最大,增加了34.97%。可見,雖然CK處理(不打頂)的鈴重最高,但鈴數(shù)少(表4),導致最終籽棉產(chǎn)量較低。而化學打頂通過重塑株型,增加了鈴數(shù)(降低了蕾鈴脫落和無效鈴),抑制了旺長與脫落,促進了生殖與成鈴,最終獲得了增產(chǎn)的效果。其中,Z4處理的增產(chǎn)效果最為顯著。
表4 不同化學打頂劑對產(chǎn)量性狀的影響Table 4 Effect of different chemical topping reagents on yield traits
纖維品質(zhì)決定著纖維的用途,田間不同的農(nóng)事管理不應對纖維品質(zhì)產(chǎn)生負面的影響。由表5可知,與CK相比,Z1和Z5處理的纖維上半部平均長度顯著降低,其他化學打頂劑處理與CK處理無顯著性差異,Z4處理與CK處理最接近。噴施化學打頂劑均降低了纖維的整齊度指數(shù),與CK處理相比,Z1處理的整齊度指數(shù)降低最大,降低了5.2%,其他化學打頂劑處理棉花纖維整齊度指數(shù)與CK處理相比差異不顯著。所有打頂劑處理的馬克隆值與CK處理差異不顯著。與CK處理相比,Z4處理顯著增加了纖維伸長率,其他處理與CK處理間纖維伸長率無顯著差異。與CK處理相比,Z1處理的紡紗均勻性指數(shù)顯著降低,其余化學打頂劑處理的紡紗均勻性指數(shù)與CK處理無顯著差異。對于纖維斷裂比強度、反射率和黃度3個纖維品質(zhì)指標,各化學打頂劑處理與CK處理無顯著性差異??偟膩砜?,化學打頂劑的使用對纖維品質(zhì)有一定的影響。除伸長率顯著提高外,Z4處理的7個纖維品質(zhì)指標與CK處理相比無顯著差異。
表5 不同化學打頂劑處理對棉花纖維品質(zhì)的影響Table 5 Effects of different chemical-topping reagents on the fiber quality
目前,在部分區(qū)域棉花的化學打頂技術(shù)的應用已經(jīng)比較普遍。化學打頂是適應于全程機械化作業(yè)以及勞動力緊缺形勢下的發(fā)展需求,也是棉花全程機械化的瓶頸[16-17]。然而,化學打頂要獲得最佳的效果,化學打頂劑的配方、劑型與選用,合理的噴施時間、劑量,以及與當?shù)氐耐临|(zhì)、栽培習慣、農(nóng)事措施等需相配套,這些都需要系統(tǒng)的研究[18]。其中化學打頂劑的配方是其核心問題。
然而,關(guān)于化學打頂劑配方與技術(shù)的研究報道較少,更未形成標準與規(guī)范,極易對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生負面影響。單用縮節(jié)胺(甲哌鎓,DPC)持效期短,在多雨年份或高密度條件下對棉株的控頂強度較弱,而且存在減產(chǎn)風險,不能很好地滿足生產(chǎn)要求。氟節(jié)胺是一種含氟的硝基苯類和季銨鹽類合成植物生長調(diào)節(jié)劑(抑制劑),進入植物體內(nèi)后,能抑制腋芽內(nèi)分生細胞的分裂和生長,從而抑制腋芽的萌發(fā),使得植株矮化、莖稈變粗、葉柄變粗、葉綠素含量增加及光合作用增強,通常作為煙草、葡萄及其他木本植物的抑芽劑,但氟節(jié)胺的價格高,在棉花上并不常用。增效縮節(jié)胺(25%甲哌鎓水劑,DPC+)可借助助劑中的成分對幼嫩組織表皮形成輕微傷害,有效期較普通縮節(jié)胺(DPC)可溶性粉劑(SP)長。但若DPC+的用量過大,就會造成嚴重落鈴落桃,對棉花的纖維品質(zhì)和產(chǎn)量造成影響。為了解決上述問題,避免只注重控制植株生長不注重促進棉鈴發(fā)育的弊端,基于前人的結(jié)果,本研究以縮節(jié)胺、乙烯利和氟節(jié)胺為主要活性成分,通過乳化手段和增效劑的添加進行復配,以期達到增效、緩釋與協(xié)同效果,探究不同化學打頂劑對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀的影響,以選擇出適合的打頂劑配方。
試驗表明,化學打頂能有效抑制頂端(包括主莖和側(cè)枝)生長,降低株高、上部果枝長度、果枝始節(jié)高及主莖節(jié)間距,有利于形成塔型的植株形態(tài),增加通風透光,減少陰蔽爛鈴和蕾鈴脫落。楊成勛等[19]研究了噴施化學打頂劑對棉花冠層結(jié)構(gòu)及群體光合生產(chǎn)的影響,結(jié)果表明,棉花化學打頂技術(shù)具有塑造株型和調(diào)節(jié)冠層結(jié)構(gòu)形成的重要作用。趙強等[13]也有類似的報道,化學打頂使棉花株型更為緊湊,群體更為通透。本研究數(shù)據(jù)顯示,各化學打頂處理中Z4處理的化學打頂效果最好,能有效降低棉花株高和果枝始節(jié)高,消除棉花的頂端優(yōu)勢,降低上部果枝長度,其中下部果枝長度和中部果枝長度與對照組差異不大,這是因為打頂時中部和下部果枝的伸長生長基本結(jié)束,受影響較小。另外,Z4處理能增加棉花內(nèi)圍鈴數(shù)和外圍鈴數(shù),鈴重較高(居第2位),籽棉產(chǎn)量最高,同時棉花纖維伸長率提高,其他棉花纖維品質(zhì)指標未受影響,在本試驗條件下效果最好。
本研究還顯示,Z1、Z3和Z4處理能逐步弱化頂端優(yōu)勢,強化生殖生長,可使第1、2、3果枝節(jié)間縮短變粗,呈現(xiàn)葉小蕾大和葉缺深等特點,棉花“壯而不瘋”。葉缺深更利于通風透光,而且是越肥大的葉片用打頂劑后葉缺越深,葉缺最深可達2cm以上。Z4處理化學打頂劑以縮節(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行復配,達到增效、緩釋與協(xié)同效果,用藥后葉枝不會再長,果枝夾角也沒有贅芽發(fā)生,能優(yōu)化棉花群體結(jié)構(gòu),促進結(jié)鈴,而且抗早衰(9月15日前依然是青枝綠葉,葉功能期至少延長10d),后期不返青,最終提高產(chǎn)量,優(yōu)化品質(zhì)。韓煥勇等[20]和茅鳳麟等[21]認為噴施化學打頂劑會在一定程度上改變棉花頂部群體結(jié)構(gòu),增加棉花的單株鈴數(shù),但對棉花纖維品質(zhì)無明顯影響。而本試驗發(fā)現(xiàn),化學打頂劑能使鈴數(shù)增加,產(chǎn)量提高,但部分化學打頂劑卻對棉花纖維品質(zhì)有輕微的影響,具體原因還有待研究。
打頂是棉花栽培管理中的一個重要環(huán)節(jié),適宜化學打頂劑的合理使用十分重要,注意化學打頂劑的噴藥時間和用藥劑量,同時還要綜合考慮棉田的水肥管理,才能基于化學打頂劑獲得最佳的打頂效果[22]。盡管Z4處理塑造株型效果顯著,產(chǎn)量高,但其籽指最低,因此對種子發(fā)芽出苗的影響需要進行深入研究。
本試驗條件下,Z4處理對棉花株高和果枝始節(jié)高均有顯著抑制作用,減少上部位果枝長度,增加棉株有效結(jié)鈴數(shù),提高產(chǎn)量,且未對棉花纖維品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。