增施乙烯利对长江流域麦/油后直播棉脱叶催熟效果及产量的影响

宋兴虎 ，张特 ，张祥 ，张丽娟 ，徐道青 ，杜明伟 ，田晓莉 ，李召虎

（1.中国农业大学 农学院/植物生长调节剂教育部工程研究中心，北京 100193；2.扬州大学 农学院，江苏 扬州 225000；3.江西省经济作物研究所，江西 南昌 330202；4.安徽省农业科学院 棉花研究所，安徽 合肥 230031）

长江流域是我国传统植棉地区，20世纪80年代以来多采用育苗移栽方式，与粮食作物或油菜进行两熟种植[1]。但近10 a来，我国农业用工迅速减少、用工成本快速上升，费时费工的育苗移栽正在向麦/油后直播进行转变[2]。麦/油后直播棉一般于5月下旬至6月上旬播种，在10月上旬或中旬进行化学脱叶催熟，为机械采收做好准备[3-4]。与育苗移栽相比，直播棉开花结铃时间短、成熟吐絮迟，且最晚需在11月中旬收获，从而保障下茬作物的播种。这意味着直播棉对催熟的需求较以往的育苗移栽棉更高。

有研究表明，当一次喷施后仍有棉花大量叶片未脱或棉铃需要催熟时，有增加脱叶催熟剂或乙烯利的必要性[5]。在适宜的范围内增加脱叶催熟剂用量可使脱叶率显著提高，明显缩短脱叶进程[6-7]，而过量会引起失水速率过快，叶片枯而不落[8]，用量不足时脱叶效果无法达到预期要求[9]。乙烯利在促进棉铃开裂、吐絮上起到主要作用[10-11]，同时，乙烯利与脱叶剂混合或复配使用后会使其作用加强[12]，增加剂量亦会进一步缩短催熟所需时间。在长江棉区棉花自然吐絮进程慢、吐絮率较低的情况下，增加脱叶催熟剂剂量后吐絮率显著增加，尤其是配合有高剂量的乙烯利表现尤为突出[13-14]。而NAJEEB等[15]研究表明，棉花的催熟效果不会随脱叶催熟剂或乙烯利用量的增加而提升，且与棉花的吐絮情况和环境条件无关，品种在催熟过程中起到了决定性作用。

50%噻苯·乙烯利悬浮剂是中国农业大学研发的棉花脱叶催熟一体化产品，有效成分噻苯隆（以脱叶为主）和乙烯利（以催熟为主）的含量（m/m）分别为10%和40%[16]。该产品使用方便，但由于有效成分配比单一，对成熟度不同的棉田有时不能既满足脱叶需求又满足催熟需求。鉴于长江流域麦/油后直播棉的成熟一般较晚，本研究探讨了在应用50%噻苯·乙烯利的基础上再添加乙烯利是否可改善催熟效果。另外，研究和实践表明，乙烯利用量过大会带来枯叶风险、增加机采棉杂质。

本研究系统考察了50%噻苯·乙烯利混用乙烯利对直播棉脱叶催熟效果及产量和品质的影响，旨在优化其脱叶催熟技术、为促进该棉区棉花生产方式的转变提供技术贮备。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于 2020 年在长江流域棉区的江苏大丰、江西九江和安徽安庆3个试验点开展。各试验点的种植制度、土壤类型和播前土壤基础养分含量如表1所示，播种时间、脱叶催熟剂喷施时间及生长季的温度条件和总降水量如表2所示。

表1 各试验点土壤类型及肥力Tab.1 The soil type and fertility of experimental locations

表2 各试验点播期、脱叶催熟日期及生育期基本气象数据Tab.2 Basic meteorological data for planting date，defoliation and ripening date，and growth period of experimental locations

1.2 试验材料

供试棉花品种为中棉所50（CCRI 50，转基因抗虫早熟品种，由中国农业科学院棉花研究所培育），全生育期110 d左右，株型紧凑、吐絮畅且集中。

供试脱叶催熟剂为50%噻苯·乙烯利悬浮剂（T·E），由河北国欣诺农生物技术有限公司生产；40%（质量分数）乙烯利水剂（E），由江苏安邦电化有限公司生产。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，重复3次，处理为T·E单用（1 500、3 000 mL/hm2）及与E（1 500、3 000 mL/hm2）混用，以清水为对照（表3）。试验地76 cm等行距种植，小区为8行区，行长6 m，小区面积为41 m2。脱叶催熟剂使用电动背负式喷雾器均匀喷洒，药液量为600 L/hm2，小区间用塑料布隔离以防液滴漂移。药后25 d的日均温、降水量和日照时长如图1所示，气象数据由各试验点所在的农业气象站提供。棉田水肥运筹、缩节安使用和其他农艺措施均遵循当地棉田管理进行。

图1 试验点脱叶催熟剂药后25 d日平均气温、降水量与日照时长Fig.1 Average daily temperature，precipitation，and sunshine duration 25 days after defoliation and ripening

表3 脱叶催熟试验设计及处理Tab.3 Design and treatment of defoliation and ripening mL/hm2

1.4 测定项目及方法

1.4.1 脱叶率及吐絮率测定 于小区中间行选择长势相对一致的连续10株进行标记，喷施脱叶催熟剂前1～2 d（药前调查）、药后14 d和药后28 d使用株式图调查记录标记植株的叶片数和棉铃数，统计药后剩余绿叶数和枯叶数，并计算脱叶率和吐絮率。

1.4.2 产量及其构成因素测定 将1.4.1标记植株的铃数换算为单位面积铃数；在每个小区额外收取90铃（整体），用于测定单铃质量和衣分（纤维质量/籽棉质量）。收获每小区2个边行外的所有吐絮铃，与90铃质量相加，换算单位面积实收籽棉产量和皮棉产量。

1.4.3 纤维品质检测 测完衣分后的皮棉取15 g，送农业部棉花质量监督检验测试中心用大容量棉花纤维测试仪（HVI）测定棉花纤维品质，包括纤维上半部平均长度（mm）、均匀度指数（%）、强度（cN/tex）、马克隆值（成熟度和细度）和伸长率（%）。

1.5 数据分析

试验采用Microsoft Excel 2019（Microsoft，Bothell，WA，USA）进行数据整理和计算，采用SPSS 23.0（SPSS Institute，Inc，Chicago，USA）中的一般线性模型程序（GLM）进行方差分析（ANOVA），采用新复极差法（Duncan′s）检验平均数（P＜0.05），采用SigmaPlot 12.5（Systat Software，Inc，California，USA）绘图。

2 结果与分析

2.1 药前棉花叶片数及吐絮率分析

调查可知，棉花药前叶片数在不同地点间差异显著（P＜0.05）。江西九江棉花群体最大，单位面积叶片数最多，为470.0片/m2；其次为江苏大丰，为326.0片/m2；安徽安庆叶片数最少，为230.0片/m2。从图2可以看出，大丰的叶片大、颜色深，表现出贪青旺长迹象；安庆的棉田因遭受叶蝉为害，叶片不仅少且颜色发红，呈早衰迹象。药前吐絮率仍以九江试验点最高，为33.57%，其次为大丰和安庆，分别为13.22%和7.1%，说明九江试验点的成熟度高于大丰和安庆。

图2 试验点的脱叶催熟剂药前棉田Fig.2 Cotton fields before defoliation and ripening

2.2 脱叶催熟处理对棉花残留绿叶数和枯叶数的影响

喷施脱叶催熟剂后残留的绿色叶片会对原棉造成色素污染，枯叶则是棉纤维杂质的主要来源。因此，药后绿叶数和枯叶数也是衡量化学脱叶效果的重要指标。

由图3可知，药后14 d，安庆试验点的药后残留绿叶数最少，仅为12.1～25.6片/m2，且处理间无显著差异，这可能是因为安庆点遭受虫害引起早衰所致；大丰试验点的残留绿叶数最多，一方面可能与该点棉田贪青晚熟对脱叶剂的敏感性较低有关，另一方面也可能与该点药后的平均气温低不利于噻苯隆发挥作用有关（图1）。在大丰和九江，脱叶催熟处理药后14 d的绿叶数较对照减少，并随T·E剂量的增加减幅加大，与E混用后绿叶数进一步减少。药后28 d，九江试验点除对照外残留绿叶数也达到较低水平，而大丰试验点的绿叶数仍然处于较高水平，如对照的绿叶数为259.2片/m2，各处理虽然较对照显著减少46.02%，但残留绿叶数仍多于139.9片/m2。

图3 脱叶催熟处理对药后14、28 d棉花残留绿叶数的影响Fig.3 Effect of defoliation and ripening on the number of cotton green leaves after 14 and 28 days of treatment

由图4可知，药后14 d，脱叶催熟处理的残留枯叶数与对照相比较多，其中，大丰试验点添加高剂量（3 000 mL/hm2）E的枯叶数多达54.3～61.6片/m2。药后28 d，九江和安庆的枯叶数均降到很低水平（＜6.0片/m2），且处理间无显著差异；大丰试验点的枯叶数则不降反增，可能是因为一部分残留绿叶转为了枯叶，另外，仍以添加高剂量（3 000 mL/hm2）E的枯叶数最多。

图4 脱叶催熟处理对药后14、28 d棉花残留枯叶数的影响Fig.4 Effect of defoliation and ripening on the number of cotton dry leaves after 14 and 28 days of treatment

2.3 脱叶催熟处理对棉花脱叶率的影响

由图5可知，棉花脱叶率在不同地点间差异显著（P＜0.05），药后14 d安庆的平均脱叶率为91.9%，九江为79.9%，大丰仅为30.2%；药后28 d，安庆和九江试验点的脱叶率分别为96.6%和95.4%，均已达到机采对脱叶率的要求（＞95%），但大丰试验点仍处于51.0%的较低水平。

图5 脱叶催熟处理对药后14、28 d棉花脱叶率的影响Fig.5 Effect of defoliation and ripening on cotton defoliation rate after 14 and 28 days of treatment

安庆试验点对照的自然脱叶率较高，脱叶催熟处理与对照间无显著差异，这与该试验点棉田的早衰有关。大丰和九江试验点的脱叶催熟剂处理显著提高了药后14、28 d的脱叶率（P＜0.05），且药后14 d随T·E和E用量的增加脱叶率有增加趋势，药后28 d各处理间的脱叶率则相当。

2.4 脱叶催熟处理对棉花吐絮率的影响

由图6可知，大丰和安庆试验点药前吐絮率相当，但药后14 d安庆的平均吐絮率远高于大丰，这可能是因为安庆棉田受叶蝉为害严重，出现早衰现象，棉铃也因此加快了吐絮进程。

图6 脱叶催熟处理对药后14、28 d棉花吐絮率的影响Fig.6 Effect of defoliation and ripening on cotton boll opening rate after 14 and 28 days of treatment

药后14 d，大丰和安庆的脱叶催熟处理未表现出催熟效果，九江低剂量T·E混用E和高剂量T·E单用及混用E的吐絮率显著提高（P＜0.05），提高幅度为17.95～29.30百分点。

药后28 d，安庆所有处理包括清水对照的吐絮率均达到100%；九江清水对照的自然吐絮率也达到了92.22%的较高水平，6个脱叶催熟处理的吐絮率虽显著高于清水（P＜0.05），但幅度并不大（96.57%～99.69%）。大丰因贪青晚熟和药后温度条件不佳，对照的自然吐絮率仍不到40%，T·E单独使用未表现出催熟效果，混用E后吐絮率显著增加（P＜0.05），尤其是混用高剂量E的吐絮率达到71.16%～81.58%，但距机械采收的要求（90%）仍有差距。

2.5 脱叶催熟处理对棉花产量及其构成因素与纤维品质的影响

方差分析结果表明（表4），3个试验点间的棉花产量及其构成因素差异显著（P＜0.05），而脱叶催熟处理仅显著影响单铃质量。九江试验点的产量最高，大丰和安庆的产量不足九江试验点的50%，主要原因在于九江的铃数多于大丰和安庆。脱叶催熟处理降低了棉铃铃质量，降幅为0.1～0.3 g，且除低剂量T·E单用外差异均达到显著水平（表4）。此外，铃质量和衣分还受到地点和处理互作的显著影响，表现为单铃质量大丰试验点脱叶催熟处理均显著低于对照（P＜0.05），而安庆试验点脱叶催熟处理与对照间无显著差异；衣分方面大丰与安庆试验点的脱叶催熟处理间存在显著差异而九江点各处理间无显著差异。

表4 试验地点和脱叶催熟剂处理对棉花产量及其构成因素的影响Tab.4 Effects of experimental sites and defoliation and ripening on cotton yield and yield components

由表5可知，试验地点间的棉花纤维长度、纤维整齐度和马克隆值存在显著差异（P＜0.05），其中,大丰试验点的纤维长度最长（30.34 mm）、安庆试验点的纤维整齐度最高（85.64%）、九江试验点的马克隆值最高（5.55）；脱叶催熟处理显著降低了棉纤维的马克隆值，降幅为0.56～0.73，对其他纤维品质指标均无显著影响。此外，马克隆值还受地点与处理的交互作用影响，表现为大丰试验点脱叶催熟处理棉花马克隆值均显著低于对照（P＜0.05），九江与安庆试验点各处理间无显著差异。

3 讨论

本研究3个试验点的棉田类型差别很大，其中，大丰试验点为贪青晚熟棉田，九江试验点为正常熟相棉田，安庆试验点为早衰棉田。不同类型棉田的自然脱叶和吐絮进度不同，对脱叶催熟处理的响应也有比较大的差异。如早衰棉田清水对照的自然脱叶和吐絮进程快，脱叶催熟处理不再能进一步提高其脱叶率和吐絮率，即该类棉田不需要进行化学脱叶催熟。而对于贪青晚熟棉田和正常熟相棉田，脱叶催熟处理表现出不同程度的脱叶作用和催熟作用。

3.1 50%噻苯·乙烯利与乙烯利混用可改善贪青晚熟棉田的催熟效果

本研究中，虽然50%噻苯·乙烯利的剂量从1 500 mL/hm2增加到了3 000 mL/hm2，但在大丰试验点仍未表现出明显的催熟作用，药后14、28 d的吐絮率与对照间无显著差异。在50%噻苯·乙烯利的基础上添加乙烯利，尤其是添加高剂量乙烯利（3 000 mL/hm2）后药后28 d的吐絮率分别达到71.16%和81.58%，显著提高了36.0～39.01百分点。这一结果说明，贪青晚熟的直播棉需要加大乙烯利用量才能获得明显的催熟效果。至于继续加大乙烯利用量是否能进一步提高催熟效果从而满足机械采收对吐絮率（90%）的要求，需要开展后续试验予以明确。

对九江试验点的正常熟相棉田而言，如需在脱叶催熟药后14 d即开始机械采收（吐絮率达到90%以上），需要加大50%噻苯·乙烯利剂量至3 000 mL/hm2，或在低剂量（1 500 mL/hm2）50%噻苯·乙烯利的基础上混用3 000 mL/hm2的乙烯利。如果可延迟至药后28 d收获，则使用低剂量的50%噻苯·乙烯利即可，其吐絮率可达到97.85%以上，与高剂量50%噻苯·乙烯利单用及混用乙烯利的吐絮率无显著差异。张丽娟等[17]研究表明，鄱阳湖植棉区可采用1 800～2 700 mL/hm2的50%噻苯·乙烯利进行化学脱叶催熟，这一剂量范围与本研究的范围接近。

3.2 50%噻苯·乙烯利与乙烯利混用增加了贪青晚熟棉田的枯叶数

机械采收对脱叶率的要求也为90%以上[18]。药后14 d，综合考虑脱叶率和残留的绿叶数及枯叶数，除早衰棉田外，正常熟相棉田使用高剂量50%噻苯·乙烯利并混用高剂量乙烯利也可满足机械采收的要求。药后28 d，正常熟相棉田各处理的脱叶率均超过90%，残留的绿叶数和枯叶数也达到很低水平，可以进行机械采收。而贪青晚熟棉田各处理的脱叶率直到药后28 d仍低于80%，相应地，残留的绿叶数和枯叶数仍然很多，尤其是50%噻苯·乙烯利混用高剂量乙烯利的枯叶数仍分别高达67.74、95.08片/m2，难以满足机采要求。另外，大丰试验点药后28 d的日平均气温几乎均低于18.3 ℃（脱叶剂噻苯隆发挥作用的下限温度），这也可能是该点贪青晚熟棉田脱叶率低的原因之一。

3.3 50%噻苯·乙烯利与乙烯利混用不影响棉花产量，降低了纤维马克隆值

本研究中，脱叶催熟处理虽然降低了铃质量，但铃数表现出增加趋势，因此，籽棉产量和皮棉产量与对照间均无显著差异；产量结果不受地点和处理的互作影响，表明不同类型棉田的产量对脱叶催熟处理的响应是一致的。大多数研究表明，化学脱叶催熟降低了棉纤维的马克隆值[19-20]，本研究得到了相似的结果。这意味着化学脱叶催熟有可能改善马克隆值较高品种的品质。

4 结论

本研究结果表明，贪青晚熟类的长江流域麦/油后直播棉田，虽然可依靠加大50%噻苯·乙烯利的使用剂量（3 000 mL/hm2）并配施高剂量（3 000 mL/hm2）乙烯利获得明显的催熟效果和脱叶效果，但药后28 d仍不能满足机械采收对吐絮率和脱叶率的要求。正常熟相棉田如要在药后14 d收获，可使用高剂量（3 000 mL/hm2）50%噻苯·乙烯利并混用高剂量（3 000 mL/hm2）乙烯利，如在药后28 d收获，则使用低剂量（1 500 mL/hm2）的50%噻苯·乙烯利即可。早衰棉田的自然脱叶和吐絮进程很快，不需要进行化学脱叶催熟。