不同滴施量艾氟迪对棉花光合特性及成铃规律的影响

李文姗，张俊尧，王家勇，李亚兵，徐文修，徐清华，娄善伟，唐江华

（1.新疆农业大学 农学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.中国农业科学院 棉花研究所，河南 安阳 455000；3.新疆农业科学院 棉花工程中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

新疆已成为我国最大的棉花生产区域[1]。近年来新疆机采棉率逐渐攀升，2020 年北疆地区的机采率已超过95%[2]，率先在国内实现了大面积机械采摘[3]，但是棉花具有无限生长习性，蕾期、花期、铃期长且相互重叠，致使棉花成熟期不一致、吐絮不集中[4]，这些因素容易造成机械采收时一些脚花收不上而导致产量损失；还容易使棉纤维长度减短和强度降低、短纤维含量和棉结增加、地膜碎片增多、品质一致性较差，致使机械采收后的棉花品质降低[5]。为此，探索既能有效控制棉花旺长，又能促进集中开花吐絮、提早成熟的调控技术，最终实现棉花稳产且适宜机械采收是亟需探究的问题。

使用植物生长调节剂增强了生产者调控作物生育过程的主动性，已是作物生产过程中的一项重要技术环节。目前应用于农业生产中的植物生长调节剂种类繁多，如生长素、赤霉素、乙烯、脱落酸、细胞分裂素和油菜素内酯等[6]。众多研究表明，植物生长调节剂各有其主要的特殊调节功能。如某些刺激生长，而另一些则抑制生长；某些刺激成熟、加速衰老，而另一些则抑制成熟，延缓衰老，打破休眠等[7]。在棉花生产中，生长调节剂已得到广泛应用。研究表明，缩节胺能够抑制株高、增加蕾铃数，促使花期提前、茎粗增大、节间数减少，能够塑造合理株型，有利于提高单株成铃数，提高单株干物质质量，达到增产的目的[8-10]；蕾期外施赤霉素可降低棉花蕾铃脱落率[11]；棉花生长后期，使用棉花脱叶催熟剂能够很好地解决棉花贪青晚熟、成熟度不够、霜后花占比过高的问题[12-14]；乙烯利可促使棉叶中的营养物质加速向棉铃输送，使棉铃加快发育，提前吐絮，催熟效果显著[15]。

烯效唑作为一种常用的化学调控剂，应用于各类作物中，调节其生长发育。有研究表明，用烯效唑浸种能防止黄瓜幼苗疯长，还能使黄瓜幼苗茎秆加粗，叶片变厚[16]。喷施烯效唑能抑制绿豆株高，增加茎粗和干物质积累量[17]。用烯效唑拌种能抑制棉花株高，且浓度越高对棉花株高的抑制作用越强烈，当烯效唑含量为25 mg/kg 时能极显著增加棉花产量[18]。近几年，有学者对以14-羟芸·烯效唑为主要成分的艾氟迪（AFD）进行了大量研究。艾氟迪是一种新型植物生长调节剂，能起到平衡植物内源激素的效果，刺激植物进行生理反应，显著改善作物花芽分化期所需的营养和内源辅助酶状况，有效促进花芽分化，抑制植株旺长，健壮花蕾，促进开花，提高坐果率和产量。艾氟迪能够改善棉花株型结构、产量和纤维品质，能显著调控棉花的生长发育[19-21]。已有学者在新疆棉区进行了一些有关滴施艾氟迪的试验，结果表明，滴施艾氟迪能够抑制棉花株高，改善植株营养水平，早结铃、多结铃，从而提高产量[22-25]，但这些研究未从光合特性和成铃规律方面揭示滴施艾氟迪的作用机制。因此，通过膜下滴灌水肥一体化与化学调控技术相结合，揭示不同滴施量艾氟迪对棉花光合特性、成铃规律及产量的影响，筛选北疆适宜的艾氟迪滴施用量，为棉农应用艾氟迪进行棉花化控提供精确的参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验时间和地点

试验于2021 年在新疆塔城地区沙湾市大泉乡马兰鑫科合作社进行。该试验区位于新疆天山北麓中段、准噶尔盆地南缘，地理坐标为东经85°62′、北纬44°33′。土壤类型为砂壤土，土地平整。

1.2 试验材料

供试植物生长调节剂艾氟迪由中国农业科学院棉花研究所研发并提供，其主要有效成分为14-羟芸·烯效唑。棉花品种是源棉11 号，为当地主栽品种。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组设计，共设7 个艾氟迪滴施水平，分别为0 g/hm2（CK）、1 050 g/hm2（A）、1 350 g/hm2（B）、1 650 g/hm2（C）、1 950 g/hm2（D）、2 250 g/hm2（E）、2 550 g/hm2（F）。全生育期滴施2次，分别于始花期7 月6 日（15%）和盛花期7 月14日（85%）。各处理重复3 次，共21 个小区，小区宽6.84 m，长18.67 m，面积为127.70 m2，各小区之间用1 m的保护行隔开，并在每个小区周围埋入40 cm深PVC 板，以防止各小区间水分和养分的侧渗影响。棉花种植模式为一膜六行，株行距配置为（66+10）cm，理论密度为27万株/hm2，采用膜下滴灌的灌溉方式，滴灌带配置为一膜铺设3条滴灌带，滴灌带铺设在窄行中间，即一条滴灌带控制2行棉花，植物生长调节剂随水滴施，7 月9 日打顶，其他管理措施同当地。

1.4 测定项目

1.4.1 叶绿素相对含量（SPAD 值）用SPAD-502便携式叶绿素仪，分别于7月1日、7月10日、7月20日、8月1日、8月10日对棉花主茎功能叶片的SPAD值进行测定，棉花打顶前测定倒4 叶，打顶后选倒3叶进行测定。每个小区选3 株健康无损害棉株，刷去叶表面灰尘和泥土，避开主叶脉取叶片上、中、下3个部位的平均值记作SPAD值。

1.4.2 叶面积指数（LAI）在初花期、花铃期、盛铃期、吐絮期等关键生育时期，采用SUNSCAN 冠层仪测定LAI，先将探头水平放置于冠层上方，按下测定按钮，两声蜂鸣后将探头放入群体内地面上，仍保持水平，按下测定按钮，选择冠层内不同位置测量，各小区选取长势均匀的3个样点。

1.4.3 净光合速率（Pn）和胞间二氧化碳浓度（Ci）

于花铃期和盛铃期，选择晴天11：00—14：00，用美国进口CIRAS-2 型光合仪，测定棉花叶片Pn 和Ci，于棉花打顶前测定倒4叶，打顶后选倒3叶测定，每个小区选长势均匀一致的棉花3株，避开主叶脉。

1.4.4 成铃规律 于8 月15 日和9 月15 日，利用棉花株式图调查方法，记录各果枝和果节上的现蕾、开花、小铃、成铃（棉铃直径大于2 cm）、脱落、烂铃、吐絮情况，利用surfer 软件，绘制棉花各生育时期的生殖器官概率等值线图。

1.4.5 产量 在吐絮期，每小区选取6.67 m2的地块，调查收获株数和总成铃数，并计算单株成铃数。各小区选取有代表性的植株，分别取下部（第1—3果枝）、中部（第4—6 果枝）、上部（第7 果枝及以上）吐絮铃各20个，测定单铃质量、衣分。计算产量。

1.5 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2020 软件进行数据分析和制图，SPSS 19.0 统计软件进行数据方差分析，surfer软件进行等值线制作。

2 结果与分析

2.1 不同滴施量艾氟迪对棉花SPAD值的影响

如图1所示，从滴施艾氟迪后7月10日起，各处理的SPAD 值基本随棉花生育时期的推移呈先增后降的变化规律，各处理基本于8 月1 日达到峰值。在测定的各生育时期，SPAD 值随艾氟迪滴施量的增加基本呈先增后降的变化规律，基本表现为中浓度处理达到最大值。进一步分析可知，7 月1 日滴施艾氟迪之前，各处理的SPAD 值无显著差异，在7月10 日时即第1 次滴施艾氟迪之后，各处理SPAD值依次为53.25、52.30、54.13、56.37、59.95、50.37、55.29，D 处理SPAD 值显著高于其他处理，表明滴施艾氟迪初期D 处理对棉花叶片SPAD 值的促进作用更加显著；7 月20 日花铃期时，各处理SPAD 值依次为53.63、54.58、55.33、59.61、61.45、56.68、57.04，高浓度处理SPAD 值显著低于中浓度处理，表明在花铃期时中浓度处理比高浓度处理对叶片SPAD 值促进效果更好；8月1日盛铃期时，除F处理外，其他各处理的SPAD 值均达到整个测定时期的最大值，其中D 处理SPAD 值最大，为65.36，显著高于其他处理，依次比CK、A、B、C、E、F 处理高11.63%、8.90%、6.07%、4.11%、4.81%、15.60%；8 月10 日C 处理仍然保持较高的SPAD 值，显著高于其他处理。综合来看，滴施艾氟迪有助于叶片叶绿素的合成，而中浓度处理在各生育时期均能保持较高的SPAD值。

图1 不同滴施量艾氟迪对棉花SPAD值的影响Fig.1 Effects of different dosages of AFD on SPAD value of cotton

2.2 不同滴施量艾氟迪对棉花LAI的影响

如图2 所示，各处理棉花LAI 均随棉花生育时期的推移呈先增后降的变化规律。从花铃期至吐絮期，各处理的LAI 均随艾氟迪滴施量的增加呈先增后降的趋势，基本以D 处理最大。进一步比较各处理可知，在花铃期时，D、E、F处理的LAI达到各自处理全生育期的峰值，且D、E、F 处理之间无显著差异，但显著高于CK；盛铃期时，CK、A、B、C 处理的LAI 达到各自处理全生育期的峰值，此时D、E、F 处理仍然保持较高的LAI，表现为D＞E＞C＞F＞B＞A＞CK；到达吐絮期时，B、C、D 处理的LAI 之间无显著差异，但显著高于CK、A、E、F处理。综合来看，D 处理能始终保持较高的LAI，有利于增大光合作用面积。

图2 不同滴施量艾氟迪对棉花LAI的影响Fig.2 Effects of different dosages of AFD on leaf area index of cotton

2.3 不同滴施量艾氟迪对棉花光合参数的影响

如表1 所示，棉花花铃期的Ci 和Pn 大于盛铃期。在花铃期时，随着艾氟迪滴施量的增加，Ci 基本呈现降低的趋势，F处理的Ci达到最小值，显著低于CK、A处理；Pn基本呈现升高的趋势，F处理的Pn达到最大值，且显著高于CK，比CK、A—E 处理高13.69%、5.58%、5.55%、6.74%、3.54%、4.35%。盛铃期时，随着艾氟迪用量的增加，Ci 呈现先降低后上升的趋势，D 处理的Ci 达到最小值，显著低于CK、F处理；Pn 呈现先升高后降低的趋势，D 处理的Pn 达到最大值，且显著高于CK、A、F处理，分别比CK、A、B、C、E、F 处 理 提 高28.21%、33.73%、18.45%、14.15%、1.07%、34.26%。

表1 不同滴施量艾氟迪对棉花Pn和Ci的影响Tab.1 Effects of different dosages of AFD on net photosynthetic rate and intercellular carbon dioxide concentration of cotton

2.4 不同滴施量艾氟迪对棉花成铃特性的影响

利用统计学将冠层空间棉铃成铃率和脱落率以不同层次色度的方式直观表达出来，色度越高则概率越大。由图3 可知，盛铃期时各滴施艾氟迪处理的成铃率相较于CK 有不同程度的增加，进一步分析可得，C、D、E 处理上部果枝（第7 果枝及以上）的第1—2 果节的成铃率明显高于其他处理。由图4 可知，吐絮期时各滴施艾氟迪处理的脱落率相较于CK 有不同程度的减小，其中E、F 处理可能由于艾氟迪浓度过高导致脱落率较高，C、D 处理的中部果枝（第4—6 果枝）的第2—3 果节上棉铃的脱落率明显低于其他处理。由此表明，适宜的艾氟迪滴施用量能明显提高盛铃期的成铃率，降低吐絮期的脱落率。

图3 不同处理盛铃期棉花成铃率的空间分布Fig.3 Spatial distribution of cotton boll formation rate during full boll stage in different treatments

图4 不同处理吐絮期棉花脱落率的空间分布Fig.4 Spatial distribution of cotton abscission rate during boll opening stage in different treatments

2.5 不同滴施量艾氟迪对棉花产量及产量构成因素的影响

由表2可知，棉花的单株铃数、单铃质量和籽棉产量基本随着艾氟迪浓度的增加呈先增后降的变化规律。单株铃数表现为C＞D＞B＞A＞CK＞E＞F，C 处理显著高于CK、A、B、E、F 处理；C 处理的单铃质量最大，相较于其他处理依次升高16.12%、9.80%、10.20%、1.51%、19.80%、21.49%。C、D 处理的单株铃数和单铃质量高于CK、A、B、E、F，这也是C、D 处理能增产的主要原因。籽棉产量表现为C＞D＞A＞B＞CK＞E＞F，C 处理的籽棉产量显著高于CK、A、B、E、F处理，表明滴施艾氟迪能够通过增加单株铃数和单铃质量来提高籽棉产量。艾氟迪滴施量对棉花衣分无显著影响。

表2 不同滴施量艾氟迪对棉花产量及构成因素的影响Tab.2 Effects of different dosages of AFD on cotton yield and its components

3 结论与讨论

光合作用的增强有利于增加干物质质量，从而达到增产的目的[26]。研究表明，喷施缩节胺可使叶LAI 峰值提前，且能使较高的LAI 保持更长时间[27]。喷施6-BA、芸苔素等能提高植物叶片叶绿素浓度和可溶性蛋白含量，从而延长光合持续时间，加强光合作用，并提高光合同化物质的积累，所以有很明显的改善作物营养生长的效应[28]。喷施艾氟迪能够使叶色明显增绿发黑、叶肉增厚，提高SPAD值[29-30]，这与本试验研究结果相同。本试验结果表明，盛铃期时各处理的SPAD 值和LAI 基本达到最大，其中D 处理的SPAD 值显著高于其他处理，相较于CK高11.63%；D处理的LAI较大，相较于CK提高27.00%。花铃期时各处理的Pn 和Ci 最大，其中D、E、F 处理与CK 呈显著差异，F 处理的Pn 达到最大，相较于CK 提高13.69%，Ci 最小，比CK 降低8.33%；而盛铃期时D 处理的Pn 最大，相较于CK 提高28.21%，Ci最小，比CK降低36.36%。

植物生长调节剂对于保蕾保铃有一定的促进作用[31-33]。李鹏兵等[34]研究表明，叶面喷施适量6-BA 能够增加棉花上部果枝内围果节的成铃概率。刘帅[33]研究表明，中下部棉铃脱落率随艾氟迪喷施浓度的升高基本呈先降低后趋于平稳的变化规律，这与本研究结果基本一致。本试验表明，滴施一定浓度的艾氟迪能提高棉花的成铃率，降低脱落率，而浓度过高时，上部果枝成铃率有所下降，脱落率有所升高。艾氟迪能显著促进棉花单株铃数和单铃质量[23，30]，而铃数和铃质量对于提高籽棉产量起着至关重要的作用。刘帅等[20]研究表明，随着艾氟迪喷施浓度的增加，单株铃数、单铃质量和产量均呈现先增后降的变化趋势，衣分无显著差异，这与本试验滴施艾氟迪的规律相同。本试验中，当艾氟迪滴施量为1 650 g/hm2时，单株铃数、单铃质量及籽棉产量最大。

在本试验设置的浓度范围内，艾氟迪用量为1 650～2 250 g/hm2时，所获得 的SPAD 值和LAI 较大；1 650 g/hm2时对提高成铃率和降低脱落率有明显的促进作用，能显著促进单铃质量和单株铃数，所获得的籽棉产量最为理想；当艾氟迪用量超过1 950 g/hm2时，滴施用量越大对棉花生长发育及产量的抑制作用越强烈，导致棉花严重减产。因此，随水滴施模式下，北疆棉区艾氟迪推荐用量为1 650 g/hm2。