缩节胺在棉花上的应用技术研究进展

张特，赵强，李广维

（新疆农业大学农学院/ 棉花教育部工程研究中心，乌鲁木齐830052）

棉花是我国的重要经济作物， 其营养生长和生殖生长重叠并进时间长， 栽培技术比一般大田作物复杂， 尤其是对化学控制具有特殊要求。 目前棉花化控的主要药剂为缩节胺，可降低株高、缩短果枝，增加田间通风透光，并减少蕾铃脱落。 目前， 应用缩节胺的棉田面积占我国植棉面积的80%以上， 缩节胺化控已成为各棉区棉花栽培的共性栽培技术。

目前， 缩节胺对棉花的调控效果已较为清晰，在个体农艺性状与群体结构塑造、根系发育与棉铃分布、幼苗化控与化学封顶、叶片生理活性与光合特性、 激素动态与基因表达等方面均有较为详细和系统的研究成果， 为缩节胺的应用提供了坚实的理论基础。 缩节胺在棉花上的应用技术研究众多，经历过浸种、种子包衣、常规叶面喷施、无人机喷施等应用发展过程，由单独应用向复合应用， 由简单化控到系统化控逐渐过渡，其应用技术仍然在进一步开发、探索和成熟中。 本文主要阐述缩节胺在我国的研发及应用历史， 综述国内外有关缩节胺不同应用技术及其对棉花生长发育影响的研究进展， 以期为我国棉花轻简化栽培技术的应用与推广提供一定的参考。

1 缩节胺的研发与应用历史

缩 节 胺 （1，1- 二 甲 基 哌 啶 氯 化 物；1，1-dimethyl-piperidinium chloride，DPC）是由北京农业大学（现中国农业大学）于1980 年研制成功的一种植物生长调节剂[1]。 缩节胺又名缩节安、健壮素、 助壮素， 英文名称是mepiquat chloricie（MC），商用名称为Pix，通用名为甲哌钅翁，是一种抑制性季铵盐类植物生长调节剂。 缩节胺是赤霉素（Gibberellin，GA）生物合成抑制剂，通过降低内源GA 水平减缓细胞伸长率及细胞分裂速率，进而缩短植株节间长度，使株型紧凑，防止植物旺长。在赤霉素合成途径中缩节胺主要抑制赤霉素早期合成关键酶柯巴基焦磷酸合成酶（Ent-copalyl diphosphate synthase，CPS） 和 内 根 贝 壳 杉 烯 合 成 酶（Ent-kaurene synthase，KS）的活性，发挥延缓作用[2-3]。

缩节胺最早应用于棉花种植，1982 年在我国多个省市植棉区进行试验推广， 初步明晰其效果。1982―1990 年新疆、河北、江西、湖南等地围绕着缩节胺应用剂量、 时间及其增产效应开展相关研究。 1990 年以后各大棉区除继续完善缩节胺应用技术外，在小麦、花生、玉米、向日葵、番茄及大豆等多种农作物上开展缩节胺应用试验[4-6]。 2000 年以来，李新裕、赵强等人探索以缩节胺为主的化学封顶技术，并取得一定成果[7-8]；周春江、雷斌等人开展了棉种缩节胺包衣缓释技术的研究[9-10]。 目前，科研人员根据农业技术发展趋势，针对新疆棉区植棉特点开展1 膜3 行棉花的缩节胺应用技术试验[11]，同时探讨无人机施药模式下的缩节胺用量[12]，进行缩节胺与其它植物生长调节剂复配药剂研制[13]，以满足不同种植条件及不同栽培措施下的棉花种植需求。

2 缩节胺的棉田应用技术

2.1 常规缩节胺化控技术

2.1.1缩节胺系统化控技术。缩节胺化学调控可有效改善棉花株型，协调营养生长与生殖生长之间的矛盾，提高棉花产量和品质[14]。 但在其应用前期，缩节胺应用方式简单而粗放，其目的也仅为短期解决因棉花无限生长特性及环境因素共同导致的徒长问题。 随着缩节胺在棉田应用时间增加，发现简单应用缩节胺并不能很好地解决棉花徒长问题。同时随着科研人员对缩节胺作用机理的研究不断深入，对缩节胺在棉花各方面的调控效果逐渐明晰，之后逐渐形成以“定向诱导”棉株各器官生长发育为目的的系统化学调控技术。目前系统化控技术在棉花上的主要应用时间为苗期、蕾期、初花期、盛花期与打顶后。 苗期调控目的是促根壮苗与抵抗逆境；蕾期调控目的是继续促进根系发育、 增强抗旱涝能力、为水肥合理运筹消除后顾之忧、简化前期整枝等；初花期调控目的是增强根系活力、塑造理想株型、优化冠层结构，而且可以改善棉铃时空分布、促进棉铃发育；盛花期及打顶后缩节胺调控的主要目的是增加同化产物向产量器官中的输送、终止后期无效花蕾的发育并防止棉花贪青晚熟和早衰。我国疆域辽阔，气候复杂多样，三大棉区（西北内陆棉区、黄河流域棉区、长江流域棉区）的降水量、年积温、耕作模式与机械化程度等均有不同，应用的缩节胺系统化控技术也各有不同。依据前人试验及总结，目前三大棉区缩节胺的施用时间、用量及次数等问题已基本明晰[15-18]（表1）。

表1 三大棉区缩节胺应用时期及用量 （g·hm－2）

上述缩节胺应用技术针对三大棉区广泛区域，在各棉区实际棉花种植中仍需根据棉花品种、土壤肥力及水肥管理等进行适当调整。 西北内陆棉区，以新疆植棉区为代表基本确定了全生育期少量、轻控、多次的化控技术规程，实行棉花全程化控技术，即从苗期开始进行缩节胺调控，最终实现棉花高产和优质。 其中新疆昌吉市、哈密市等次宜棉区在棉花种植中实行“早、密、矮”技术，适当增加缩节胺用量，促进棉花生长和生育期提前。黄河流域棉区中，黄河三角洲盐碱地因土壤肥力较差，缩节胺用量应适当减少，保证棉花正常生长。 不同棉花品种的缩节胺敏感性不同，随着棉花新品种的不断研发与推广，科研工作者针对棉花品种特性提出了适宜的缩节胺化控方案。

2.1.2棉花化控栽培工程。化控栽培工程是系统化控技术日趋成熟、定向诱导效果较为完善后，与常规栽培措施变革相结合，形成系统化控对棉株自身与栽培措施、棉田生长环境的双重调控，使作物生产愈来愈接近于有目标设计、并可控制生产流程的“工业”工程[19]。 目前，棉花化控栽培工程相比缩节胺系统化控，栽培措施较为明显的变化主要体现在三个方面：首先是增加种植密度，棉花系统化控可明显减小株宽、修饰株型，在此基础上增加密度可以改变成铃的时空分布，使群体优质铃构成产量主体，从而较好的协调早熟、优质、丰产的关系。 其次是提前重施氮肥时期，系统化控技术促进了棉花根系发育、增强了根系功能，使棉株对氮、磷、钾等营养元素的吸收能力提高；重施氮肥时期提前既可满足棉花的营养供应，又能进一步提高氮肥的利用率。 最后是简化整枝工序，系统化控后有效抑制了叶枝与果枝的伸长，使除打顶外的其他整枝措施尽量减少；减少了棉花生产中的人工成本，促进了轻简化植棉的发展[20]。 在此基础上，西北内陆棉区及黄河流域棉区简化整枝工序或完全不整枝 （仅打顶），不影响产量形成；长江流域棉区棉花保留2 个营养枝情况下， 使群体总铃数和产量显著提高，形成了棉花留叶枝栽培的新技术体系。

2.1.3缩节胺复配应用技术。随着缩节胺系统化控技术的不断完善与进步，同时其他植物生长调节剂在棉花上不断应用实践效果良好，部分研究人员针对不同棉花生长状况进行了缩节胺复配技术的研究，来保障棉花促控结合、均衡生长。 田晓莉等[21]开发了缩节胺与胺鲜酯（DTA-6）复配制剂——27.5%胺鲜酯·甲哌钅翁水剂。 该复配剂既发挥了缩节胺促进抗虫棉根系发育、提高根系功能的作用，又利用胺鲜酯的促长作用克服了缩节胺对棉花地上部生长的过度抑制，使根系与地上部协同生长，产量较单独使用缩节胺提高了5%～8%。 蔡晓虎等[13]研究不同浓度的氟节胺配合缩节胺化学调控对棉花主茎生长发育和棉铃的影响，结果表明氟节胺与缩节胺在棉花盛蕾期和初花期联合使用，可以抑制棉花侧枝生长达到对棉花塑型的效果，在盛花期喷施可达到封顶的效果。

伊黎等[22]针对部分过度使用缩节胺情况，开展了缩节胺与赤霉素共同施用降低缩节胺负效应的试验，结果表明喷施缩节胺加赤霉素处理对棉花单株铃数、衣分、单株果节数、果枝数都有互作正效应，其中单株铃数和衣分尤为明显。 高振等[23]进一步试验萘乙酸和芸薹素内酯配施缩节胺对缓解过度化控的效果，结果表明缩节胺与两者共同施用时具有明显的化控、化促的双重互作效果，即在缩节胺化控后喷施萘乙酸和芸薹素内酯具有减缓化控的效果，促进剂喷施量越大，其化控减缓效果越明显。 棉田初花期喷施施缩节胺16.65 g·hm－2、萘乙酸40.50 g·hm－2，棉花产量可达7 350 kg·hm－2。

2.2 增效缩节胺化学封顶技术

近年来新疆植棉区棉花机械采收发展迅速，人工打顶已成为实现棉花生产全程机械化的主要障碍。 目前，化学封顶技术已可以较好地代替人工打顶，其封顶效果及产量与人工打顶相近。 化学打顶即利用植物生长调节剂强制延缓或抑制棉花顶尖的生长，控制其无限生长习性，从而达到调节营养生长与生殖生长的目的。 李新裕等[7]在1997 年提出化学封顶并在南疆植棉区开展相关试验， 赵强等[8]在2011 年研制了新型棉花化学打顶专用调节剂，并在生产应用上取得初步成功。之后科研工作者以新疆植棉区为主开展了大量的棉花化学封顶技术研究，以缩节胺与氟节胺为主要成分的化学封顶产品得到了较好的市场认可。中国农业大学农学院作物化控研究中心参与研发的增效缩节胺（质量分数25%的DPC 水剂） 化学封顶效果在新疆棉花生产中已得到肯定，在黄河流域和长江流域棉区也已开展研究[24-27]。

前人研究表明， 应用增效缩节胺化学封顶后，株高和单株果枝数均呈现降低趋势，但单株结铃数有增加趋势，各处理间纤维品质差异不大[28]；同时有利于保持较高的群体生长速率，促进棉花“库”器官的发育和生长， 提高群体干物质的生产能力[29]。康正华[30]、聂志勇[31]与韩焕勇[32]针对北疆地区增效缩节胺化学封顶技术开展了系统性的相关试验，围绕其用量、应用时期及其配套措施（氮肥用量、滴灌量、灌水频次）进行了探讨。 试验表明，北疆地区增效缩节胺施用剂量在750 mL·hm－2，施用时间在7月10 日左右，施氮量为300 kg·hm－2，灌水量为4 400～4 800 m3·hm－2时，对棉花有较好的封顶效果，可以获得较高的籽棉产量。 同时，黎芳[33]在黄河流域棉区开展了增效缩节胺试验，从株型、产量及其构成因素、棉铃分布、纤维品质、熟期等方面研究了棉花化学封顶的技术效果，试验发现7 月中旬至7 月底施用增效缩节胺750～1 500 mL·hm－2对棉花株型、产量及纤维品质的影响无显著差异，同时种植密度（6.0 万～12.0 万株·hm－2）与施氮量（0～210 kg·hm－2）不影响其化学封顶效果。

2.3 无人机化控技术

随着棉花轻简化、 全程机械化趋势的兴起，植保无人机技术日趋成熟，无人机喷施缩节胺因成本低、效率高成为棉农种植的第一选择，亦成为科研工作者的新的研究热点。 张亚林等[12]试验表明无人机飞行高度1.5 m、飞行速度4 m·s－1时缩节胺的调控效果较好，棉花株高、果节增长值显著低于清水对照，且优于其他无人机喷施缩节胺处理。 赵静等[34]研究表明无人机喷施缩节胺对棉花株高的抑制效果与喷杆式喷雾机作业效果相当， 果枝长度、节间长度和果枝始节高度等指标表现相似。

2.4 缩节胺浸种及包衣缓释技术

缩节胺除叶面喷施外，众多科研人员同时探讨了缩节胺浸种、拌种及包衣缓释的可行性。 缩节胺浸种处理可提高棉花幼苗根系活力中的活性氧代谢，促进相关酶的活力；增加侧根数量，促进营养物质吸收[35]。 浸种浓度为150 mg·L－1，浸种8～12 h后棉种的发芽势、发芽率及棉苗根、茎、叶物质质量都比对照处理效果好[36]。 缓释缩节胺是采用控释缓释技术，使缩节胺的释放数量、时间和空间可控。周春江、 雷斌等于2004 年率先开展缓释缩节胺包衣试验，初步明确该技术能有效防止棉花徒长，可塑造理想株型，而且能提高产量、促进早熟；同时该技术克服了叶面喷施浪费农药、污染环境、调节滞后等缺点[9-10]。随后田晓莉等[37]阐释棉籽包衣淀粉基缓释缩节胺的释放特性，为该技术应用提供参考。 赵强等[38]于2010 年继续开展试验，试验结果表明DPC 剂量占种子重量0.6%时， 能较好满足新疆南疆大田棉花生产的化控需要，缩节胺包衣缓释处理与当地常规化控棉田一致，对产量的影响不大。 杨修一等[39]为实现轻简化种植目标，将缩节胺与氯化钾共同进行包膜处理（缩节胺含量为8 g·kg－1）。 研究结果表明缩节胺缓释后经根部吸收降低蕾期前棉花的株高和叶绿素含量，增加茎粗，对棉花的生长产生抑制作用，形成矮壮苗。

3 展望

随着我国棉区尤其是新疆植棉区的全程机械化进程不断加快，轻简化植棉[40]需求愈发强烈，棉花品种及种植模式的不断更新，缩节胺的研究工作应随区域主栽品种特性及新型种植模式的变化而进行跟踪研究。 棉花化控通常单独施用缩节胺，其对于株型塑造有着较好效果，但是针对棉株具体状况选用多种植物生长调节剂或可获得更为理想的效果。 缩节胺复配其他植物生长调节剂例如多效唑、 矮壮素与DTA-6 等在棉花种植中取得了较好效果。 近年来，多种用于棉花的较为新颖的植物生长调节剂出现，例如调环酸钙、艾氟迪（AFD）、诱抗素与冠菌素等[41-43]，或可与缩节胺复配应用，探索其在棉花上的调控效应，满足多个地区棉花种植中的需求。 缩节胺应用技术目前以叶面喷施为主，往往需要多次施用，这又加大了人力使用量，增加了种植成本；浸种、拌种及包衣缓释缩节胺不能满足植株生长中后期的调控， 控制效果劣于叶面喷施，需在缩节胺的施用方式上再作创新。笔者参考前人随水滴施多效唑的方式，将缩节胺与化肥共同施用随滴灌进入棉花根部，经根部吸收后在棉株内部进行运输及调控。通过试验发现在随水滴施状态下缩节胺或可对棉花产生有效的调控，同时更有效地促进根系发育，降低化控过量风险，降低种植成本，或可成为新的缩节胺施用方式。