筛选对脱叶剂敏感的南疆陆地棉种质资源

王天友，周 燕，刘春艳，李 娟，何良荣

(塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300)

0 引 言

【研究意义】近年来新疆植棉成本迅速增加，尤其是棉花采摘环节人工成本占比最高，极大地降低了棉农收益[1]。新疆机采棉种植面积迅速增加, 机械化采收率达70%以上, 机械采收虽然降低了棉花生产成本, 但导致棉花质量下降[2]。为了促进棉铃开裂和叶片脱落，提高机械采收效率并尽可能降低籽棉含杂率，棉花化学脱叶催熟技术已成为机械化采收必不可少的环节[3,4]。培育品质性状优良，对脱叶剂敏感且高产适宜机采的棉花品种是新疆棉花产业提质增效的前提保障。研究棉花种质资源，从中筛选或培育出适宜机采的棉花品种，对筛选和培育脱叶刘敏感棉花品种有实际意义。【前人研究进展】针对不同脱叶剂和施用脱叶剂适宜时间前人进行了较多研究[5-11]，认为过早喷施脱叶剂会影响棉铃的正常发育导致棉花产量和品质下降，适宜时间喷施脱叶催熟剂能够促进棉花叶片的脱落使棉铃相对提前和集中吐絮，对棉花的产量和品质影响较小。针对不同棉花品种脱叶剂敏感性的研究较少，宋敏等[12,13]选取生育期不同的10个主栽品种棉花对石河子机采棉适宜品种进行了研究，认为北疆早熟棉区选择机采棉品种时应选择生育期在120 d左右的品种。朱继杰等[14]选用12个棉花品种于吐絮期喷施脱叶剂噻苯隆，通过脱叶率与生理指标的相关性研究棉花品种对脱叶剂敏感性，结果表明，冀丰914对脱叶剂的反应较为敏感，邯7860对脱叶剂的反应较为迟钝。【本研究切入点】不同棉花品种喷施脱叶剂后脱叶效果有所不同[15,16]。研究南疆90份棉花种质资源筛选对脱叶剂敏感的南疆陆地棉种质资源。【拟解决的关键问题】对南疆90份陆地棉种质资源喷施脱叶效果较好的脱叶剂脱吐隆(复配乙烯利)，比较其对脱叶剂响应的差异，筛选出对脱叶剂敏感的棉花品种，为合理利用南疆棉花种质资源材料和培育对脱叶剂敏感适宜机械化采收的棉花新品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

以塔里木大学种质资源库收集的90份南疆棉花种质资源(品种或材料)为研究对象。脱叶剂：脱吐隆悬浮剂及专用助剂(德国拜耳作物科学公司生产)，乙烯利(上海华谊集团华原化工有限公司生产)。表1

表1 参试品种(材料)及编号Table 1 Germplasm of upland cotton in this experiment

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2017～2018年在新疆阿拉尔十二团11连进行，试验地土质为沙壤土，肥力中等均匀一致，前茬为棉花。采用随机区组试验设计，两次重复，试验小区行长4 m，株行比配置为(10+66+10)cm，机械覆膜打孔，人工点播，种植后田间管理同大田。于9月17日喷施脱叶催熟剂(Defoliant treatment，DT)，用量为脱吐隆悬浮剂225 mL/hm2，施用前脱吐隆与专用助剂1∶4混合均匀，乙烯利为180 mL/hm2，将脱叶催熟剂加入打药桶进行2次稀释后喷施，对照喷施等量清水(Control check，CK)。

1.2.2 调查项目

每小区选择定点5株进行调查，于施药当天调查棉花果枝叶数、叶枝叶数、主茎叶数，并调查未吐絮铃数和吐絮铃数。于施药后第2、4、7、12、17 d调查并记录相应天数的叶片数、吐絮铃数和未吐絮铃数。

1.3 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2010进行整理计算和作图，并采用DPS7.05对数据进行方差分析、多重比较(新复极差法)和聚类分析(系统聚类，类平均法)。脱叶率、脱叶药效、吐絮率、药后吐絮率计算方法[17]如下：

脱叶率(%)=(施药前叶片数-施药后叶片数)/施药前叶片数×100%；

脱叶药效(%)=(处理区叶片脱落率-对照区叶片脱落率)/(1-对照区叶片脱落率)×100%；

吐絮率(%)=吐絮棉铃数/棉铃总数×100%；

药后吐絮率(%)=(施药前未吐絮铃数-施药后未吐絮铃数)/施药前未吐絮铃数×100%。

2 结果与分析

2.1 喷施脱叶剂对脱叶率的影响

研究表明，喷施脱叶剂(DT)与清水对照(CK)的脱叶率差异达到了极显著水平，随着时间的增加喷施脱叶剂处理和对照的脱叶率都逐渐增加，而喷施脱叶剂处理的叶片脱叶率增加速度更快。对喷施脱叶剂处理和喷施清水的90个品种不同时期的脱叶率(%)，进行两因素方差分析，喷施脱叶剂催熟剂处理与对照差异都达到极显著水平，喷施脱叶剂能够促进棉花叶片脱落。品种间的差异在第4 d和第7 d达到显著水平，品种间不同时间的脱叶特性有所不同。表2，图1

表2 喷施脱叶剂与对照90个品种脱叶率方差分析P值Table 2 Variance analysis P values of defoliation rate of 90 cultivars

清水对照的90个棉花种质间脱叶率(%)多重比较结果表明，不同棉花品种的脱叶率在第2 d时无显著差异，之后随着时间增加，品种间脱叶率差异越来越大，不同品种其叶片脱落率都随着时间增加逐渐增大，且品种间的差异逐渐增大。第17 d时平均脱叶率为53.91%，脱叶率高达70%以上的品种有：中1618、新陆中70、中41和中棉所96号。而脱叶率不到40%的品种有：创3号、JP-2、JP-12、创1号、R6×R20。

不同品种脱叶率的差异随着时间的增加呈先增加后下降的趋势，其脱叶率在第4 d及第7 d差异最大，然后随着时间的增加脱叶率差异变小，在第17 d时无显著差异。第17 d时平均脱叶率达88.73%，脱叶率高达95%以上的品种有10个：新陆中2号、新陆中5号，合信27、军棉1号、新陆中30号、中棉所641、新陆中26号、新陆中29号、JP-11、中414。脱叶率不到80%的品种有：TH14-22、JP-9、新陆中67号、新陆中27号、中1618、新陆中10号。

2.2 喷施脱叶剂对药后吐絮率的影响

喷施脱叶剂与对照相比药后吐絮率脱叶率差异达到了极显著水平，随着时间的增加喷施脱叶剂处理和对照的药后吐絮率都逐渐增加。对喷脱叶剂和清水对照的90个不同品种药后吐絮率(%)进行两因素方差分析，喷施脱叶剂与对照间药后吐絮率差异都达到了极显著水平，喷施脱叶剂能够促进棉铃吐絮。不同品种间的药后吐絮率在第4 d至第17 d差异都到了极显著水平。不同处理与品种间的差异在第4 d时达到了极显著水平，不同品种喷施脱叶剂后的药后吐絮率有所不同。表3，图2

注：不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，下同

表3 喷施脱叶剂与对照90个品种药后吐絮率方差分析P值Table 3 Variance analysis of boll open rate P values of 90 cultivars

图2 喷施脱叶剂下陆地棉药后吐絮率变化Fig.2 Effect of defoliant on the rate of cotton boll opening

2.3 不同类型叶片脱叶率及脱叶药效对比

分别计算第2、4、7、12、17 d果枝叶、叶枝叶、主茎叶的脱落率表明，清水对照组果枝叶和叶枝叶的叶片脱落率比较低，在第2 d时在10%以下，随着时间增加叶片脱落率逐渐增加，到第17 d时仍然在45%左右。而主茎叶在未喷施脱叶剂的情况下，最终的脱叶率可达到91%，即大部分主茎叶会随着棉花的成熟自然脱落。喷施脱叶剂可以促进棉花各种类型叶片的脱落，最终叶枝叶脱落率达到83%以上，果枝叶的脱落率达到89%以上，主茎叶的脱落率达到96%以上。图3

对3种类型叶片的脱叶药效进行多重比较，第2 d时叶枝叶的脱叶药效比果枝叶和主茎叶的脱叶药效好，第4 d时3者之间差异不显著，第7 d时果枝的脱叶药效显著高于叶枝叶和主茎叶，第12 d和第17 d时果枝叶>叶枝叶>主茎叶且3者有显著差异。表4

不同类型叶片脱叶药效的动态变化规律，不同类型叶片的脱叶药效在第4 d时趋向一致，而在第4 d到第7 d果枝叶的脱叶药效迅速提高，并保持较高的脱叶药效；叶枝叶的脱叶药效在第7 d到第12 d提高较快；主茎叶的脱叶药效较差。图4

图3 不同类型叶片脱落率Fig.3 The defoliation rate on different types of leaves

表4 喷施脱叶剂后不同类型叶片的脱叶药效(%)多重比较Table 4 Multiple comparison of defoliation effect (%) on different types of leaves

2.4 脱叶剂敏感品种的筛选

在距离为47处，可将90个品种可分为4类，其中第Ⅰ类包含15个品种，脱叶效果较差；第Ⅱ类有64个品种，脱叶效果最好；第Ⅲ类有2个品种，脱叶效果较好；第Ⅳ类有9个品种，脱叶效果最差。对4个类群的脱叶率(%)进行多重比较，第二天时第Ⅲ类脱叶率最高为25.35%，第Ⅳ类脱叶率次之，第Ⅰ类和第Ⅱ类脱叶率显著低于第Ⅲ类。第四天时第Ⅲ类脱叶率最高为44.63%，第Ⅱ类次之，第Ⅰ类和第Ⅳ类脱叶率显著低于第Ⅲ类。第7 d后第Ⅱ类与第Ⅲ类脱叶率最高，且除第17 d与第Ⅰ类差异不显著，其余都显著高于第Ⅰ类和第Ⅳ类，且第二类中的品种最终的脱叶率最高。不同类别间的吐絮率方差分析差异并不显著，仅列出其平均值，第Ⅱ类中的品种吐絮率一直最高。第Ⅱ类品种对脱叶剂的作用敏感，且吐絮率高，可作为南疆脱叶剂敏感适宜机采棉花品种或为脱叶剂敏感适宜机采的棉花新品种培育的种质资源。

第二类中脱叶率在90%以上同时吐絮率在95%以上的有35个：1286(2)、99B×R9(6)、JP-1(8)、JP-11(10)、JP-6(16)、JP-7(17)、KL09-43(20)、新陆中12号(27)、新陆中14号(28)、新陆中15号(29)、新陆中16号(30)、新陆中18号(32)、新陆中2号(33)、新陆中20号(34)、新陆中21号(35)、新陆中26号(39)、新陆中28号(40)、新陆中29号(41)、新陆中3号、新陆中30号(43)、新陆中37号(47)、新陆中38号原种(48)、新陆中5号(50)、新陆中59号(52)、新陆中6号(54)、新陆中7号(55)、YZ321(58)、创5(63)、德农0908原种(64)、合信27(66)、军棉1号(69)、品5(70)、中414(82)、中49×FTA(85)、中49×新陆中13号(86)、中棉641(89)、中棉所96(90)。其中脱叶率和吐絮率都达到95%以上的品种有6个：JP-11(10)、新陆中2号(33)、新陆中29号(41)、军棉1号(69)、中414(82)、中棉641(89)。表5，表6，图5

图4 不同类型叶片脱叶药效对比Fig.4 Comparison of defoliation effect on different types of leaves

表5 不同类别间脱叶率(%)多重比较Table 5 Multiple comparisons of defoliation rate (%) among different categories

图5 南疆90个棉花品种脱叶药效聚类Fig.5 Cluster map of defoliation effect of 90 cotton varieties in Southern Xinjiang

表6 不同类别间吐絮率(%)平均值Table 6 Average of boll open rate (%) among different categories

3 讨 论

喷施脱叶剂和清水对照的脱叶率和药后吐絮率都达到了极显著水平，喷施脱叶剂能够促进棉花叶片脱落和棉铃吐絮，这与陈贝贝等[6]、雷斌等[8]、高丽丽等[11]的研究结果相同。不同品种间的脱叶率在第4 d和第7 d时差异达到显著水平，品种间药后吐絮率从第4 d开始一直处于极显著水平，喷施脱叶剂后品种间在第4 d和第7 d时的脱叶率不同，之后随着时间增加各品种间脱叶率的差异并不显著。品种间的脱叶率不同可能是因为不同品种的熟性不同，喷施脱叶剂后的响应速度不同则与品种特性有关。田景山等[18]的研究认为喷施脱叶剂后(7.0±1.0)d内叶片脱落率最高，是实现良好脱叶效果的关键时间段，研究表明，喷施脱叶剂后的4～7 d是品种间脱叶率差异最大的时间段，可反应出不同品种对脱叶剂的敏感性。Faircloth J C等[19]利用ST474和DP5409研究产量和品质与喷施脱叶剂时间的关系，适宜喷施脱叶剂时间因品种不同而有所不同。曹阳等[20]选用三个熟性不同的品种进行脱叶剂试验，早熟品种并未表现出好的脱叶效果，认为不能以品种熟性确定对脱叶剂反应的敏感程度。宋敏等[13]研究认为棉花生育期与脱叶率呈负相关，生育期越长，对脱叶剂敏感性越弱。关于脱叶剂敏感性及其影响因素并没有明确的评价标准，大部分研究都是以脱叶率及吐絮率作为评价指标，研究结果表明，喷施脱叶剂后第4～7 d的脱叶率可以作为棉花品种脱叶剂敏感性的评价指标。

不同类型叶片的脱落率也不相同，主茎叶的自然脱叶率就能达到较高水平，而果枝叶和叶枝叶的脱落率很低但喷施脱叶剂后则能达到较高的水平，从脱叶效果上看果枝叶的脱落效果最好，叶枝叶次之，而主茎叶较差，张国蕾[3]研究认为喷施脱叶剂后落叶规律是上层叶片小叶及新叶先脱落,大叶、老叶和主茎叶后脱落，而中下层大叶、老叶及主茎叶先脱落。由于果枝叶分布在棉株上部，能够接受较多药液，而叶枝叶可能不能均匀充分的受药，因此喷施脱叶剂过程中应注意不同部位叶片均匀喷施。刘晓丹等[21]研究认为喷施2遍脱叶剂较喷施1遍效果好，生产上可采用2次喷施以达到较好的脱叶效果。

4 结 论

4.1 聚类结果可将90个品种分为4类，根据脱叶药效聚类能够反映出不同品种的特性，分类结果比较可信。第二类品种第2 d的脱叶率最低，但吐絮率最高，属于“青枝绿叶吐白絮”的品种类型，且对脱叶剂最敏感，在第7 d时脱叶率达到较高水平，在第12 d和第17 d时脱叶率处于最高水平，且吐絮率在4类中一直处于最高的水平。从第二类品种中挑选农艺性状优良适宜机采的品种，或者作为培育脱叶剂敏感的棉花新品种的种质材料，其中典型品种有：JP-11(10)、新陆中2号(33)、新陆中29号(41)、军棉1号(69)、中414(82)、中棉641(89)。

4.2 不同品种的脱叶率和吐絮率有所不同，喷施脱叶剂后不同品种的脱叶效果和药后吐絮率也不相同。自然状态下果枝叶和叶枝叶自然的脱叶率较低，主茎叶的脱叶率较高，喷施脱叶剂后果枝叶的脱叶效果最好，叶枝叶次之，主茎叶最差。