南疆干播湿出条件下封顶方式对塔河2号产量和品质的影响

2025-02-05何悦刘英刚张东鹏王鹏军郝全有王军王刚罗宏海王潭刚

中国棉花 2025年1期

摘要：为了解不同封顶方式对新疆南疆干播湿出条件下棉花生长发育及产量、品质的影响，2022年在小海子垦区通过设置人工打顶、无人机化学封顶、机车化学打顶3种封顶方式，测定分析3种封顶方式下塔河2号农艺性状、产量、纤维品质的差异。结果显示：与机车化学打顶和人工打顶相比，无人机化学封顶的株高、单株果枝数、单株结铃数分别增加1.24%～12.13%、3.51%～40.03%和34.24%～114.76%，纤维断裂比强度、马克隆值、上半部平均长度、长度整齐度指数分别提高3.41%～10.93%、5.96%～9.93%、0.17%～2.03%和1.62%～3.30%；人工打顶和无人机化学封顶的籽棉单产和铃重无显著差异，但显著高于机车化学打顶。研究初步表明，在南疆干播湿出条件下无人机化学封顶更适用于塔河2号。

关键词：封顶方式；塔河2号；施药方式；人工打顶；化学打顶；无人机施药；干播湿出；农艺性状；产量；纤维品质；品质指标

收稿日期：2023-11-29" " " " "第一作者简介：何悦，硕士研究生，研究方向为棉花高效栽培生理，2234726915@qq.com。

*通信作者：王潭刚，副研究员，研究方向为棉花栽培技术研究及盐碱地治理，381762798@qq.com

基金项目：新疆生产建设兵团科学技术局“天山英才”支持计划（2022TSYCJC0067）；新疆生产建设兵团第三师科技局师市科技创新人才项目（KJ2023CX02）；新疆生产建设兵团科技特派员创新创业专项（2021CB047）

新疆是中国最大的棉花产区，2022年新疆棉花种植面积占全国棉花总种植面积的83.2%，棉花产量占全国棉花总产量的90.2%[1]。由于南疆棉田盐碱化程度高，为保证棉花正常的生长发育，常采用传统漫灌压盐排碱，但此方法存在水资源浪费的问题[2]。研究表明，采用“干播湿出”技术，比传统的“冬春双灌翻耕播种”节水3 750 m3·hm-2 [3]，节水效果明显，因此在南疆植棉区广泛推广。打顶是棉花生产的关键环节[4]，对棉花产量与纤维品质有重要影响。近年来，受劳动力资源短缺和人工成本上涨影响，棉花打顶作业无法按时完成，或打顶质量得不到保障，严重阻碍了棉花生产[5]。关于化学封顶已有较多研究报道，李欣欣等[6]认为，噻苯隆与14-羟基芸薹素甾醇共同喷施可提高棉花蕾铃数、单株结铃数和铃重从而显著提高产量。王刚等[7]研究了土优塔棉花打顶剂对新陆早61号倒四叶内源激素含量的影响，发现土优塔化学封顶在一定程度上能够替代人工打顶技术，起到封顶效果，其调控顶端优势的机理与人工打顶存在相似之处。安静等[8]研究认为，化学封顶剂缩节胺（DPC+）可引起棉株顶芽的短期氧化应激反应，降低与主茎生长点发育和花芽分化相关基因的表达水平，从而延缓棉株生长和花芽的产生，实现化学封顶。但上述研究均是在常规冬春灌水条件下开展的，而关于干播湿出条件下化学封顶对棉花生长影响的研究相对较少。因此，研究封顶方式对南疆干播湿出植棉条件下的棉花生长的影响，对提高当地植棉效益具有重要意义。

塔河2号[9]是近几年南疆主栽品种，生育期136 d，全生育期生长稳健；植株塔形，Ⅱ型果枝，叶片大小适中，易于管理，对环境适应能力强；茎秆坚硬，能抵御一定的风等外力影响；吐絮集中，后期不容易散絮掉絮，机采采净率较高。因此，本研究以塔河2号为材料，分析南疆干播湿出条件下不同封顶方式对其生长发育、产量和纤维品质指标的影响，以期为干播湿出模式下棉花化学打顶技术的发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2022年在新疆生产建设兵团第三师53团23连（39°59′31″N、79°35′14″E，海拔1 072 m）进行。该区地处天山南麓，属暖温带大陆性干旱气候区，近年平均降水量约为55.2 mm，年均蒸发量约为2 052.7 mm，年平均气温约为10.7 ℃，无霜期平均在220 d。前茬作物为棉花。试验小区0～30 cm土层以壤土为主，土壤容重为1.32 g·cm-3，含有机质10.30 g·kg-1、全氮1.74 g·kg-1、有效磷20.30 mg·kg-1、速效钾218.03 mg·kg-1，pH 8.37。

1.2 试验材料

供试棉花品种为塔河2号。

化学封顶剂为250 g·L-1甲哌钅翁水剂（农药登记证号：PD20091092），由中棉小康生物科技有限公司生产。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，设置3个处理：人工打顶（Y1）、无人机化学封顶（Y2）、机车化学打顶（Y3）。每个处理重复3次，共9个小区，小区长120 m，宽4.6 m。处理时间为7月10日，其中人工打顶为摘除主茎1叶1心；无人机化学封顶的每666.7 m2甲哌钅翁用量为14 g，兑水0.8 kg；机车化学打顶的每666.7 m2甲哌钅翁用量为14 g，兑水30 kg。无人机选用大疆T16机型，飞行高度为2.5 m，飞行速度为4 m·s-1，喷幅为5 m。机车化学打顶选用的机车喷药罐载质量为1.5 t，行驶速度为4 km·h-1，喷幅为11 m。棉花采用一膜六行种植方式，4月10日播种，（63+13） cm宽窄行种植，株距为9 cm，采用膜下滴灌、干播湿出出苗方式，其他田间管理措施均一致。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 农艺性状。每个小区随机选择连续10株（内行、外行各5株），于打顶后5、10、15、20、25、30 d调查棉花的株高（子叶节到主茎顶端的高度）、单株果枝数、单株结铃数。

1.4.2 产量及其构成因素。于收获期（10月上旬），每个小区选择3个长势一致、面积为6.67 m2的点进行产量测定，调查株数、有效结铃数；摘取20株代表性棉株所有吐絮铃的籽棉，测定铃重，折算籽棉单产，轧花后称量皮棉质量，计算皮棉单产和衣分。

1.4.3 纤维品质。每个小区整株取样180个吐絮铃，混合后轧花，将轧花后的样品称取200 g于恒温恒湿环境下放置24 h后，送农业农村部农产品质量安全检测中心（乌鲁木齐），用棉花纤维品质测试仪HVl 9000测定纤维品质指标，包括纤维断裂比强度、上半部平均长度、马克隆值、长度整齐度指数。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2022软件进行数据录入和整理，利用Origin 2022绘图，采用皮尔逊相关系数法进行相关分析，采用SPSS 20.0进行单因素方差分析，用最小显著差数法（least significant difference， LSD）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同封顶方式对塔河2号株高、单株果枝数、单株结铃数的影响

如图1（a）所示，处理后5～30 d，不同封顶方式对塔河2号株高的影响，表现为Y2（无人机化学封顶）gt;Y3（机车化学打顶）gt;Y1（人工打顶），Y2的株高较Y1处理增长了10.62%～12.13%，较Y3增长1.24%～3.73%。其中Y2、Y3处理的株高均显著高于Y1，Y2处理的株高较Y3处理在处理后15 d差异显著。

如图1（b）所示，不同封顶方式对塔河2号单株果枝数的影响，表现为Y2gt;Y3gt;Y1，Y2和Y3处理的单株果枝数均高于Y1，且处理后10 d、15 d、25 d、30 d的差异达显著水平。处理后5～30 d，Y2处理的单株果枝数较Y1增长了22.25%～40.03%，较Y3的单株果枝数增长了3.51%～21.07%。

如图1（c）所示，不同封顶处理下塔河2号的单株结铃数表现为Y2gt;Y1gt;Y3，Y2处理的单株结铃数显著高于Y1和Y3，处理后15 d，Y1处理的单株结铃数显著高于Y3处理。处理后5～30 d，Y2处理的单株结铃数较Y1处理增长了34.24%～55.03%，较Y3处理增长了47.20%～114.76%。

2.2 不同封顶方式对塔河2号纤维品质的影响

由图2可知，不同封顶方式处理下，塔河2号的纤维断裂比强度和马克隆值表现为Y2gt;Y1gt;Y3，其中Y2处理的断裂比强度较Y1、Y3处理分别增加了3.41%、10.93%，Y2处理的马克隆值较Y1、Y3处理分别增加了5.96%、9.93%。不同封顶方式处理下塔河2号纤维上半部平均长度、长度整齐度指数表现为Y2gt;Y3gt;Y1，其中Y2处理的纤维上半部平均长度较Y1、Y3处理分别增加了2.03%、0.17%，Y2处理的长度整齐度指数较Y1、Y3处理分别增加了3.30%、1.62%。但不同封顶方式处理下，塔河2号的纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、长度整齐度指数的差异均不显著。

2.3 不同封顶方式对塔河2号产量及其构成因素的影响

如图3所示，Y2处理的籽棉单产、皮棉单产、铃重均显著高于Y3处理，与Y1处理差异不显著，各处理的衣分差异均不显著。Y2处理的籽棉单产、皮棉单产、铃重、衣分较Y3处理分别增加了15.33%、26.32%、12.42%、3.25%；较Y1处理分别降低5.91%、6.58%、8.26%、4.15%。

2.4 不同封顶方式下塔河2号农艺性状与产量及其构成因素的相关分析

由图4可知，株高与单株果枝数、单株结铃数呈极显著正相关，与铃重呈显著负相关，与衣分呈极显著负相关；单株果枝数与单株结铃数呈极显著正相关；单株结铃数与籽棉单产、皮棉单产、铃重、衣分均呈不显著正相关；籽棉单产与皮棉单产、铃重、衣分呈极显著正相关，铃重与籽棉单产相关系数达0.99，说明在干播湿出条件下，不同封顶方式下铃重对产量贡献最大。

3 讨论与结论

株高、单株果枝数、单株结铃数等农艺性状是评价棉花生长发育状况的重要指标，合理调控棉花营养生长和生殖生长，是保证棉花均衡生长、实现高产的基础[9-12]。吴雪琴等[13]、王士领等[14]研究发现，化学封顶的株高和单株果枝数显著高于人工打顶；无人机化学封顶的单株果枝数和株高高于机车化学打顶，但差异不显著，这与本研究结果基本一致。本研究发现，在干播湿出条件下，无人机化学封顶在株高、单株果枝数以及单株结铃数方面高于人工打顶和机车化学打顶。究其原因，这可能是由于干播湿出条件下，相比于常规的冬春灌水，水分的减少不利于棉花的营养生长和生殖生长，且人工打顶和机车化学打顶作业需进入棉田，会对棉株及棉铃造成机械损伤，从而导致棉铃脱落率高于无人机化学封顶。可见，在干播湿出条件下，无人机化学封顶可以有效增加棉花株高和单株果枝数，塑造相对紧凑的株型，提高单株结铃数。

纤维断裂比强度、马克隆值、上半部平均长度、长度整齐度指数等品质性状能够直接反映棉花的生殖生长的情况[15-17]。白志坤等[18]研究发现，无人机化学封顶会降低纤维上半部平均长度和马克隆值，提高棉花纤维长度整齐度指数和断裂比强度。但本研究发现，在干播湿出条件下，无人机化学封顶处理的纤维品质指标高于人工打顶和机车化学打顶，差异不显著。这可能是无人机化学封顶对棉田的机械损伤远小于人工打顶和机车化学打顶，能更好地控制棉花的营养生长，将养分输送到生殖器官中，促进棉铃的生长发育。

籽棉单产、皮棉单产、铃重、衣分是棉花产量构成的重要因素，能直观反映出不同封顶方式对棉花生长发育的影响。邢植等[19]研究发现，无人机化学封顶的产量略低于人工打顶，但与人工打顶差异不显著，这与本研究结果一致。前人研究表明，化学封顶可以通过改善棉花的空间结构，提高光能利用效率，最终提高棉花产量[20-22]。本研究表明，在干播湿出条件下，不同封顶方式下塔河2号籽棉单产、皮棉单产、铃重和衣分均表现为人工打顶最高，无人机化学封顶次之，机车化学打顶最小，但无人机化学封顶的产量及其构成因素与人工打顶相比差异不显著。

综上所述，在南疆干播湿出条件下，与其他封顶方式相比较，无人机化学封顶可提高棉花株高、单株果枝数、单株结铃数和纤维品质；与人工打顶比较，无人机化学封顶处理的籽棉单产、铃重与其无显著差异，同时可以解放劳动力，提高生产效率。因此，在本试验干播湿出条件下，棉花塔河2号的封顶方式以无人机化学封顶处理最佳。同时，干播湿出条件下，可根据当地的气候特征、土壤特性、品种特性等因素综合考虑，提高打顶前棉花灌溉量与氮肥施用量，促进营养生长和干物质积累，后期则可通过适当喷施生长调节剂来调控棉花的结铃数，最终达到提高棉花产量的目的。

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