棉花化学脱叶剂在辽河流域棉区的应用效果研究

徐 敏，金路路，孙丽园，李瑞春，王子胜

（1辽宁省经济作物研究所，辽宁辽阳 111000；2南京农业大学农学院，南京 210095）

0 引言

棉花作为无限生长作物，其栽培管理比较复杂，因此，棉花轻简化、机械化栽培一直是棉花生产追求的目标。其中，棉花机械化采收在棉花生产全程机械化中占据较大比重，从20世纪90年代起就成为科学家的研究重点[1-2]。

棉花脱叶催熟是实现棉花机械化采收的决定性技术手段[3]，化学脱叶催熟就是运用植物生长调节剂来干预棉花生理生化反应的过程，加快棉花生育进程，使其叶片提前脱落，集中成熟的一种技术[4]。棉花的化学脱叶催熟剂大体可分为3类，即干燥剂、脱叶剂和催熟剂[5]，由于无法从化学结构和功能上将脱叶剂和催熟剂截然分开[6]，因此，又可以从作用方式上将其分为两类，第一类是触杀型的化合物，主要包括脱叶磷、草甘膦、百草枯等干燥剂类物质；第二类是激素类物质，可以促进内源乙烯生成[7]。生产中常常采用复配型或混用型的催熟剂和脱叶剂，利用不同化合物之间的互补或增效作用来降低用量，节省成本。

然而，脱叶催熟剂的使用影响了棉花的正常生长，不可避免地会对棉花的产量、品质以及种子成熟度造成影响。早在20世纪90年代，Snipes等[8]就针对这个问题进行了全面的研究。进入新世纪，随着脱叶催熟技术的普及，Bednarz[9]等、Faircloth等[10]再次针对此课题进行研究。在国内，王谊等[11]研究了脱叶剂对棉花脱叶率和产量的影响，李新裕等[12]研究了脱叶剂对产量和纤维品质的影响，许建等[13]研究了脱叶剂对脱叶催熟效果和棉子质量的影响，得出的结论各有不同。综合国内外科学家的研究结果，认为，科学合理喷施脱叶催熟剂可以有效降低对棉花产量和纤维品质的负面影响。

合理使用脱叶催熟剂，不仅能解决棉花生育后期的晚熟问题，而且加快收获前叶片脱落，能提高机采棉的采摘率和作业效率[14]，降低机采籽棉含杂率[15]。影响脱叶和催熟效果的因素很多，主要与温度、品种、熟相、长势有关。田景山等[16]研究发现在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)天内，叶片脱落率受到温度(平均温度、最高温度、最低温度、≥12℃有效积温)的显著影响，且随最高温度和≥12℃有效积温升高而直线上升。樊庆鲁[17]、张大伟[18]等研究都发现，不同的棉花品种对脱叶剂敏感性不同。王爱玉等[7]总结认为，棉株生长发育稳健、正常成熟的群体脱叶效果好，早熟和贪青晚熟都会影响脱叶的效果。此外，棉花脱叶催熟剂的种类[19]和使用方法[20]不同，其脱叶催熟的效果也有差异。

目前，中国以新疆棉区为主的大部分棉区机采棉比例已达到80%以上[21]，其中化学脱叶催熟技术起到了极大的推动作用。辽宁西部地区常年风沙、干旱少雨，自然气候条件与新疆北疆棉区相似，且素有种植棉花的传统。由于客观原因，辽河流域棉区棉花生产机械化程度较低，因此，笔者参考新疆棉区的栽培技术模式，开展棉花化学脱叶剂应用技术研究，通过比较不同处理的脱叶催熟效果以及对棉花生长发育、产量、品质的影响，探索与辽河流域棉区生产实际相配套的化学脱叶催熟技术，对于实现机械采收，恢复和发展本地区棉花生产具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地选择在辽宁省经济作物研究所，试验地前茬为棉花，土质为沙壤土，耕层土壤有机质含量为1.97%，全氮为0.08%，碱解氮为73.4 mg/kg，速效磷为23.6 mg/kg，速效钾为247.5 mg/kg。

试验采用覆膜栽培，播种时施用复合肥(N:P:K=15%:15%:15%)375 kg/hm2为底肥。试验过程中正常化控，栽培管理措施与当地生产实际相同，全程无追肥，根据情况适当灌水。

1.2 试验材料

试验所用化学脱叶剂“欣噻利”（50%噻苯·乙烯利悬浮剂）、噻苯隆（50%可湿性粉剂）、乙烯利（40%水剂），全部由中国农业大学植物生长调节剂教育部工程研究中心提供。

试验选用品种为‘辽棉31’，由辽宁省经济作物研究所选育，于2014经辽宁省农作物品种审定委员会审定命名，审定编号为“辽审棉2014002”。该品种生育期较长，约130天左右；长势中等，塔型较松散；叶片较小，叶色较深；铃卵圆形，较大。种子大小中等。衣分40.98%，较高。抗病性强，枯萎病指5.24(R)，黄萎病指17.12(R)。棉絮乳白色，纤维品质优良。

1.3 试验设计

该试验按照中国农业大学制定的试验方案，2015—2020年连续进行6年。试验采用随机区组排列，8 m行长，8行区，3次重复，小区面积32 m2。试验处理时均匀叶面喷雾，平均药液量为450～600 L/hm2，并将处理小区与周围小区用塑料薄膜隔离，以防雾滴飘移。

试验采取再裂区设计，主区设2个种植密度，分别为8.25×104株/hm2和11.25×104株/hm2，第一副区为处理时间（9月5日和9月15日），第二副区设3个处理浓度，即每公顷欣噻利用量为1500、2100、2700 mL，同时设每公顷噻苯隆(450 g)+乙烯利(2100 mL)的处理。以清水处理为对照，药剂处理时，对照小区喷施相应量的清水。2015年、2017年、2018年还分别增设了2次用药的处理，即在9月5日、9月15日分2次用欣噻利进行处理，2次的用量分别是每公顷1350 mL和1350 mL（表1）。

1.4 调查方法和项目

处理当天，每小区分2点、每点取长势均匀的连续5株进行标记，调查叶片数、总铃数和开絮铃数3个指标。然后进行叶面喷雾，处理后第7天、第15天，再分别调查一次相应指标。

收获前，测量标记株的株高、果枝数、果枝长度、单株铃数等指标。收获后，测量铃重、衣分、籽指、霜前花率、产量等指标。

取不同处理的植株中部纤维样本，委托中棉所国家棉花纤维检验重点实验室进行品质分析，检测纤维的上半部平均长度、整齐度指数、比强度、马克隆值和伸长率共5个指标。

1.5 数据分析

将6年的试验数据进行筛选整合，取平均值，采用Excel 2013和DPS 9.5数据分析处理软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 脱叶和催熟效果比较

表2为不同处理脱叶催熟效果比较结果，其中，两个处理时间分别进行显著性分析。进一步将两个密度的处理结果进行整合，以比较不同处理时间的脱叶催熟效果，结果见表3，其中最后一组欣噻利处理是将3个浓度的结果取平均值，同时加上2次用药的结果进行比较。再将不同处理时间的结果进行整合，以比较不同密度的脱叶催熟效果，结果见表4，其中最后一组欣噻利处理取值方法同上。

表2 脱叶催熟效果调查表 %

由表2、表3、表4可见：与对照相比，无论是欣噻利还是噻苯隆+乙烯利处理都有明显的脱叶效果，并且处理7天时已经有了明显的表现；催熟效果在7天时表现不明显，在14天时表现差异显著。从处理时间上看，9月5日处理的脱叶催熟效果优于9月15日处理。从种植密度上来看，处理7天时，不同密度处理脱叶催熟效果无明显差异；处理14天时，8.25×104株/hm2的脱叶效果明显高于11.25×104株/hm2，催熟效果也较好但差异不明显。

表3 不同处理时间脱叶催熟效果比较

表4 不同密度脱叶催熟效果比较

与欣噻利处理相比，噻苯隆+乙烯利处理的脱叶催熟效果要明显降低，尤其表现在脱叶方面。与1次用药相比，欣噻利2次用药的脱叶效果明显较低，但催熟效果明显提升。

从用药浓度来说，以处理后14天为基准进行比较：对于8.25×104株/hm2密度，其脱叶效果随用药浓度增大而下降；催熟效果9月5日处理以高浓度处理(2700 mL/hm2)为最佳，9月15日处理以中等浓度(2100 mL/hm2)处理为佳。对于11.25×104株/hm2，其脱叶效果以中等浓度为佳；催熟效果以高浓度为佳。

总体来说：欣噻利和噻苯隆+乙烯利处理都具有脱叶催熟的作用，并且欣噻利的效果更好。比较之下，处理时间越早，脱叶催熟效果越好，并且2次用药的催熟效果提升明显；密度越小，脱叶催熟效果越好。

2.2 植株发育情况比较

收获前进行田间调查，然后对8.25×104株/hm2、11.25×104株/hm2的调查结果以及平均值分别进行显著性分析，结果见表5。

由表5可见，与对照相比，脱叶剂处理的株高、第一果枝高度、果枝数和下部果枝长度较高，且以株高和果枝数差异明显；上部果枝长度较短，但差异不明显。4种处理方式相比，首先，各指标的变化没有表现出随欣噻利处理浓度的加大而上升的趋势；其次，噻苯隆+乙烯利处理的株高较高、果枝数较多、上部果枝较短。

表5 植株发育情况比较

两种密度处理相比，除第一果枝高度以外，8.25×104株/hm2密度处理的其他各项指标都要高于11.25×104株/hm2密度的处理，尤其以上下部果枝长度差异较大。这与经验基本相符，即密度增加时，单株个体生长受到抑制，尤其横向生长减弱。

两种处理时间相比，除上部果枝长度以外，9月5日处理的各项指标都要低于9月15日处理，尤其以株高和上部果枝长度差异明显，说明其生长受到更强的抑制，这一点与预期相符。

2.3 产量及构成因素比较

收获后进行考种及测产，然后对8.25×104株/hm2、11.25×104株/hm2的调查结果以及平均值分别进行显著性分析，结果见表6。

由表6可见：随着欣噻利浓度增加，棉花产量提高；霜前花率在8.25×104株/hm2密度处理条件下基本持平，在11.25×104株/hm2密度处理时，表现为中等浓度明显较高。2次用药处理衣分和霜前花率偏低，在其他指标上具有优势，尤其产量优势明显。从药剂种类来看，噻苯隆+乙烯利处理的产量具有一定优势，但差异不明显。

表6 产量及其构成因素比较

两个密度处理比较，8.25×104株/hm2密度处理的单株铃数、平均铃重以及籽指、产量要高于11.25×104株/hm2处理，霜前花率二者持平，但衣分较低。两个时间处理比较，9月5日处理的单株有效铃数、衣分和霜前花率较高，但平均铃重和产量较低，籽指持平。

2.4 纤维品质比较

表7为不同处理的纤维品质检测结果，不同密度及平均值分别进行显著性分析。由表7可见，经脱叶处理后的纤维品质与对照持平，脱叶处理并没有对纤维发育造成明显影响。

表7 纤维品质比较

经过脱叶剂处理后，8.25×104万株/hm2密度各处理间的纤维长度、断裂比强度以及整齐度指数都表现较明显差异，以9月15日2700 mL/hm2处理的纤维品质最佳；11.25×104株/hm2密度各处理间仅整齐度指数表现较明显差异，其中9月5日噻苯隆+乙烯利处理的整齐度指数最高，其余指标无显著差异。总体来看，8.25×104株/hm2密度处理的纤维品质变化程度大于11.25×104株/hm2密度处理，并且纤维品质较优；9月15日处理的纤维品质优于9月5日处理；同时，2次用药处理的纤维品质优于1次用药处理。

续表7

3 讨论与结论

3.1 脱叶剂的脱叶和催熟效果不同步

通过本试验可见，经脱叶剂处理后7天，脱叶效果已经很明显，这一点与田景山等[16]的研究结果相符，即在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)天内，棉花叶片脱落率最高；催熟效果要在处理后14天才明显表现出来，证明了脱叶剂具有很好的渗透作用，但传导作用较弱[22]。从用药浓度来看，不同密度、不同处理时间对脱叶剂浓度的反应存在一定差异，总体来说以脱叶为主建议采用中等浓度(2100 mL/hm2)，以催熟为主建议采用高浓度(2700 mL/hm2)；同时，2次用药处理的脱叶效果低于1次用药处理，但催熟效果明显提升。从种植密度上看，8.25×104株/hm2的脱叶催熟效果要优于11.25×104株/hm2，这一点与裴新民等[23]的研究结果相符，即密度提高会导致上、中、下部叶片着药不均匀而影响整体效果。从处理时间看，9月5日处理的脱叶催熟效果比9月15日处理明显，推测其原因在于9月5日前后气温较高，有利于脱叶剂发生作用[17]。

3.2 脱叶剂对植株发育的影响极其原因有待探讨

本试验中，与对照相比，不同处理植株的各项指标都存在差异，以株高和果枝数差异最为明显，并且植株发育指标的变化没有表现出随脱叶剂处理浓度加大而加强的趋势。根据经验，脱叶剂处理应该更多影响上部果枝的发育，并且越早处理受到的影响越大，但本试验中结果却相反，9月5日处理(19.14 cm)的上部果枝长度长于9月15日处理(15.18 cm)。综合植株发育的各项指标，大胆推测在条件适宜的情况下，辽宁棉区9月中下旬还会有一个发育的小高峰。

3.3 脱叶剂处理影响棉花产量和纤维品质

脱叶处理后棉花产量有所提高，并与欣噻利浓度呈正比，2次用药处理产量优势明显。9月5日处理的单株有效铃数、衣分和霜前花率较高，但平均铃重和产量较低，这与Bednarz等[9]的研究结果相符。两个密度处理比较，8.25×104株/hm2密度处理的产量较高，但衣分较低，推测与密度较小时，植株着药更加均匀，对纤维发育的影响更大所致。

本试验中，脱叶剂处理对棉花纤维品质没有显著影响，说明目前采用的处理方式比较适宜。但8.25×104株/hm2密度处理的纤维品质变化幅度更大，推测与脱叶剂喷洒更加均匀、对植株生长的影响更大所致。9月15日用药处理的纤维品质要优于9月5日用药处理，同时，2次用药处理的纤维品质要优于1次用药处理，这与经验相符，叶片健康、生长时间长有利于纤维发育。

总之，脱叶剂的种类、使用时间和浓度、以及种植密度等都会影响到脱叶催熟的效果，也会对棉花的产量和品质造成一定的影响，因此，生产上需要综合考虑脱叶催熟效果、棉花产量和纤维品质之间的平衡关系。本试验中，8.25×104株/hm2、9月15日处理的脱叶催熟效果较好，并且产量高、品质好。因此，建议在以雨养农业为主的辽河流域棉区，种植密度不宜过大，脱叶处理前密切关注气象条件尽量延迟用药，并参考新疆棉区“适量偏少、适量偏多”原则确定用药浓度，以取得最佳产量和脱叶效果。有条件的地区，在综合考虑人工成本的前提下，可以考虑分两次用药进行脱叶催熟处理[20]。