脱叶剂对两种机采模式下棉花脱叶效果及纤维品质的影响

周先林, 覃琴, 王龙,2, 李璐, 胡成成,洪秀春, 王伟, 朱海勇,2*

(1.中国农业科学院西部农业研究中心， 新疆 昌吉 831100； 2.中国农业科学院棉花研究所， 河南 安阳 455000)

棉花机械化采收是减轻劳动强度、降低植棉成本、提高植棉效益的重要途径[1]，而脱叶催熟技术是棉花机械采收过程中的重要环节。脱叶催熟剂使用是否得当直接影响棉花脱叶和吐絮效果、产量和品质的变化，对采摘、存放、加工质量等程序也会产生严重影响[2]。“矮、密、早”是新疆棉花栽培的主要模式，也是新疆棉花取得高产、优质的主体技术[3]。随着新疆棉花大面积实施机械采收，高密度种植模式由于田间群体较大，株行距较小，喷施脱叶剂后脱叶效果差，导致收获前脱叶率较低，机采籽棉含杂量较高，严重影响机采棉品质，制约机采棉的发展[4-7]。为确保棉花机械采收的效果和质量，国外机采棉主要采用单行等行距的种植模式，我国近年来一些地区也开始试行76 cm等行距的机采棉种植模式，取得了较好的效果[8]。

前人对棉花不同机采模式的研究已有较多报道。陈冠文等[9]研究表明，与宽窄行高密度种植相比，等行距密植提高了光能利用率，实现了高产，同时减少了田间机械作业和人工作业，更加适宜机械采收，且化学脱叶效果好，能提高机采棉的采收质量；廖凯等[10]分析得出，等行距棉花较宽窄行棉花种植密度低，但平均产量高，平均皮棉含杂率更低，机采棉品质更好；李建峰[11]研究认为，株行距配置会影响棉株脱叶率、挂枝叶片数，等行距低密度下脱叶效果较宽窄行更好，不同行距条件下棉花纤维品质各主要指标无显著性差异；但也有研究认为，不同种植模式下纤维长度整齐度、马克隆值等有明显差异[8]。目前，针对单一机采模式下脱叶剂筛选的研究较多[12-20]，但对不同机采模式下脱叶剂筛选的研究较少。本文通过比较两种机采模式下不同脱叶剂对棉花产量、脱叶效果及棉纤维品质的影响，旨在明确昌吉棉区“宽早优”机采模式的可行性以及筛选出适宜昌吉棉区推广应用的脱叶剂产品，为建立北疆“宽早优”机采棉高产高效栽培技术体系提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年在中国农业科学院西部农业研究中心老龙河试验基地(中国农业科学院昌吉综合试验基地)进行。试验田土壤为盐化灰漠土，土壤质地为壤土，土壤肥力均匀，灌溉条件良好。耕层基础土壤养分状况为：有机质0.969%，碱解氮26.8 mg·kg-1，速效磷8.6 mg·kg-1，速效钾391.2 mg·kg-1，pH 8.0。

1.2 试验期气象条件

2018年9月10日，喷施脱叶剂当天的平均温度为17.9 ℃；喷施后第5 d，平均温度为14.2 ℃；喷施后第10 d，平均温度为15.0 ℃；喷施后第15 d，平均温度为15.4 ℃；喷施后第20 d，平均温度为15.3 ℃。在试验期内，9月12日至13日、9月24日至25日有小雨(图1)。

1.3 试验材料

供试脱叶剂有5种，分别为：脱吐隆，540 g·L-1悬浮剂(江苏辉丰生物农业股份有限公司生产)；瑞娇，75%可湿性粉剂(江苏瑞东农药有限公司生产)；瑞脱龙，81%水分散粒剂(江苏瑞邦农药厂有限公司生产)；阔笑，540 g·L-1悬浮剂(安阳市锐普农化有限责任公司生产)；赛得利，540 g·L-1悬浮剂(江苏东宝农化股份有限公司生产)。供试棉花品种为中棉M02(中国农业科学院棉花研究所提供)。

1.4 试验设计

试验设置2种机采棉种植模式，分别用 M1和M2表示。M1为一膜六行宽窄行(10 cm+66 cm+10 cm+66 cm+10 cm+66 cm)种植模式，株距10 cm，理论密度26.33万株·hm-2；M2为一膜三行等行距(76 cm+76 cm+76 cm)种植模式，株距10 cm，理论密度13.16万株·hm-2。试验采用随机区组设计，每个处理3次重复，每个小区长10 m，3个播幅宽，每个播幅宽2.3 m。播前用二甲戊灵进行土壤封闭处理，4月15日进行机械铺膜打孔，人工点播，9月10日喷施脱叶剂。试验田间管理同当地大田生产。脱叶剂具体试验处理如表1所示。

表1 不同处理下脱叶剂用量情况Table 1 Defoliant dosage under different treatments

1.5 测定项目及方法

1.5.1脱叶率和吐絮率的计算 在每个小区边行和中行各选取有代表性的10株植株做好标记，于施药前先调查标记棉株的叶片总数和吐絮数，在施药后第5、第10、第15和第20 d 分别调查棉株叶片数和吐絮数。按照下列公式计算脱叶率和吐絮率。

1.5.2经济产量的测定 于收获期调查每个小区实际株数及单株铃数，并在各小区随机拾取棉株上、中、下部吐絮铃，共计50个。测定其铃重、衣分。皮棉产量依据测定的各小区实际收获株数、总铃数、铃重及衣分计算。

1.5.3纤维品质的测定 将轧花后皮棉样品送往农业农村部棉花品质监督检验测试中心(河南省安阳市)进行检测。主要检测纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度、断裂伸长率、马克隆值等指标。

1.6 数据处理

利用Microsoft Excel 2007、SPSS Statistics 22.0等软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 两种机采模式下不同脱叶剂对棉花脱叶率的影响

两种机采模式下棉花喷施不同脱叶剂后的脱叶率变化见表2。喷施脱叶剂第20 d，两种机采模式在不喷施脱叶剂的情况下自然脱叶率达到显著差异水平，M2模式较M1模式下的自然脱叶率高18.21%，其中M1模式自然脱叶率不到50%，M2模式自然脱叶率接近60%。喷施脱叶剂第20 d，M1模式平均脱叶率达到76.14%，比CK增加56.02%，不同脱叶剂脱叶效果变化幅度为72.07%～80.32%，M1模式下脱叶率表现为T1>T3>T2>T4>T5>CK；M2模式平均脱叶率达到84.29%，比CK增加45.58%，不同脱叶剂脱叶效果变化幅度为75.80%～89.98%，M2模式下脱叶率表现为T1>T3>T2>T4>T5>CK。结果表明，脱叶剂在M2模式下对棉花的脱叶效果好于M1模式，并达到显著差异水平，且不同脱叶剂对两种机采模式下棉花的脱叶效果一致。

表2 不同处理下棉花的脱叶率Table 2 Defoliation rate of cotton under different treatments (%)

2.2 两种机采模式下不同脱叶剂对棉花吐絮率的影响

表3显示，在不喷施脱叶剂的情况下，M2模式的自然吐絮率较M1模式高11.08%，且达到显著差异水平。喷施脱叶剂第20 d，M1模式平均吐絮率达到81.28%，比CK增加33.66%，不同脱叶剂吐絮效果变化幅度为76.05%～85.16%，M1模式下吐絮率表现为T1>T3>T5>T2>T4>CK；M2模式平均吐絮率达到86.32%，比CK增加26.61%，不同脱叶剂吐絮效果变化幅度为85.00%～87.62%，M2模式下吐絮率表现为T5>T2>T1>T3>T4>CK，但各脱叶剂处理间无显著差异。

表3 不同处理下棉花的吐絮率Table 3 Boll opening rate of cotton under different treatments (%)

2.3 两种机采模式下不同脱叶剂对棉花产量及其构成因素的影响

两种机采模式下棉花喷施不同脱叶剂对棉花产量及其构成因素的影响见表4。对于单铃重而言，M1模式略低于M2模式，但两种机采模式间差异不显著，且两种机采模式的单铃重在喷施不同脱叶剂与清水对照均无显著变化。M2模式的平均单株铃数比M1模式高27.61%，达到显著差异水平，但同一模式下喷施不同脱叶剂的处理与CK之间无显著差异。两种机采模式下喷施不同脱叶剂处理的衣分与CK之间无显著差异，M1模式下T2处理的衣分与T4处理差异显著，M2模式下T4处理的衣分与T5处理显著差异，其余脱叶剂处理之间均无显著变化；M2模式下各处理的平均衣分比M1增加0.3%。喷施不同脱叶剂处理与CK在同一机采模式下的籽棉产量和皮棉产量差异均不显著；但M1模式下各处理的籽棉产量和皮棉产量与M2模式差异显著，M1模式下各处理的皮棉产量平均为2 683.55 kg·hm-2，比M2模式下平均皮棉产量增加12%，说明M2模式下虽然单铃重和单株铃数得到一定的增加，但是不能弥补因密度降低对产量的影响。

表4 不同处理下棉花的产量及其构成因素Table 4 Cotton yield and its components under different treatments

2.4 两种机采种植模式下不同脱叶剂对棉花纤维品质的影响

从表5可以看出，不同机采模式间以及同一机采模式不同处理间的棉纤维上半部平均长度和马克隆值差异均不显著。清水(CK)处理下，M1和M2模式棉纤维长度整齐度指数、断裂比强度、断裂伸长率差异均不显著，但在两种机采模式下不同脱叶剂处理间存在一定的差异。M1模式下，T3处理的棉纤维长度整齐度指数与T5处理无显著差异，但与其余处理间达到显著差异水平；不同处理的断裂比强度为T3>CK>T1>T5>T4>T2，但各处理间差异不显著；T1处理的断裂伸长率最高，与其余处理间均差异显著。M2模式下，不同脱叶剂处理的棉纤维长度整齐度指数均高于CK处理，依次为T3>T1>T2>T5>T4>CK，但各处理间差异并不显著；T5处理的断裂比强度最大，达到33.10 CN·tex-1，与T3处理差异显著；T3处理的断裂伸长率与CK和T5处理之间均达到显著差异水平，T3处理较CK的断裂伸长率增加10.93%。

表5 不同处理下的棉纤维品质Table 5 Cotton fiber quality under different treatments

3 讨论

3.1 不同机采模式对棉花脱叶及吐絮效果的影响

李健伟等[21]研究表明，脱叶剂喷施24 d后，一膜四行种植模式下较一膜六行种植模式的脱叶率和吐絮率分别提高11.13%和9.43%，且均达到显著差异水平，说明行距增大有利于脱叶和吐絮。李建峰[11]研究显示，株行距配置对棉株脱叶率数影响较大，在施药35 d后，等行距低密度种植模式下较宽窄行高密度种植模式的脱叶率高4.9%。大量研究也表明，等行距低密度栽培能减少棉株挂枝叶、干枯叶的产生，可有效降低含杂率，有利于棉花加工，等行距低密度下喷施脱叶剂后脱叶效果较好[22-25]。本研究结果表明，脱叶剂在M2机采模式下对棉花的脱叶效果好于M1机采模式，并达到显著差异水平；且不同脱叶剂对两种机采模式下棉花的脱叶效果一致，表现为T1>T3>T2>T4>T5>CK；M2机采模式较M1机采模式下的自然吐絮率高11.08%，且达到显著差异水平。

3.2 不同机采模式对棉花产量及其构成因素的影响

前人研究表明，不同机采模式直接影响着棉花群体产量水平，不同株行距配置下产量差异显著[26]。李健伟等[27]研究表明，新陆中54号在1膜3行机采种植模式下较1膜6行产量增加10.0%，衣分下降0.7%；新陆中75号在1膜3行机采种植模式下较1膜6行产量下降8.2%，衣分差异不大。研究认为，杂交棉品种鲁研棉24号在等行距低密度处理下的籽棉产量较宽窄行高密度及等行双株高密度处理分别高4.7%、59.0%，常规棉品种新陆早60号在76 cm等行距稀植模式下较等行双株高密度增产14.3%，与宽窄行高密度下产量无显著差异[11,25,28]。蔡晓莉等[29]报道，早熟陆地棉品种Z1112在1膜3行13.5万株·hm-2种植模式下的产量比1膜6行18.0万株·hm-2种植模式减产11.0%；相同密度条件下，3行种植模式的棉花个体优势强于6行种植模式，相同模式下，随着种植密度的增大，单株果枝数、单株结铃数、铃重明显降低。王聪[5]研究表明，机采种植模式下行距变化对棉花产量构成因子中单位面积总铃数的变化起主要调节作用，单位面积总铃数随平均行距减小而逐渐增大，棉花单铃重随着行距减小而减小。本研究也表明，喷施不同脱叶剂处理对同一机采模式下的产量影响均不显著，但对个别纤维品质和衣分指标存在显著差异。M2机采模式的平均单株铃数比M1机采模式高27.61%，达到显著差异水平；对于单铃重而言，M1机采模式略低于M2机采模式，但两者间差异不显著；M1机采模式下的平均皮棉产量较M2机采模式增加12%，且达到显著差异水平，说明供试品种在M2机采模式下虽然单铃重和单株铃数得到一定的增加，但是不能弥补因密度降低对产量的影响。因此，M2机采模式虽然有利于提高机采棉品质，但在昌吉棉区应用该机采模式需充分考虑品种、密度和产量之间的协同效应。

3.3 不同机采模式对棉花纤维品质的影响

大量研究表明，不同种植模式和密度对棉花纤维长度、纤维比强度、纤维整齐度和纤维细度等品质性状无显著影响[5,21,29-30]。但有研究认为，不同行距条件下，棉花纤维品质各主要指标间存在显著性差异；崔岳宁等[8]对76 cm等行距和宽窄行两种种植模式下机采棉的品质比较分析得出：等行距种植模式下棉花的颜色级、反射率、黄色深度、长度、断裂比强度优于宽窄行模式，而长度整齐度、马克隆分档方面较宽窄行模式差。本研究结果显示，M1和M2机采模式下的棉纤维长度整齐度指数、断裂比强度、断裂伸长率、纤维上半部平均长度和马克隆值等指标间均无显著性差异。

3.4 脱叶剂对棉花脱叶及吐絮的影响

高丽丽等[13]对4种脱叶剂脱叶效果的研究表明，喷施脱吐隆20 d后，脱吐隆与棉花低温脱叶剂处理的棉花吐絮率较好，分别为91.1%和88.9%，且脱吐隆的脱叶率达到88.5%，与其他处理差异极显著。陈兵等[12]研究表明，4种脱叶催熟剂催熟效果均很好且差异不大，棉花吐絮率均达到了96%以上，其中辉丰脱净的脱叶效果最好，脱叶率达到96%以上，其余处理脱叶率也达到90%以上。刘京涛等[31]关于不同剂量的脱吐隆应用效果研究表明，药后22 d，脱吐隆与乙烯利混用3个处理的脱叶率均达94.8%～100%，吐絮率达到35.0%～69.7%。王香茹等[32]研究表明，5个脱叶剂处理显著提高了棉花的吐絮率和脱叶率，药后20 d各处理的脱叶率均高于70%，吐絮率达到94.5%～96.8%，各处理脱叶率表现为欣噻利>朝越>脱吐隆>棉爽>脱净>空白对照，各处理吐絮率表现为欣噻利>脱吐隆>脱净>朝越>棉爽>空白对照。本研究结果表明，不同脱叶剂对M1和M2模式下棉花的脱叶效果一致，不同脱叶剂脱叶效果变化幅度分别为72.07%～80.32%、75.80%～89.98%，脱叶率表现为T1>T3>T2>T4>T5>CK；不同脱叶剂对两种机采模式下棉花的吐絮效果略有差异，M1模式下吐絮率表现为T1>T3>T5>T2>T4>CK，M2模式下吐絮率表现为T5>T2>T1>T3>T4>CK，但各脱叶剂处理间无显著差异。

3.5 脱叶剂对棉花产量及品质的影响

大量研究表明，脱叶催熟剂不会对棉花纤维品质、产量及产量构成因素产生显著影响[13-14,16,32]。然而也有研究表明，脱叶催熟剂会不同程度地降低单铃重和棉花产量[20,33-34]。张文等[15]研究表明，喷施脱叶剂对棉花纤维长度、整齐度、伸长率和马克隆值影响不大，比强度有轻微降低。王香茹等[32]研究表明，种植模式和品系与脱叶催熟剂的互作效应对个别纤维品质指标影响显著。本研究中，喷施不同脱叶剂处理对同一机采模式下的产量影响均不显著，但不同处理对个别纤维品质指标存在显著差异，在M1模式下，T2处理的衣分与T4处理差异显著，T3处理的棉纤维长度整齐度指数与T5处理外的其他处理间达到显著差异，T1处理的断裂伸长率最高且与其他处理差异显著；在M2模式下，T4处理的衣分与T5处理显著差异，T5处理的断裂比强与T3处理差异显著；T3处理的断裂伸长率与CK和T5处理之间均达到显著差异水平。综合考虑不同脱叶剂对两种机采模式下脱叶率、吐絮率以及棉花产量和纤维品质的影响，T1、T2、T3更适宜在昌吉棉区进行推广应用。