化学打顶对南疆棉花干物质积累与分配的影响

胡宇凯，赵书珍，董红强，魏永海，田玉刚，陈佳林，董合林，马小艳，冯璐，翟云龙*，陈国栋*

（1. 塔里木大学农学院，新疆 阿拉尔 843300；2. 中国农业科学院棉花研究所，河南 安阳 455000）

棉花打顶是棉区普遍采用的一项整枝技术，也是棉花栽培管理的一个关键环节。 生产中应用的打顶方式有人工打顶、 机械打顶和化学打顶。人工打顶费工费时，劳动效率低。 机械打顶是工作效率最高、投入最小的打顶方式，但对顶部花蕾和棉株损伤较大[1]，不利于棉花生长发育。化学打顶是利用植物生长调节剂延缓或抑制棉花顶尖生长，以达到代替人工打顶的技术措施。 目前新疆棉花主要采用人工打顶，是棉花管理中人工投入最多的环节， 人工打顶成本较化学打顶高300 元·hm-2左右[2]，因劳动强度及成本投入巨大， 人工打顶已无法满足新疆棉花生产的需要。2020 年新疆棉花种植面积250.19 万hm2、 产量516.1 万t，分别占全国的78.9%、87.3%[3]，新疆棉花的战略地位日益凸显，但人工成本的大幅增加已成为制约新疆棉花综合生产能力提升的现实问题，全程机械化和轻简化是棉花生产的必然出路。

人工打顶问题是制约新疆棉花生产全程机械化的关键环节。 李新裕等[4]较早开展了长绒棉化学封顶取代人工打顶的研究，认为化学封顶可促进顶部果枝棉铃成熟， 增加顶部棉铃的铃重，提高产量， 但上部结铃数显著低于人工打顶处理。 化学打顶处理的棉株株高比人工打顶的高，且单株结铃数显著增加[5]；化学打顶抑制棉花横向生长，株宽显著小于人工打顶[6-7]。 与人工打顶相比， 化学打顶的伏前桃、 伏桃和秋桃数量减少13.2%～58.7%[8]；而且化学打顶对上部棉铃发育有明显的抑制作用，前期棉铃干物质积累慢于人工打顶、后期快于人工打顶，铃重增加，但单株结铃数减少，单株产量无显著差异[9]。

不同的化学打顶剂施用效果差异显著。 研究发现棉花株高和单株果枝数随化学打顶剂剂量的增加而下降，相比人工打顶，低、中、高浓度增效缩节胺处理的株高和单株果枝分别增加9.4 cm 和4.8 个、6.2 cm 和3.9 个、2.2 cm 和2.6 个，棉花产量增加5%～10%[10]。中低浓度增效缩节胺处理对棉花单株结铃数影响不明显，但高浓度会降低棉花的单株结铃数[11]。 化学打顶时间显著影响株高和果枝数，表现为打顶早、控长作用强，打顶晚、控长作用弱[12]。马富裕等[13]比较了化学打顶频次对不同种植密度条件下棉花产量的影响，结果表明低密度下化学打顶1 次产量最高，化学打顶2 次、3 次产量分别下降8.8%、6.2%。康正华等[14]的研究表明不同类型化学打顶剂对棉花农艺性状、产量性状的影响不同。 氟节胺和氟乐灵复配打顶处理，棉花株高增加7.5 cm，产量无明显差异[15]；土优塔化学打顶可增加2～4 个果枝，明显减少顶叶叶面积[16]；单剂化学打顶剂能在一定程度上提高棉花产量，但打顶效果远不及人工打顶[17]。

前人对棉花化学打顶开展了大量研究，主要侧重于化学打顶剂对棉花农艺性状、产量及品质的影响，但对化学打顶条件下棉花营养器官与生殖器官干物质积累动态变化过程研究较少。 因此开展化学打顶剂对南疆干旱区棉花干物质积累与产量影响的研究， 能够为解决新疆植棉全程机械化进程中的关键问题提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019 年、2020 年在新疆生产建设兵团第一师十二团十一连进行，试验地（40.62°N，81.34°E）位于塔克拉玛干沙漠的西北缘，阿拉尔市以南。 试验地土质为壤土，含碱解氮32.6 mg·kg-1、速效磷58.7 mg·kg-1、速效钾101.0 mg·kg-1、有机质7.61 g·kg-1、总盐2.0 g·kg-1。试验区年均气温10.8 ℃， 积温超过4 000 ℃， 无霜期180～224 d， 多年平均降水量40.1～82.5 mm，年蒸发量1 976.6～2 558.9 mm，属荒漠绿洲灌溉农业区。

1.2 试验材料

选取南疆当年种植面积较大的3 个陆地棉品种作为试验材料， 分别是新陆中37 号（XLZ 37）、新陆早77 号（XLZ 77）、新陆中82 号（XLZ 82）。 化学打顶剂是以甲哌原药（张家口长城农药有限公司）在无水条件下与苯甲酸（天津希恩思生化科技有限公司）等摩尔配比制成的苯甲酸-甲哌离子液体， 选择不同的剂量进行试验。 该离子液体制剂既有甲哌的亲水性，又有苯甲酸的亲脂性，可提高打顶剂渗透性和棉株对其吸收能力，提高打顶剂的药效和利用率。

1.3 试验设计

1.4 测定项目与方法

1.4.1干物质测定。 在试验田内选择长势均匀具有代表性的区域设置3 个取样点， 药后每7 d 取样1 次，共取样6 次，每次选择长势均匀具有代表性的棉株3 株，按照根、茎、叶、蕾、花、铃不同器官取样，105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干至恒定质量后分器官称量。

1.4.2产量测定。 棉花成熟期按小区实收计产。

1.5 数据分析

利用Microsoft Excel 2003 进行试验数据处理，用DPS 7.05 按照两因素裂区试验设计进行方差分析，多重比较采用Duncan's（邓肯氏）新复极差法（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 化学打顶剂对棉花营养器官干物质积累的影响

方差分析结果表明，在裂区试验中主区化学打顶剂剂量不同、副区品种不同，打顶后不同时间调查的营养器官干物质积累有一定的差异（图1）。 在打顶后7 d、21 d 和35 d，不同化学打顶剂剂量下棉花营养器官干物质质量差异显著。 除A1 打顶后7 d、21 d，A3 打顶后14 d、28 d、35 d，CK 处理的21 d 外，不同品种的营养器官干物质质量也存在显著差异。 打顶后不同时期，打顶剂剂量和品种间的互作效应对营养器官干物质质量均存在显著或极显著的影响。

从图1 和附表1 可以看出， 打顶后7 d，A1、A3 处理下根系干物质质量比CK 低1.12 g、0.52 g，A2 处理比CK 高0.50 g；打顶后14 d，各化学打顶剂处理的根系干物质质量比CK 低0.61～0.88 g；打顶后21 d，A1、A3 处理的根系干物质质量分别比CK 低0.11 g、0.25 g，A2 比CK 高0.22 g，表明施药后初期（打顶后7 d）低剂量打顶剂处理（A1）较人工打顶抑制根系干物质积累。

图1 不同处理下棉花营养器官干物质积累变化Fig. 1 Changes of dry matter accumulation in vegetative organs of cotton under different treatments

打顶后7 d，A1 处理的茎干物质质量比CK低2.58 g，A2、A3 比CK 分别高4.61 g、2.29 g；打顶后14 d，A1～A3 的茎干物质质量比CK 分别低3.08 g、1.05 g、2.02 g（附表1），表明施药后14 d，低剂量打顶剂（A1）处理较人工打顶抑制茎的干物质积累。

打顶后7 d，A1 处理的棉花叶干物质质量最低， 比CK 低5.37 g；A2、A3 则 比CK 分 别 高0.64 g、1.32 g。 打顶后14 d，不同打顶剂处理的叶干物质质量比CK 低1.08～2.39 g（附表1），表明与人工打顶相比化学打顶剂抑制了叶的干物质积累。

从打顶剂对棉花营养器官干物质积累的影响看， 打顶后7 d 和28 d，A1 处理的营养器官干物质质量较低（打顶后14 d 和21 d，A1 处理的营养器官干物质质量大于A3 处理）， 比A2、A3 处理及人工打顶低2.91%～31.12%，表明打顶后的初期（打顶后7 d）低剂量打顶剂处理较中高剂量打顶剂处理和人工打顶抑制营养器官的干物质积累。 不同品种营养器官干物质积累动态变化表明（附表1），打顶后7 d，与CK 的营养器官干物质质量相比，A1 处理下新陆中82 号、 新陆中37号的营养器官干物质质量分别低21.14 g、10.22 g， 新陆早77 号的高4.17 g；A2、A3 处理的新陆中37 号营养器官干物质质量比人工打顶分别低6.78 g、8.85 g，新陆中82 号比人工打顶分别高6.31 g、5.51 g，新陆早77 号比人工打顶分别高17.72 g、12.62 g， 表明各化学打顶剂处理较人工打顶均抑制新陆中37 号的干物质积累， 但新陆中82 号的营养器官干物质积累仅在低剂量A1 处理下较人工打顶的低。

2.2 化学打顶剂对棉花生殖器官干物质积累的影响

方差分析结果表明，打顶后不同时期、不同处理的棉花生殖器官干物质积累有一定的差异。打顶后21 d 和35 d，不同打顶剂剂量处理下棉花生殖器官干物质质量存在显著差异。 在A1 处理后28～42 d、A2 处理后28 d、A3 处理后7～21 d和35 d、CK 处理后14 d 和35 d， 不同品种的生殖器官干物质质量存在显著差异（图2）。 打顶28 d 后生殖器官干物质积累存在显著或极显著的打顶剂剂量和品种互作效应。

图2 不同处理棉花生殖器官干物质积累变化Fig. 2 Changes of dry matter accumulation in reproductive organs of cotton under different treatment

从图2 和附表2 可以看出， 与人工打顶相比， 整体上化学打顶剂处理的蕾干物质质量较低，且随着时间的推移，差异逐渐减小，后期逐渐高于对照。打顶后7 d，A1、A3 处理下蕾干物质质量比CK 分别低0.19 g、0.22 g；打顶后14 d，不同打顶剂用量处理的蕾干物质质量比CK 低0.02～0.37 g；打顶后21 d，A1、A2 处理下蕾干物质质量比CK 分别高1.15 g、0.11 g，A3 处理比CK 低0.15 g。

分析花干物质积累的变化趋势发现（附表2），打顶后7 d，A1 处理的花干物质质量比CK 高0.10 g，A2、A3 处理与CK 相差不大； 打顶后14 d，化学打顶剂处理（A1～A3）的花干物质质量比CK 低0.03～0.24 g； 打顶后35 d、42 d，A1～A3处理的花干物质质量比CK 高0.11～0.43 g；整体来看，低剂量化学打顶剂处理花的干物质积累量在前期与人工打顶处理相当或略低，后期则高人工打顶处理。

铃干物质质量在大部分化学打顶剂处理中均低于人工打顶处理。 从不同剂量处理的平均值看， 打顶后7 d，A1、A2 处理的铃干物质质量比CK 分 别 低0.55 g、0.91 g，A3 处 理 比CK 高2.58 g；打顶后14 d，A1～A3 处理的铃干物质质量比CK 低3.27～5.22 g；打顶后42 d，A1、A2 处理的铃干物质质量比CK 分别高4.53 g、6.80 g，A3 比CK 低8.79 g（附表2）。

随着发育进程的推进，不同棉花品种生殖器官干物质质量增加。 打顶后7～42 d，所有处理的营养器官干物质质量占总干物质质量的比例明显下降，平均占比从85.96%下降至51.15%；生殖器官干物质质量占总干物质质量的比例明显增加，平均占比从14.04%增加至48.85%。

从打顶剂对棉花生殖器官干物质积累的影响看，在6 个调查时间点（附表2），A1 处理的生殖器官干物质质量分别为5.87 g、15.00 g、17.75 g、29.46 g、45.00 g、58.24 g；A2 处理生殖器官干物质 质 量 分 别 为5.85 g、12.97 g、26.09 g、27.77 g、32.67 g、60.78 g；A3 处理生殖器官干物质质量分别 为9.15 g、13.84 g、19.77 g、25.82 g、36.32 g、45.59 g；CK 分别为6.74 g、18.40 g、22.85 g、32.38 g、46.29 g、53.34 g； 打顶后7～14 d，A1 和A2 处理的棉花生殖器官干物质积累量比人工打顶的低12.94%～29.51%；打顶后42 d 时A1 和A2 处理的生殖器官干物质积累量则比人工打顶的分别高9.18%、13.93%（附表2），表明整体上人工打顶的生殖器官干物质积累高于化学打顶处理，但差异不显著。

2.3 化学打顶剂对南疆干旱区籽棉产量的影响

裂区试验的方差分析结果表明，不同主区化学打顶剂剂量下棉花产量与CK 差异不显著。 具体比较各打顶处理的产量可以看出，A1 处理中新陆中37 号、新陆早77 号、新陆中82 号的产量分别比人工打顶的高8.64%、4.54%、18.56%；A2、A3 处理下新陆中37 号的产量比人工打顶的分别低8.00%、3.39%（图3）。

从不同剂量化学打顶剂对各品种籽棉产量的影响看，A1 处理下， 新陆中37 号与新陆中82号的产量无显著差异， 但均显著高于新陆早77的产量；A2 处理下， 新陆早77 号的产量与新陆中37 号之间差异不显著， 但显著高于新陆中82号；A3、CK 处理下，3 个品种之间的产量差异不显著。

3 讨论

目前生产上应用的打顶剂种类繁多，但主要成分均为氟节胺或甲哌，使用时将其与渗透性助剂制成混剂应用。 土优塔化学打顶剂用量为450～1 050 mL·hm-2时对棉花营养生长有一定的抑制作用[15]。 与复硝酚钠、萘乙酸酰胺相比，甲哌对棉花顶尖生长具有很好的抑制作用，同时可以促进棉花后期的生殖器官生长， 明显提高棉花产量[18]。 缩节胺化学打顶处理的棉花干物质质量比人工打顶的增加16.01%[19]。 王丹等[20]的研究结果表明，甲哌对棉花生长的调控表现出促进生殖生长，显著提高产量的效果，李新裕等[3]在长绒棉上的研究也发现相同的规律。 徐宇强等[5]、毛廷勇[9]、何庆雨等[21]的研究也证实化学打顶剂能够增加铃重，提高产量。 本研究所用的打顶剂苯甲酸-甲哌，具有较好的内吸传导作用，能控制侧枝生长、塑造理想株型；能抑制营养器官的生长，使用浓度不同，抑制效果不同[22]。 药后7～28 d，苯甲酸- 甲哌用量75 g·hm-2（低剂量）处理的营养器官干物质质量较低，比中、高剂量处理及人工打顶的低2.91%～31.12%；在低、中剂量苯甲酸-甲哌处理（A1、A2）7～14 d 后，生殖器官干物质质量比人工打顶的低12.94%～29.51%， 但处理后42 d 比人工打顶的分别高9.18%、13.93%； 在低剂量苯甲酸- 甲哌处理下，新陆中37 号、新陆早77 号、新陆中82 号的籽棉产量分别比人工打顶的高8.64%、4.54%、18.56%。

赵强等[7]的研究表明化学打顶后中棉所49号的株高高于人工打顶，株宽、果枝长度及叶枝长度显著低于人工打顶，因而株型更紧凑，化学打顶后上部铃数及内围铃数多于人工打顶，但对棉花产量及其产量构成因素无影响，本研究发现低剂量化学打顶剂处理的籽棉产量高于人工打顶处理，但差异不显著。

化学打顶通过控制顶端优势影响营养器官和生殖器官的生长，进而影响干物质积累，因此干物质质量可作为判定化学打顶剂是否有效的指标来研究其使用剂量。 但须注意的是，由于本试验小区面积较小，样本量较少，存在取样误差，在后续开展相关研究时， 应通过增加样本量、设置破坏性取样点等降低取样误差。

4 结论

附表：

详见本刊网站（http://journal.cricaas.com.cn）

附表1 各处理营养器官干物质质量

Table S1 Dry matter mass of vegetative organs from different treatments

附表2 各处理生殖器官干物质质量

Table S2 Dry matter mass of reproductive organs from different treatments