不同化学封顶剂对棉花生长及冠层结构的影响

林熬 邢植 万亚楠 李文君 王冀川 贾梦梦 崔建强 马丽 胡宝

摘要：为了解不同化学封顶剂在南疆棉田中的作用效果，研究5种化学封顶剂对棉花生长及产量性状的影响。结果表明：与人工打顶相比，化学封顶处理的株宽降低3.52 cm，上部果枝缩短增粗，冠层平均LAI和MTA增加了20.31%和2.52%；南疆棉区应用250 g/L甲哌鎓水剂和22.5%的28-表芸甲哌鎓水剂能够达到封顶稳产的效果。

关键词：冠层结构；棉花；化学封顶剂；结构；产量；影响

中图分类号：S562     文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2023）01-0023-05

棉花是我国重要经济作物。在传统栽培管理中，棉花需要人工打顶以去除中后期的顶端生长，促进果枝形成，保证棉铃发育。但人工打顶费时费力，不能实现轻简化栽培[1]。化学封顶是目前人们普遍采取的一项既能快捷控制棉花株型，又能促进高光效群体构建、实现高产的新技术[2]，其原理是利用外源生长调节剂调节棉株内源激素水平及运输方式，控制茎枝生长的顶端优势，进而达到抑制营养器官生长、促进花芽分化和蕾铃形成的目的。但化学封顶的效果与其采用的调节剂种类、施药条件、棉花长势等密切相关[3-4]。在20世纪60年代，人们开始研究植物生长调节剂对棉花生长的调控效果，随后大面积采用矮壮素，较好地解决了棉花徒长问题。随着相关研究的不断深入，多种新型植物生长调节剂不断被报道，包括缩节胺、氟节胺、多效唑、烯效唑、6-BA[5]等。这些制剂在调节冠层叶、铃空间配置及生殖生长和营养生长转换、改善冠层光环境、塑造紧凑株型等方面均有一定效果，但作为化学封顶剂，其具体封顶效果尚需研究[3]。以人工打顶为对照，研究不同化学封顶剂对棉花生长及冠层结构的影响，筛选出适于南疆地区的棉花化学封顶剂，为化学封顶技术应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与管理

试验于2021年在塔里木大学农学试验站进行。该地点位于塔里木盆地西北边缘，棉花生长季（4—10月）内平均气温19.6 ℃，平均降水量45.8 mm，7月（最热月）均温23.9 ℃，全年≥10 ℃，积温4 147.4 ℃，无霜期220 d，初霜期在10月20日前后。棉花在7月上旬达到生长高峰期，此时是株型控制的关键期。试验地在翻地前基施重过磷酸钙300 kg/hm2、硫酸钾150 kg/hm2、尿素75 kg/hm2。播前统一春灌 1 800 m3/hm2，压碱蓄墒。4月10日播种，采用（66+10）cm×11 cm 株行距配置，理论株数 23.92×104株/hm2。超宽膜（2.05 m）覆盖，1膜6行模式，滴灌带放置在膜下窄行中间。全生育期滴水 8 次，共计 3 850 m3/hm2。随水滴肥5次，共计尿素 450 kg/hm2、高磷三元复合肥（10-30-10+TE）375  kg/hm2、高钾三元复合肥（12-8-30+TE）225  kg/hm2。

1.2 材料与设计

供试品种为新陆中67号（九圣禾种业有限公司提供），选用5种不同成分封顶剂进行试验：25%氟节胺悬浮剂（郑州郑氏化工产品有限公司，X1）；3%的14-羟芸·烯效唑悬浮剂（中棉小康生物科技有限公司，X2）；22.5%的28-表芸甲哌鎓水剂（云南云大科技农化有限公司，X3）；50%矮壮素水剂（山东戴盟得生物科技有限公司，X4）；250 g/L甲哌鎓水剂（河南瀚正益农农业科技有限公司，X5）；以人工打顶为对照（CK）。化学封顶2次，分别为7月5日和7月15日，工作液450 kg/hm2。人工打顶在7月15日进行，摘除主茎顶端一叶一心。试验共6个处理，每个处理重复3次，计18个小区。随机区组排列，小区面积为10.5 m×6.8 m=71.4 m2。具体施药方案见表1。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 农艺性状 在喷施封顶剂（7月5日）后0，7，14，21 和28 d，测定连续10株棉花的株高（子叶节到主茎顶端的高度）、株宽（棉株横向最大宽度）、果枝数、总绿叶数及蕾、花、铃数，计算上部果枝近远端直径比（第7台以上果枝远端直径与近端直径之比[4]）。每个指标取重复数值的平均值。

1.3.2 冠层结构 在喷施封顶剂（7月5日）后10，20，30，40 和50 d，应用 LAI-2000 冠层仪（LI-Cor，USA），参照 Malone 等[6]方法，测定冠层上部（株高的2/3处）、中部（株高的1/3处）、下部（地面）的葉面积指数、散射辐射透过系数、直接辐射透光系数、平均叶簇倾角度、消光系数、叶片分布，计算冠层平均叶倾角。

1.3.3 产量指标 初霜期（10月25日）统计各小区棉花株数，摘取所有吐絮铃的籽棉，计算单株有效结铃数、单铃质量，并计算小区实际籽棉产量。

1.4 数据处理与统计分析

采用 DPS 7.5 统计分析软件对数据进行差异显著性检验，用 Microsoft Excel 2003 及Origin 2018 软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同化学封顶剂对棉花生长发育的影响

2.1.1 对棉花株高的影响 不同化学封顶剂对棉花株高的影响见图1。图中同列不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05），以下同。

由图1可知，在施药后7 d内，株高增长速率最大，7～21 d棉花株高增长速率逐渐减小，在28 d左右株高增长基本停止。各处理最终株高总体表现为X2>X1>X4>X3>X5>CK，分别为86.65，85.60，81.46，76.03，74.52，73.68 cm，其中X1，X2显著高于其他处理，而X3，X5和CK显著低于X4，X3，X5处理与CK差异不显著，这说明X3，X5能有效抑制棉花生长，起到类似人工打顶的效果；X4在药后7 d以后对株高有一定的抑制作用，但最终株高抑制率（较CK株高增长率的倒数）仅有9.47%；X2和X1处理在药后株高仍有较快增长，最终株高的抑制效果较差。

2.1.2 对棉花株宽的影响 不同化学封顶剂对棉花株宽的影响见图2。

由图2可知，各处理株宽随生育时期的推进逐渐增大，在药后15 d左右基本固定。从最终株宽大小看，各处理表现为CK>X1>X2>X4>X3>X5，分别为52.45，48.53，48.10，47.95，44.21，43.67 cm，化学封顶处理之间最大株宽相差4.86 cm，与人工打顶处理最大株宽相差8.78 cm，这说明化学封顶能有效控制棉株侧枝伸长，缩小棉株空间占位；人工打顶的株宽显著大于化学封顶处理，说明人工打顶虽控制了主茎顶端生长，但侧枝伸长较快，个体横向发育明显；化学封顶的横向生长被明显抑制，其中X3，X5控制效果最好，株宽较CK减小了18.64%～20.11%。

2.1.3 对棉花其他农艺性状的影响 不同处理对总绿叶数、主茎节数、果台数、总果节数、上部果枝近远端直径比均有显著影响，见表2。

由表2可以看出，各处理总绿叶数表现为X2>X1>CK>X3>X5>X4，主莖节数表现为X2>X4>X1>X3>X5>CK，果台数表现为X2>X1>X4>X3>X5>CK，总果节数表现为X1>X2>X4>CK>X3>X5，上部果枝近远端直径比表现为X3>X5>X2>X4>X1>CK。其中，X1和X2处理棉花总绿叶数最多，达40.71～41.30片，显著高于其他处理，而X4，X5处理最少（不足35片），显著低于CK处理，X3的总绿叶数与CK差异不大。主茎节数以X1，X2和X4最多，达17.98～18.81节，显著高于其他处理，而X3，X5，CK的主茎节数差异不大。X1，X2和X4处理的果台数最高，为12.04～12.78台，显著高于其他处理，X3和X5处理的果台数为10.38～11.04台，显著高于CK的9.06台。X1，X2，X4和CK处理的总果节数差异不大，为21.79～23.03节，但显著高于X3，X5，X5最低为17.94节。上部果枝近远端直径比在1.37～1.56之间，X3比值最大，与X5无差异（P>0.05），与其他处理差异显著，而CK比值最小，与X1，X2和X4处理差异不显著（P>0.05）。可见，化学封顶处理的主茎节数、果台数和上部果枝近远端直径比均大于CK，其中，X3和X5处理的主茎节数、果台数与CK差异较小，且绿叶总数、总果节小于CK，这说明其封顶效果与CK相似，控制株型效果优于CK。

2.2 不同化学封顶剂对棉花冠层的影响

2.2.1 不同化学封顶剂对冠层不同部位叶面积指数（LAI）的影响 LAI大小能直接影响作物冠层透光率，进而影响光合有机物的积累，见图3。

从图3可以看出，各处理LAI随棉花生育期推进，其冠层上部和中部LAI总体表现为先增大后减小的趋势，冠层下部LAI则表现为下降趋势。化学封顶处理的冠层上、中、下部LAI均大于同期人工打顶处理，且各部位LAI均在施药后30～40 d左右达到最大值。此时，化学封顶处理的总LAI较人工打顶处理平均高出15.61%，达到显著水平，其中上部LAI平均高出 17.83%，中部平均高出 10.52%，下部平均高出9.34%。在施药后50 d左右，化学封顶处理各部位LAI仍大于人工打顶处理，总的LAI平均高出20.46%。可见，化学封顶处理的LAI峰值较高且峰值持续时间较长，这对棉花中后期同化物合成与积累有利。不同化学封顶剂处理间的LAI总体表现为X5>X2>X1>X3>X4，上部以X5上升速度最快，X1和X3上升较缓慢；中部以X4上升速度最快，X1上升较缓慢；下部以X4下降速度最快，X5下降速度较缓慢。

2.2.2 不同化学封顶剂对冠层不同部位平均叶倾角（MTA）的影响 ＭTA指叶片与水平面的夹角，是反映作物群体不同部位叶片着生状况的重要指标，其值越大，表明叶簇上举，株型越紧凑[7]。不同化学封顶剂对冠层不同部位MTA的影响见图4。

由图4可知，施药后随着生育期的推进，冠层上、中、下部的ＭTA均呈下降趋势。各部位MTA总体表现为：上部>中部>下部。不同处理间各部位MAT在施药后30 d差异较明显，其中化学封顶处理的上部MTA较人工打顶处理平均高出 4.27%，中部MAT平均高出 2.60%，下部平均高出3.15%，这说明化学封顶具有促进冠层叶片向直立方向生长的效果，且以上层叶片的作用效果更明显。各化学封顶剂处理间MTA大小总体表现为：X5>X4>X1>X3>X2。

2.3 不同化学封顶剂对棉花产量性状的影响

不同化学封顶剂处理对棉花产量性状的影响见表3。

从表3可知，在收获株数相近的条件下，各处理单株有效铃数和总铃数表现为X3>X5>CK>X1>X2>X4。X3和X5的单株铃数和总铃数较CK分别增加0.46个和12.67万株/hm2，其中X3和X5的单株铃数显著高于CK处理，而X2，X4的单株铃数和总铃数显著低于其他处理，较CK分别少1.42个和30.31万株/hm2。在铃质量方面，各处理间除X4显著较小外其他处理之间差异不大。从最终籽棉产量上看，各处理表现为X5>X3>CK>X2>X1>X4，X5显著高于其他处理，较CK增产4.83%，X3与CK差异不大，而X2，X1，X4均显著小于CK，其籽棉产量较CK分别减产28.94%，29.44%和61.33%。可见，封顶剂处理间，只有处X3和X5处理具有增产效果，而X4，X1和X2处理的单株铃数、铃质量较小，产量下降。

3 结论与讨论

在棉花成铃关键期利用化学封顶剂来控制棉花徒长，能够起到避免养分流失、塑造理想株型、构建良好群体结构的作用，因此，化学封顶已成为棉花优质高产栽培中的一项关键措施。安静等[8]研究表明，喷施缩节胺后能控制主茎生长点的发育和花芽分化相关基因组的表达，从而降低株高，达到化学封顶的效果。戴翠荣等[9]研究也发现，喷施氟节胺可控制棉花果枝与叶枝伸长，缩小果枝与主茎之间角度并控制顶芽分化，实现棉花封顶。本试验表明化学封顶能在一定程度上控制棉花无限生长，其中，株宽较CK降低了3.52 cm，上部果枝近远端直径比增加了0.09，即在控制棉株横向生长方面具有较好效果。不同药剂对棉株纵向生长的控制能力有所不同，X5对株高（抑制率87.71%）、叶片生长（总绿叶数较CK减少3.07片）、主茎节数（较CK仅增加0.78节）、果台数（较CK仅增加1.32台）和总果节数（较CK减少3.87节）的控制效果最好，其次是X3，其对株高的抑制率为31.35%，绿叶总数和总果节数较CK减少1.55片和2.56节，主茎节数和果台数较CK增加1.53节和1.98台；X1和X2的控制效果最差，对株高的抑制率仅为5.68%～6.18%，总绿叶数、主茎节数、果台数和总果节数较CK分别增加3.69～4.28片，2.75～3.58节，3.00～3.72台和1.10～1.24节。

叶面积指数是反映棉花冠層特性的重要指标之一。杜明伟等[10]研究指出，化学封顶处理的叶面积指数最大值明显超过人工打顶处理，且高值持续期长。本试验结果显示，化学封顶处理的棉花冠层上、中、下部LAI及MTA均大于同期人工打顶处理，LAI以冠层上、下部增幅较大，MTA以冠层上部差异较大，这可能与化学封顶后植株上部果台数及叶片较CK有一定增加，枝叶缩短上举，且生长点维持一定的GA3水平，造成棉株能维持一定长势而不早衰有关[11]。X5处理的上层、下层LAI较CK增加最大，达45.32%和35.85%，X1的上层和X2，X3的下层增幅较大，X5的上部、中部、下部平均MTA较CK增加最多，其次是X3。可见，X5处理对冠层LAI和MTA具有较好的调节促进作用。

X3和X5处理的单株铃数较CK增加了0.46个和0.27个，籽棉产量增加了0.45%和4.82%，其他化学封顶处理的产量影响均为负效应。可见，250 g/L甲哌鎓水剂的封顶效果最好，其次是22.5%的28-表芸甲哌鎓水剂，两者在7月5日喷施900 g/hm2、7月15日喷施750 g/hm2和1 350 g/hm2，均可达到封顶、塑形、稳产的效果。

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Effects of Different Chemical Capping Agents on Cotton Growth and Canopy Structure

LIN Ao1，XING Zhi1，WAN Ya'nan1，LI Wenjun1，WANG Jichuan1*，JIA Mengmeng2，CUI Jianqiang2，

MA Li2，HU Bao2

（1. College of Agriculture， Tarim University， Alar Xinjiang  843300， China;  2. Institute of Agricultural Science， the Third Division of Xinjiang Production and Construction Corps， Tumushuke Xinjiang  843901， China）

Abstract：  To understand the effects of different chemical capping agents in cotton fields in southern Xinjiang， we studied the effects of five chemical capping agents on cotton growth and yield traits. The results showed that： Compared with manual topping treatment， plant width of chemical topping treatment decreased by 3.52 cm， the upper fruit branches shortened and increased diameter， and the average canopy LAI and MTA increased by 20.31% and 2.52%， respectively; The application of 250 g/L methyl piperonium aqueous agent and 22.5% 28-epoxide aqueous agent could achieve the maximum yield stability in southern Xinjiang cotton region.

Key words： canopy structure; cotton; chemical capping agent; structure; yield; effect