北疆植棉区滴灌量对化学打顶棉花植株农艺性状及产量的影响

徐守振，左文庆，陈民志，随龙龙，董恒义，酒兴丽，张旺锋*

（1.石河子大学新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室／农学院，新疆石河子832003；2.新疆生产建设兵团第八师149团，新疆石河子832052）

北疆植棉区滴灌量对化学打顶棉花植株农艺性状及产量的影响

徐守振1，左文庆1，陈民志1，随龙龙1，董恒义2，酒兴丽2，张旺锋1*

（1.石河子大学新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室／农学院，新疆石河子832003；2.新疆生产建设兵团第八师149团，新疆石河子832052）

【目的】探索滴灌量变化对化学打顶棉花农艺性状及产量的影响，为棉花化学打顶技术的应用提供依据。【方法】2016年，田间自然条件下，以人工打顶作为对照，选用氟节胺复配型和缩节胺复配型两种打顶剂，分别设3种不同滴灌量，通过测定不同处理棉花农艺性状、机采前脱叶效果及产量变化，分析不同滴灌量条件下棉花化学打顶株型变化及产量效应。【结果】打顶处理与滴灌量处理对棉花株高及果枝长有显著的互作效应，其中化学打顶×中滴灌量组合较化学打顶×高滴灌量组合株高平均降低6%，果枝长平均变短12%，产量差异不大；而较化学打顶×低滴灌量组合株高增加13%，果枝长平均增加14%，籽棉产量却增加7%。化学打顶与人工打顶之间脱叶率及杂叶率无显著差异，而较低的滴灌量可以加快化学打顶棉花的脱叶进程。与人工打顶相比，化学打顶虽显著降低了上部果枝铃重，但对衣分及产量无显著影响。【结论】喷施打顶剂后的2次灌水控制在中滴灌量（32 m3·667 m－2），不仅可以调节化学打顶棉花的株型和脱叶进程，还可以在不降低籽棉产量的同时减少滴灌量，生产上具有一定的应用价值。

棉花；化学打顶；滴灌量；农艺性状；产量

整枝技术是调节棉花源库比例、延缓早衰的重要手段[1]，打顶是调节棉花营养生长、减少虫害、提高铃重和产量的重要整枝措施[2-4]；而目前生产上普遍采用的人工打顶因耗时、费力、效率低下，难以满足当前植棉规模化生产的需求[5]，严重影响了新疆棉花的可持续发展。研究表明，使用植物生长调节剂可以调节棉花株高及果枝长，提高棉花产量[6-8]。赵强等[9]应用植物生长调节剂复配而成的棉花打顶剂实现了控制顶尖生长的效应。化学打顶剂可以控制棉花株高及果枝生长、塑造紧凑株型、增加冠层透光性[10-11]，提高棉花产量[12]，对棉花纤维品质无显著影响[13]。有效的化学打顶还能够提高劳动效率、减少植棉成本[13-14]，对植棉技术轻简化、规模化种植具有重要意义。然而，喷施化学打顶剂后棉株容易出现营养生长与生殖生长不协调的现象，造成棉花顶尖二次生长[15]、株高偏高和顶部果枝冗余不成铃等。目前，针对化学打顶棉花再生长现象的研究较少。

Yeates等[16]指出将生长调节剂与灌水量、生育时期及栽培方式进行综合研究具有重要意义。灌水量可以调节植株高度、果枝数和棉花产量[17]；灌水量过高会引起棉花地上部植株徒长、果枝增多及根冠比降低[18-19]，而灌水量过低会使棉花矮化，严重影响棉花生长[20]。目前新疆棉花生产上打顶剂的使用往往是规模使用和逢时而施，生育期灌水则采用轮灌方式，这样不但造成了打顶剂种类的不统一，而且加大了与水分合理调配的难度，进而造成水分与打顶剂之间效应的不协调，引起棉花二次生长、消耗养分和机采难度加大、籽棉含杂率高。本试验针对棉花生产上布管方式及水分管理需求，研究不同滴灌量处理下棉花化学打顶农艺性状及产量的变化，探索与化学打顶剂施用期间相配套的滴灌量，为有效控制棉花营养生长、促进棉铃发育提供灌溉管理措施。

1 材料与方法

1.1 试验设计与方法

试验于2016年在新疆生产建设兵团149团13连42#东四条田（新疆石河子，44°56′N，86°12′E）进行，供试品种为新陆早45号，设人工打顶和化学打顶两种方式，化学打顶剂选用目前生产上推广应用的氟节胺复配型打顶剂（主要成分氟节胺，Flumetralin，N-乙基-N-2,6'-二硝基-4-三氟甲基苯胺）和缩节胺复配型打顶剂（主要成分缩节胺，Mepiquat chloride，1,1-二甲基氮杂环己基氯化物）。采用裂区设计，主区处理为打顶处理，设TA（喷施氟节胺复配型打顶剂）、TM（人工打顶）和TB（喷施缩节胺复配型打顶剂）3种。人工打顶时间为6月29日，人工摘除一叶一心。化学打顶采用背负式喷雾器喷施，氟节胺复配型打顶剂于6月29日喷施1号液，药剂作用为塑型，用药量100 mL·（667 m－2）；于7月9日喷施2号液，药剂作用控制顶尖生长，用药量150 mL·（667 m－2）。缩节胺复配型打顶剂于7月8日喷施，用药量30 mL·（667 m－2），且喷药前3 d及喷施后4 d内避免灌水施肥，并于7月19日用缩节胺12 g·（667 m－2）化控。裂区处理为滴灌量，设3种（全生育期灌水总量）：WH（高滴灌量）、WM（中滴灌量）和WL（低滴灌量），分别为384 m3·（667 m－2）、372 m3·（667 m－2）、362 m3·（667 m－2）；具体滴灌量处理见表1。

小区面积为27 m2，重复3次。采用一膜六行种植模式，行株距配置（66 cm+10 cm）×9 cm，于4月11日播种，留苗密度约为1.6万株·（667 m－2）；随水滴施尿素36.9 kg·（667 m－2）、磷酸二氢钾23.1 kg·（667 m－2）；全生育期采用缩节胺化控5次，总量为29 g·（667 m－2）；9月1日喷施脱叶催熟剂，9月28日进行机采收获；其他田间管理措施参照当地高产田。

表1 棉花生育期灌溉日期及灌溉量Table 1 Irrigation date and irrigation amount during growth period of cotton m3·（667 m－2）

1.2 测定项目与方法

1.2.1棉株农艺性状。打顶前后，每个处理选取长势均匀具有代表性的10株棉花（边行、中行各5株），重复3次，每隔7 d定点定株对棉花株高（子叶节至顶端）、主茎节间数、倒四及以上主茎节间长与果枝长进行调查，并于收获期均按人工打顶处理棉株平均果枝数分上、中、下层调查各处理棉花总果枝数及总果节数。

1.2.2棉株脱叶效果。吐絮期于每个处理选取长势均匀连续具有代表性的10株棉花（边行、中行各5株），重复3次，分别调查喷施脱叶剂前后棉株总叶片数、挂枝叶（离层形成而脱落留在茎枝上的叶片）、干枯叶（离层未形成而干枯在茎枝上的叶片），并计算脱叶率、杂叶率（挂枝叶与干枯叶占喷药前总叶片数的百分比）。

1.2.3产量及构成因素。于吐絮期在每个处理选取6.67 m2的样点，重复3～4次，调查样点内全部株数和铃数，折算出单株结铃数和单位面积总铃数并估算产量；于吐絮后期每个处理选择长势一致的棉株分层取上、中、下吐絮棉铃15个，重复3次，分开装袋、称量，测定铃重及衣分。

1.3 数据分析

数据经Microsoft Office 2010软件整理，采用SPSS 19.0软件进行两因素方差分析，不同处理之间所得的均值采用Duncan新复极差法（SSR）进行多重比较，然后经过t检验（α=0.05），采用SigmaPlot 12.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同滴灌量下化学打顶棉花农艺性状的变化

2.1.1棉花株高的变化。打顶后，人工打顶处理株高不再增长，而化学打顶处理随着打顶后时间的推移株高仍呈继续增长的趋势，于打顶后21 d基本稳定（图1）；化学打顶对棉花株高的控制效果受滴灌量的调节，随打顶后时间的推移，缩节胺复配型处理株高表现为，高滴灌量处理＞中滴灌量处理＞低滴灌量处理；氟节胺复配型处理株高表现为中、高滴灌量处理大于低滴灌量处理，且中、高滴灌量处理于打顶前期无显著差异，但打顶后28 d高滴灌量处理的株高出现了小幅度再增长。

化学打顶处理与人工打顶处理相比，在高滴灌量处理下，株高增加21%～31%，中滴灌量处理下增加20%～25%，低滴灌量处理下增加4%～11%；化学打顶处理之间棉花株高表现为，缩节胺复配型大于氟节胺复配型，其中高滴灌量处理下增加6%～13%，中滴灌量处理下增加3%～7%，低滴灌量处理下增加9%～11%。

2.1.2棉株上部果枝平均长度的变化。打顶14 d后，化学打顶与人工打顶相比，上部平均果枝长（不包含新生果枝）随滴灌量变化表现为，高滴灌量处理减少20%～30%，中滴灌量处理减少15%～19%，低滴灌量处理减少19%～22%（图2）；两种打顶剂对棉花果枝长均有显著抑制作用，而缩节胺复配型处理更易受水分影响，与氟节胺复配型相比，表现出在高滴灌量处理下增加6%～13%，中滴灌量处理下增加13%～27%，低滴灌量处理下增加6%～19%。

2.1.3棉花主茎及果枝长的差异。结果表明（表2），打顶后7 d，不同打顶处理、不同滴灌量处理棉花株高变化均呈极显著差异（P＜0.01），且打顶处理与滴灌量处理交互作用下株高呈显著差异（P＜0.05），并于打顶后14 d出现极显著差异。打顶后7 d，不同打顶处理之间主茎节数呈极显著差异，而滴灌量处理下呈显著差异，两者交互作用下差异不显著；打顶后14 d，不同滴灌量处理下主茎节数仍呈显著差异，且打顶处理与滴灌量处理交互作用对主茎节数的影响达到极显著水平；打顶后21 d，不同打顶处理、不同滴灌量处理及两者交互作用下均对主茎节数的影响达到极显著水平；而主茎上部节间（不包含新生节间）平均伸长量随打顶后时间增长无显著差异。说明主茎上部节间的生长量对株高差异的影响较小；而主茎节数的变化对棉花株高具有决定作用，表现在化学打顶处理棉花新生节间的出现及生长。

图1 不同处理对棉花株高的影响Fig.1 Effect of different treatments on plant height in cotton

图2 不同处理对棉花上部果枝平均长度的影响Fig.2 Effect of different treatments on the length of upper fruit branch in cotton

打顶处理与滴灌量对棉花果枝伸长的影响方式有所不同。随打顶后时间增加，不同滴灌量处理下，果枝长的差异性逐渐增强，方向由倒四果枝至顶端，表现为倒四果枝＞倒三果枝＞倒二果枝＞倒一果枝；不同打顶处理下，随打顶后时间增加果枝长的差异性逐渐增强，方向由顶端至倒四，表现为倒一果枝＞倒二果枝＞倒三果枝＞倒四果枝；打顶处理与滴灌量处理交互作用下，倒四果枝和倒二果枝于打顶后21 d（喷施化学打顶剂后14 d）差异极显著。

表2 不同处理下棉花株高及果枝长的显著性分析Table 2 Analysis on different treatments with plant height and branch length in cotton

2.1.4棉株上部新生果枝的变化。如图3，随着打顶后时间推移，化学打顶棉花上部新生果枝长逐渐增长，并于打顶后21 d基本稳定不再生长；氟节胺复配型打顶剂处理下，滴灌量处理对棉花上部新生第一果枝的影响表现为，高滴灌量处理较中、低滴灌量处理果枝长增加22%～40%，差异显著，而中低滴灌量处理之间无差异；且滴灌量变化对新生第二果枝无显著影响。缩节胺复配型打顶剂处理下，高滴灌量处理较中、低滴灌量处理新生第一果枝长增加48%～56%，新生第二果枝增加95%～154%，但中、低滴灌量处理对新生果枝长的影响差异不显著。说明缩节胺复配型处理棉花新生果枝更易受到滴灌量变化的影响。

2.1.5节枝比变化。不同打顶处理之间，全株及上部节枝比呈极显著差异，中部节枝比呈显著差异（表3）；而不同滴灌量处理下差异不显著；且打顶处理与滴灌量处理交互作用下全株节枝比呈显著差异；说明调节中、上部节枝比对改善棉花群体纵横生长状况具有重要意义，而化学打顶为棉花合理株型的塑造提供了基础。

2.2 不同滴灌量处理对化学打顶棉花生育后期脱叶效果的影响

2.2.1棉花脱叶率的变化。喷施脱叶剂后，随时间的推移，打顶处理对脱叶率具有显著影响（图4）。高滴灌量处理下，3种打顶处理的脱叶效果差异不大；中滴灌量处理下，喷药后5 d氟节胺复配型处理脱叶率高于人工打顶处理和缩节胺复配型处理11%～17%，喷药后10～20 d差异不大；低滴灌量处理下喷药后10 d，3种打顶处理脱叶率差异不大，喷药后15 d表现为氟节胺复配型打顶剂＞人工打顶＞缩节胺复配型打顶剂，但喷药后20 d氟节胺复配型处理脱叶率高于其他两种打顶处理3%～7%。

图3 化学打顶处理对棉株上部新生果枝的影响Fig.3 Effect of different chemical topping treatments on the length of upper new fruit branch in cotton

表3 不同处理对棉花节枝比的影响Table 3 Effect of different treatments on the ratio of fruit node/fruit branch in cotton

滴灌量变化对脱叶率的影响不显著；随脱叶剂喷施后时间的推移，不同打顶处理之间棉花脱叶效果表现为中、低滴灌量要优于高滴灌量处理，表现在较低的水分处理能够加快棉花的脱叶进程，但最终脱叶率却略低于高滴灌量处理。综上所述，打顶前后的滴灌量变化在一定程度上可以调节棉花吐絮后的脱叶进程，却不利于最终脱叶效果。

2.2.2机采前棉株杂叶率变化。高杂叶率的原棉会使清杂次数增加，进而导致棉花纤维品质下降，最终影响原棉的经济价值。试验结果表明（表4），喷药后5 d，不同滴灌量处理之间杂叶率呈极显著差异，表现为低滴灌量处理较中滴灌量处理增加3%，较高滴灌量处理增加8%；不同打顶处理与不同滴灌量处理交互作用下呈显著差异；随喷药时间的延长，各处理之间差异不显著。说明机采前杂叶数量不受打顶处理和打顶前后滴灌量变化的影响。

图4 不同处理对棉花脱叶催熟效果的影响Fig.4 Effect of different treatments on the rate of shed leaves in cotton

2.3 不同滴灌量下棉花化学打顶各部位铃重及衣分的变化

试验结果表明（表5），不同滴灌量处理之间，棉花各部位铃重及衣分无显著差异。而不同打顶处理之间，棉花植株上部铃重呈极显著差异，其中氟节胺复配型处理铃重较人工打顶处理和缩节胺复配型处理减少了9%～10%；植株中部铃重呈显著差异（P＜0.05），衣分差异不显著（P＞0.05）。不同打顶处理与不同滴灌量处理交互作用下各部位铃重和衣分差异不显著（P＞0.05）。

2.4 产量及构成因素的变化

不同打顶处理之间棉花产量及产量构成因素均无显著差异（表6）。不同滴灌量处理下，棉花收获株数、单株铃数、铃重及籽棉产量均呈极显著差异，且棉田总铃数差异也呈显著。不同打顶处理与不同滴灌量交互作用下对棉花产量及产量构成因子的差异均不显著。中滴灌量处理较低滴灌量处理不仅显著提高了单株铃数及总铃数，而且使化学打顶处理棉花产量增加7%～8%，但与高灌量处理之间差异不大。

表4 不同处理对机采前棉株杂叶率的影响Table 4 Effect of different treatments on ratio of impurity leaves in cotton before machine-picking

表5不同处理对棉花各部位铃重及衣分的影响Table 5 Effects of different treatments on boll weight and lint in different parts of cotton

表6 不同处理对棉花产量及产量构成因素的影响Table 6 Effect of different treatments on yield and yield components in cotton

3 讨论

3.1 滴灌量变化对棉花化学打顶棉株农艺性状及脱叶效果的影响

研究表明，化学打顶对棉花主茎及果枝的生长具有显著的抑制作用[11]。本试验研究表明，滴灌量与打顶处理对棉花株高及果枝长具有显著的交互效应，化学打顶处理棉花株高及果枝长随滴灌量的减少而降低，说明滴灌量变化有利于对化学打顶棉花株型的进一步调控。果枝长度对植物株型的构建具有举足轻重的地位[21]，果枝越长，果节数越多，越容易造成冠层的遮蔽，产量也难以提高。节枝比的大小反映棉株的纵横向生长状况，适宜的节枝比可以协调棉株纵横向伸展，有利于优质铃的形成，而高密条件下，节枝比应保持在2.5左右[22]。本试验研究表明：上部果枝的调控对棉花全株节枝比具有决定作用，化学打顶处理株型较为紧凑，节枝比为1.8左右；上部节枝比具有较大的调节潜力，为棉花增密增产提供了基础。此外，化学打顶可以调节棉花上部果枝长度，增加上部冠层透光[12-13]，减少由于果枝交错而引起的冠层遮蔽。而滴灌量的减少在控制化学打顶株高增长的同时可以减缓果枝的生长和无效新生果节的形成，有利于养分向有效铃分配和产量形成。

本研究表明，棉花化学打顶与人工打顶在最终脱叶率及杂叶率上无显著差异，但随滴灌量减少而略有降低，这与田晓莉等[23]的研究结果一致；化学打顶剂在较低滴灌量处理下加快了棉花吐絮后脱叶进程，这可能是因为植物生长延缓剂的使用可缓解水分胁迫对作物造成的生理伤害[24]。

3.2 滴灌量变化对化学打顶棉花产量的影响

研究表明，灌水量变化对棉花产量具有重要的调节作用[16,25-26]，灌水量过高或过低均不利于产量的形成[27]。Zhao等[28]指出生长调节剂的使用不会对棉花皮棉产量和纤维品质造成影响，而灌水量的变化对生长调节剂的使用也无显著影响[29]。化学打顶与人工打顶相比，棉花铃重无差异，衣分略有降低，产量相当[13]。本研究表明，氟节胺复配型打顶剂显著降低了棉花上部果枝铃重，但对平均铃重、衣分和产量无显著影响；此外，低滴灌量会显著降低化学打顶棉花的籽棉产量，中滴灌量处理较低滴灌量处理显著提高了单株铃数及总铃数，使化学打顶处理增产7%～8%，且与高滴灌量处理相比节省了更多的水，有利于节本增效。

4 结论

滴灌量可以进一步调节棉花化学打顶的株型和产量，且对缩节胺复配型打顶剂的影响大于氟节胺复配型打顶剂；中滴灌水量可控制化学打顶棉花主茎生长及果枝伸长，有利于塑造紧凑株型，且对化学打顶后棉花脱叶效果无显著影响，并在增加单株铃数的同时能节省更多的水，有利于产量形成和植棉成本的降低。

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Effect of Drip Irrigation Amount on the Agronomic Traits and Yield of Cotton Grown with a Chemical Topping in Northern Xinjiang,China

Xu Shouzhen1,Zuo Wenqing1,Chen Minzhi1,Sui Longlong1,Dong Hengyi2,Jiu Xingli2,Zhang Wangfeng1*
(1.Key Laboratory of Oasis Ecology Agriculture of the Xinjiang Construction Group/College of Agriculture,Shihezi University, Shihezi,Xinjiang832003,China;2.Regimental Farm 149,Agriculture Division 8 of the Xinjiang Construction Group,Shihezi, Xinjiang832052,China)

[Objective]The aim of this study was to examine the effects of drip irrigation amount on the agronomic traits and yields of cotton plants grown using a chemical topping,which may have implications for the application of chemical topping technology during cotton production.[Method]Two-factor experiments with three drip irrigation treatments and two topping methods were conducted under field conditions during the cotton-growing period in 2016.We used manual and chemical topping methods.Flumetralin and DPC topping agents were selected for the chemical topping.Agronomic traits,defoliation state before machine harvesting,and changes in yield were assessed to clarify the effects of chemical toppings following different drip irrigation treatments.[Result]There was a significant interaction between the topping methods and drip irrigation amount,which influenced cotton plant height and branch length.For the chemically topped cotton plants,the average plant height and branch length under the middle drip irrigation treatment were 6%and 12%lower,respectively,than those under the high drip irrigation treatment,but were 13%and 14%higher,respectively,than those under the low drip irrigation treatment.There were no significant differences in the effects of the middle and high drip irrigation treatments on the yield of chemically topped cotton plants.In contrast,the cotton yield of chemically topped plants was 7%-8%higher under the middle drip irrigation treatment than that under the low drip irrigation treatment.There were no significant differences in the defoliation rate and amount of miscellaneous leaves between the chemical and manual topping methods.However,the low drip irrigation treatment may have increased thedefoliation rate in the chemically topped cotton.Although the chemical topping method significantly decreased boll weight from the upper branches,it had no significant effect on the final yield and lint percentage.[Conclusion]Two rounds of a middle drip irrigation treatment(32 m3·667 m-2)after spraying plants with a topping agent may affect plant growth and decrease the defoliation rate of chemically topped cotton plants.Furthermore,the middle drip irrigation treatment does not appear to decrease seed cotton yields.Therefore,spraying plants with a topping agent and applying the middle drip irrigation treatment may be beneficial for cotton production.

cotton;chemical topping;drip irrigation amount;agronomic traits;yield

S562.04

A

1002-7807(2017)04-0345-11

10.11963/1002-7807.xszzwf.20170605

2017-01-05

徐守振（1990―），男，硕士研究生，xu.shouzhen@foxmail.com。*通信作者，zhwf_agr@shzu.edu.cn

国家科技支撑计划课题（2014BAD09B03）