胡宇凱，趙書珍，董紅強，魏永海，田玉剛，陳佳林，董合林，馬小艷，馮璐，翟云龍*，陳國棟*

（1. 塔里木大學農(nóng)學院，新疆 阿拉爾 843300；2. 中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所，河南 安陽 455000）

棉花打頂是棉區(qū)普遍采用的一項整枝技術(shù)，也是棉花栽培管理的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 生產(chǎn)中應(yīng)用的打頂方式有人工打頂、 機械打頂和化學打頂。人工打頂費工費時，勞動效率低。 機械打頂是工作效率最高、投入最小的打頂方式，但對頂部花蕾和棉株損傷較大[1]，不利于棉花生長發(fā)育?；瘜W打頂是利用植物生長調(diào)節(jié)劑延緩或抑制棉花頂尖生長，以達到代替人工打頂?shù)募夹g(shù)措施。 目前新疆棉花主要采用人工打頂，是棉花管理中人工投入最多的環(huán)節(jié)， 人工打頂成本較化學打頂高300 元·hm-2左右[2]，因勞動強度及成本投入巨大， 人工打頂已無法滿足新疆棉花生產(chǎn)的需要。2020 年新疆棉花種植面積250.19 萬hm2、 產(chǎn)量516.1 萬t，分別占全國的78.9%、87.3%[3]，新疆棉花的戰(zhàn)略地位日益凸顯，但人工成本的大幅增加已成為制約新疆棉花綜合生產(chǎn)能力提升的現(xiàn)實問題，全程機械化和輕簡化是棉花生產(chǎn)的必然出路。

人工打頂問題是制約新疆棉花生產(chǎn)全程機械化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 李新裕等[4]較早開展了長絨棉化學封頂取代人工打頂?shù)难芯?，認為化學封頂可促進頂部果枝棉鈴成熟， 增加頂部棉鈴的鈴重，提高產(chǎn)量， 但上部結(jié)鈴數(shù)顯著低于人工打頂處理。 化學打頂處理的棉株株高比人工打頂?shù)母?，且單株結(jié)鈴數(shù)顯著增加[5]；化學打頂抑制棉花橫向生長，株寬顯著小于人工打頂[6-7]。 與人工打頂相比， 化學打頂?shù)姆疤摇?伏桃和秋桃數(shù)量減少13.2%～58.7%[8]；而且化學打頂對上部棉鈴發(fā)育有明顯的抑制作用，前期棉鈴干物質(zhì)積累慢于人工打頂、后期快于人工打頂，鈴重增加，但單株結(jié)鈴數(shù)減少，單株產(chǎn)量無顯著差異[9]。

不同的化學打頂劑施用效果差異顯著。 研究發(fā)現(xiàn)棉花株高和單株果枝數(shù)隨化學打頂劑劑量的增加而下降，相比人工打頂，低、中、高濃度增效縮節(jié)胺處理的株高和單株果枝分別增加9.4 cm 和4.8 個、6.2 cm 和3.9 個、2.2 cm 和2.6 個，棉花產(chǎn)量增加5%～10%[10]。中低濃度增效縮節(jié)胺處理對棉花單株結(jié)鈴數(shù)影響不明顯，但高濃度會降低棉花的單株結(jié)鈴數(shù)[11]。 化學打頂時間顯著影響株高和果枝數(shù)，表現(xiàn)為打頂早、控長作用強，打頂晚、控長作用弱[12]。馬富裕等[13]比較了化學打頂頻次對不同種植密度條件下棉花產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明低密度下化學打頂1 次產(chǎn)量最高，化學打頂2 次、3 次產(chǎn)量分別下降8.8%、6.2%。康正華等[14]的研究表明不同類型化學打頂劑對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀的影響不同。 氟節(jié)胺和氟樂靈復配打頂處理，棉花株高增加7.5 cm，產(chǎn)量無明顯差異[15]；土優(yōu)塔化學打頂可增加2～4 個果枝，明顯減少頂葉葉面積[16]；單劑化學打頂劑能在一定程度上提高棉花產(chǎn)量，但打頂效果遠不及人工打頂[17]。

前人對棉花化學打頂開展了大量研究，主要側(cè)重于化學打頂劑對棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，但對化學打頂條件下棉花營養(yǎng)器官與生殖器官干物質(zhì)積累動態(tài)變化過程研究較少。 因此開展化學打頂劑對南疆干旱區(qū)棉花干物質(zhì)積累與產(chǎn)量影響的研究， 能夠為解決新疆植棉全程機械化進程中的關(guān)鍵問題提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2019 年、2020 年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師十二團十一連進行，試驗地（40.62°N，81.34°E）位于塔克拉瑪干沙漠的西北緣，阿拉爾市以南。 試驗地土質(zhì)為壤土，含堿解氮32.6 mg·kg-1、速效磷58.7 mg·kg-1、速效鉀101.0 mg·kg-1、有機質(zhì)7.61 g·kg-1、總鹽2.0 g·kg-1。試驗區(qū)年均氣溫10.8 ℃， 積溫超過4 000 ℃， 無霜期180～224 d， 多年平均降水量40.1～82.5 mm，年蒸發(fā)量1 976.6～2 558.9 mm，屬荒漠綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。

1.2 試驗材料

選取南疆當年種植面積較大的3 個陸地棉品種作為試驗材料， 分別是新陸中37 號（XLZ 37）、新陸早77 號（XLZ 77）、新陸中82 號（XLZ 82）。 化學打頂劑是以甲哌原藥（張家口長城農(nóng)藥有限公司）在無水條件下與苯甲酸（天津希恩思生化科技有限公司）等摩爾配比制成的苯甲酸-甲哌離子液體， 選擇不同的劑量進行試驗。 該離子液體制劑既有甲哌的親水性，又有苯甲酸的親脂性，可提高打頂劑滲透性和棉株對其吸收能力，提高打頂劑的藥效和利用率。

1.3 試驗設(shè)計

1.4 測定項目與方法

1.4.1干物質(zhì)測定。 在試驗田內(nèi)選擇長勢均勻具有代表性的區(qū)域設(shè)置3 個取樣點， 藥后每7 d 取樣1 次，共取樣6 次，每次選擇長勢均勻具有代表性的棉株3 株，按照根、莖、葉、蕾、花、鈴不同器官取樣，105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒定質(zhì)量后分器官稱量。

1.4.2產(chǎn)量測定。 棉花成熟期按小區(qū)實收計產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2003 進行試驗數(shù)據(jù)處理，用DPS 7.05 按照兩因素裂區(qū)試驗設(shè)計進行方差分析，多重比較采用Duncan's（鄧肯氏）新復極差法（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學打頂劑對棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的影響

方差分析結(jié)果表明，在裂區(qū)試驗中主區(qū)化學打頂劑劑量不同、副區(qū)品種不同，打頂后不同時間調(diào)查的營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累有一定的差異（圖1）。 在打頂后7 d、21 d 和35 d，不同化學打頂劑劑量下棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量差異顯著。 除A1 打頂后7 d、21 d，A3 打頂后14 d、28 d、35 d，CK 處理的21 d 外，不同品種的營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量也存在顯著差異。 打頂后不同時期，打頂劑劑量和品種間的互作效應(yīng)對營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量均存在顯著或極顯著的影響。

從圖1 和附表1 可以看出， 打頂后7 d，A1、A3 處理下根系干物質(zhì)質(zhì)量比CK 低1.12 g、0.52 g，A2 處理比CK 高0.50 g；打頂后14 d，各化學打頂劑處理的根系干物質(zhì)質(zhì)量比CK 低0.61～0.88 g；打頂后21 d，A1、A3 處理的根系干物質(zhì)質(zhì)量分別比CK 低0.11 g、0.25 g，A2 比CK 高0.22 g，表明施藥后初期（打頂后7 d）低劑量打頂劑處理（A1）較人工打頂抑制根系干物質(zhì)積累。

圖1 不同處理下棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累變化Fig. 1 Changes of dry matter accumulation in vegetative organs of cotton under different treatments

打頂后7 d，A1 處理的莖干物質(zhì)質(zhì)量比CK低2.58 g，A2、A3 比CK 分別高4.61 g、2.29 g；打頂后14 d，A1～A3 的莖干物質(zhì)質(zhì)量比CK 分別低3.08 g、1.05 g、2.02 g（附表1），表明施藥后14 d，低劑量打頂劑（A1）處理較人工打頂抑制莖的干物質(zhì)積累。

打頂后7 d，A1 處理的棉花葉干物質(zhì)質(zhì)量最低， 比CK 低5.37 g；A2、A3 則 比CK 分 別 高0.64 g、1.32 g。 打頂后14 d，不同打頂劑處理的葉干物質(zhì)質(zhì)量比CK 低1.08～2.39 g（附表1），表明與人工打頂相比化學打頂劑抑制了葉的干物質(zhì)積累。

從打頂劑對棉花營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的影響看， 打頂后7 d 和28 d，A1 處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量較低（打頂后14 d 和21 d，A1 處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量大于A3 處理）， 比A2、A3 處理及人工打頂?shù)?.91%～31.12%，表明打頂后的初期（打頂后7 d）低劑量打頂劑處理較中高劑量打頂劑處理和人工打頂抑制營養(yǎng)器官的干物質(zhì)積累。 不同品種營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累動態(tài)變化表明（附表1），打頂后7 d，與CK 的營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量相比，A1 處理下新陸中82 號、 新陸中37號的營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量分別低21.14 g、10.22 g， 新陸早77 號的高4.17 g；A2、A3 處理的新陸中37 號營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量比人工打頂分別低6.78 g、8.85 g，新陸中82 號比人工打頂分別高6.31 g、5.51 g，新陸早77 號比人工打頂分別高17.72 g、12.62 g， 表明各化學打頂劑處理較人工打頂均抑制新陸中37 號的干物質(zhì)積累， 但新陸中82 號的營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累僅在低劑量A1 處理下較人工打頂?shù)牡汀?/p>

2.2 化學打頂劑對棉花生殖器官干物質(zhì)積累的影響

方差分析結(jié)果表明，打頂后不同時期、不同處理的棉花生殖器官干物質(zhì)積累有一定的差異。打頂后21 d 和35 d，不同打頂劑劑量處理下棉花生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量存在顯著差異。 在A1 處理后28～42 d、A2 處理后28 d、A3 處理后7～21 d和35 d、CK 處理后14 d 和35 d， 不同品種的生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量存在顯著差異（圖2）。 打頂28 d 后生殖器官干物質(zhì)積累存在顯著或極顯著的打頂劑劑量和品種互作效應(yīng)。

圖2 不同處理棉花生殖器官干物質(zhì)積累變化Fig. 2 Changes of dry matter accumulation in reproductive organs of cotton under different treatment

從圖2 和附表2 可以看出， 與人工打頂相比， 整體上化學打頂劑處理的蕾干物質(zhì)質(zhì)量較低，且隨著時間的推移，差異逐漸減小，后期逐漸高于對照。打頂后7 d，A1、A3 處理下蕾干物質(zhì)質(zhì)量比CK 分別低0.19 g、0.22 g；打頂后14 d，不同打頂劑用量處理的蕾干物質(zhì)質(zhì)量比CK 低0.02～0.37 g；打頂后21 d，A1、A2 處理下蕾干物質(zhì)質(zhì)量比CK 分別高1.15 g、0.11 g，A3 處理比CK 低0.15 g。

分析花干物質(zhì)積累的變化趨勢發(fā)現(xiàn)（附表2），打頂后7 d，A1 處理的花干物質(zhì)質(zhì)量比CK 高0.10 g，A2、A3 處理與CK 相差不大； 打頂后14 d，化學打頂劑處理（A1～A3）的花干物質(zhì)質(zhì)量比CK 低0.03～0.24 g； 打頂后35 d、42 d，A1～A3處理的花干物質(zhì)質(zhì)量比CK 高0.11～0.43 g；整體來看，低劑量化學打頂劑處理花的干物質(zhì)積累量在前期與人工打頂處理相當或略低，后期則高人工打頂處理。

鈴干物質(zhì)質(zhì)量在大部分化學打頂劑處理中均低于人工打頂處理。 從不同劑量處理的平均值看， 打頂后7 d，A1、A2 處理的鈴干物質(zhì)質(zhì)量比CK 分 別 低0.55 g、0.91 g，A3 處 理 比CK 高2.58 g；打頂后14 d，A1～A3 處理的鈴干物質(zhì)質(zhì)量比CK 低3.27～5.22 g；打頂后42 d，A1、A2 處理的鈴干物質(zhì)質(zhì)量比CK 分別高4.53 g、6.80 g，A3 比CK 低8.79 g（附表2）。

隨著發(fā)育進程的推進，不同棉花品種生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量增加。 打頂后7～42 d，所有處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量占總干物質(zhì)質(zhì)量的比例明顯下降，平均占比從85.96%下降至51.15%；生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量占總干物質(zhì)質(zhì)量的比例明顯增加，平均占比從14.04%增加至48.85%。

從打頂劑對棉花生殖器官干物質(zhì)積累的影響看，在6 個調(diào)查時間點（附表2），A1 處理的生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量分別為5.87 g、15.00 g、17.75 g、29.46 g、45.00 g、58.24 g；A2 處理生殖器官干物質(zhì) 質(zhì) 量 分 別 為5.85 g、12.97 g、26.09 g、27.77 g、32.67 g、60.78 g；A3 處理生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量分別 為9.15 g、13.84 g、19.77 g、25.82 g、36.32 g、45.59 g；CK 分別為6.74 g、18.40 g、22.85 g、32.38 g、46.29 g、53.34 g； 打頂后7～14 d，A1 和A2 處理的棉花生殖器官干物質(zhì)積累量比人工打頂?shù)牡?2.94%～29.51%；打頂后42 d 時A1 和A2 處理的生殖器官干物質(zhì)積累量則比人工打頂?shù)姆謩e高9.18%、13.93%（附表2），表明整體上人工打頂?shù)纳称鞴俑晌镔|(zhì)積累高于化學打頂處理，但差異不顯著。

2.3 化學打頂劑對南疆干旱區(qū)籽棉產(chǎn)量的影響

裂區(qū)試驗的方差分析結(jié)果表明，不同主區(qū)化學打頂劑劑量下棉花產(chǎn)量與CK 差異不顯著。 具體比較各打頂處理的產(chǎn)量可以看出，A1 處理中新陸中37 號、新陸早77 號、新陸中82 號的產(chǎn)量分別比人工打頂?shù)母?.64%、4.54%、18.56%；A2、A3 處理下新陸中37 號的產(chǎn)量比人工打頂?shù)姆謩e低8.00%、3.39%（圖3）。

從不同劑量化學打頂劑對各品種籽棉產(chǎn)量的影響看，A1 處理下， 新陸中37 號與新陸中82號的產(chǎn)量無顯著差異， 但均顯著高于新陸早77的產(chǎn)量；A2 處理下， 新陸早77 號的產(chǎn)量與新陸中37 號之間差異不顯著， 但顯著高于新陸中82號；A3、CK 處理下，3 個品種之間的產(chǎn)量差異不顯著。

3 討論

目前生產(chǎn)上應(yīng)用的打頂劑種類繁多，但主要成分均為氟節(jié)胺或甲哌，使用時將其與滲透性助劑制成混劑應(yīng)用。 土優(yōu)塔化學打頂劑用量為450～1 050 mL·hm-2時對棉花營養(yǎng)生長有一定的抑制作用[15]。 與復硝酚鈉、萘乙酸酰胺相比，甲哌對棉花頂尖生長具有很好的抑制作用，同時可以促進棉花后期的生殖器官生長， 明顯提高棉花產(chǎn)量[18]。 縮節(jié)胺化學打頂處理的棉花干物質(zhì)質(zhì)量比人工打頂?shù)脑黾?6.01%[19]。 王丹等[20]的研究結(jié)果表明，甲哌對棉花生長的調(diào)控表現(xiàn)出促進生殖生長，顯著提高產(chǎn)量的效果，李新裕等[3]在長絨棉上的研究也發(fā)現(xiàn)相同的規(guī)律。 徐宇強等[5]、毛廷勇[9]、何慶雨等[21]的研究也證實化學打頂劑能夠增加鈴重，提高產(chǎn)量。 本研究所用的打頂劑苯甲酸-甲哌，具有較好的內(nèi)吸傳導作用，能控制側(cè)枝生長、塑造理想株型；能抑制營養(yǎng)器官的生長，使用濃度不同，抑制效果不同[22]。 藥后7～28 d，苯甲酸- 甲哌用量75 g·hm-2（低劑量）處理的營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量較低，比中、高劑量處理及人工打頂?shù)牡?.91%～31.12%；在低、中劑量苯甲酸-甲哌處理（A1、A2）7～14 d 后，生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量比人工打頂?shù)牡?2.94%～29.51%， 但處理后42 d 比人工打頂?shù)姆謩e高9.18%、13.93%； 在低劑量苯甲酸- 甲哌處理下，新陸中37 號、新陸早77 號、新陸中82 號的籽棉產(chǎn)量分別比人工打頂?shù)母?.64%、4.54%、18.56%。

趙強等[7]的研究表明化學打頂后中棉所49號的株高高于人工打頂，株寬、果枝長度及葉枝長度顯著低于人工打頂，因而株型更緊湊，化學打頂后上部鈴數(shù)及內(nèi)圍鈴數(shù)多于人工打頂，但對棉花產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素無影響，本研究發(fā)現(xiàn)低劑量化學打頂劑處理的籽棉產(chǎn)量高于人工打頂處理，但差異不顯著。

化學打頂通過控制頂端優(yōu)勢影響營養(yǎng)器官和生殖器官的生長，進而影響干物質(zhì)積累，因此干物質(zhì)質(zhì)量可作為判定化學打頂劑是否有效的指標來研究其使用劑量。 但須注意的是，由于本試驗小區(qū)面積較小，樣本量較少，存在取樣誤差，在后續(xù)開展相關(guān)研究時， 應(yīng)通過增加樣本量、設(shè)置破壞性取樣點等降低取樣誤差。

4 結(jié)論

附表：

詳見本刊網(wǎng)站（http://journal.cricaas.com.cn）

附表1 各處理營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量

Table S1 Dry matter mass of vegetative organs from different treatments

附表2 各處理生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量

Table S2 Dry matter mass of reproductive organs from different treatments