棉花化学打顶剂的配制与筛选

孙正冉 吴 昊 张翠萍 张晋丽 贺道华

（西北农林科技大学农学院，712100，陕西杨凌）

棉花具有无限生长的习性，在适宜的环境条件下，棉花可不断地纵向生长和横向生长[1]。主茎和侧枝生长点的持续生长虽然能不断增长果枝和果节，并分化出花蕾，但营养生长的持续极易造成徒长、蕾铃脱落和早衰[2]。适当打顶可以控制主茎的生长，消除顶端优势，协调营养生长和生殖生长，减少蕾铃脱落[3-4]。因此，打顶是棉花栽培管理中的一项重要措施[5]，是影响棉花产量和品质的重要因素。目前，棉花主要的打顶方式有人工打顶、机械打顶和化学打顶3种，其中以人工打顶为主。人工打顶是人工掐掉顶芽及部分幼嫩叶片，费时费工，效率低，生产成本较大[6-7]；机械打顶对地势以及棉花生长均匀度要求较高，并且漏打率较高，易对棉株和蕾铃造成伤害[8-10]；化学打顶是利用植物生长调节剂延缓或抑制植物顶端生长，控制主茎及侧枝的顶端优势[11]。与人工打顶和机械打顶相比，化学打顶简单方便，劳动强度小，可最大限度地避免人工打顶和机械打顶造成的物理伤害。近几年，随着棉花化学打顶技术的推广，化学打顶剂的种类逐渐增多。李新裕等[12]使用植物生长调节剂缩节胺对海岛棉进行打顶研究，虽因持效期短导致棉花生育有所延缓，但有很好的控顶效果；赵强等[13]在缩节胺药剂中添加了缓释剂，提高了控顶持效能力，但易出现顶部果枝冗余不成铃现象；苏成付等[14]发现使用氟节胺进行棉花打顶具有一定的增产作用，但需要“两次”施药才能达到控顶效果，施药成本与用药量较大。2010年浙江禾田化工有限公司发明了一种用氟节胺和甲哌鎓复配的棉花打顶剂，通过喷施控制棉花主茎和侧枝的生长，使植株紧凑，但持效性较短，易造成棉花后期返青，延迟吐絮。因此，还需深入研究化学打顶剂及其配方，才能有效地实现棉花打顶的机械化作业，解决棉花规模化高效打顶农事操作的问题[15]。合适的打顶剂配方及相应的使用技术成为棉花栽培中打顶环节实现轻简化的关键。

本研究采用自主配制的3种化学打顶剂和已经商业化生产的3种化学打顶剂对棉花进行化学打顶试验，比较6种化学打顶剂对棉花农艺性状、产量性状及品质性状的影响，以期选择出适合的打顶剂配方，为化学打顶剂的使用与推广提供理论依据和实践参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于西北农林科技大学斗口试验站（陕西泾阳县云阳镇），试验地多年连作，土壤肥力中等，排灌良好，前茬为棉花（冬季空闲）。小区长9.5m，宽2.4m。株距0.31m，宽（ 0.8m）窄（0.4m）行距，3次重复。

1.2 试验材料

供试棉花品系为西农606。

1.3 试验方法

试验共设7个处理，其中化学打顶剂6个处理，均为最佳打顶浓度（表1），以不打顶为对照（CK）。其中自主配制方法：处理Z1，11.5g 98%缩节胺和5.6g KOH溶解于50g乙醇，混合后加入250mL三角瓶中，室温搅拌2h后过滤掉沉淀，再加30%聚丙烯酸水溶液24g，室温搅拌2h；处理Z3，氟节胺110.75g，加入二甲苯溶剂，边加边搅拌至溶解，搅拌均匀后加入乳化剂和二甲基甲酰胺，搅拌20～30min，加入余下的全部二甲苯溶剂，混合后搅拌5～10min，待全部调制均匀后即完成制备；处理Z4，取53.08g水，加入2.65g水杨酸钠，溶解后加入40%的乙烯利13.27g，搅拌混匀后再加入19.9g缩节胺，溶解后再加入0.48g环烷酸锌搅匀，最后加入10.62g乳化剂，混合均匀。

表1 打顶剂组分与试验处理Table 1 Components of reagent and experimental treatment for chemical topping

2019年7月26日进行化学打顶，分别于打顶后0、10、20、30和60d在每个小区定点定株调查棉花株高（子叶节到主茎顶端的长度）。在吐絮期调查不同打顶剂处理下棉花上部（第9果枝）、中部（第5果枝）和下部（第2果枝）3个部位果枝长度和果枝始节高。吐絮后在各小区随机选取代表性植株10个调查棉株内围铃数（第1果节铃）和外围铃数（第2果节及以外）。在收获期测定小区实收产量，测定铃重和籽指等产量性状，计算衣分和衣指，衣指=（籽指×衣分）/（1-衣分）。轧花后取棉花纤维样品，送农业农村部棉花品质监督检验测试中心（安阳）进行纤维品质测定。

1.4 数据处理与分析

利用Microsoft Excel 2019进行数据整理，利用SPSS 23.0统计软件进行数据统计和方差分析。

株高控制率（%）=（对照组日生长量-试验组日生长量）/对照组日生长量×100。

2 结果与分析

2.1 不同化学打顶剂处理对棉花株高的影响

株高是植物形态学调查工作中最基本的指标之一，也是衡量打顶效果的重要指标。由表2可知，喷施化学打顶剂处理的棉花株高均明显低于CK，说明化学打顶剂对棉花的顶端生长有抑制作用。Z1、Z2和Z3处理与CK处理相比吐絮期株高差异不显著，对棉花株高的抑制效果较弱，其中Z2处理对棉花株高的抑制效果最弱。Z4、Z5和Z6处理对棉花株高的抑制效果较强，其中Z4处理对棉花株高的抑制效果最好（图1）。Z4处理，喷药10d后株高抑制率可达8.36%，喷药60d后株高抑制率可达8.29%；喷药30d后对棉花株高的抑制效果最好，株高抑制率可达9.03%。

表2 不同化学打顶处理对棉花株高的影响Table 2 Effects of different chemical-topping reagents on plant height

图1 不同化学打顶剂处理对棉花株高的影响Fig.1 Effects of different chemical-topping reagents on plant height of cotton

2.2 不同化学打顶剂处理对棉株果枝始节高和各部位果枝长度的影响

抑制顶端的无限生长和节间伸长是打顶的目标。由表3可知，喷施化学打顶剂均能降低棉花果枝始节高。与CK处理相比，Z4和Z5处理降低果枝始节高效果显著，分别降低了17.61%和19.32%；而其他化学打顶处理与CK处理相比，在果枝始节高方面则无显著差异。喷施化学打顶剂均能降低棉株上部果枝长度。与CK相比，Z4处理降低棉花上部果枝长度效果显著，较CK处理降低了37.89%，有利于植株形成塔型形状。7个处理之间中部果枝长度存在一定的差异，但变异幅度显著小于上部果枝长度。对于下部果枝长度，多重比较结果显示7个处理之间的差异不显著（图2）。总之，化学打顶有效地降低了果枝始节高和上部果枝长度，并在一定程度上降低了中部果枝长度，对下部果枝长度的影响较小，达到了对棉株塑型的作用，其中Z4处理的效果更佳。

表3 不同化学打顶剂处理对棉株果枝始节高和果枝长度的影响Table 3 Effects of different chemical-topping reagents on height of the first sympodial branch and length of sympodial branch cm

图2 不同化学打顶处理对各部位果枝长度的影响Fig.2 Effects of different chemical-topping reagents on length of sympodial branch

2.3 不同化学打顶剂处理对棉花产量性状的影响

打顶可以重塑棉株形态，抑制营养生长，促进生殖生长，最终达到增产的目的。由表4可知，各化学打顶处理的内围铃数和外围铃数均多于CK处理，但差异不显著。与CK处理相比，Z4处理的单株内围铃数比CK处理多0.9，单株外围铃数比CK处理多1.8，增强了外围果节的坐桃能力（减少脱落），而对内围果节的坐桃能力影响不大。在铃重方面，与CK相比，各化学打顶处理的铃重均略微降低，但差异不显著。关于籽指，与CK处理相比，Z2、Z3和Z5处理显著增加了籽指，而Z4处理略微降低了籽指；Z1、Z6处理与CK的籽指无显著差异。关于衣指，Z2处理显著提高了衣指，而Z6处理显著降低了衣指，Z4处理在7个处理中处于中间水平，且略高于CK处理。关于衣分，各处理内部变异系数（或标准差）较小，处理间差异不显著；CK的衣分最高，Z3和Z4处理略低于CK。关于小区实收籽棉产量，与CK相比，6种化学打顶剂处理均显著增加了籽棉产量，其中Z4处理籽棉产量增加幅度最大，增加了34.97%。可见，虽然CK处理（不打顶）的铃重最高，但铃数少（表4），导致最终籽棉产量较低。而化学打顶通过重塑株型，增加了铃数（降低了蕾铃脱落和无效铃），抑制了旺长与脱落，促进了生殖与成铃，最终获得了增产的效果。其中，Z4处理的增产效果最为显著。

表4 不同化学打顶剂对产量性状的影响Table 4 Effect of different chemical topping reagents on yield traits

2.4 不同化学打顶剂处理对棉花纤维品质的影响

纤维品质决定着纤维的用途，田间不同的农事管理不应对纤维品质产生负面的影响。由表5可知，与CK相比，Z1和Z5处理的纤维上半部平均长度显著降低，其他化学打顶剂处理与CK处理无显著性差异，Z4处理与CK处理最接近。喷施化学打顶剂均降低了纤维的整齐度指数，与CK处理相比，Z1处理的整齐度指数降低最大，降低了5.2%，其他化学打顶剂处理棉花纤维整齐度指数与CK处理相比差异不显著。所有打顶剂处理的马克隆值与CK处理差异不显著。与CK处理相比，Z4处理显著增加了纤维伸长率，其他处理与CK处理间纤维伸长率无显著差异。与CK处理相比，Z1处理的纺纱均匀性指数显著降低，其余化学打顶剂处理的纺纱均匀性指数与CK处理无显著差异。对于纤维断裂比强度、反射率和黄度3个纤维品质指标，各化学打顶剂处理与CK处理无显著性差异。总的来看，化学打顶剂的使用对纤维品质有一定的影响。除伸长率显著提高外，Z4处理的7个纤维品质指标与CK处理相比无显著差异。

表5 不同化学打顶剂处理对棉花纤维品质的影响Table 5 Effects of different chemical-topping reagents on the fiber quality

3 讨论

目前，在部分区域棉花的化学打顶技术的应用已经比较普遍。化学打顶是适应于全程机械化作业以及劳动力紧缺形势下的发展需求，也是棉花全程机械化的瓶颈[16-17]。然而，化学打顶要获得最佳的效果，化学打顶剂的配方、剂型与选用，合理的喷施时间、剂量，以及与当地的土质、栽培习惯、农事措施等需相配套，这些都需要系统的研究[18]。其中化学打顶剂的配方是其核心问题。

然而，关于化学打顶剂配方与技术的研究报道较少，更未形成标准与规范，极易对棉花产量和品质产生负面影响。单用缩节胺（甲哌鎓，DPC）持效期短，在多雨年份或高密度条件下对棉株的控顶强度较弱，而且存在减产风险，不能很好地满足生产要求。氟节胺是一种含氟的硝基苯类和季铵盐类合成植物生长调节剂（抑制剂），进入植物体内后，能抑制腋芽内分生细胞的分裂和生长，从而抑制腋芽的萌发，使得植株矮化、茎秆变粗、叶柄变粗、叶绿素含量增加及光合作用增强，通常作为烟草、葡萄及其他木本植物的抑芽剂，但氟节胺的价格高，在棉花上并不常用。增效缩节胺（25%甲哌鎓水剂，DPC+）可借助助剂中的成分对幼嫩组织表皮形成轻微伤害，有效期较普通缩节胺（DPC）可溶性粉剂（SP）长。但若DPC+的用量过大，就会造成严重落铃落桃，对棉花的纤维品质和产量造成影响。为了解决上述问题，避免只注重控制植株生长不注重促进棉铃发育的弊端，基于前人的结果，本研究以缩节胺、乙烯利和氟节胺为主要活性成分，通过乳化手段和增效剂的添加进行复配，以期达到增效、缓释与协同效果，探究不同化学打顶剂对棉花农艺性状、产量性状及品质性状的影响，以选择出适合的打顶剂配方。

试验表明，化学打顶能有效抑制顶端（包括主茎和侧枝）生长，降低株高、上部果枝长度、果枝始节高及主茎节间距，有利于形成塔型的植株形态，增加通风透光，减少阴蔽烂铃和蕾铃脱落。杨成勋等[19]研究了喷施化学打顶剂对棉花冠层结构及群体光合生产的影响，结果表明，棉花化学打顶技术具有塑造株型和调节冠层结构形成的重要作用。赵强等[13]也有类似的报道，化学打顶使棉花株型更为紧凑，群体更为通透。本研究数据显示，各化学打顶处理中Z4处理的化学打顶效果最好，能有效降低棉花株高和果枝始节高，消除棉花的顶端优势，降低上部果枝长度，其中下部果枝长度和中部果枝长度与对照组差异不大，这是因为打顶时中部和下部果枝的伸长生长基本结束，受影响较小。另外，Z4处理能增加棉花内围铃数和外围铃数，铃重较高（居第2位），籽棉产量最高，同时棉花纤维伸长率提高，其他棉花纤维品质指标未受影响，在本试验条件下效果最好。

本研究还显示，Z1、Z3和Z4处理能逐步弱化顶端优势，强化生殖生长，可使第1、2、3果枝节间缩短变粗，呈现叶小蕾大和叶缺深等特点，棉花“壮而不疯”。叶缺深更利于通风透光，而且是越肥大的叶片用打顶剂后叶缺越深，叶缺最深可达2cm以上。Z4处理化学打顶剂以缩节胺和乙烯利为主要活性成分，通过乳化手段与环烷酸盐及水杨酸钠进行复配，达到增效、缓释与协同效果，用药后叶枝不会再长，果枝夹角也没有赘芽发生，能优化棉花群体结构，促进结铃，而且抗早衰（9月15日前依然是青枝绿叶，叶功能期至少延长10d），后期不返青，最终提高产量，优化品质。韩焕勇等[20]和茅凤麟等[21]认为喷施化学打顶剂会在一定程度上改变棉花顶部群体结构，增加棉花的单株铃数，但对棉花纤维品质无明显影响。而本试验发现，化学打顶剂能使铃数增加，产量提高，但部分化学打顶剂却对棉花纤维品质有轻微的影响，具体原因还有待研究。

打顶是棉花栽培管理中的一个重要环节，适宜化学打顶剂的合理使用十分重要，注意化学打顶剂的喷药时间和用药剂量，同时还要综合考虑棉田的水肥管理，才能基于化学打顶剂获得最佳的打顶效果[22]。尽管Z4处理塑造株型效果显著，产量高，但其籽指最低，因此对种子发芽出苗的影响需要进行深入研究。

4 结论

本试验条件下，Z4处理对棉花株高和果枝始节高均有显著抑制作用，减少上部位果枝长度，增加棉株有效结铃数，提高产量，且未对棉花纤维品质产生显著影响。