新疆棉区棉花化学打顶剂的筛选研究

王香茹 ，张恒恒 ，庞念厂 ，董强 ，贵会平 ，胡莉婷 ，宋美珍 *，张西岭 *

（1.中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳455000 2.中国农业大学资源与环境学院农业气象系，北京100193）

棉花具有无限生长习性，棉花打顶是我国棉花生产中的1项重要环节，通过人工掐除顶芽及上部部分幼叶（通常指一叶一心）打破顶端优势，促进棉花营养生长向生殖生长转变。长期以来，新疆棉区一直采用传统的人工打顶。随着我国经济和社会的发展，近些年来棉花生产中劳动力缺乏和劳动力价格上涨导致棉花成本居高不下，植棉效益降低[1-3]，实现全程机械化成为现代棉花生产发展的必然趋势。新疆棉区棉花生产机械化程度较高，尤其是新疆生产建设兵团（以下简称“新疆兵团”），耕地、播种、植保和采收基本实现机械化，唯有打顶环节主要依赖人工，严重制约机械化作业的发展。

近年来，有关化学打顶技术的研究备受关注[4-5]。化学打顶是指应用植物生长调节剂降低棉花主茎和果枝顶芽的分化速率、抑制上部主茎节间的伸长生长，起到与人工打顶相似的作用[6-8]。研究表明，化学打顶不会造成产量和品质的显著降低[6,9]，且在某些条件下会有增产作用[10-12]。然而，也有研究指出化学打顶棉花空果枝和脱落数增加导致棉花产量较人工减少[13]，且生产中也因发生化学打顶棉田减产而导致化学打顶技术在生产上难以广泛推广使用，新疆棉花打顶仍以人工为主[14]。化学打顶棉花产量表现不一致可能与品种、打顶剂种类、打顶技术及配套栽培措施有关[15-16]。因此，本试验进一步研究、明确不同品种和化学打顶剂及其互作效应对化学打顶效果的影响，筛选出适宜新疆棉区的化学打顶剂，旨在完善新疆棉区棉花化学打顶技术，促进新疆棉区棉花生产全程机械化实现。

1　材料与方法

试验于2017年在中国农业科学院棉花研究所新疆胡杨河试验站 （新疆兵团第七师130团7连，44°43′N，84°48′E）进行，供试品种（品系，以下称品种）为中早优1702（杂交组合）和中641，供试化学打顶剂为氟节胺 （浙江禾田化工有限公司研发生产）、金棉化学打顶剂（新疆金棉科技有限责任公司生产，以下简称“金棉”）、智控专家（北京神农源生物科技发展有限公司生产）、西域金杉（乌鲁木齐碧都农业科技有限责任公司生产）和万佳丰（东立信生物工程有限公司生产）。

1.1　试验期间气象条件

2017年棉花生育期间 （4月19日－9月30日）的气温和降水如图1所示，数据由乌兰乌苏气象站提供。棉花打顶后1个月内（7月份）平均气温在25℃左右，月最高气温约35℃，月最低气温高于15℃，降水量不足10 mm。

图1　2017年棉花生长季月累计降水量和月平均气温

1.2　试验设计

试验采用裂区设计，品种为主区，打顶处理为裂区，包括5种化学打顶剂处理、空白（不打顶）和人工打顶共7个处理。人工打顶时间为6月30日（该地区打顶时间）；6月30日喷施氟节胺1号药（1 500 mL·hm－2，整枝塑形，仅氟节胺处理的小区），7 月 10 日喷施氟节胺 2 号药（1 200 mL·hm－2，封顶）、金棉（750 mL·hm－2）、西域金杉（2 250 mL·hm－2）， 万佳丰 （750 mL·hm－2） 和智控专家（750 mL·hm－2），各化学打顶剂用量为推荐剂量。试验设3次重复，共42小区。试验采用76 cm等行距种植方式，株距9.8 cm，试验小区为2膜6行区，行长7.2 m，小区面积32.8 m2

1.3　试验地管理

试验地于2017年4月19日播种，4月23日滴出苗水，6月16日进头水，8月24日最后一次滴水。棉花生育期内滴水11次（包括出苗水），滴水总量 3 225 g·hm－2。 随水滴入的 N、P2O5、K2O 分别为222.8.5 kg·hm－2、121.5 kg·hm－2和 81.0 kg·hm－2。在棉花蕾期、初花期和打顶后（7月20日）进行化控， 缩节胺用量为分别为 15 g·hm－2、30 g·hm－2和300 g·hm－2。其他病虫害防治、脱叶催熟剂喷施等田间管理同常规大田。

1.4　调查和取样方法

1.4.1株型性状。人工打顶前1 d（6月29日）在每小区选长势均匀的代表性植株5株，分别于7月9日、7月16日、7月24日、7月30日和8月6日调查标记株株高和果枝数。

1.4.2产量性状。于9月30日进行标记株和小区收获，分下（第 1～4果枝）、中（第 5～8果枝）、上（第9及以上果枝）3部分分别收获标记植株的吐絮棉铃（有效铃），根据每小区实际株数和标记植株的有效铃数计算单位面积有效铃数。收获完标记植株后混收小区其他植株的吐絮铃，将其与标记植株吐絮铃合并，计算单位面积的实收产量。根据标记株收获的铃数和籽棉质量计算铃重，籽棉轧花后称皮棉质量，计算衣分。

1.4.3早熟性。以8月30日调查的吐絮率（吐絮铃数占总铃数的比例）表示棉田早熟性。

1.4.4纤维品质。取标记株分部位收获的皮棉15～20 g送农业部棉花品质监督检验测试中心测定纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值。

1.5　数据整理与统计分析

用Microsoft Excel 2010对数据进行基本整理和作图，用IBM SPSS 20.0的一般线性模型进行方差分析，用Duncan’s test进行多重比较。

2　结果与分析

2.1　品种和打顶处理对棉株生长的影响

由图2和图3可以看出，品种间棉花株高差异较大。中641各打顶处理最终平均株高为95.7 cm，单株果枝为15.1个；中早优1702各打顶处理最终平均株高和单株果枝分别为108.3 cm和15.6个，较中641株高增加13.2%，单株果枝增加0.5个。

与人工打顶相比，化学打顶剂和空白处理棉花株高和果枝数增加（图2、图3）。人工打顶后9 d（7月9日）棉花纵向生长已基本停止，株高和果枝数不变。喷施化学打顶剂后6 d（7月16日），各化学打顶剂处理棉花株高较打顶前增加1～3 cm，药后6～14 d棉花株高基本固定，不再增加。化学打顶剂处理后27 d（8月6日），单株果枝较处理前增加1个左右，较人工打顶增加1.0～3.5个。空白处理（不打顶）棉花株高和果枝数变化与化学打顶处理一致，且无显著差异。

图2　化学打顶后0～27 d各处理棉花株高的动态变化

图3　化学打顶后0～27 d各处理果枝数的动态变化

2.2　品种和打顶处理对棉花产量与产量构成因素的影响

方差分析结果（表1）显示，品种对棉花产量与产量构成因素影响显著。中早优1702各打顶处理平均籽棉产量、单位面积收获铃数、铃重和衣分分别 为 7 256.1 kg·hm－2、136.5 个·m－2、6.4 g 和45.2%，较中641分别显著增产8.6%（578.8 kg·hm－2）、减少 9.7%（14.5个·m－2）、 增加 25.5%（1.3 g）和提高4.9百分点。

打顶处理极显著影响籽棉产量和铃重，而对铃数和衣分影响较小（表1）。各打顶处理中，空白处理（不打顶）产量最高，人工打顶略减少，但差异不显著。与人工打顶相比，化学打顶剂金棉和氟节胺处理籽棉产量分别减少0.8%和2.1%，但差异不显著。化学打顶剂西域金杉、万佳丰和智控专家处理籽棉产量较人工打顶显著减少2.8%、4.6%和5.2%。人工打顶铃重最低，空白对照、金棉和氟节胺处理铃重较人工打顶增加0.3～0.4 g，西域金杉、万佳丰和智控专家处理较人工打顶显著增加0.6～0.8 g。

表1　品种和打顶处理对棉花产量与产量构成因素的影响

品种和打顶处理的互作效应显著影响籽棉产量（表1）。对于中早熟品种中早优1702，金棉和西域金杉2种打顶剂处理棉花产量与传统人工打顶相当，氟节胺处理较人工打顶产量减少3.0%，但差异不显著；万佳丰和空白处理两者产量较人工打顶显著减少4.5%和4.9%；智控专家处理产量最低，较空白和其他化学打顶剂处理减少2.9%～7.7%，较人工打顶显著减少7.6%。不同打顶处理对中早优1702衣分和铃重影响较小，对铃数影响显著。氟节胺处理铃数最多，较人工打顶和空白分别增加7.4%和27.9%，较其他化学打顶剂处理增加9.2%～41.2%。智控专家处理铃数最少，较其他处理减少3.6%～26.2%，表明智控专家处理产量减少主要是铃数的显著减少引起的。中641各打顶处理中，空白处理产量最高，较其他处理显著增加6.5%～12.6%；西域金杉处理产量最低，较空白和人工打顶处理分别减少11.2%和5.0%。除西域金杉外，其他化学打顶剂处理棉花产量与人工打顶相比差异不显著。中641的5种化学打顶剂处理产量高低为氟节胺＞金棉＞智控专家＞万佳丰＞西域金杉。不同化学打顶剂处理对中641衣分和铃数影响较小，铃重较人工打顶增加0.5～1.0 g，智控专家、万佳丰和西域金杉处理铃重与人工打顶差异达到显著水平。

2.3　品种和打顶处理对棉花熟性的影响

由图4可知，品种显著影响棉花熟性。中早优1702各处理平均吐絮率在50%以上，显著高于中641（平均为9.9%）。不同打顶处理之间棉花吐絮率差异均不显著，表明不同打顶处理对棉花熟性影响较小。品种与打顶处理的互作效应也不显著。

图4　不同打顶处理棉铃吐絮率

2.4　品种和打顶处理对纤维品质的影响

方差分析结果（表2）显示，2个品种间不同部位棉铃纤维品质均存在显著或极显著差异。中641各处理平均纤维长度和断裂比强度分别为35.0 mm 和 34.2 cN·tex－1（下部）、33.6 mm 和 34.1 cN·tex－1（中部）、31.8 mm 和 32.5 cN·tex－1（上部），均在“双30”以上；中早优1702各打顶处理的平均纤维长度和断裂比强度分别为32.3 mm和32.2 cN·tex－1（下部）、32.5 mm 和 32.4 cN·tex－1（中部）、29.3 mm 和 29.6 cN·tex－1（上部），较中 641 纤维长度显著减少1.1～2.7 mm，断裂比强度显著降低1.7～2.9 cN·tex－1。中641中下部棉铃马克隆值显著高于中早优1702，但上部棉铃马克隆值显著低于中早优1702。

由表2可知，打顶处理、品种和打顶处理的互作效应对纤维品质的影响均不显著，化学打顶不会造成纤维品质显著降低。

3　讨论

与人工打顶不同，化学封顶技术不能立即抑制主茎的生长，一般在药后3 d逐渐起效、至药后15～20 d才能完全抑制主茎的生长[4]，因此，棉花最终株高和果枝数显著高于传统人工打顶[5-6,9]，而显著低于和少于不打顶[8]。本试验结果与之有共同之处但并不完全一致，这可能与棉田水分管理差异较大有关。本试验中，播种后到7月底累计降水量仅为104.8 mm，7月份降水仅为7.2 mm，而生育期内灌水量（出苗水除外）为 3 045 m3·hm－2，较新疆目前常规灌水量（4 000 m3·hm－2左右）减少 24%，适度的水分亏缺协调了生殖生长与营养生长的关系，减少营养生长[17]。因此，本试验中不打顶处理（空白）棉花的株高和果枝数的变化与打顶剂处理差异较小，化学打顶剂对株型的控制效果与常规滴灌量或者过量的情况下相差较大，化学打顶剂对株型的调控效应并不明显。韩焕勇等研究也表明化学打顶剂对株型的调控效应受灌水量的影响较大[16]。

表2　品种和打顶处理对棉花纤维品质的影响

已有研究报道中，存在化学打顶产量较人工打顶减产、平产和略增等不一致的情况。本试验中平产、减产和增产均存在，主要是与化学打顶剂种类和棉花品种有关。本试验中，金棉化学打顶剂和氟节胺在2个品种间均获得与人工打顶相当的产量，万佳丰减产5%左右，而西域金杉和智控专家品种间异较大。可知，金棉化学打顶剂和氟节胺对品种要求较低，适应性广。已有化学打顶研究表明，化学打顶不会造成响纤维品质下降 （个别部位个别纤维指标除外），或是熟性推迟[9]，本试验结果与前人一致。

本试验中，中641不打顶（空白）处理产量不低于人工打顶，表明在一定的条件（适宜品种、低水肥和缩节胺化控）下新疆棉花可不打顶。黎芳等在黄河流域棉区得到类似结果[9]。而在国外棉花打顶并不是1项必要环节，印度、巴基斯坦和西非、中非等植棉技术欠发达国家不采用打顶措施，美国和澳大利亚等植棉技术较先进的国家依靠较低的氮（N）肥投入 （一般在135 kg·hm－2）和适时适量地应用DPC等措施实现棉花生长中心的转移，使其在最后有效开花期（Last effective bloom date，指当日开放的白花在常年天气条件下可正常成熟）之前达到生理终止（即Cut-out，棉铃发育对碳水化合物的需求超过了叶片的同化能力，导致主茎和果枝节数停止増长，此时倒四或倒五果枝第一果节为白花）[18-19]。由此可知，新疆地区也可通过水分、氮肥运筹和DPC系统化控实现棉花封顶。

4　结论

试验表明，化学剂打顶处理棉花株高和主茎叶片数高于人工打顶，但化学打顶前后棉花株高增长不足5 cm，说明化学打顶能有效调控株型。化学打顶或不打顶处理的棉花纤维品质不低于人工打顶；化学打顶对棉花产量的影响与打顶剂种类和棉花品种有关，对于早熟品种可选氟节胺、金棉化学打顶剂和西域金杉，而生育期较长品种可选金棉化学打顶剂、氟节胺和万佳丰。金棉化学打顶剂和氟节胺处理棉花产量、纤维品质和熟性不低于人工打顶，且品种适应性较好，可在新疆棉区推广应用。

参考文献：

[1]毛树春.我国棉花种植技术的现代化问题——兼论“十二五”棉花栽培相关研究[J].中国棉花，2010，37(3)：2-5.

[2]喻树迅，张雷，冯文娟.快乐植棉——中国棉花生产的发展方向[J].棉花学报，2015，27(3)：283-290.

[3]张淑荣，刘朝敏.我国棉花主产区区域竞争力及生产趋势分析[J].中国棉花，2011，38(11)：2-6.

[4]易正炳，陈忠良，刘海燕.化学打顶整枝剂在棉花上的应用效果研究[J].中国农技推广，2013，29(5)：32-33.

[5]戴翠荣，赵晓雁，余力，等.氟节胺化学打顶对南疆棉花农艺性状及产量的影[J].新疆农业科学，2015，52(8)：1394-1398.

[6]赵强，周春江，张巨松，等.化学打顶对南疆棉花农艺和经济性状的影响[J].棉花学报，2011，23(4)：329-333.

[7]董春玲，罗宏海，张亚黎，等.喷施氟节胺对棉花农艺性状的影响及化学打顶效应研究[J].新疆农业科学，2013，50(11)：1985-1990.

[8]康正华，赵强，娄善伟，等.不同化学打顶剂对棉花农艺及产量性状的影响[J].新疆农业科学，2015，52(7)：1200-1208.

[9]黎芳，王希，王香茹，等.黄河流域北部棉区棉花缩节胺化学封顶技术[J].中国农业科学，2016，49(13)：2497-2510.

[10]刘剑光，肖松华，吴巧娟，等.简化整枝对棉花农艺性状的影响[J].江西棉花，2005，27(6)：25-28.

[11]周欢，彭龙，原保忠，等.棉花打顶和保留营养枝的效应研究[J].中国农学通报，2011，27(33)：166-170.

[12]刘燕，原保忠，张献龙，等.缩节胺和整枝打顶对棉花产量及品质的影响[J].农学学报，2013，3(6)：8-12.

[13]孙国军，李克富，彭延.南疆棉区棉花利用氟节胺打顶技术试验[J].棉花科学，2014，36(2)：23-25.

[14]王刚，张鑫，陈兵，等.棉花化学打顶剂在新疆的推广应用现状及发展策略[J].中国植保导刊，2016(1)：76-80，75.

[15]韩焕勇，王方永，陈兵，等.氮肥对棉花应用增效缩节胺封顶效果的影响[J].中国农业大学学报，2017，22(2)：12-20.

[16]韩焕勇，王方永，陈兵，等.灌水量对北疆棉花增效缩节胺化学封顶效应的影响[J].棉花学报，2017，29(1)：70-78.

[17]高延军，裴冬，张喜英，等.棉花调亏灌溉效应研究[J].中国生态农业学报，2004，12(1)：136-139.

[18]Bourland F M,Oosterhuis D M,Tugwell N P.Concept for monitoring the growth and development of cotton plants using mainstem node counts[J].Journal of Production Agriculture,1992,5(4):532-538.

[19]McConnell J S,Glover R E,Vories E D,et al.Nitrogen fertilizationandplantdevelopmentofcottonas determined by nodes above white flower[J].Journal of Plant Nutrition,1995,18(5):1027-1036.