化学封顶棉花高产诊断指标鉴定及产量形成的生育规律

刘开宇，王蜜蜂，崔延楠，张 特，赵 强

(新疆农业大学农学院，乌鲁木齐830052)

0 引 言

【研究意义】新疆传统植棉过程中人工打顶费时费力且效率低，随着化学封顶剂的应用，化学封顶技术已经开始逐渐取代人工[1]。现有的棉花高产栽培理论都是以人工打顶棉花为研究对象[2,3]，有关化学封顶棉花的高产栽培规律研究较少，如何使化学封顶棉花持续保持高产，已成为棉花高产栽培技术研究的新方向[4,5]，研究化学封顶棉花高产栽培理论，对促进新疆植棉产业发展有重要意义。【前人研究进展】赵强等[6]对人工打顶和化学封顶棉花群体质量的研究发现，化学封顶拓展了棉花群体容量，具有增密增产的潜力。康正华等[7]探索了不同封顶剂对棉花增产效果的影响，发现不同封顶剂对棉花产量和农艺性状均存在着不同程度的影响，应根据种植品种及密度合理选择药剂。李秉柏等[8]对棉花叶龄形成及其应用的探究，探索出利用叶龄模式对棉花进行调控有其独特的优越性,把生产上的看苗诊断发展到看叶诊断,其准确性和可靠性都得到了提高。冯国艺等[9]对新疆超高产棉花叶、铃空间分布及与群体光合生产的关系进行了探究。郑重等[10]论述了膜下滴灌棉花高产群体质量诊断的主要指标及群体优化调控途径，描述膜下滴灌棉花高产群体质量的主要指标。茎粗是壮株的标志,壮株茎秆输导组织系统和贮藏结构较为发达,输导和贮藏养分能力强,为高额产量的形成奠定了良好基础[9]。采用陈冠文[11]提出的“叶龄-相对株高法”和李新裕等[12]提出的高产棉田茎粗、株高同单株成铃密切相关，将二者方法进行结合并拓展探索，探索了叶龄与株高、茎粗的对应关系。【本研究切入点】目前，有关化学封顶棉花高产生育规律的研究和高产诊断指标未见报道。试验结合北疆化学封顶高产棉田自然生态条件和栽培管理水平，对北疆化学封顶高产棉花株型及各生育期棉花长势进行研究。【拟解决的关键问题】研究适宜北疆地区化学封顶棉花高产叶龄诊断指标及生育规律，为应用化学封顶技术、构建高产的化学打顶棉花提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2016年在新疆玛纳斯县六户地镇进行，选取高产、中产和低产三块棉田，不同产量棉田面积均为6.67 hm2，前茬均为棉花。4月11日播种，种植品种为新陆早57号。6月30日喷施化学打顶剂(打顶剂由新疆农业大学赵强副教授提供)。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用机采棉种植模式，1膜6行，滴灌种植模式，行距配置(72+4)cm。于相近区域选取不同产量棉田，每块棉田选取3个点作为重复，小区面积33.4 m2，水肥管理一致，其他措施随大田。

1.2.2 测定项目

1.2.2.1 农艺性状调查

在试验小区内选择长势均匀具有代表性样点,每小区选取内外行各选取连续5株，共计10株。从第3片真叶开始分别记录棉株每片真叶展平日期和展平日期的茎粗(测定三次取平均值)、株高，每台果枝第一、第二果节现蕾、开花、吐絮日期等指标。

1.2.2.2 经济性状调查

调查小区内株数、铃数。选取代表性植株，取下部(1～3果枝)30个吐絮铃，中部(4～6果枝)40个吐絮铃，上部(7果枝及以上)30个吐絮铃，共计100铃，测定单铃重，轧花后计算衣分。

1.2.2.3 生育期记录

按照各生育期判定指标记录。

1.2.2.4 干物质采集

按茎、叶、蕾+花+铃不同器官分离开，在105℃下杀青30 min,然后80℃条件下烘干至恒重,称重,记录干物质重。

1.3 数据处理

采用Excel2010和SPSS19.0对数据进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同产量棉田各生育时期对应日期及生育天数

研究表明，各产量棉田从出苗期到开花期，均在相差不超过2 d的时间内进入各自生育期，而差异出现在盛花期到吐絮期。各产量棉田从出苗期到盛花期所需生育天数基本相同，也均在前后2 d内进入各生育时期，以高产棉田为参考对比不同产量棉田完成生育期所需天数可知；中产棉田从现蕾期到盛花期所需生育天数较短，而吐絮期所需生育天数较长；低产棉田从盛蕾期到盛花期所需生育天数逐渐增加，而吐絮期所需生育天数较少。对比不同产量棉田完成生育期所需天数可知，中产>高产>低产。棉田产量差异的形成以盛花期为节点开始逐渐显现出来。造成差异的原因可能为中产棉田前期生长较为旺盛且后期贪青晚熟，低产棉田出现早衰致使其吐絮期变短。表1

表1 不同产量棉田各生育时期对应日期及其生育天数
Table 1 Corresponding dates and days of growth in different yield cotton fields

处理Treatments出苗日期(M/D)Date of emergence现蕾Squaring盛蕾Buds开花Bloom盛花Flourishing flower吐絮Boll opening日期(M/D)Date生育天数(d)Days of childbearing日期(M/D)Date生育天数(d)Days of childbearing日期(M/D )Date生育天数(d)Days of childbearing日期(M/D)Date生育天数(d)Days of childbearing日期(M/D)Date生育天数(d)Days of childbearing高产High 4/256/2386/13496/25617/4708/24121中产Middle4/266/3386/12476/24597/5708/27123低产Low4/266/3386/13486/26617/7728/23119

2.2 不同产量棉田主茎叶展平所需生育天数

研究表明，高产棉田前5片主茎叶生长所需时间少于中产和低产棉田，且达到显著性差异，高产棉田在此期间出叶速度较快。从出苗到现蕾(第7片主茎叶展平)期间，高产棉田主茎叶每展平1片所需时间基本保持为4 d，中产和低产棉田主茎叶每展平1片所需天数逐渐减少。从现蕾期主茎叶展平到剩余全部主茎叶展平，高产棉田每片主茎叶展平所需时间略少于中产棉田，但未达到显著性差异，低产棉田每片主茎叶展平所需时间少于高产和中产棉田，其中现蕾期到开花期(第11片主茎叶展平)主茎叶片展平所需时间与高产和中产棉田达到显著性差异，这个时期低产棉田出叶速度较快。从主茎叶片数来看，低产棉田叶片最少，中产棉田主茎叶片最多，高产棉田处于两者之间。表2

表2 不同产量棉田主茎叶展平所需生育天数
Table 2 The number of growth days for flattening main stem and leaf in cotton fields with different yields(d)

处理Treatments主茎叶片Main stem leaves3456789101112131415161718高产High22b26b30b34a38a41a46ab52a56a60a64a67a71a75ab81a-中产Middle27a31a33a36a38a42a48a53a57a61a64a67a71a77a82a86低产Low26a30a33a35a38a41a45b47b53b58b62a65a69a73b--

注：同列不同字母表示差异达5%显著水平

Note: Different small letters in a column mean significant at 5% levels

2.3 不同产量棉田主茎叶展平与茎粗对应关系

研究表明，高产棉田在前7片主茎叶展平时(现蕾期)茎粗大于中产和低产棉田，中产和低产棉田茎粗基本一致，从第11片主茎叶展平(开花期)至最后1片主茎叶展平，高产棉田茎粗保持大于中产和低产棉田的趋势。高产棉田茎粗优势较为明显，为棉花的高产奠定了良好基础。图1

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图1 主茎叶展平时棉花茎粗变化Fig .1 Cotton Stem Thickness during Main Stem and Leaf Exhibition

图 2 主茎叶展平时棉花株高变化

Fig .2 Plant Height of Cotton at Peacetime of Main Stem and Exhibition Leaf Spreading

2.4 不同产量棉田主茎叶展平与株高对应关系

研究表明，不同产量棉花在前10片叶主茎叶展平时株高基本一致，从第11片主茎叶生长开始，各产量棉田株高开始表现出不同，高产棉田株高增长速率最快，中产棉田速率适中，低产棉田增长速率最慢。高产棉田和低产棉田株高在第14片主茎叶展平时出现拐点，此时为化学打顶施药后，化学打顶药剂对高产和低产棉田株高抑制效果较强，对中产棉田抑制效果不明显，导致中产棉田株高继续增长，进而影响了营养生长向生殖生长转换的过程。中产棉田株高最高，低产棉田株高最低。图 2

2.5 第一果枝与主茎叶的对应关系

研究表明，高产棉田第一果枝着生在第5主茎叶位比例高于中产棉田1.6%，高于低产棉田2.3%。第一果枝着生在第6主茎叶位比例，表现为高产>低产>中产。而高产棉田第一果枝着生在第7主茎叶位比例少于中产棉田7%，少于低产棉田2.7%，第一果枝着生主茎叶位越低越有利于棉株产生果枝，可为棉花早现蕾、早开花做准备。图3

图3 第一果枝与主茎叶对应关系Fig .3 Corresponding relationship between the first fruit branch and the main stem and leaf表3 果枝与对应第一果节现蕾、开花、吐絮关系
Table 3 The Relation between fruit branches and budding, flowering and flowering of the first fruit node

处理Treatments生育时期Growth period果枝位Fruit branch position1234567891011高产High现蕾日期(M/D)6/26/76/116/136/166/186/226/266/297/17/4现蕾-开花(d)2321202122232322212323开花日期(M/D)6/256/287/17/47/87/117/157/187/207/247/27开花-吐絮(d)6059585958575554吐絮日期(M/D)8/248/268/289/19/49/69/89/10中产Middle现蕾日期(M/D)6/36/66/106/126/156/196/226/246/297/37/5现蕾-开花(d)2122222324242524232223开花日期(M/D)6/246/287/27/57/97/137/177/187/227/257/28开花-吐絮(d)6462595958575659吐絮日期(M/D)8/278/298/309/29/59/89/119/15低产Low现蕾日期(M/D)6/36/76/106/136/166/196/236/276/286/307/2现蕾-开花(d)2323242424252322242424开花日期(M/D)6/266/307/47/77/107/147/167/197/227/247/26开花-吐絮(d)5958565655535658吐絮日期(M/D)8/248/278/299/19/39/59/109/15

2.6 果枝与对应第一果节现蕾、开花、吐絮关系

研究表明，在现蕾方面，高产棉田第1果枝第一节位现蕾早于中产和低产棉田，低产棉田第11果枝第一节位现蕾早于高产和低产棉田，低产棉田现蕾更加集中；现花方面，中产棉田第一果枝第一节位现花早于高产和低产棉田，低产棉田第11果枝第一节位现花早于高产和低产棉田，说明低产棉田现花更加集中；在吐絮方面，高产和低产棉田第1果枝第一节位吐絮早于中产棉田，高产棉田第8果枝第一节位吐絮早于中产和低产棉田，表明高产棉田吐絮较为集中。

从现蕾到开花所需时间来看，高产棉田从现蕾到开花平均所需时间为22 d，中产棉田为23 d，低产棉田为23.6 d；从开花到吐絮所需时间来看，低产棉田从开花到吐絮平均所需时间为56.4 d，高产棉田为57.5 d，中产棉田为59.3 d。表3

2.7 果枝与对应第二果节现蕾、开花关系

研究表明，现蕾方面，不同产量棉田第1果枝第二节位现蕾日期相同，高产棉田第6果枝第二节位现蕾早于中产和低产棉田；开花方面，高产棉田第1果枝第二节位开花最早，中产棉田开花最晚，高产棉田第6果枝第二节位开花最早，中产和低产棉田开花最晚。现蕾到开花所需时间方面，高产棉田平均所需时间为23.5 d，低产棉田为24.7 d，中产棉田为25.3 d。通过对三者关系分析认为，高产棉田棉花长势稳健，第二节位现蕾、开花较早，有利于棉花后期成铃；低产和中产棉田存在养分供应不足或长势偏旺的情况，易造成第二节位养分供应不足难以成铃或成铃后难以吐絮等情况。表4

表4 果枝与对应第二果节现蕾、开花关系
Table 4 Economic characters of cotton fields with different yields

处理Treatments生育时期Growth period果枝位Fruit branch position123456高产High现蕾日期(M/D)6/106/136/156/186/216/25现蕾-开花(d)202325252424开花日期(M/D)7/17/57/97/137/167/19中产Middle现蕾日期(M/D)6/106/126/186/216/256/27现蕾-开花(d)262726242425开花日期(M/D)7/67/97/147/157/197/22低产Low现蕾日期(M/D)6/106/136/176/206/246/27现蕾-开花(d)232425262525开花日期(M/D)7/37/77/127/167/197/22

2.8 不同产量棉田棉花干物质分配关系

在干物质积累总量方面，由盛蕾到盛花期干物质积累量呈现高产棉田>中产棉田>低产棉田，在吐絮期干物质积累量略少于中产棉田，但高于低产棉田，高产棉田整个生育期生长稳健，中产棉田在生育后期生长较为旺盛，低产棉田生育后期长势较弱。

图4 不同产量棉田棉花各器官干物质分配
Fig.4 Dry Matter Distribution of Cotton Organs in Different Yield Cotton Fields

2.9 不同产量棉田产量构成因素

研究表明，不同产量棉田在株数上无显著性差异；单株结铃数存在显著性差异，呈现高产>中产>低产，单株结铃数高产棉田比中产及低产棉田分别高出16.47%和38.10%；铃重方面，高产棉田单铃重最大，中产棉田其次，低产棉田最小，其中高产棉田与中产棉田无显著性差异，低产棉田与高产中产棉田有显著性差异，相差0.28 g/个；棉花衣分受遗传因素作用是相对稳定的,在气象条件和栽培措施的影响下会小幅度变化[15]。衣分方面高产棉田衣分最高，中产棉田衣分少，且高产棉田和中产、低产棉田有显著性差异；在产量方面，高产棉田产量大于中产棉田大于低产棉田，三者之间存在显著性差异。表5

表5 不同产量棉田经济性状
Table 5 Economic characters of cotton fields with different yields

处理Treatments有效铃数(个/株)No.of harvested bool铃数(个/株)Boll number单铃重(g)Boll weight衣分(%)Lint percentage籽棉产量(kg/hm2)Seed cotton yield高产High210 180a5.80a5.74a41.72a6 991.32a中产Middle208 530a4.98b5.72a40.63b5 934.84b低产Low203 430a4.20c5.46b40.93b4 864.95c

注：同列不同字母表示差异达5%显著水平。下同

Note: Different small letters in a column mean significant at 5% levels.the same as below

2.10 高产棉田叶龄诊断指标

为化学打顶高产棉田主茎叶在17片叶时较为合理，诊断指标表叶龄为17。表6

表6 化学封顶高产棉田叶龄与株高、茎粗诊断指标
Table 6 Diagnostic indicators of leaf age, plant height and stem thickness in chemically topped high yield cotton fields

生育时期Growth period叶龄(片)Leaf age生育天数(d)Days of childbearing株高(cm)Plant height株高百分比(%)Percentage of plant height茎粗(mm)Stem diameter茎粗百分比(%)Percentage of stem diameter苗期Seedling stage3227.39.293.0125.2542610.6713.573.3227.8553014.1718.023.6830.87现蕾期Bud stage63418.6723.744.4537.3373823.8330.315.0742.5384130.0038.165.7648.29盛蕾期Buds stage94634.8344.316.2552.43105241.3352.577.2160.49115647.6760.638.2769.37见花期Florescence126054.3369.119.0375.74136460.8377.3810.0984.65盛花期Flowering stage146766.8385.0110.7390.02157170.0089.0411.0492.62167572.3392.0011.3395.05吐絮期Boll opening stage178175.6796.2411.42 95.81收获期Harvest period—12178.62100.0011.92 100.00

3 讨 论

研究显示，高产棉田第3片主茎叶展平时间在出苗后22 d较为合理，这将有利于提高棉花前期光合速率和营养积累。周治国[13]指出棉花前期功能叶片光合速率较高,生理代谢较强,但由于器官刚刚建成,消耗相对较少,有部分光合产物以淀粉形式累积贮存，这将有利于棉株丰产架子建成,促进棉花生育进程，使得棉铃生长发育得到更加有效的保障。试验中，高产棉田主茎叶从3叶期到现蕾(7叶)阶段，出叶速度慢于中产和低产棉田，但由于高产棉田前3片主茎叶出叶较快，从第3片主茎叶展平到第7片主茎叶展平所需生育天数仍然少于中产和低产棉田，此阶段高产棉田出叶速度减慢，中产、低产棉田出叶速度加快，高产棉田此阶段出叶速度减慢，其原因是为蕾期的生长发育准备所需养分，而中产、低产棉田此时出叶速度开始加快，对蕾期的养分分配可能造成影响。高产棉田现蕾至开花期主茎叶片达到12片，且所需生育天数在出苗后60 d较为合理，所需生育天数较少可能造成早衰，生育天数较长可能造成贪青晚熟。化学打顶剂将主茎叶抑制在17片时最佳，此时为出苗后81 d，叶片数的合理控制，有利于棉株从营养生长向生殖生长转换，叶片数抑制不理想，会减缓棉株从营养生长向生殖生长转换，造成养分流失。叶片数未达到棉花生长营养需求，会造成果枝数减少，同样也会限制产量的提高。

陈玉娟等[14]提出株高日增长量是牵动棉花生长发育全局的一个生育性状，棉花营养生长的快慢,以及营养生长和生殖生长关系协调的好坏,都能及时在株高日生长量上体现。试验通过测定叶龄与株高的关系，发现株高日增长量在7叶期前增长量小于从第7片叶至打顶时(14～15片叶之间)日增长量，这与陈冠文[11]的研究一致。说明化学打顶高产棉田在打顶前符合人工打顶高产棉田株高评价指标。在化学打顶后至主茎叶不再增加(17片主茎叶)主茎日增长量为0.63 cm/d，化学打顶后株高较打顶前增长量以不超过10 cm为宜，避免株高的增长造成养分的流失。

比较不同产量棉田茎粗发现，应更好的调节化学打顶棉田的茎粗增长，为棉花后期的养分运输做好准备，同时，棉花茎秆粗壮也可防止后期因棉桃太重将植株压倒，造成棉花倒伏，使得产量减少。对于茎粗的判断除了测量茎粗外，同时也可以再测定各生育时期茎秆与总干物质比例，更加准确的判定棉花长势，避免因水肥和测量造成的误差，造成对高产棉花长势判断不准确，进而不能进行合理调控。

通过分析不同产量棉田现蕾到开花到吐絮时间，进一步印证了，低产棉田现蕾时养分供给充足，但生长后期养分供应不足，造成开花推迟，吐絮提前；中产棉田前期长势较为稳健，但后期出现贪青晚熟，造成吐絮延迟。高产棉田各时期相对稳健，现蕾到开花所需时间短，为后期棉铃生长发育打下了良好的基础。比较现蕾、见花和吐絮的时间关系认为，低产棉田蕾期、花期较为集中，此时养分供应过于充足，影响了吐絮期的养分供应，造成吐絮提前，第7、8台果枝养分供应不足，第一节位棉铃吐絮延迟；中产棉田蕾期、花期出现的较晚，或持续时间较长，影响后期成铃，造成了吐絮延迟。高产棉田现蕾、开花时间适中，长势稳健，吐絮早而集中。高产棉田现蕾速度方面，高产棉田各果枝第一节位现蕾、开花在3 d/台，吐絮在2.12 d/台较为适宜，其中现蕾到开花以22 d为宜，开花到吐絮以57.5 d为宜。

4 结 论

根据棉花的生育规律合理调控是保证化学封顶棉田高产的途径，化学封顶高产棉田主茎叶以控制在17片为宜，最终株高控制在75～80 cm为宜，打顶后株高增长量控制在10 cm以内，各果枝第一节位现蕾、开花在3 d/台，吐絮在2.12 d/台较为适宜，其中现蕾到开花以22 d为宜，开花到吐絮以57.5 d为宜。