吳雪琴,趙 強(qiáng),田立文,李江余,馬春梅,田陽(yáng)青

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所,烏魯木齊 830091)

打頂是棉花生產(chǎn)過(guò)程中的一項(xiàng)重要栽培措施,通過(guò)適時(shí)打頂可以有效抑制棉花無(wú)限生長(zhǎng)習(xí)性,協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng),有利于提高棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)[1-3]。傳統(tǒng)的人工打頂采用“一葉一心”法摘除棉花頂芯,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,勞動(dòng)成本較高,勞動(dòng)效率低[4]。近年來(lái),趙強(qiáng)等[5]提出化學(xué)封頂?shù)母拍?通過(guò)使用含有縮節(jié)胺(DPC)、緩釋劑和助劑的化學(xué)封頂劑控制棉花頂尖生長(zhǎng),達(dá)到類似人工打頂?shù)男Ч；瘜W(xué)封頂工作效率高,勞動(dòng)成本和強(qiáng)度較低。并且與人工打頂相比較,果枝數(shù)增加,同時(shí)側(cè)枝長(zhǎng)有所降低,塑造出緊湊的株型結(jié)構(gòu),改善了棉株的通風(fēng)透光情況,減少了棉鈴的脫落和爛鈴情況,最終提高棉花產(chǎn)量[6]。目前關(guān)于化學(xué)封頂劑的研究多集中于縮節(jié)胺、氟節(jié)胺[7-8]。李雪等[9]研究發(fā)現(xiàn)辛酸甲酯、癸酸甲酯和6-芐基腺嘌呤(6-BA)能在一定程度上代替人工打頂。鄧忠等[10]研究表明,多效唑與促根劑混合滴施,有利于棉株干物質(zhì)積累,單株結(jié)鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量顯著增加,產(chǎn)量較葉面噴施縮節(jié)胺處理有所提高。近年來(lái),化學(xué)封頂多使用葉面噴施藥劑的方法,以隨水滴施的方式進(jìn)行化學(xué)封頂鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)通過(guò)研究3種不同打(封)頂方式對(duì)棉花生長(zhǎng)的調(diào)控效應(yīng),探討隨水滴施外源物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)封頂?shù)目尚行?探索棉花化學(xué)封頂新途徑,為化學(xué)封頂技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試藥劑:縮節(jié)胺,由河北國(guó)欣諾農(nóng)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn);調(diào)環(huán)酸鈣,由成都嘉葉生物科技有限公司生產(chǎn);胺鮮酯,由鄭州中科化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)。供試棉花品種為‘新陸早67號(hào)’,由新疆閆氏德海科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年在新疆庫(kù)爾勒市和什力克鄉(xiāng)進(jìn)行,土壤肥力中等,前茬作物為棉花,已連續(xù)多年種植。試驗(yàn)采用膜下滴灌,于4月14日播種,播種方式為1膜4行,行距為10 cm+40 cm,株距10 cm。本試驗(yàn)采用棉花種植行延后覆土保苗壯苗技術(shù)(膜下滴灌精量播種栽培環(huán)境下未進(jìn)行播前灌棉田保苗方法)提高棉花保苗株數(shù),其他栽培管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),共設(shè)3個(gè)處理:葉面噴施225 g·hm-2縮節(jié)胺(D)、人工打頂(M)和混合滴施450 g·hm-2縮節(jié)胺+450 g·hm-2調(diào)環(huán)酸鈣+150 g·hm-2胺鮮酯(W)。葉面噴施和人工打頂處理均于7月13日進(jìn)行,滴施處 理分別 于7月10日、7月20日 進(jìn) 行,2次 藥劑及其用量一致。每個(gè)處理3次重復(fù),小區(qū)隨機(jī)排列,每小區(qū)面積60 m2。

1.4 調(diào)查指標(biāo)與方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀 吐絮期各小區(qū)隨機(jī)選代表性植株5株,測(cè)量棉花株高、株寬、莖粗、主莖節(jié)間長(zhǎng)、始果節(jié)高度、果枝數(shù)、果枝長(zhǎng)度等農(nóng)藝性狀。

1.4.2 棉鈴時(shí)空分布 每小區(qū)定點(diǎn)選取40株棉花,分別于7月15日、8月11日、9月4日調(diào)查伏前桃、伏桃、秋桃數(shù)量。于吐絮期隨機(jī)選取5株棉花調(diào)查棉鈴空間分布,將棉鈴橫向分為內(nèi)圍鈴(第1果節(jié))與外圍鈴(第2果節(jié)以外),縱向分為下部(1～4果枝)、中部(5～8果枝)、上部(9果枝以上)三部分。

1.4.3 葉綠素含量 分別在打頂后0、7、14、21和28 d,在每個(gè)處理中選取3株代表性棉花倒四葉片,稱量0.1 g棉花倒四葉片鮮樣放入試管中,加入10 m L 95%乙醇,遮光放置48 h,期間每隔4～6 h振蕩1次,使葉片完全失綠,在665 nm、649 nm和470 nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定(D665、D649和D470),并計(jì)算葉片中葉綠素a(Ca)、葉綠素b(Cb)和葉綠素(Cx.c)含量。具體按Ca=13.95D665-6.88D649,Cb=24.96D649-7.32D665和Cx.c=(1 000D470-2.05Ca-114.8Cb)/245計(jì)算。

1.4.4 干物質(zhì)積累 分別在打頂后0、7、14、21和28 d,每個(gè)處理中選取3株代表性棉株,按不同器官(莖、葉、蕾鈴)分樣,分器官放入105℃烘箱殺青30 min,再在80℃下烘干至恒量后稱干質(zhì)量。棉株單株干物質(zhì)積累量的增長(zhǎng)符合Logistic曲線,其基本模型為y=k/(1+e(a+bt)),式中,y為單株干物質(zhì)積累量,k為相應(yīng)的理論最大值,t為出苗后的時(shí)間,a、b為待定系數(shù))。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 21.0進(jìn)行分析顯著性差異并在Microsoft Excel 2016作圖。(方差分析均為0.05水平,采用LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同打(封)頂方式對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知,3種打(封)頂方式對(duì)棉花株高、株寬和果枝數(shù)影響較大,對(duì)莖粗、主莖節(jié)間長(zhǎng)、始節(jié)高度和果枝長(zhǎng)無(wú)顯著影響。M處理的株高最低,較W處理降低11.20%,D處理株高較M處理稍高但不顯著;D處理和W處理均不同程度地抑制棉花的株寬,其中D處理的控制效果最佳,較M處理和W處理分別降低8.82%、3.62%,可能是由于M處理掐除頂尖后頂端優(yōu)勢(shì)被抑制從而產(chǎn)生了橫向生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì);W處理的果枝數(shù)較D處理、M處理分別增加15.92%、18.08%。

表1 不同打(封)頂方式下棉花的農(nóng)藝性狀(±s)Table1 Agronomic traits of cotton under different topping methods

表1 不同打(封)頂方式下棉花的農(nóng)藝性狀(±s)Table1 Agronomic traits of cotton under different topping methods

注:同列不同字母表示處理間在P＜0.05水平差異顯著。下同。Note:Different letters within the same columns indicate significant difference among treatments at P＜0.05 level.The same below.

處理Treatment株高/cm Plant height株寬/cm Plant width莖粗/mm Stem diameter主莖節(jié)間長(zhǎng)/cm Internode length of main stem始節(jié)高度/cm Beginning section height果枝數(shù)Fruiting branch number果枝長(zhǎng)/cm Fruiting branch length D 74.27±0.81 ab 49.03±0.47 c 8.21±0.54 a 5.51±0.29 a 16.80±2.95 a 10.93±0.61 b 11.80±1.61 a M 71.57±2.31 b 53.77±0.55 a 8.24±0.34 a 5.60±0.35 a 16.60±1.39 a 10.73±0.95 b 12.4±1.15 a W 80.60±5.47 a 50.87±0.55 b 9.14±0.72 a 5.77±0.26 a 17.03±2.65 a 12.67±0.61 a 11.43±0.81 a

2.2 不同打(封)頂方式對(duì)棉鈴時(shí)空分布的影響

2.2.1 對(duì)棉鈴調(diào)節(jié)的時(shí)間效應(yīng) 表2結(jié)果顯示,3種打(封)頂方式對(duì)棉花總鈴數(shù)影響顯著,總鈴數(shù)表現(xiàn)為:W＞D＞M,其中W處理較M增加13.89%。各處理三桃比例為1∶8∶1,W處理對(duì)鈴數(shù)的提增效應(yīng)主要體現(xiàn)在伏桃上,對(duì)伏前桃和秋桃無(wú)顯著影響。W處理伏桃數(shù)較D處理和M處理增加16.59%、18.75%,伏桃比例達(dá)79.24%,說(shuō)明隨水滴施處理能有效提高伏桃的比例。

表2 不同打(封)頂方式對(duì)棉鈴時(shí)間分布的調(diào)節(jié)效應(yīng)(±s)Table2 Adjustment effects of different topping methods on boll time distribution

表2 不同打(封)頂方式對(duì)棉鈴時(shí)間分布的調(diào)節(jié)效應(yīng)(±s)Table2 Adjustment effects of different topping methods on boll time distribution

處理Treatment總鈴數(shù)Total伏前桃Befer summer boll 伏桃Summer boll 秋桃Autumn boll株鈴數(shù)Number比例/%Ratio株鈴數(shù)Number比例/%Ratio株鈴數(shù)Number比例/%Ratio D 5.84±0.08 ab 0.81±0.11 a 13.82 4.40±0.05 b 75.33 0.63±0.08 a 10.85 M 5.69±0.38 b 0.68±0.14 a 11.96 4.32±0.36 b 75.81 0.69±0.08 a 12.23 W 6.48±0.50 a 0.68±0.09 a 10.55 5.13±0.50 a 79.24 0.66±0.13 a 10.21

2.2.2 對(duì)棉鈴調(diào)節(jié)的空間效應(yīng) 對(duì)棉鈴橫向分布進(jìn)行分析可知(表3),各處理內(nèi)圍鈴占比高于外圍鈴,其中D處理和W處理均能有效提高內(nèi)圍鈴比例,較M處理增加9.97%、18.87%。對(duì)棉鈴縱向分布進(jìn)行分析,各處理對(duì)中部鈴未產(chǎn)生顯著提增效應(yīng),對(duì)上、下部鈴有顯著影響。W處理的下部鈴比例較D處理顯著降低34.05%,可能是由于群體遮陰使得冠層中下部光合作用減弱,光合產(chǎn)物下降。同時(shí)W處理有效提高了上部成鈴率,其上部鈴比例較D處理顯著增加73.28%,可能是由于其果枝數(shù)較多,其上部載鈴量隨之增加。

表3 不同打(封)頂方式對(duì)棉鈴空間分布的調(diào)節(jié)效應(yīng)(±s)Table3 Adjustment effects of different topping methods on boll spatial distribution

表3 不同打(封)頂方式對(duì)棉鈴空間分布的調(diào)節(jié)效應(yīng)(±s)Table3 Adjustment effects of different topping methods on boll spatial distribution

處理Treatment占比/%Proportion內(nèi)圍Inside外圍Outside下部Bottom中部Middle上部Top D 85.92±2.59 ab 14.08±2.59 ab 42.50±2.57 a 38.30±2.26 a 19.20±4.82 b 78.13±7.28 b 21.87±7.28 a 30.04±2.62 b 45.78±4.25 a 24.18±4.46 ab W 92.87±4.38 a 7.13±4.38 b 28.03±2.28 b 38.70±6.77 a 33.27±7.69 a M

2.3 不同打(封)頂方式對(duì)棉花葉綠素含量的影響

由圖1可知,3種打(封)頂方式在處理前其葉綠素含量沒(méi)有顯著差異,隨時(shí)間的推移均呈現(xiàn)“M”型趨勢(shì)。藥后14 d到達(dá)第一個(gè)峰值,D處理較高,但與其他處理沒(méi)有顯著差異;藥后21 d,W處理較D處理和M處理降低19.43%、19.89%;藥后28d,W處理與其他處理相比較低但無(wú)顯著差異;藥后35 d,D處理較M處理和W處理顯著增加9.89%、21.95%。以上分析結(jié)果表明,W處理能顯著降低棉花功能葉葉綠素含量。

2.4 不同打(封)頂方式對(duì)棉花干物質(zhì)積累的影響

由表4可知,各處理的棉花干物質(zhì)最大積累量(Ym)在99.7～106.7 g,D處理、W處理較M處理均有所降低;不同打(封)頂方式最大積累速率(Vm)基本一致;D處理后最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間(t0)較M處理提前5.5 d,與W處理基本一致;D處理快速積累期起始時(shí)期(t1)提前,快速積累期終止時(shí)期(t2)推后,快速積累持續(xù)期(Δt)延長(zhǎng),W處理快速積累持續(xù)期(Δt)最短。

表4 棉株地上部分干物質(zhì)積累的Logistic模型及其特征值Table4 Logistic equation and its features of dry matter accumulation above ground cotton

研究結(jié)果表明(圖2),棉株地上部干物質(zhì)總積累量、蕾鈴占比均隨生育時(shí)期的推進(jìn)而增加。施藥前各處理地上部棉花干物質(zhì)總積累量達(dá)到24.94～28.55 g,蕾鈴占比達(dá)18.12%～18.38%,各處理間無(wú)顯著差異。藥后7 d,D處理的干物質(zhì)總積累量最高,較M處理、W處理增加22.51%、43.91%;D處理、W處理的莖稈干物質(zhì)積累量分別均較M處理增加29.04%、28.26%;D處理的葉片干物質(zhì)積累量最高,較M處理增加20.53%;各處理蕾鈴干物質(zhì)積累量無(wú)顯著差異;M處理蕾鈴占比最高達(dá)30.18%。藥后14～21 d,各處理干物質(zhì)積累量及蕾鈴占比均無(wú)顯著差異。藥后28 d,W處理棉花干物質(zhì)總積累量最高達(dá)65.88 g,較D處理和M處理增加16.01%、17.33%;W處理棉花莖稈干物質(zhì)積累量最大,較D處理增加18.58%;W處理葉片干物質(zhì)積累量較D處理和M處理 增加25.04%、23.84%;W處理蕾鈴干物質(zhì)積累量最高達(dá)32.99 g,蕾鈴占比較D處理降低4.19%,較M處理增加3.73%。

3 討論

株高、節(jié)間長(zhǎng)、果枝數(shù)等是判斷棉花生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)重要的農(nóng)藝指標(biāo),對(duì)其進(jìn)行合理控制有利于協(xié)調(diào)棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng),是均衡棉花生長(zhǎng)和獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)[11]。本研究中化學(xué)封頂較人工打頂,其縱向生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng),封頂后仍保持緩慢縱向生長(zhǎng),其株高、果枝數(shù)有所增加。但是其橫向生長(zhǎng)勢(shì)顯著降低,化學(xué)封頂株寬較人工打頂顯著降低,葉面噴施處理和隨水滴施處理較人工打頂分別降低8.82%、5.39%,這與趙強(qiáng)等[5]、婁善偉等[12]的研究結(jié)果一致。該研究中葉面噴施處理塑造了較緊湊的株型,隨水滴施處理株型則相對(duì)較為寬松,人工打頂處理株型最為寬松。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨水滴施處理表現(xiàn)出較好的去頂效果,對(duì)棉花株型塑造有較好優(yōu)化。

棉鈴的時(shí)空合理分布有利于提高棉花的產(chǎn)量及其品質(zhì),研究表明,內(nèi)圍鈴、中部鈴增多有利于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)棉花的生產(chǎn)[13]。本研究中葉面噴施縮節(jié)胺處理的棉花上部果枝長(zhǎng)縮短,導(dǎo)致其上部載鈴量下降,結(jié)果顯示其上部鈴數(shù)有所降低,但中、下部成鈴數(shù)提高,單株結(jié)鈴數(shù)增加,這與Mao等[14]的研究結(jié)果一致。同時(shí),隨水滴施處理顯著提高了棉花內(nèi)圍鈴比例,對(duì)三桃比進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),該處理有效促進(jìn)棉花后期的生長(zhǎng),伏桃數(shù)較人工打頂和葉面噴施處理顯著增加16.59%、18.75%,與張?jiān)饰舻萚15]研究結(jié)果一致。綜上所述,葉面噴施處理有利于中下部成鈴,隨水滴施處理提高了優(yōu)質(zhì)鈴數(shù),促進(jìn)棉花后期的生長(zhǎng),并提高單株結(jié)鈴數(shù)。

葉綠體是光合作用的最小單位,通過(guò)對(duì)功能葉葉綠體含量的測(cè)量可以一定程度上衡量植株光合作用能力的高低[16]。王潭剛等[17]研究表明在相同密度下,與人工打頂相比,化學(xué)封頂處理能夠促進(jìn)干物質(zhì)向生殖器官轉(zhuǎn)運(yùn)與分配。本研究中葉面噴施處理會(huì)增加葉綠素含量,對(duì)干物質(zhì)積累與分配進(jìn)行分析也顯示其干物質(zhì)蕾鈴占比最高;隨水滴施處理顯著降低了葉綠素含量,這與聶樂(lè)興等[18]研究結(jié)果不一致,這可能是由于較高的株高以及較松散的株型導(dǎo)致群體內(nèi)遮陰情況較為嚴(yán)重,從而使其葉綠素含量下降[19]。但其通過(guò)促進(jìn)棉花后期發(fā)育,建立了較大的生物群體,結(jié)果顯示其干物質(zhì)總量最高較人工打頂增加19.22%。綜上,化學(xué)封頂較人工打頂更利于光合產(chǎn)物的生產(chǎn),隨水滴施處理通過(guò)促進(jìn)棉株后期發(fā)育,形成較大的群體并提高干物質(zhì)的積累量,但葉面噴施縮節(jié)胺處理有利于棉株的塑形并促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流向生殖器官,提高蕾鈴占比,有利于光合產(chǎn)物由源器官向庫(kù)器官的運(yùn)移。

4 結(jié)論

為了推動(dòng)新疆機(jī)采棉的發(fā)展,深入研究化學(xué)封頂技術(shù)并大力推廣是必要前提。筆者使用的外源物質(zhì)均在土壤中極易降解,多年隨水滴施試驗(yàn)均未出現(xiàn)影響第二年棉花生長(zhǎng)的狀況。本試驗(yàn)結(jié)果表明化學(xué)封頂能很好地協(xié)調(diào)棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng),塑造緊湊的株型,有利于干物質(zhì)的積累與蕾鈴的發(fā)育及合理分配,能一定程度上取代人工打頂,符合新疆棉花全程機(jī)械化生產(chǎn)的發(fā)展要求。其中葉面噴施化學(xué)封頂可以塑造較好的株型結(jié)構(gòu),提高葉綠素含量,促進(jìn)棉花源器官的物質(zhì)輸出;隨水滴施可以合理分配蕾鈴的時(shí)空分布,提高棉花單株結(jié)鈴數(shù),有利于蕾鈴干重的積累,有增產(chǎn)潛力。綜上所述,筆者認(rèn)為通過(guò)隨水滴施進(jìn)行化學(xué)封頂切實(shí)可行。