北疆棉区棉花单铃损伤对脱叶催熟剂及铃期的响应

张煦怡，田景山，杨延龙，随龙龙，张鹏鹏，张旺锋

(石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】新疆具有发展棉花生产独特的光、热、水和土壤等自然条件，由于气候干燥少雨、日照时间长、昼夜温差大，棉花色白质优，具有品质优势[1]。发展机采棉提高植棉效益，研究脱叶剂使用技术，对提高机采棉在采收与加工等效率和质量有实际意义。【前人研究进展】在棉花生长后期，脱叶催熟剂的使用通过改变植株内源激素的平衡[2]和改善田间通风透光状况[3]，实现叶片快速干枯脱落、棉铃均匀的张开，集中吐絮，减少腐铃[4]，便于采摘及籽棉的清理[5]。一般而言，合理的脱叶催熟剂施用时间不仅会产生良好的脱叶催熟效果，而且可以降低对产量的负面影响[6-7]。研究发现过早喷施脱叶催熟剂，叶片快速衰老、光合能力迅速减弱，势必减少养料向棉铃的供应量，严重影响成铃和纤维发育，增加了不成熟棉铃和纤维的比例[8-9]，特别是铃龄45 d以下棉铃的铃重明显下降[8, 10-11]，棉花产量下降、纤维品质变劣[10, 12]。推迟施用脱叶催熟剂，虽对棉花产量和品质都是有利的[13, 6]，但是增加了遭遇霜冻和恶劣天气的风险[14]，出现叶片枯而不落，导致籽棉含杂率增加[15]。【本研究切入点】在新疆棉区，脱叶催熟剂的使用需考虑棉花顶部棉铃铃期、吐絮率及施用后的气温状况。正常年份情况下，北疆棉区9月5～10日，南疆和东疆棉区9月15～20日[16]。研究棉花脱叶催熟剂的适宜施用时间，提升棉花脱叶催熟效果。【拟解决的关键问题】研究选用北疆棉区大面积种植的棉花品种，采用多品种试验和分期喷施脱叶催熟剂的方式，设置不同的脱叶剂喷施时间，分析脱叶催熟剂对棉铃发育的影响及对单铃纤维和棉籽的损伤程度，研究适宜脱叶催熟的棉铃铃期，为实现棉花品质保优提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2016～2017年在石河子大学农学院试验站(45°19'N，86°03'E)和新疆乌兰乌苏农业气象站(44°17'N，85°49”E)进行，供试材料选择新陆早系列棉花品种，随机区组设计，留苗密度18×104～23×104株/hm2。待棉株开花后，对上部果枝(第7果枝及以上)第1果节的当日所开白花挂牌标记。采用分期施用脱叶剂的方式，分别在铃龄30、37、44 d施用脱叶催熟剂，以不施用脱叶剂为对照(CK):供试药剂为噻苯隆(80%可湿性粉剂)，并复配乙烯利(40%水剂)，1 hm2用量分别为450 g、1 350 mL。表1

表1 棉花品种、播期、开花日期和脱叶催熟剂施用时间
Table 1 Description of cotton cultivars, bowing dates, tagged dates and defoliation times in the defoliation experiment

年份Year试验地点Experiment plot棉花品种Cotton cultivars播种日期Bowing dates(M/D)挂花时期Tagged dates(M/D)脱叶催熟剂施用时间Defoliation times (dpa)2016石河子大学农学院试验站新陆早1, 6, 7, 13, 33, 45号4/217/2030, 37新陆早46、47、58、60、62、63、64号4/217/2037, 44新疆乌兰乌苏农业气象站新陆早33号4/157/1530, 37, 44新陆早33号4/157/2230, 37新陆早59号4/8, 4/15, 4/227/15, 7/15, 7/2230, 37, 442017石河子大学农学院试验站新陆早45、46、47、60、61、62、63、64号4/227/1230, 37新陆早33、59号4/227/12, 7/20新陆早30、37、44号

1.2 方 法

收获前，收取挂牌标记棉铃，统一风干、轧花，测定单铃纤维重及单铃棉籽重；棉铃铃期是从棉花开花挂牌之日至棉铃开裂吐絮之日的天数；铃期损伤量为铃期较对照处理(CK)的缩短量，单铃损伤为各处理单铃因子与对照处理(CK)的差值；负值表示降低、正值表示增加。

2 结果与分析

2.1 脱叶催熟剂对棉铃铃期的影响

研究表明，棉铃铃期受不同脱叶催熟剂喷施时间的显著影响，随施药时间提前而缩短；在铃龄30 d施药处理中，棉铃铃期最大达56.2 d，最小为43.3 d；铃龄37 d施药时，棉铃铃期在46.3～59.8 d；而在铃龄44 d的施药处理中，棉铃铃期最大达57.8 d，最小为47.5 d。铃龄30 d施药处理较其他处理对棉铃铃期损伤最大，损伤量在-15.4～-0.2 d，铃龄37 d施药时，棉铃铃期损伤量在-14.8～2.2 d；而在铃龄44 d的施药处理中，棉铃铃期损伤量在-7.1～1.6 d。图1

在不同试点，棉铃铃期的损伤量有增有降，对损伤量进行统计，将其分为5个试点，研究表明，在铃龄30 d施药处理中，棉铃铃期的损伤主要集中在[-5，0]和[-10，-5]等级，均占全部试点的45%，有9%的试点棉铃铃期损伤量>10 d；在铃龄37 d施药处理中，损伤量[-5，0]的比例最高、达47%，有10%的试点棉铃铃期损伤量表现增加；在铃龄44 d施药处理中，损伤量[-5，0]的比例最高、达62%，损伤量在5～10 d的区间比例最低、占15%，也有23%的试点棉铃铃期损伤量表现增加。图2

注: 棉铃铃期损伤量是施用脱叶催熟剂处理棉铃的铃期与对照的差值. 图中粗实线表示该组数据的平均值; **表示为差异水平0.01

图1 不同脱叶催熟剂喷施时期棉铃铃期及损伤量变化
Fig.1 Boll growth period and damage amounts as affected by three defoliation times

图2 不同脱叶催熟剂喷施时期 棉铃铃期损伤量分布
Fig.2 The grades of boll growth period damageamount as affected by three defoliation times

2.2 脱叶催熟剂对单铃产量影响

2.2.1 单铃纤维重和单铃棉籽重的变化

不同的脱叶催熟剂喷施时间对单铃纤维重及单铃棉籽重均有显著影响，均随施药时间的提前而减小；在铃龄30 d施药处理中，单铃纤维重最大达1.8 g，最小为1.1 g；单铃棉籽纤维重最大达3.0 g，最小为1.6 g。铃龄37 d施药时，单铃纤维重在1.5～2.4 g；单铃棉籽重在2.2～3.6 g。而在铃龄44 d的施药处理中，单铃纤维重及单铃棉籽重最大分别为2.8、4.5 g，最小分别为2.1、2.8 g。

脱叶催熟剂对单铃纤维重及单铃棉籽重的损伤随施药时间的提前而增大，单铃纤维重在铃龄30 d施药处理损伤量在-2.0～-0.4 g，铃龄37 d施药时，损伤量在-1.1～0.1 g；而在铃龄44 d的施药处理中，单铃纤维重损伤量在-0.6～0.3 g；单铃棉籽重在铃龄30 d施药处理损伤量在-2.3～-0.3 g，铃龄37 d施药时，损伤量在-1.3～0.2 g；在铃龄44 d的施药处理中，单铃棉籽重损伤量在-0.7～0.5 g。图3

注: 棉纤维单铃纤维重和单铃棉籽重损伤量是施用脱叶催熟剂处理试样的单铃重量与对照的差值. 图中粗实线表示该组数据的平均值; **表示为差异水平0.01

图3 不同脱叶催熟剂喷施时期棉铃单铃纤维重和单铃棉籽重及其损伤量变化
Fig.3 Fiber weight, seed weight and these damage amounts as affected by the defoliation times

2.2.2 单铃纤维重损伤等级的变化

在不同试点，单铃纤维重的损伤量有增有降，对损伤量进行统计，将其分为5个试点，研究表明，在铃龄30 d施药处理中，单铃纤维重的损伤主要集中在[-1，0.5]，占全部试点的39%，有10%的试点单铃纤维重损伤量>1.5 g，另有6%试点的单铃纤维重表现增加；在铃龄37 d施药处理中，损伤量[-0.5，0]和[-1.0，-0.5]的比例最高、达45%，有3%的试点单铃纤维重损伤量表现增加；在铃龄44 d施药处理中，损伤量[-0.5，0]的比例最高、达58%，损伤量在0.5～1 g的区间比例最低、占8%，也有33%的试点单铃纤维重损伤量表现增加。图4

图4 不同脱叶催熟剂喷施时期单铃纤维重损伤量分布
Fig.4 The grades of fiber weight damage amount as affected by three defoliation times

2.2.3 单铃棉籽重损伤等级的变化

在不同试点，单铃棉籽重的损伤量有增有降，对损伤量进行统计，将其分为5个试点，研究表明，在铃龄30 d施药处理中，单铃棉籽重的损伤主要集中在[-1，0.5]，占全部试点的48%，其次是[-0.5，0.0]和[-1.5，-1.0]，均占全部试点19%，有13%的试点单铃棉籽损伤量>1.5 g；在铃龄37 d施药处理中，损伤量[-0.5，0]的比例最高达52%，有3%的试点单铃棉籽重损伤量表现增加；在铃龄44 d施药处理中，损伤量[-0.5，0]的比例最高达42%，同有42%试点的单铃棉籽重有增加的趋势，损伤量在0.5～1 g的区间比例最低占17%。图5

2.3 棉铃铃期与单铃产量损伤的关系

2.3.1 单铃纤维

通过对单铃纤维重损伤量与棉铃铃期进行曲线拟合，研究表明，铃龄30、37与44 d施药处理的单铃纤维重与棉铃铃期呈线性关系，决定系数分别为0.280 4、0.439 6、0.208 0。图6

图5 不同脱叶催熟剂喷施时期 单铃棉籽重损伤量分布
Fig.5 The grades of seed weight damage amount as affected by three defoliation times

图6 单铃纤维重损伤量与铃期关系
Fig.6 The relationship between boll fiber weight damage per boll and boll growth period

2.3.2 单铃棉籽

通过对单铃棉籽重损伤量与棉铃铃期进行曲线拟合，研究表明，各处理单铃棉籽重与棉铃铃期呈线性关系，决定系数分别为0.570 6、0.437 5、0.160 8。图7

根据单铃因子损伤量估算不同施药时期所需棉铃铃期，并计算“脱叶催熟剂/棉铃铃期”，对单铃因子损伤量与“脱叶催熟剂/棉铃铃期”的定量关系，研究表明，降低单铃纤维重的损伤量，“脱叶催熟剂施用时间/铃期”> 0.80可实现单铃纤维重损伤小于0.1 g；而当单铃棉籽重损伤量小于0.1 g时，需满足“脱叶催熟剂施用时间/铃龄”> 0.79。表2

图7 单铃纤维重损伤量与铃期关系
Fig.7 The relationship between cotton seed weight damage per boll and boll growth period表2 单铃纤维重和单铃棉籽重与(脱叶催熟剂 施用时间/棉铃铃期)间定量关系
Table 2 Quantitative relationship between fiber weight and cotton seed weight with (defoliation application timings / boll stage)

损伤量Damage amount (g)单铃纤维重Fiber weight per boll单铃棉籽重Seed weight per boll-0.20.770.76-0.10.800.790.00.830.820.20.800.79

3 讨 论

3.1 脱叶催熟剂对单铃产量形成的影响

棉铃是棉花产量和纤维品质形成的基本单位，棉铃发育好坏直接影响最终棉花产量[17]。在棉花脱叶到收获的过程中，需要适当的喷施脱叶时间及收获时间，来平衡产量收益与质量损失的关系[18]。研究发现，在铃龄30 d施药对棉花单铃因子的损伤最大，损伤量主要集中在在0.5～1 g，且铃期缩短，使棉铃提前进入吐絮期；铃龄37 d与44 d施药处理对单铃因子的损伤主要集中在[-0.5，0 g]，且在铃龄44 d施药处理中有30%～40%试点单铃因子重有增加的趋势。

有结果表明，在开花期后，喷施脱叶催熟剂时间不应早于铃龄35 d，最好是在铃龄41 d后喷施，以获得最高的成熟纤维比例[19]，研究结果表明脱叶催熟剂的施用时间对纤维、棉籽的损伤具有一定差异，主要表现在铃龄37和44 d施药处理，在铃龄37 d施药处理中，单铃纤维重有51.7%的试点损伤量在0.5～1.5 g，而单铃棉籽重有44.8%的试点损伤量> 0.5 g；在铃龄44 d施药处理，单铃纤维重和单铃棉籽重分别有66.6%和58.3%试点有下降趋势，但有41.7%试点的棉籽重增加。说明在铃龄37 d后施药，脱叶催熟剂的施用时间对单铃纤维重损伤量的影响高于单铃棉籽重。在铃龄44 d后喷施脱叶催熟剂可保证单铃纤维重的损伤较小；对于单铃棉籽重，在铃龄37 d后即可喷施脱叶催熟剂，其损伤低于单铃纤维重。

3.2 判定适宜喷施脱叶催熟剂时间以降低单铃产量损失

脱叶催熟剂影响棉籽重的主要因素为施药时期和铃期[20]，单铃纤维重也不例外；研究发现，棉铃铃期受不同脱叶催熟剂喷施时间的显著影响，随施药时间的提前而缩短，且单铃因子损伤量与棉铃铃期呈线性关系，根据品种的铃期，脱叶催熟剂施用时间/铃期> 0.79，计算适宜喷施脱叶催熟剂的时间，可保证单铃因子损伤小于0.1 g；早熟品种可以早施用脱叶催熟剂达到早收的效果，如棉铃铃期55 d的棉花品种可在铃龄43 d施用脱叶催熟剂，或通过改进棉花种植模式，根据棉花品种熟性布局，实施分阶段喷施脱叶催熟剂，以达到分阶段采收，确保棉花的单铃产量。

4 结 论

棉铃铃期及单铃因子随喷施脱叶催熟剂的延迟而增大，但对单铃因子的损伤在减小，越早喷施脱叶催熟剂对铃龄及单铃因子的损伤越严重，且单铃纤维重的损伤受脱叶催熟剂的喷施时间影响较严重，对于不同熟性品种的棉花基因型，需要根据其早晚熟的特性，脱叶催熟剂施用时间/铃期> 0.79，品种熟性计算适宜喷施脱叶催熟剂的时间可保证单铃因子损伤小于0.1 g。