化学封顶剂不同浓度处理对棉花农艺及产量性状的影响

2021-11-05龚照龙于可可郑巨云杜明伟梁亚军王俊铎艾先涛李雪源郭江平

新疆农业科学 2021年8期

龚照龙，于可可，郑巨云，杜明伟，梁亚军，王俊铎，艾先涛，李雪源，郭江平，莫明

(1.新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.中国农业大学农学院，北京 100193)

0 引言

【研究意义】人工打顶是控制棉花株高、减少无效果枝、协调营养生长与生殖生长以及减少虫害和烂铃的一项传统农技措施[1-4]。人工打顶费时费力、成本高、劳动强度大，已成为限制新疆棉花种植全程机械化的一项主要障碍[5-7]，亟需探索新的替代技术。【前人研究进展】化学封顶是利用植物生长调节剂强制抑制棉花顶尖生长优势，促进棉花营养生长向生殖生长的转化，达到类似人工打顶的目的[8]。已有研究表明，化学封顶可以减缓棉株顶端生长，控制棉花株高，塑造不同于人工打顶的株型，对改善群体与个体的关系、延迟封行时间、增加棉株中下部透光率有显著作用，有效提高了群体光能利用效率[9-12]；化学封顶还能显著缩短上部果枝长度，优化棉铃空间分布，增加内围优质铃比例，不降低棉花产量[13-15]。【本研究切入点】(1)有关研究文献较少，现有化学封顶剂多以缩节胺和氟节胺为主成分，且价格均在10元以上，同时存在封顶效果欠佳、2次生长、落花落铃等现象，(2)研究的目的是研究缩节胺化学封顶对棉花主要农艺性状及产量性状的影响。【拟解决的关键问题】以人工打顶和清水处理为对照，设置3个不同的缩节胺用量，比较分析不同处理对棉花农艺性状和产量性状的影响，筛选最适宜的化学封顶浓度，为新疆棉花化学封顶技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年在新疆南疆农一师阿拉尔市16团(40°29' N，80°50' E)进行，试验地土质属轻粘土，前茬作物为棉花(连作)，棉花生长季(4～9月)月平均温度和月累计降水量数据来自中国气象数据网 http://data.cma.cn/，降水量在月份间的变化较大，6和9月降水偏多。供试棉花品种为优质、高产适合机采的棉花新品种源棉新13305(新审棉2018年58号)，由新疆农业科学院经济作物研究所提供。DPC为98%的可溶性粉剂(河北国欣诺农生物技术有限公司)。图1

图1 棉花生长季月平均温度和月累计降雨量Fig.1 Monthly mean temperature and cumulative precipitation during cotton growing season

1.2 方法

1.2.1 试验设计

采用完全随机设计，以人工打顶为对照，设计4个DPC用量(0 g/hm2，90 g/hm2，180 g/hm2，270 g/hm2)，小区面积30.48 m2，重复3次，化学封顶剂喷施时间为7月7日，采用背负式电动喷雾器进行，药液量600 L/hm2。试验地于4月17日播种，播种密度21.0×104株/hm2，采用1膜6行机采棉膜下滴灌种植模式，株行距配置为(10.0 cm+66.0 cm)×9.4 cm。全生育期共滴水8次，施肥7次，钾肥 150 kg/hm2、滴灌复合肥 600 kg/hm2。处理和对照在生育期间均进行常规 DPC“系统化控”，人工打顶采用传统打顶方式，即摘除棉花顶端一叶一心，水肥运筹、病虫草害防控等其它田间管理措施与当地常规管理一致。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 农艺性状

各处理选取连续10株长势均匀有代表性的植株，于处理后25 d测量各处理株高、株宽(棉株横向最宽处)、果枝数、新生主茎长度、新生果枝台数等农艺性状。新生果枝即为化控封顶棉株相对于人工打顶新长出的果枝。

1.2.2.2 产量性状

于10月15日在各处理小区摘取棉株上部果枝(第7果枝以上)、中部果枝(4～6果枝)、下部果枝(1～3果枝)各30朵完全吐絮棉铃测定各部分单铃重和衣分并根据标记植株实际收获铃数计算单株有效铃数每次收获完标记植株后，混收小区内其他棉株的吐絮铃，并将其与标记棉株吐絮铃和各部分吐絮铃合计，计算实收产量。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2016进行数据整理和计算，用SPSS 21.0(IBM，USA)软件进行一般线性模型方差分析，用Duncan's 法对结果进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 化学封顶对棉花株高和株宽的影响

研究表明，人工打顶的株高最低，显著低于清水处理(0 g/hm2)和DPC低(90 g/hm2)、中剂量(180 g/hm2)，与DPC高剂量(270 g/hm2)差异不显著；DPC低剂量(90 g/hm2)的株高最高，显著高于DPC高剂量(270 g/hm2)，与清水处理(0 g/hm2)和DPC中剂量(180 g/hm2)差异不显著。化学封顶较人工打顶株高增加7.9～28.5 cm，且随着DPC剂量增加株高呈逐渐降低趋势。

各处理株宽间差异均不显著，但清水处理(0 g/hm2)株宽<45 cm，化学封顶和人工打顶株宽>45 cm。表1

表1 化学封顶下株高和株宽变化Table 1 Effects of chemical topping on height and width of cotton

2.2 化学封顶对棉花新生主茎长度和新生果枝数的影响

研究表明，新生主茎长度与新生果枝数变化规律一致，均以清水处理(0 g/hm2)的新生部分最多，新生主茎长度达27.7 cm，新生果枝达6.1台，显著多于DPC高剂量(270 g/hm2)，多于DPC低(90 g/hm2)、中剂量(180 g/hm2)。DPC剂量间差异不显著，但随着DPC剂量的增加，新生部分有变少的趋势。表2

表2 化学封顶下新生主茎长度和新生果枝数变化Table 2 Effects of chemical topping on the length of new main stem and numbers of new sympodials

2.3 化学封顶对干物质积累与分配的影响

研究表明，各处理的产量器官干物质重量在DAS 110和DAS 150时均无显著性差异，DPC剂量间变化趋势也无明显规律。各处理产量器官干物质量所占比例在DAS 110时差异不显著，均在20%左右；但在DAS 150时，DPC高剂量(270 g/hm2)的产量器官干物质量占比最高，显著高于人工打顶、清水处理及 DPC低(90 g/hm2)、中剂量(180 g/hm2)，增幅达5.4%～13.2%，其次是人工打顶较高，显著高于清水处理和 DPC低(90 g/hm2)、中剂量(180 g/hm2)。随DPC剂量的增加产量器官干物质量占比增加，高剂量DPC(270 g/hm2)加速了干物质转化与积累速率。表3

2.4 化学封顶对棉花产量及构成因素的影响

研究表明，各处理对上、中、下部及平均单铃重和衣分均无显著性影响，单铃重均在6.0 g以上，衣分均在40%左右。各处理实收籽棉产量差异较大，人工打顶和DPC高剂量(270 g/hm2)产量最高>4 000 kg/hm2，其余处理籽棉产量均低于3 700 kg/hm2，清水处理及DPC低(90 g/hm2)、中剂量(180 g/hm2)产量降低主要与营养生长过旺、干物质积累量少、铃数少及密度低有关。表4

表3 化学封顶下干物质积累与分配变化Table 3 Effects of chemical topping on accumulation and distribution of shoot dry matter

表4 化学封顶下棉花产量及其构成因素变化Table 4 Effect of chemical topping on seed cotton yield and yield components

3 讨论

化学封顶是实现棉花全程机械化过程中的关键技术，符合当前棉花种植轻简化、机械化、智能化、精准化的发展需求[16-19]，直接影响着棉花生产成本和棉农生产效益[20]。

化学封顶通过抑制与顶芽分化相关的基因如GhREV3和开花相关基因GhSPL3和GhV1的表达来延缓顶芽的生长，促使棉花生长中心转向生殖生长[9, 21]，其封顶原理不同于人工打顶所造成的物理性伤害，需要一定的时间才能发挥效果，因此，塑造了不同于人工打顶的株型结构。研究结果与黎芳、董春玲[22,23]等的研究结果一致，均表现为化学封顶的株高增加、果枝台数增加、存在部分新生果枝等，但此部分新生果枝的存在并未严重影响籽棉产量，相反还为增产提供了可能性，未来还需进一步验证。化学封顶和人工打顶的株宽差异不显著却与赵强[2]化学封顶株宽显著小于人工打顶的研究结果不一致，这可能与当年种植密度大有关。

是否影响产量器官干物质积累(铃数、铃重)及最终籽棉产量是判断棉花化学封顶技术优劣主要条件。采用270 g/hm2的DPC进行化学封顶时，不仅加速了干物质的积累速率还与人工打顶保持了相当的籽棉产量；降低DPC用量可能因控长强度不够致使铃数或铃重受到影响，造成产量不同程度的下降。