叶面喷施硅锌肥对棉花生长发育及产量和品质的影响

李欣欣，赵强，张特，李广维，布阿依姆·阿布都热依木，穆妮热·阿卜杜艾尼

（新疆农业大学农学院/ 棉花教育部工程研究中心，乌鲁木齐 830000）

叶面施肥是田间管理常用的一种补肥措施，是植物获得营养元素的重要途径之一，可以避免土壤对养分的固定，明显提高作物的产量，改善品质，且喷施叶面肥具有养分吸收快、肥料利用率高等优点[1]。

硅在植物体内广泛存在，参与植物的生长发育及其对多种逆境胁迫的响应[2-3]。研究表明叶面喷施硅肥有促进以下植物的生长效果：可显著增强水稻对二化螟和纹枯病的抗性并提高其产量[4]；利于提高小麦的抗倒伏能力，从而提高产量[5]；可有效降低烟叶中部分重金属的含量，改善烟叶化学品质[6]；可加速棉花生育进程，增强其抗虫、抗病能力，并提高皮棉产量[7]。锌是植物生长发育所需的营养元素之一[8]，能够增强光合作用，促进植物生长发育，有效预防病害发生。杨系玲等[9]研究表明叶面喷施适量锌肥可提高碳酸酐酶活性和叶绿素含量，增强玉米的光合能力，有效促进幼苗的生长。Sharma 等[10]研究表明花椰菜缺锌会降低叶片碳酸酐酶活性、减小气孔开度。吕军等[11]研究发现喷施适量锌肥利于提高马铃薯的产量和品质。适当喷施锌肥也可提高棉花产量[12]。

棉花化学打顶后营养生长向生殖生长的转化加快，中量元素、微量元素不足会导致结铃数减少，纤维品质降低。前人在锌肥和硅肥对作物生长发育、产量、品质及抗逆性的影响方面已经取得了诸多研究进展，但目前化学打顶下喷施硅锌肥调控棉花生长发育的研究鲜有报道。为此，本研究将化学打顶与叶面喷施硅锌肥相结合，研究化学打顶后叶面喷施硅锌肥对棉花生长发育及产量和品质的影响，为棉田硅锌肥的合理施用提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试棉花材料为当地主栽品种新陆早60 号[13]。

供试肥料包括硅酸钾（硅肥）和硫酸锌（锌肥）。硅酸钾（硅质量分数≥48%）由山东海纳德化工有限公司生产；硫酸锌（锌质量分数≥21%）由四川润尔科技有限公司生产。

1.2 试验设计

于2020 年在新疆维吾尔自治区塔城地区沙湾县四道河子镇东三岔坪村进行。试验地前茬作物为棉花。设置3 个叶面肥喷施处理：硅肥750 g·hm-2，锌肥750 g·hm-2，硅肥750 g·hm-2＋锌肥750 g·hm-2（硅锌肥复配），兑水量均为600 kg·hm-2，喷施等量清水作为对照处理。

试验采取单因素完全随机区组设计，各处理重复3 次，共12 个小区，各小区宽6.9 m，长7.0 m，面积为48.3 m2。4 月20 日播种，采用1 膜6 行种植模式，宽窄行行距为（66＋10）cm，株距10 cm。6 月28 日进行化学打顶，缩节胺用量为225 g·hm-2。打顶后1 d（6 月29 日）喷施1 次叶面肥，化学打顶药剂和叶面肥的喷施均采用背负式机动喷雾器（兰陵县金大利喷雾器厂，型号：3WBS-20）。其他田间管理措施同当地常规棉田。

1.3 测定指标及方法

1.3.1农艺性状。于施药前在各小区选取长势一致的5 株棉花进行挂牌标记，选株时避开缺苗和双株区域。盛花期（7 月15 日）调查棉花株高（从子叶节到主茎顶端的高度）、茎粗（子叶节到第1 片真叶节间的最小直径）、主茎叶片数、单株果枝数、单株棉蕾数和单株花器官数量；在吐絮期（9 月3 日）调查茎粗、主茎叶片数、单株果枝数和第1、4、7 果枝的长度。

1.3.2干物质质量。于盛花期（7 月12 日）和吐絮期（9 月5 日）在各小区选取代表性棉花9 株。从子叶节剪断，按不同器官（叶片、茎秆、蕾花铃）取样，分别放入105 ℃烘箱杀青30 min，随后在80 ℃条件下烘干至质量恒定后称量。计算平均单株叶片、茎秆和生殖器官的干物质质量。

1.3.3产量及其构成因素。于棉花吐絮期（9 月26日）在每个小区选取6.67 m2的样点，调查样点内全部棉株数和结铃数，计算棉花收获密度和单株结铃数；每个小区内取上部（第7 果枝及以上）、下部（第1～3 果枝）棉铃各30 个，中部棉铃（第4～6 果枝）40 个，风干后测量铃重，并于轧花后称量皮棉质量、计算衣分；根据上述指标计算各小区的理论籽棉产量和理论皮棉产量。

1.3.4棉纤维品质。各小区皮棉样品混合后称取15～20 g，送至新疆农业科学院农业质量标准与检测技术研究所检测5 项纤维品质指标（HVI 校准棉花标准校准），包括纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度、断裂伸长率和马克隆值。

1.4 数据处理与分析

试验数据采用SPSS 26.0 软件进行单因素方差分析（其中衣分、长度整齐度指数和断裂伸长率均通过了正态性检验），采用邓肯多重范围检验法（Duncan’s 新复极差法）进行差异性显著分析，在Microsoft Excel 2021 中作图。

2 结果与分析

2.1 硅锌肥施用对棉花农艺性状的影响

盛花期，锌肥处理的株高显著低于对照和硅锌肥复配处理。锌肥处理的主茎叶片数显著少于硅锌肥复配处理。硅锌肥复配处理的株高最高、主茎叶片数最多，但与对照及硅肥处理之间均无显著差异。不同处理间的茎粗、单株果枝数、单株棉蕾数和单株花器官数量均无显著差异（表1）。

表1 不同处理盛花期棉花农艺性状的比较

吐絮期，不同处理间的茎粗、主茎叶片数、单株果枝数均无显著差异，不同处理对棉花第1、4、7 果枝的长度具有一定的影响。与对照相比，喷施锌肥、硅肥和硅锌复配肥均可显著抑制第1 个果枝的长度，其中锌肥处理的第1 果枝的长度显著低于其他3 个处理；3 种施肥处理的第4 和第7 个果枝的长度均与对照无显著差异；锌肥处理的第4 个果枝的长度显著低于硅肥处理，而第7 个果枝的长度显著高于硅肥和硅锌肥复配处理（表2）。

表2 不同处理吐絮期棉花农艺性状的比较

2.2 硅锌肥施用对棉花干物质质量的影响

盛花期，与对照相比，锌肥、硅肥和硅锌肥复配处理下的棉花单株叶片干物质质量分别显著下降8.74%、10.13%和6.15%。3 种叶面肥喷施处理的单株茎秆干物质质量均与对照无显著差异；锌肥处理的单株茎秆干物质质量显著高于硅肥和硅锌肥复配处理。与对照相比，锌肥和硅锌肥复配处理下的单株生殖器官干物质质量分别显著增加55.70%和24.63%，而硅肥处理的单株生殖器官干物质质量无显著变化（图1A）。

吐絮期，与对照相比，锌肥处理下的棉花单株叶片干物质质量显著增加6.83%；锌肥、硅肥和硅锌肥复配处理下的单株茎秆干物质质量分别显著降低10.87%、4.26%和10.28%；锌肥处理的单株生殖器官干物质质量显著降低5.16%，而硅肥处理的单株生殖器官干物质质量显著增加4.11%（图1B）。

图1 不同处理棉花干物质质量的比较

2.3 硅锌肥施用对棉花产量及其构成因素的影响

由表3 可知，对照处理的收获密度最低；锌肥处理、硅肥处理和硅锌肥复配处理的棉花单株结铃数分别较对照增加7.23%、6.61%和2.48%；硅肥处理的铃重最低，较其他3 个处理均降低1.60%；硅肥处理和锌肥处理的衣分均低于对照和硅锌肥复配处理，其中硅肥处理的衣分最低。与对照相比，锌肥处理、硅肥处理和硅锌肥复配处理的理论籽棉产量分别增加8.97%、6.73%和4.67%，理论皮棉产量分别增加8.08%、5.09%和4.63%。但不同处理的收获密度、单株结铃数、铃重、衣分、理论籽棉产量和理论皮棉产量均无显著差异。

表3 不同处理棉花产量及其构成因素的比较

2.4 硅锌肥施用对棉花纤维品质的影响

不同处理间的棉纤维断裂比强度、断裂伸长率和马克隆值均无显著差异；锌肥、硅肥处理的长度整齐度指数较低，且均显著低于硅锌肥复配处理；硅肥处理的纤维上半部平均长度最短，显著低于硅锌肥复配处理。硅锌肥复配处理的纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度和断裂伸长率均最高，分别比对照增加1.63%、0.23 百分点、0.58%和0.19百分点，且其马克隆值最优（表4）。说明硅锌肥复配处理对棉花纤维品质有一定的改善作用。

表4 不同处理棉花纤维品质指标的比较

3 讨论与结论

施用锌肥和硅肥可在一定程度上促进作物的生长发育。锌是多种酶的活化剂，包括与光合作用密切相关的碳酸酐酶[9]。前人研究表明叶面喷施锌肥可提高叶片净光合速率，促进光合作用[14]。梅清清等[15]研究表明施用含螯合锌的肥料可显著增加水稻干物质质量，促进其生长发育并提升籽粒品质。张大伟等[16]研究表明滴施硅肥可增加棉花果枝数，提高营养生长向生殖生长的转化速率。本研究结果显示，与对照相比，锌肥处理和硅锌肥复配处理可增加棉花单株果枝数。化学打顶下喷施锌肥可促进第7 果枝的伸长，而施用硅肥和硅锌肥复配可抑制第7 果枝的长度，表明化学打顶后施用硅肥或硅锌肥可能对棉花上部果枝具有一定的塑形作用，其原因可能是缩节胺与硅肥或硅锌复配肥产生了互作效应，进一步抑制上部果枝的生长。与施用硅肥相比，盛花期锌肥处理的主茎叶片数较少，但促进了棉株茎和生殖器官干物质积累。盛花期锌肥可能通过激活碳酸酐酶活性，提高叶片净光合速率，并促进营养物质向生殖器官的运输，进而显著提高单株生殖器官干物质质量；也可能通过促进棉花对营养成分的吸收来促进生殖器官的发育，提高生殖器官干物质质量。但锌肥处理的吐絮期生殖器官干物质质量显著低于对照，可能是由于该时期锌肥虽然提高了棉花“源”器官的生产能力，但可能抑制了光合产物向生殖器官的运输，或是减少了无效花蕾形成，从而造成结铃数增加而生殖器官（蕾花铃）干物质质量降低。后续可进一步研究不同处理对棉花光合特性、光合产物运输及棉铃时空分布的影响。

前人研究表明施用锌肥可以增加玉米行粒数、水稻粒重从而提高产量[17-19]；硅肥可以增加棉花单株结铃数和铃重[20]；棉花缺锌会导致产量降低，喷施锌肥可提高其产量[12,21]；施加锌肥、硅肥可以增加水稻籽粒粗蛋白含量，提升籽粒品质[22-23]。本研究结果表明，与对照相比，锌肥、硅肥和硅锌肥复配处理的单株结铃数增加，从而提高了理论籽棉产量和理论皮棉产量。各处理的理论籽棉产量和理论皮棉产量差异不显著，但与对照相比，锌肥处理、硅肥处理、硅锌肥复配处理的理论籽棉产量和皮棉产量分别增加8.97%和8.08%、6.73%和5.09%、4.67%和4.63%，锌肥处理的理论籽棉产量和皮棉产量最高。与对照相比，锌肥处理、硅肥处理和硅锌肥复配处理的纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度、断裂伸长率和马克隆值均无显著差异，但硅锌肥复配处理的综合纤维品质最优。本研究的不足是仅选取了1 个棉花品种，设置了同一肥料施用量，进行了单年单点试验。未来可进一步研究硅肥和锌肥的不同用量、喷施次数及其配比等对不同棉花品种产量和纤维品质的影响。