不同艾氟迪（AFD）处理对棉花产量形成和纤维品质的影响

刘帅 ，吴洁 ，李亚兵 ，韩迎春，董合林，李鹏程，郑苍松，孙淼

（中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室,河南安阳455000）

棉花是我国重要的经济作物和纺织工业原料，在我国国民经济中占有重要地位[1]。但随着社会经济的不断发展，我国棉花总产与原棉需求量之间的差距也在不断加大[2]。因此，如何提高棉花产量与品质成为科研工作者们不断努力的研究方向[3]。生产中改善栽培技术是提高棉花产量的重要手段之一[4]，由于棉花具有营养生长与生殖生长并进的特殊习性，在生产中如果遭遇气候条件的变化或肥水管理不当，容易造成棉花株型或熟性紊乱，导致棉花减产。而化学调控对棉花株型和熟性具有较强的调节作用，是棉花高产栽培技术中一项不可缺少的关键措施。由中国农业科学院棉花研究所与安阳小康农药有限公司共同研发的新型植物生长调节剂艾氟迪 （Agent of flower bud differentiation,AFD）目前在棉田应用效果良好，它是一种由烯效唑等几种有效成分复配的新型花芽分化促进剂[5]。从以往的研究结果可以看出，AFD控制棉花株高效果明显，其通过提高叶片叶绿素的含量，加强叶片光合产物的合成，并促进光合产物向生殖器官的转移，从而减少蕾铃脱落、增加铃重[6-8]。此外，由于AFD对作物内源激素的调节作用，在已脱落蕾铃的脱落节附近会分化再生出新亚果，提高单位面积的总铃数，增加单株果节数，促进腋芽潜伏芽的分化，增加亚桃数，最终提高棉花产量[9]。

作为新型的植物生长调节剂，目前对于科学施用AFD尚无明确的理论依据，以致生产中往往达不到理想的调控效果。本试验在不同AFD处理水平下，从农艺性状、成铃模式以及产量性状等多角度分析其对棉花生长的影响。以高产和优质为目标，研究各处理棉花的生长情况，探讨适宜的化学调控水平，为规范AFD的田间施用、塑造适宜机采的棉花株型提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

田间试验于2015年在河南省安阳市中国农业科学院棉花研究所东场试验基地 （36°09′N，114°52′E）进行。试验设6个不同AFD处理水平，分别为 A：0 mL·hm－2，B：450 mL·hm－2，C：900 mL·hm－2，D：1 350 mL·hm－2，E：1 800 mL·hm－2，F：2 250 mL·hm－2。 试验品种为中棉所 60（CCRI 60），每个处理3次重复，采用随机区组设计。种植方式为人工播种，播种后覆膜，1膜2行，每个小区长10 m，行距76 cm。4月23日播种，种植密度为7.5万株·hm－2。生育期内分别于盛蕾期（6月30日）和花铃期（7月25日）喷施AFD。试验小区均施用基肥 N 225 kg·hm－2，P2O5150 kg·hm－2和 K2O 225 kg·hm－2，播前灌足底墒水，田间管理措施有机械中耕除草和化学农药控制病虫害，盲蝽、蓟马等常见棉田害虫采用有机磷和除虫聚酯类农药进行防治。

由田间气象站获得田间气象资料，2015年4—10月平均气温22.7℃，降水总量为519.2 mm，日照总时间为1 347.3 h。

1.2 测定内容和方法

试验在盛蕾期（7月1日）、花铃前期（7月16日）、花铃中期 （8月1日）、花铃后期 （8月17日）、吐絮期（9月1日）测定棉株干物质质量和成铃模式等项目。成铃模式的调查取样参照张金龙等[10]方法，即在各小区对连续10株长势均匀的棉株进行挂牌标记，调查蕾数、铃数、吐絮数、蕾铃脱落数、果枝数、果节数等指标。棉株干物质质量的测定方法为：在每个小区选取有代表性的2株棉花，于实验室分解为根、茎、叶、生殖器官四部分，105℃下杀青，80℃烘干后称重。在10月14日分小区收取100铃，计算单铃重，用皮辊轧花机（SY-20）轧出皮棉产量，计算衣分。在收花前调查单株铃数，籽棉产量于10月14日、11月15日分小区收花2次。

1.3 统计方法

试验数据用SAS 9.2的PROG GLM（ANOVA）分析不同处理之间的差异程度，用Surfer 12（Golden Software Inc.,USA）进行棉铃空间分布的描述，用Grapher 12（Golden Software Inc.,USA）和Microsoft Office 2010制作图表。

2 结果与分析

2.1 不同AFD处理对棉花株高和干物质质量的影响

在AFD第1次喷施后第16 d（7月16日）高水平处理的棉株株高较低水平处理和对照有所降低，但各处理间没有显著差异；在第2次喷施AFD后第8 d（8月1日）不同处理水平之间棉株株高表现出显著差异，AFD处理水平在900 mL·hm－2及以上时，棉株株高显著低于450 mL·hm－2处理水平与对照， 此时，900、1 350、1 800、2 250 mL·hm－2处理水平的棉株株高分别比对照低1.76%、8.80%、10.85%、11.73%（图 1）。

棉花单株干物质质量在一定时期内随播种后时间的增长而不断增加，但各处理之间差别不大（图2）。在播种后的69～116 d内，棉株生殖器官部分干物质质量随生育期的推进不同水平间差异逐渐增大，且与AFD处理水平呈正相关关系，与生长天数近似呈二次曲线（Y＝aX2＋bX＋c）关系（图3）。在播种后的84 d内，棉株生殖器官部分干物质质量增长较为缓慢，在之后的85～116 d内，则为棉株生殖器官部分干物质质量快速增长的阶段。在播种后的第116 d，各处理生殖器官部分干物质质量分别为21.84、30.26、35.31、37.21、39.90、49.60 g，且不同处理间差异显著。

图1 不同AFD处理对棉株株高的影响Fig.1 Effects of different AFD treatments on cotton plant height

图2 不同AFD处理对单株干物质质量的影响Fig.2 Effects of different AFD treatments on dry matter weight per plant

棉株生殖器官部分占全株干物质质量的比重与生育时间存在一定的相关性（图4）。在播种后的69～116 d内，棉花生殖器官部分占全株干物质质量的比重与播种后时间呈正相关的线性关系，在AFD处理前没有显著差异，但经AFD 2次化控处理后，在8月17日调查得各处理生殖器官部分所占比重分别为 0.18、0.23、0.26、0.26、0.30、0.30，各处理之间表现出较大差异。该比重增长速率与AFD处理水平在一定范围内呈正相关关系，在处理水平达到1 800 mL·hm－2时，生殖器官部分占全株干物质质量比重较大，获得的生殖器官部分干物质质量较多。

2.2 不同AFD处理对棉花成铃结构的影响

利用地统计学中的克里金插值方法（Kriging）[11]将冠层空间棉铃脱落率和吐絮率以不同层次色度的方式直观表达出来，色度越高，则脱落率（吐絮率）越大。花铃期为棉铃脱落的高峰期[12]，可以看出各处理均表现出了一定的脱落情况，其中对照组脱落情况最为明显，但随着AFD处理水平的增加，脱落率也逐渐降低 （图5）。通过Simpson 3/8积分方法[13]求得图5中各处理平均脱落率分别为 0.34、0.32、0.31、0.23、0.24、0.26。脱落率最高的空间位置均集中在第12果枝以下、第4果节以内，尤以第2、3果节脱落最为明显。以第2果节为例，各处理在第12果枝以下空间位 置 棉 铃 脱 落 率 分 别 在 0.37、0.40、0.17、0.20、0.20、0.10以上。各处理冠层空间内中部果枝（第6果枝至第10果枝）的内围果节（第1果节至第4 果节）平均脱落率分别为 0.56、0.55、0.52、0.41、0.41、0.42，下部果枝（第1果枝至第5果枝）的内围果节平均脱落率分别为 0.67、0.63、0.60、0.53、0.57、0.57。

图3 不同AFD处理对生殖器官部分干物质质量的影响Fig.3 Effects of different AFD treatments on dry matter weight of reproductive organs

图4 不同AFD处理对生殖器官部分占全株干物质质量比重的影响Fig.4 Effects of different AFD treatments on the proportion of reproductive organs in the whole plant

图6表明，中下部果枝(第1果枝至第10果枝)的内围果节在 1 350、1 800 和 2 250 mL·hm－2处理水平下平均脱落率低于低水平处理和对照，其中2 250 mL·hm－2处理水平下显著低于低水平处理和对照。因此，冠层中下部棉铃脱落率随着AFD处理水平的增加大致呈先减小后趋于平稳的趋势，可以看出新型植物生长调节剂AFD在抑制棉铃脱落、提高单株铃数方面具有良好效果。

从吐絮期的棉铃吐絮情况来看，经AFD处理的棉株吐絮率大于对照处理（图7）。棉铃吐絮的部位主要集中在棉株下部果枝的内围果节，各处理在第6果枝以下、第2果节以内的棉铃吐絮率 分 别 在 0.03～0.45、0.10～0.46、0.13～0.44、0.05～0.46、0.07～0.57、0.13～0.77 之间。 其中中部果枝的内围果节各处理吐絮率平均为0.04、0.05、0.06、0.04、0.05、0.07， 下部果枝的内围果节各处理吐絮率平均为 0.12、0.12、0.12、0.24、0.19、0.21。不同空间位置棉铃吐絮率差异较大，总体来说，棉铃吐絮率随着AFD处理水平的增加而逐渐增大，且在2 250 mL·hm－2水平下显著高于对照（图8）。可以看出，新型植物生长调节剂AFD对于促进棉铃集中吐絮，提高霜前花率有重要作用。

2.3 不同AFD处理对棉花产量构成因素和纤维品质的影响

不同AFD处理对棉花的产量构成因子表现出不同的影响程度（表1）。经化控处理的棉株单株成铃数高于对照，并在900 mL·hm－2水平下显著高于对照；低水平AFD处理对铃重没有显著影响，高水平处理的铃重较对照有明显增加；AFD对衣分没有显著的影响。籽棉产量随AFD处理水平的增加呈先增加后趋于平稳的趋势，其中在处理水平为 900、1 350 和 1 800 mL·hm－2时籽棉产量较高，分别较对照提高17.29%、18.64%、21.03%。

表2反映了各不同处理水平之间纤维品质指标间的差异。棉花纤维长度在450、900、1 350 mL·hm－2水平下与对照差异不显著，但从所得数据可以看出，施用AFD的各处理纤维长度较对照有所降低，且与AFD处理水平呈负相关性；AFD处理水平在450和900 mL·hm－2时棉花纤维的长度整齐度指数较对照有一定提高，从表2可以看出低水平能有效提高棉花纤维长度整齐度指数，高水平处理下则有所降低；断裂比强度、马克隆值、断裂伸长率在0.05水平下各处理差异均不显著，但从所得数据中可以看出，施用AFD处理的马克隆值较对照略高，且有随AFD处理水平的增加而增大的趋势；同时，施用AFD处理的棉花纤维断裂伸长率较对照略有提升。

图5 花铃期棉铃脱落率的空间分布Fig.5 The spatial distribution of boll shedding ratio during the flowering stage

图6 中下部果枝内围果节棉铃脱落率Fig.6 Boll shedding ratio of inner fruiting position at lower-middle fruit branch

3 讨论

棉花株型紧凑有利于改善冠层中下部受光条件，提高棉株中下部光合产物积累，是构成高光效冠层结构的必要条件之一[14]。以往的研究表明，AFD能明显降低株高，缩短节间距离，并有效地协调营养生长与生殖生长的关系[15-16]。本试验同样发现，随着AFD处理水平的增加，其对棉株株高的抑制作用逐渐增强，并在1 800 mL·hm－2水平下达到最大。此外，AFD处理水平的增加更有利于生殖生长，这与AFD抑制棉铃的脱落有关。

棉铃的脱落是棉花的一个普遍的生物学特征，既有其生理原因，也受生长环境的因素控制。在黄河流域，皮棉产量在1 500～1 875 kg·hm－2时，棉株下部果枝脱落较少，中部果枝次之，上部果枝脱落最多[17]。就果节而言，高缪等[18]将棉株座果点分布视为圆锥体分布，内围圆锥体果节脱落率较低，外围圆锥体果节脱落率较高，与本试验中花铃期棉铃脱落率从第1果节至第4果节大致表现为由小到大的趋势相似，李敏等[19]用缩节胺、缩节胺与赤霉素互作处理棉株时铃数较对照没有显著差异，而铃重显著高于对照。本试验中AFD处理水平在900 mL·hm－2时铃数显著高于对照，在1 350和1 800 mL·hm－2时铃重显著高于对照，这表明AFD对于促进生殖器官的生长具有重要作用。

图7 吐絮期棉铃吐絮率的空间分布Fig.7 The spatial distribution of boll opening ratio during the boll opening stage

图8 中下部果枝内围果节棉铃吐絮率Fig.8 Boll opening ratio of inner fruiting position at lower-middle fruit branch

林媛媛等[20]通过对不同植物生长调节剂研究发现，AFD对产量的提升作用优于DPC。本试验表明，AFD对棉花籽棉产量的提升有一定效果，且在1 350和1 800 mL·hm－2水平下籽棉产量较之对照有显著提高。棉花的纤维品质受品种和环境因素的共同影响，宋妮等[21]的研究表明在土壤含水量较高的条件下喷施DPC与AFD对棉花纤维品质影响不大。本试验用AFD高水平处理棉株时对纤维长度和整齐度具有一定的抑制性，而处理水平在450～1 350 mL·hm－2范围内对棉花纤维长度和长度整齐度指数影响不大。断裂比强度、马克隆值和断裂伸长率在不同AFD处理之间差异不显著。这也说明了棉花纤维品质虽然受到品种和环境的共同影响，但品种是其中较为重要的决定因素[22]。

表1 不同AFD处理对棉花籽棉产量及产量构成因素的影响Table 1 Effects of different AFD treatments on seed cotton yield and yield components in cotton

表2 不同AFD处理对棉花纤维品质的影响Table 2 Effects of different AFD treatments on fiber quality in cotton

棉花自身结构复杂，对其单一产量因素的确定比较困难。Coyle等[23]认为棉花的产量由产量构成因素共同决定，单一的提高某一因素对产量影响不明显。一般来说，棉花产量主要构成因素包括铃数、铃重和衣分[24-25]。本试验中适宜的AFD处理水平对于棉株铃数和铃重的影响比较显著，为提高棉花产量起到了重要作用。此外，陆江林等[26]认为通过喷施DPC可以将棉花株型塑造成株矮、枝短、铃多、铃大等标准化的紧凑形株型，从而达到高产且适宜机械采收的目的。新型植物生长调节剂AFD对于棉株的生长同样具有较强的抑制作用，同时也具有增加铃数、提高铃重的作用，通过应用新型植物生长调节剂AFD等栽培方法来探索塑造适宜机采的棉花株型将是下一步要进行的工作。

4 结论

新型植物生长调节剂艾氟迪（AFD）对棉花生长发育有明显的调节作用，促进营养生长向生殖生长的转移。在本试验设置的AFD处理水平范围内，棉花株高随AFD处理水平的增加而降低。同时，AFD处理水平与棉铃脱落率呈负相关关系。本研究中，经AFD处理的棉株单株铃数和铃重均有所提升，但衣分变化不显著；且不同AFD处理水平对棉花纤维品质影响不大。在AFD处理水平为1 350～1 800 mL·hm－2时获得的籽棉产量较高，过高或过低的AFD施用水平均达不到显著增产的目的。