黄河流域北部棉区棉花缩节胺化学封顶技术

2016-11-15王香茹杜明伟周春江尹晓芳徐东永卢怀玉田晓莉李召虎

中国农业科学 2016年13期

黎芳，王希，王香茹，杜明伟，周春江，尹晓芳，徐东永，卢怀玉，田晓莉，李召虎

黄河流域北部棉区棉花缩节胺化学封顶技术

黎芳1，王希1，王香茹1，杜明伟1，周春江2，尹晓芳3，徐东永3，卢怀玉3，田晓莉1，李召虎1

（1中国农业大学农学院/植物生长调节剂教育部工程研究中心，北京 100193；2北京市植物保护站，北京 100029；3棉花种子工程技术研究中心，河北河间 062450）

【目的】探讨黄河流域北部棉区应用缩节胺(1,1-dimethyl-piperidinium chloride,DPC)对棉花进行化学封顶的可行性。【方法】于2012—2014年在河北省河间市瀛州镇国欣科技园和北京市中国农业大学上庄实验站进行，共包括6个独立试验。供试棉花品种为国欣棉3号(GX3)、欣抗4号(XK4)、石抗126(S126)和欣试17(XS17)。DPC化学封顶技术分为单独应用常规DPC化控技术(简称DPC)、将常规DPC化控技术与增效型DPC(简称DPC+)相结合(简称DPC+DPC+)两种方式，以在常规DPC化控基础上进行人工打顶(简称DPC+MT)为对照。【结果】2012和2013年花铃期(7—8月份)多雨，应用DPC化学封顶技术的棉株较高、新生果枝数较多，其中株高较DPC+MT增加10.6—12.3 cm，果枝数增加5.8—7.9台。2014年花铃期干旱少雨，DPC化学封顶的株高与DPC+MT相比无显著差异，新生果枝数不超过3台。DPC化学封顶对棉花产量的影响不显著，但可发现2012年DPC+DPC+的产量表现出降低趋势，且上部果枝成铃少、新生果枝成铃多，群体熟期有推迟现象。2013和2014年DPC+DPC+的产量和熟期则与对照相当或略有增减。DPC+的应用时间(7月中旬至7月底)和剂量(750—1 500 mL·hm-2)对棉花株型及产量的影响无显著差异，但应避免在结铃盛期(7月底)应用大剂量DPC+(1 500 mL·hm-2)，以防延长后期棉铃的成熟。与DPC+DPC+相比，单独应用常规DPC化控技术进行化学封顶在多雨年份或高密度下对棉株的控长强度较弱，而且存在减产风险。【结论】应用DPC进行化学封顶在黄河流域北部棉区基本可行，实际应用时需要根据气象因子和种植密度决定单独应用常规DPC化控技术还是将常规DPC化控技术与增效型DPC的应用相结合。

黄河流域北部棉区；棉花；缩节胺；化学封顶

0 引言

【研究意义】随着社会和经济发展，中国农村劳动力大量转移、劳动力价格持续上涨[1]。棉花是中国重要的经济作物，但生产工序繁多、用工量达300个/hm2以上[2-4]，这导致植棉成本居高不下、比较效益降低[5-8]。因此，黄河流域棉区和长江流域棉区的植棉面积近几年快速下降，两大棉区2014年植棉面积分别为106.7×104和84.4×104hm2，较2013年分别下降24.4%和21.6%[9]。2015年，国家棉花市场监测系统于5月中旬调查的两棉区实际播种面积又较2014年分别下降30.8%和37.4%[10]。在这种严峻的形势下，要想降低植棉成本、稳定棉花种植面积，用机械化、化学化替代人工管理是必然趋势。【前人研究进展】精细整枝是具有中国特色的棉花管理措施[11]，其中的人工打顶是指在有效临界现蕾期（此时已经出现的蕾所形成的棉铃在霜前可以正常吐絮成熟）用手摘除棉花主茎顶芽（一般一叶一心），以控制棉株的营养生长而促进其生殖生长，增产效果明显[11]。但人工打顶费工费时，时效性差，在高密种植下的效率更低。早在20世纪80年代，张怀记[12]、张建民[13]分别观察了南疆阿克苏和塔里木地区不打顶不整枝对陆地棉（）和长绒棉（）生长及产量的影响，发现不打顶并不影响棉花产量，但霜前花率有所下降。植物生长延缓剂缩节胺（1,1-二甲基哌啶鎓氯化物；1,1-dimethyl- piperidinium chloride，DPC）自20世纪80年代以后在中国和其他植棉国广泛应用，它不仅可以控制营养生长、塑造理想株型和群体结构，还可以促进棉花提早成熟，并在某些条件下提高产量[14-17]。21世纪以来，新疆棉区陆续开展了应用DPC进行化学封顶的研究。李新裕等[18]研究表明，掌握好DPC的应用时间和剂量，棉花（长绒棉）产量与人工打顶相比并不降低，纤维品质除马克隆值增大外与人工打顶相差不大。赵强等[19-20]发现，在棉花生长期间应用常规DPC化控技术，在打顶时喷施DPC缓释型水乳剂（较普通DPC可溶性粉剂的有效期长，并可借助助剂中的成分对幼嫩组织表皮形成轻微伤害，以下简称增效型DPC或DPC+）可以替代人工打顶，纤维品质与人工打顶相比变化不大，子棉产量总体上不降低，且表现出增密增产的潜力。DPC+近年来在新疆棉区进行了多点试验和示范，其与常规DPC化控技术相结合化学封顶的效应基本得到肯定[21-23]。氟节胺是新疆棉区近年来研究较多的另一类化学封顶剂，一般在正常使用DPC化控技术的条件下喷施两次，第二次喷施后10 d左右棉株停止生长，对产量的影响则与喷施时间[24]、剂量[25]和供试品种[26]有关，但增减幅度（与人工打顶相比）多在5%以内[24,26]。除新疆棉区外，近年来长江流域棉区也开始探索稀植条件下（2.2—3.6万株/hm2）棉花不打顶的可行性，发现不打顶的产量与人工打顶相比并不降低，而且在某些条件下表现出增产作用[27-29]。国外关于棉花打顶的报道不多，已有研究肯定打顶防止倒伏、减轻虫害和烂铃的效果[30-31]，但对产量的影响则结果不一，有的报道认为打顶提高产量[30,32]，但大多数研究表明产量变化不大[33-34]。在各植棉国当前的生产实践中，不仅是印度、巴基斯坦和西非、中非等植棉技术欠发达国家不采用打顶措施，美国和澳大利亚等植棉技术比较先进的国家也不打顶。其中美国和澳大利亚主要依靠较低的氮（N）肥投入（一般在135 kg N·hm-2以下）和适时适量地应用DPC等措施实现棉花生长中心的转移，使其在最后有效开花期（last effective bloom date，指当日开放的白花在常年天气条件下可以正常成熟）之前达到cut-out（棉铃发育对碳水化合物的需求超过了叶片的同化能力，导致主茎和果枝节数停止增长，此时着生于第一果节的白花以上的主茎节数为4—5）[35-36]。【本研究切入点】美国、澳大利亚等植棉国家的生产实践证明，打顶并不是一项必不可少的棉花栽培措施。应用植物生长调节剂化学封顶在新疆棉区已得到较多研究，在常规DPC化控技术基础上应用增效型DPC及氟节胺已开始示范和推广，长江流域棉区对棉花不打顶的可行性也进行了初步探索，但黄河流域棉区还未见类似的系统研究，生产上也未有成功应用的案例。为了加快黄河流域棉区棉花生产机械化和化学化的步伐，有必要集中开展化学封顶研究。【拟解决的关键问题】明确常规DPC化控技术及其与增效型DPC相结合对黄河流域北部棉区棉花株型、产量和熟期的影响，探讨应用DPC化学封顶在黄河流域棉区的可行性。

1 材料与方法

试验于2012—2014年在河北省河间市瀛州镇国欣科技园西区（N38°24′，E116°04′；以下简称河间点）和北京市海淀区中国农业大学上庄试验站（N40°08′，E116°10′；以下简称上庄点）进行，两个试验点的土壤基础肥力如表1所示。供试棉花品种为国欣棉3号（GX3）、欣抗4号（XK4）、石抗126（S126）和欣试17（XS17），不同年份和地点所用品种不完全相同，具体见表2。试验所用DPC为98%的可溶性粉剂，由江苏润泽农化有限公司生产并提供；增效型DPC（DPC+）为25%缓释型水乳剂，由北京市农业技术推广站和中国农业大学植物生长调节剂教育部工程研究中心共同研发，由新疆金棉科技有限责任公司生产并提供。

表1 试验地土壤基础肥力

1.1 试验期间气象因子

河间点2012—2014年和上庄点2013—2014年棉花生长季（4—10月）的气温、降水量和日照时数等如图1所示，数据来源为河间气象局和中国气象数据网。河间点2012和2013年为多雨年份，7月份（花铃期）的降水量分别达到242.5和284.2 mm，较近10年同期水平高71%和97%；而2014年干旱少雨，7月份降水量仅为42.4 mm，较近10年同期水平低70%。河间点2014年光照条件最好，2013年次之，2012年最差。上庄点 2013年7月份降水量为207.0 mm，较近10年同期水平高15%；2014年6月份（蕾期）降水量为152.5 mm，高于近10年同期水平117%，但7月份降水量仅为60.7 mm，较近10年同期水平低67%。

1：4月April；2：5月May；3：6月June；4：7月July；5：8月August；6：9月September；7：10月October

1.2 试验设计

共包括6个独立试验，具体设计如表2所示。DPC化学封顶处理包括单独使用常规DPC化控技术（简称DPC）和将常规DPC化控技术与增效型DPC结合使用（简称DPC+DPC+）两种方式，以在常规DPC化控技术基础上进行人工打顶（简称DPC+MT）为对照。常规DPC化控技术的运筹见表3。

表2 2012—2014年河间点及上庄点DPC化学封顶试验设计

GX3：国欣3号Guoxin3；XK4：欣抗4号Xinkang4；S126：石抗126 Shikang126；XS17：欣试 17 Xinshi17。1)各试验DPC应用时间和剂量见表3 The application time and doses of DPC were presented in Table 3；2)增效型DPC，指25% DPC缓释型水乳剂Fortified DPC, i.e. DPC 25% slow-released emulsion, oil in water；3)该列中的数字表示DPC+用量The figures in this column denoted the application dose of DPC+(mL·hm-2)；4)试验4的人工打顶时间，其他试验人工打顶时间与DPC+应用时间相同The time of manual topping in trial 4 was on 24, July, different from those DPC+application times; and the time of manual topping in other trials was the same as DPC+application time

表3 2012—2014年河间点及上庄点DPC应用时期及剂量

各试验播种时间均在4月下旬至5月初，小区面积接近或超过30 m2。一般于6月初和7月中旬整枝两次，2014年上庄点因干旱植株生长量小未整枝。2012—2013年花铃期降水量大，雨后及时排水，全生育期内未进行灌溉。2014年花铃期干旱，河间点的两个试验（试验4和试验5）分别于7月7日和7月22日漫灌一次，上庄点（试验6）于8月15日漫灌一次，灌水量约为450 m3·hm-2。河间点N、P2O5和K2O的用量范围为120—170、130—170和90—110 kg·hm-2，上庄点为220—295、80—135和190—250 kg·hm-2，其中磷肥完全基施，氮肥和钾肥40%基施、60%于盛花期追施。上庄点2014年化肥用量较少时增施有机肥1 800 kg·hm-2。其他田间管理同当地大田生产一致。

1.3 调查和取样方法

棉花采用DPC或DPC+DPC+进行化学封顶不能立即抑制主茎的生长，与人工打顶相比株高和主茎节数将会有一定程度的增加。考察棉花化学封顶植株的高度和新增果枝数的变化，一方面可以比较化学封顶与人工打顶的株型差异，这会影响对化学封顶技术的认可度，另一方面株型变化理论上也会影响产量形成。此外，任何一项棉花栽培管理技术是否可行，关键要研究其是否影响产量、熟期和纤维品质。因此，本研究主要根据上述指标对棉花化学封顶的技术效果进行评价。

1.3.1 株型性状人工打顶时或喷施DPC+时在每小区选代表性植株10株挂牌标记，调查株高和果枝数；至9月中下旬测量标记植株的最终株高，并记录果枝数。

1.3.2 产量性状每年9月中旬调查标记植株的成铃数，从10月上旬开始分两次收获标记植株的吐絮棉铃（有效铃），根据每小区实际株数和标记植株的有效铃计算单位面积有效铃数。每次收获完标记植株后混收小区其他植株的吐絮铃，将其与标记植株吐絮铃合计，计算单位面积的实收产量。

1.3.3 熟期以有效铃比例表示群体水平的熟期，以开花后60 d吐絮率表示单铃水平的熟期。有效铃比例指可收获的吐絮棉铃占9月中旬调查铃数的比例，计算公式：PEB=BW/BP×100%，式中，PEB为有效铃数比例（%），BW为标记植株的实际收获铃数（No./ Plant），BP为9月中旬调查的成铃数（No./Plant）。有效铃比例越高，群体熟期越早。花后60 d吐絮率的具体调查和计算方法如下：2013年（试验2）分别于7月14日和7月22日、2014年（试验4）分别于7月14日和7月24日在每个小区标记100朵当天开放的位于1、2果节的花，于60 d后调查每一个未脱落棉铃的状况，分为正常吐絮、僵铃、正常未吐絮、烂铃4种，花后60 d吐絮率是指正常吐絮棉铃与僵铃之和占未脱落棉铃总数的比例，计算公式：PBO=（TX+JL）/（TX+JL+WTX+LL）×100%，式中，PBO为吐絮率（%），TX为吐絮棉铃数，JL为僵铃数，WTX为未吐絮棉铃数，LL为烂铃数。花后60 d吐絮率越高，说明棉铃越早熟。

1.4 数据统计

用SPSS 21.0一般线性模型进行方差分析，用Duncan’s法进行多重比较。

2 结果

2.1 气象因子对DPC化学封顶效果的影响

由表4可见，不同年份间株高、产量和熟期存在较大差异，其中2012和2013年植株高大、产量和有效铃比例较低，而2014年植株矮小、产量和有效铃比例较高。这种差异主要与气象因子有关。

DPC化学封顶的株高和果枝台数较人工打顶（DPC+MT）增加，但变化幅度与气象因子（主要为降水量）关系很大。2012（试验1）和2013年（试验2），DPC+DPC+的株高较DPC+MT显著增加10.6—12.3 cm，果枝数显著增加5.8—7.9台；2014年（试验4、试验5、试验6）株高和果枝数的增加则不超过5.0 cm和2.5台，且大部分情况下与DPC+MT差异不显著。

3年试验中DPC化学封顶对棉花产量和群体熟期均无显著影响，但不同年份的结果又略有差异。2012年GX3（试验1）DPC+DPC+处理的铃数较DPC+MT减少4%—14%，子棉产量降低0.1%—7.0%，有效铃比例也有降低趋势。2013年同为多雨年份，但日照时数增多、N肥用量较2012年减少了28%，GX3（试验2）DPC+DPC+的产量与DPC+MT持平或略有增加，有效铃比例提高。2014年花铃期干旱，GX3（试验4）各DPC+DPC+处理的子棉产量均高于对照，平均增幅为12.3%，有效铃比例除个别处理外高于DPC+MT。DPC化学封顶对棉铃熟期的影响也与气象因子有关，如延长了2013年7月中旬开花棉铃的熟期，但不影响同年7月下旬开花的棉铃（试验2）；不影响2014年7月中旬开花棉铃的熟期，但延长了同年7月下旬开花棉铃的熟期（试验4）。

2.2 品种对DPC化学封顶效果的影响

DPC化学封顶对株高、产量和棉铃熟期的影响与品种也有关系（表4）。

2012年（试验1）GX3 DPC+DPC+处理的株高和果枝数较DPC+MT平均增加11%和51%，而XK4平均增加了16%和61%。2014年，GX3应用DPC的株高和果枝数较DPC+MT分别增加0.5%和13%，S126增加3%和19%（试验4），XS17则增加了10%和31%（试验5）。可见，XK4和XS17对DPC的敏感性低于GX3。

2012年（试验1）DPC+DPC+处理的产量低于DPC+MT，但GX3的下降幅度小于XK4。2014年各品种DPC化学封顶的平均产量高于DPC+MT，而GX3的提高幅度大于S126（试验4），也大于XS17（试验5）。

S126较GX3早熟，DPC+DPC+处理不影响二者2014年7月中旬开花棉铃的熟期，也不影响S126 7月下旬开花的棉铃（7月31日应用大剂量DPC+除外），但显著降低了GX3 7月下旬开花棉铃花后60 d的吐絮率（个别处理除外）（试验4）。

2.3 种植密度对DPC化学封顶效果的影响

2012年（试验1）XK4应用DPC+DPC+的产量在中（9.00万株/hm2）、高（11.25万株/hm2）密度下较DPC+MT分别下降15%和13%，而低密度下（6.75万株/hm2）的降幅为3%。2013年（试验2、试验3）单独应用DPC在中密度下的产量不低于DPC+MT，但在高密度下下降11%左右（表4）。可见，在多雨年份密度较高时，应用DPC化学封顶可能存在一定的减产风险。

棉铃熟期（花后60 d吐絮率）随密度提高而延长（试验2）。DPC化学封顶对高密度下棉铃熟期的影响比较大（吐絮率降低约30%，差异显著），对中密度下的影响比较小（降低13%，差异不显著）（表4）。

表4 DPC化学封顶对棉花植株生长、产量和熟期的影响

续表4 Continued table 4

试验编号Trialnumber品种Variety密度Plant density(plants/hm2)打顶处理Topping treatments人工打顶和DPC+应用时间Time of manual topping and DPC+ application株高Plant height (cm)果枝数Number of sympodials有效铃数Number of harvested bolls (No./m2)子棉产量Seed cotton yield (kg·hm-2)5)有效铃数比例Ratio of harvested bolls (%)花后60天吐絮率Percentage of open bolls after 60 days of blooming (%) 6)7月中旬开花Blooming in mid-July7)7月下旬开花Blooming in late-July DPC+MT63.3a1321.2bc 4GX311.25×104DPC75.1a12.4abc105.4bcde5533.5abcde91.5a94.2ab40.2cd DPC+750DPC+07-1475.8a12.3abc130.0ab5933.7ab98.0a95.3ab35.4de DPC+1125DPC+81.6a12.1abc110.2abcde5222.3abcdef99.3a95.7ab48.1c DPC+1500DPC+81.9a11.8abc126.5abc5525.0abcde98.8a96.1ab30.4ef DPC+750DPC+07-2273.5a12.4abc101.1cde5555.9abcde91.8ab90.4b29.3ef DPC+1125DPC+85.1a13.2ab131.6a5991.2a92.7ab94.8ab23.2f DPC+1500DPC+82.9a12.4abc104.5cde5905.9abcd97.9a90.5b29.5ef DPC+750DPC+07-3176.8a12.9abc109.8abcde5476.1abcde91.4ab97.3ab49.1c DPC+1125DPC+75.8a12.1abc116.5abcde5745.0abcd95.1a95.9ab35.6de DPC+1500DPC+76.9a12.8abc117.6abcde5921.3ab82.8b96.6ab11.5g DPC+MT07-244)74.7a11.0c117.8abcd5073.7abcdef90.9ab97.0ab45.9c S126DPC78.2a13.7a95.2de4599.7ef89.498.9a96.1a DPC+750DPC+07-1482.2a12.2abc104.8bcd4889.5cdef94.4a97.4ab88.8ab DPC+1125DPC+75.2a12.7abc92.9de4293.0f91.5ab98.3ab89.0ab DPC+1500DPC+79.9a13.1ab115.2abcde4965.3abcdef99.2a95.2ab87.3ab DPC+750DPC+07-2273.2a12.3abc91.9d4303.1f97.3a99.0a92.3a DPC+1125DPC+78.5a11.5bc101.1cde4753.1def94.9a99.6a94.8a DPC+1500DPC+73.6a12.7abc103.6cde4797.9def100.0a97.6ab93.6a DPC+750DPC+07-3177.6a11.9abc100.3de4744.8def95.0a98.1ab95.5a DPC+1125DPC+76.6a12.2abc96.7de4907.5bcdef97.3a96.4ab93.6a DPC+1500DPC+79.8a12.4abc109.9abcde5044.2abcdef95.8a98.2ab81.1b DPC+MT07-244)76.0a11.5bc102.2cde4735.9def91.3ab98.7ab92.4a

续表4 Continued table 4

试验1、2、3、4、5、6的时间和地点分别是2012年河间、2013年河间、2013年上庄、2014年河间、2014年河间和2014年上庄The location and time of each trial were as following: trial 1 at Hejian in 2012; trial 2 at Hejian in 2013; trial 3 at Shangzhuang in 2013; trial 4 at Hejian in 2014; trial 5 at Hejian in 2014; trial 6 at Shangzhuang in 2014；1)各试验DPC应用时间和剂量见表3 The application time and doses of DPC were presented in table 3；2)增效型DPC，指25% DPC缓释型水乳剂Fortified DPC, i.e. DPC 25% slow-released emulsion, oil in water；3)该列中的数字表示DPC+的用量The figures in this column denoted the application dose of DPC+(mL·hm-2)；4)试验4的人工打顶时间，其他试验人工打顶时间与DPC+应用时间相同The time of manual topping in trial 4 was on July 24, different from those DPC+application times; and the time of manual topping in other trials was the same as DPC+application time；5)可收获的吐絮棉铃占9月中旬调查的成铃数比例The ratio of harvested open bolls to total mature bolls counted in mid-September；6)试验2和试验4均为7月14日The date of blooming was July 14 for both trial 2 and trial 4；7)试验2为7月22日，试验4为7月24日The date of blooming for trial 2 and trial 4 was July 22 and July 24, respectively；每个试验同列不同小写字母表示0.05水平差异显著Values followed by the different lowercase within a column of each independent experiment are significant different at＜0.05 according to Duncan’s multiple range test

2.4 DPC化学封顶的剂量效应和时间效应

2014年集中研究了DPC+的剂量效应（试验4、试验5、试验6）和时间效应（试验4），结果表明，在不同时间（7月中旬至7月底）应用不同剂量的（750—1 500 mL·hm-2）DPC+，棉花株高和果枝数、有效铃数和产量均无显著和一致性差异（表4）。此外，DPC+的应用时间和剂量不影响7月14日开花棉铃的熟期，但在7月底应用大剂量DPC+（1 500 mL·hm-2）显著延缓了7月24日开花棉铃的熟期（试验4）。

2.5 单独应用DPC与DPC+DPC+的封顶效果比较

与单独应用DPC相比，DPC+DPC+对棉株的控长强度较大。2013年（试验2）GX3单独应用DPC的株高较DPC+MT显著增加11%—18%，而DPC+DPC+的株高增幅为7%—12%（表4）。2014年（试验5）XS17单独应用DPC的株高和果枝数在高密度下显著高于或多于DPC+MT，而DPC+ DPC+的株高则与DPC+MT差异不显著，果枝数虽然也显著多于DPC+MT，但增幅不及单独应用DPC（表4）。

多雨年份高密度下，DPC+DPC+的产量稳定性好于单独应用DPC。2013年（试验2、试验3）GX3 DPC+DPC+的产量与DPC+MT相比未出现明显下降，而单独应用DPC的产量较DPC+MT下降11%左右（表4）。

3 讨论

3.1 气象因子对DPC替代人工打顶技术效果的影响

黄河流域棉区属于东亚季风气候区域，年均降水量500—800 mm[37]，除了空间分布不均（自东南向西北递减）外，还具有年际变化大、年内降水高度集中的特点。DPC化学封顶技术不能立即阻止棉花主茎顶芽的分化和生长，意味着营养生长的时间将会延长，这在7—8月降水量大的2012和2013年尤其明显，具体表现为植株较高、新生果枝数较多（与DPC+MT相比）。而在发生伏旱的2014年，棉花营养生长势较弱，主茎顶芽在干旱及DPC（包括DPC+）的共同作用下较早停止生长，因而植株高度与DPC+MT差异不显著，新生果枝数不超过3台，类似于新疆棉区灌溉条件下应用植物生长调节剂替代人工打顶的效果[19,22]。2012年试验1中DPC化学封顶表现出减产趋势，可能是因其加剧了多雨年份营养生长和生殖生长的矛盾，导致脱落率增加、成铃数减少。此外，2012年化学封顶的上部果枝成铃少、新生果枝成铃多，部分新生果枝铃由于形成时间晚不能正常成熟，导致有效铃比例下降。2013年同为多雨年份，DPC化学封顶的株型变化（植株高、果枝数多）与2012年相似，但产量和有效铃比例与DPC+MT基本相同。这可能有3方面原因：（1）2013年的日照时数多于2012年，尤其是8月份的日照时数达到282.9 h，较2012年同期增加101.8 h；（2）2013年N肥用量较2012年减少28%；（3）2013年初花期和打顶后的DPC用量大于2012年（表3）。光环境改善、N肥用量减少和延缓剂用量增加，均有利于协调营养生长和生殖生长、促进棉株结铃，因而克服了DPC化学封顶可能引起的上部果枝蕾铃脱落问题，使其结铃数和铃分布与对照相当。新疆棉区关于棉花化学封顶的研究开展较早，报道也很多，但大多数为一年试验的结果，未见有从气象因子角度对产量差异进行解析。

棉铃熟期受到温度、光照、养分等多方面因素的影响[38-40]。GX3 2013年7月14日开花棉铃花后60 d的吐絮率低于2014年同期开花棉铃，可能是因为前者发育期间的日照时数（519.0 h）少于后者（582.0 h），而且2013年田间郁蔽比较严重，7月中旬开花棉铃所处位置（棉株中下部）的光照条件会更差。此外，GX3 2013年7月22日开花棉铃花后60 d的吐絮率高于2014年7月24日开花棉铃，原因可能与前者花后60 d内的平均气温（25.8℃）高于后者（24.3℃）有关。DPC化学封顶在环境条件有利于棉铃发育时（如GX3 2013年7月22日和2014年7月24日开花的棉铃）基本不影响棉铃熟期，但环境条件不利于棉铃发育时（如GX3 2013年7月14日和2014年7月24日开花的棉铃）可能延长棉铃的熟期。新疆棉区个别研究表明DPC化学封顶对上部果枝棉铃的吐絮时间有推迟作用[22]。

3.2 品种和密度对DPC替代人工打顶技术效果的影响

本研究参试品种中以GX3对DPC化学封顶技术的适应性较好，表现为新增果枝数少、产量负响应少、正响应多。但与S126相比，DPC化学封顶对GX3棉铃熟期的不利影响较大。因此，需要综合考虑DPC化学封顶技术对棉花产量和熟期的影响，根据当地环境条件选择较为适宜的品种。董春玲等[26]在新疆棉区的研究也表明，氟节胺化学封顶技术对不同品种株型和产量的影响存在差异。

赵强等[20]在南疆地区的研究发现，棉花种植密度从18.0万株/hm2提高到22.5万株/hm2，DPC化学封顶不影响棉花产量，甚至表现出增密增产（与18.0万株/hm2人工打顶相比）的作用。但本文部分品种应用DPC化学封顶在多雨年份密度较高时可能存在减产风险。究其原因，可能是因为DPC化学封顶的株高和果枝数在多雨年份较人工打顶增加较多，群体比较郁蔽；高密度下这种情况更甚，更容易造成营养生长和生殖生长失调，从而影响产量形成。这与降水量小、主要依靠灌溉的新疆棉区有所不同。

3.3 DPC及DPC+应用技术对化学封顶效果的影响

本研究中DPC化学封顶技术分为两种，一种是单独应用常规DPC化控技术，另一种是将常规DPC化控技术与增效型DPC（DPC+）相结合。前者在某些情况下对棉株的控长强度小于后者，在多雨年份高密（11.25万株/hm2）种植条件下有可能导致减产（与人工打顶相比），在干旱年份对密度的要求则比较宽松。后者的稳产性较好，对密度的适应性较高，但前提条件是要合理运筹常规DPC化控技术，即根据田间长势和环境条件及时应用适量的DPC，如上文（3.1）2013年试验2。DPC+不同应用时间（7月中旬至7月底）和不同剂量（750—1 500 mL·hm-2）对棉花株型、产量和有效铃比例的影响无显著差异，仅发现7月底应用大剂量（1 500 mL·hm-2）DPC+会延长7月下旬开花棉铃的铃期。新疆棉区已对DPC+或氟节胺的应用时间和剂量进行了较多研究，有的结果表明应用时间影响棉花产量但差异不显著[24]，有的结果表明大剂量且过早应用氟节胺会造成减产[25]。

3.4 黄河流域北部棉区DPC化学封顶技术的可行性

在夏季多雨年份，应用DPC化学封顶技术棉花株型会发生比较大的变化，具体表现为植株较高、果枝数较多；此外新生果枝的脱落率较高。这些变化与我国传统的高产棉花株型和“秋桃盖顶”的成铃特点不符。但需要明确的是，株型和结铃部位的变化不一定影响产量，如2013年GX3应用DPC化学封顶技术的产量并不低于对照，2014年各试验DPC化学封顶的产量与对照持平或略高。实际上，美国和澳大利亚棉花达到cut-out的形态指标一般是白花（着生于第一果节）以上的主茎节数减少至4—5[35-36]，意味着上部4—5个果枝不形成有效铃，这与本文DPC化学封顶的结果类似，也为该技术在中国的可行性提供了支持。

此外，DPC化学封顶技术对纤维品质影响不大（数据未列出），而且不必然推迟棉花的熟期。以有效铃比例表征的群体熟期2012年较人工打顶有所延长，但2013和2014年与对照相当；对棉铃熟期（以花后60 d吐絮率表征）的影响则与品种和棉铃发育期间的环境条件有关。

4 结论

棉花DPC化学封顶技术在黄河流域北部棉区基本可行，其技术效果受到气象因子、品种和密度及DPC和/或DPC+应用技术的影响。采用中（9.00万株/hm2）、低密度（6.75万株/hm2）种植，一般年份（4—10月降水量＜500 mm，7—8月降水量＜250 mm）合理运筹常规DPC化控技术（从苗期至打顶后应用3—5次，总剂量150—200 g·hm-2）即可起到化学封顶作用；如果种植密度超过9.00万株/hm2，或花铃期降水量大于常年水平（7—8月降水量＞250 mm），则需要在适当加大常规DPC用量（可达到225 g·hm-2以上）的基础上于花铃期（7月中旬至7月底）喷施750—1 200 mL·hm-225%增效型DPC（DPC+），以提高对棉株生长的控制强度，但应避免在结铃盛期（7月底）应用大剂量DPC+（1 500 mL·hm-2以上）。不同棉花品种的植株生长、产量形成和熟期对DPC化学封顶技术的响应存在差异，需要根据环境条件选择适宜的品种推广。

致谢：河间市国欣农村技术服务总会提供棉花种子、试验基地及试验条件，河北省石家庄市农业科学研究院提供石抗126棉花种子。中国农业大学植物生长调节剂教育部工程研究中心赵文超博士生、蒋建勋硕士、夏冰硕士、陈乔硕士、贺昆仑硕士、侯玉茹硕士和河间市国欣农村技术服务总会王洪这中级农艺师、张善初级农艺师和郭保全初级农艺师在试验实施过程中给予了帮助，在此一并致谢！

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（责任编辑杨鑫浩，岳梅）

Cotton Chemical Topping with Mepiquat Chloride Application in the North of Yellow River Valley of China

LI Fang1, WANG Xi1, WANG Xiang-ru1, DU Ming-wei1, ZHOU Chun-jiang2, YIN Xiao-fang3, XU Dong-yong3, LU Huai-yu3, TIAN Xiao-li1, LI Zhao-hu1

(1College of Agronomy, China Agricultural University/Engineering Research Center of Plant Growth Regulator, Ministry of Education, Beijing 100193;2Beijing Plant Protection Station, Beijing 100029;3Research Center for Cotton Seed Engineering Technology, Hejian 062450, Hebei)

【Objective】The objective of this study is to investigatethe feasibility of cotton chemical topping with mepiquat chloride (1,1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC) application in the North of Yellow River Valley of China. 【Method】This study was conducted with GX3, XK4, S126 and XS17 as materials in Hejian city in Hebei province and at Shangzhuang Experimental Station of China Agricultural University in Beijing from 2012 to 2014, consisting of six independent experiments. The chemical topping with DPC application included conventional DPC (98% soluble powder, provided by Jiangsu Runze Agrochemical Co. Ltd.) application alone and the combination of conventional DPC application with fortified DPC (DPC+, 25% slow-released emulsion, oil in water, developed by Beijing Agricultural Technology Extension Station and Engineering Research Center of Plant Growth Regulator of China Agricultural University, and provided by Xinjiang Golden Cotton Technology Co., Ltd.) application during flowering and fruiting period. These two strategies were hereafter referred to as DPC and DPC+DPC+, respectively. The manual topping accompanied with conventional DPC application was served as control (hereafter referred to as DPC+MT). 【Result】 In 2012 and 2013, characterized by great precipitation during flowering and fruiting period (from July to August), DPC and DPC+DPC+produced significantly 10.6-12.3 cm higher plant and 5.8-7.9 more sympodials compared with DPC+MT. In 2014, characterized by drought in summer, there were no significant differences in plant height between DPC or DPC+DPC+and DPC+MT, and the number of sympodials of chemical topping only increased by 0-3 relative to control. DPC and DPC+DPC+did not significantly affect cotton yield in all experiments, but a reduced yield of DPC+DPC+was noticed in 2012, companied with the less bolls on the upper sympodials but more bolls on the new sympodials occurred after DPC+application as well as a delay of maturation. In terms of 2013 and 2014, DPC+DPC+showed similar yield and maturation to those of DPC+MT. The application time (from mid-July to the end of July) and doses (varying from 750 to 1 500 mL·hm-2) of DPC+had no significant effects on both plant architecture and cotton yield. While in case of extending the maturity of late bolls, it should be avoided to use large doses of DPC+at the end of July. Compared with DPC+DPC+, the conventional DPC application alone (DPC) showed a weaker control in terms of plant height and the number of sympodials, and possibly had a risk of reduced yield in rainy years or at higher plant density. 【Conclusion】Cotton chemical topping with the application of DPC or DPC+DPC+is basically feasible in the North of Yellow River valley of China. And while make a decision whether applying conventional DPC alone or applying DPC+DPC+, the meteorological factor, especially precipitation and plant density should be considered carefully.

the North of Yellow River valley of China; cotton; mepiquat chloride; chemical topping

2015-10-16；接受日期：2016-03-17

国家现代农业产业技术体系（CARS-18-18）、国家公益性行业（农业）科研专项（201203057-02）、中央高校青年教师创新项目（2015QC005）

黎芳，E-mail：lucky30608@163.com。通信作者田晓莉，Tel：010-62734550；E-mail：tian_xiaoli@126.com