烯效唑复配不同外源物质对棉花化学封顶及产量品质的影响

王为， 赵强，2*， 穆妮热·阿卜杜艾尼， 阿里木·阿木力，李欣欣， 田阳青

（1.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052； 2.新疆农业科学院核技术生物技术研究所，新疆作物化学调控工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091）

棉花是我国重要经济作物之一，在许多行业中有着重要应用，新疆是我国棉花主要种植基地[1]。近年来新疆棉花产业发展向着精简化、机械化、规模化和高效益的方向不断推进并取得显著成果，但棉花封顶工作大部分仍然依赖人工，严重制约其发展[2-4]。如何在推进植棉全程机械化的同时，协调好棉花的营养生长与生殖生长、提高产量成为目前亟待解决的难题。研究证明，合理使用外源物质可以有效调控植株的生长[5]，增强光合作用强度[6]，优化干物质积累与分配[7]，提高产量并优化品质[8]。

烯效唑（Uniconazole）属于赤霉素合成抑制剂[9]，目前已广泛应用于植物的株型调控[10-11]、逆境缓解[12-13]和增产提质[14-15]等方面。在棉花上，用烯效唑拌种能显著降低棉花株高，增加产量[16]。另外，其他植物调节剂在棉花上的研究也逐渐增多，如刘保军等[17]研究显示，复硝酚钠、胺鲜酯和化肥复配施用提高了棉花对肥料的利用率，从而达到增产的效果；阿力木江·克来木等[18]研究发现，棉花打顶期喷施调环酸钙能有效降低株高，提高植株生物量、单铃重及改善纤维品质等。

关于烯效唑与其他外源物质复配对棉花化学封顶与增产提质调控的研究尚未见报道。本文以棉花为供试材料，研究喷施烯效唑复配不同外源物质代替人工打顶，来优化棉株株型、增强光合作用、提高干物质积累与分配，进而提升产量和品质，实现促控的有效协调，为化学封顶在新疆棉花栽培上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试棉花品种为新陆中84 号，由新疆农业科学院经济作物研究所育成。

供试药剂：5%烯效唑，由四川润尔科技有限公司生产；8%胺鲜脂，由四川润尔科技有限公司生产；0.1%噻苯隆，由咸阳德丰有限责任公司生产；5%调环酸钙，由上海悦联化工有限公司生产；98%缩节胺，由四川润尔科技有限公司公司生产；自封顶助剂，由新疆强农丰禾农业科技有限公司生产。

1.2 试验地概况

试验于2021 年6 月开始，在新疆阿克苏地区沙雅县尤干库木其村（40°32′53″N， 82°68′42″E）进行。该地区白天气候温和，但昼夜温差明显，年平均温度10.8 ℃左右；光照资源丰富，平均年日照时长3 031.2 h 左右，属于暖温带大陆性干旱气候区；年平均降水量43 mm 左右，总体上属于缺水地区。试验地临近水渠，土壤质地为沙壤土，pH 7.88，有机质含量12.55 g·kg-1，碱解氮96.17 mg·kg-1，速效钾69.42 mg·kg-1、速效氮223.82 mg·kg-1。于4月5日播种，播种方式为1 膜6 行，行距为10 cm+66 cm+10 cm，株距10 cm，前茬作物为棉花，2021 年是第2 年种植。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组试验设计，共设6 个处理：5%烯效唑+8%胺鲜酯+自封顶助剂（W1）、5%烯效唑+0.1%噻苯隆+自封顶助剂（W2）、5%烯效唑+5%调环酸钙+自封顶助剂（W3）、5%烯效唑+98%缩节胺+自封顶助剂（W4）、5%烯效唑+自封顶助剂（D-CK）、清水+人工打顶（W-CK）。整个生育期共喷施药剂2 次，第1 次喷施时间为初花期（7月5日），第2次喷施时间为打顶期（7月15日），2 次施药剂量详见表1。人工打顶对照在7 月6 日进行人工打顶，第2 次施药即为化学打顶，不再施用化学打顶剂。6个处理均设3次重复，所有试验小区随机分布，尽量减少试验误差，每个小区面积69 m2。试验药剂采用叶面喷施方式使用，其他栽培管理与当地大田种植保持一致。

表1 2次药剂施用量Table 1 Dosage of the two dose

1.4 调查指标与方法

1.4.1 农艺性状 于棉花吐絮期在各个小区选取具有代表性棉株5株，测量其株高、株宽、茎粗、主茎叶片数、果枝台数等农艺性状。

1.4.2 冠层结构 采用LAI-2000（LI-COR 公司，美国）测定叶面积指数（leaf area index，LAI）、平均叶簇倾角（mean tilt angle of the leaves，MTA）及冠层开度（diffusion noninterceptance ，DIFN），从第1 次施药开始，每隔10 d 测量棉株下部的冠层结构，在同一水平面的不同位置（遵循S 形路线，测定5个点）进行测量，每个处理重复3次。

1.4.3 光合特性 分别在第1次打药后0、10、20、30、40、50 d，在每个处理中选取5 株代表性棉株，利用SPAD-502叶绿素仪（柯尼卡公司，日本）测定倒千叶功能叶的SPAD值。

盛铃前期选晴朗无云天气，于10∶00—12∶00测定棉花叶片光合特征值。利用Li-6400 光合仪（LI-COR 公司，美国）测定功能叶(打顶前为倒4 叶，打顶后为顶部最大叶)的净光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、蒸腾速率（transpiration rate，Tr）、气孔导度（stomatal conductance，Gs）、胞间CO2浓度（intercellular CO2concentration，Ci）。

1.4.4 干物质积累与分配 分别于棉花初花期（7 月5 日）、盛花期（7 月15 日）、初铃期（7 月25 日）、盛铃期（8 月5 日）、吐絮期（8 月15 日）5 个生育时期测定其干物质积累与分配。在每个小区中选取具有代表性的棉花3 株，将其从子叶节处剪断放在一起，然后将每个小区剪下的3 株棉花按不同器官（茎、叶、蕾铃）分样，将分样器官放入105 ℃烘箱杀青30 min，80 ℃下烘干至恒量后称其干质量并记录分析。

1.4.5 棉花产量 在棉花基本吐絮完成后，于各个试验小区随机划分6.67 m2的面积，测定其棉花总株数和总铃数，记录并计算各个小区的单株结铃数。并在各个小区按照下、中、上部果枝分类，每类随机摘取20 朵吐絮铃分开包装，风干后称重记录，最后计算各个小区的单铃重、衣分等。

1.4.6 纤维品质 将棉花样品送农业农村部农产品质量监督检验测试中心（乌鲁木齐）进行纤维品质检测。

1.5 数据分析

利用WPS 2020 和SPSS 21.0 进行数据的整理、分析以及作图。效应因子（effector index，EI）参照以下公式计算。当 EI＞0时为正效应，当EI＜0时为负效应，且EI绝对值越大，其影响程度越大。

2 结果与分析

2.1 烯效唑复配不同外源物质对棉花农艺性状的影响

由表2 可知，与人工打顶相比，烯效唑单施和复配不同外源物质后棉花的株高有提高也有降低，其中，W2 处理最高，达89.87 cm，较对照增加了10.31%；W3 处理最低，仅81.27 cm，较对照降低了0.25%，但均未达到显著水平。各处理与人工打顶对照相比株宽均有所降低，其中，W3 处理最低，仅35.13 cm，较对照降低20.20%，烯效唑复配处理间没有显著差异。各处理与人工打顶对照相比茎粗均有提高，但差异不显著。与人工打顶相比，烯效唑单施和复配不同外源物质后棉花的主茎叶片数和果枝台数均有所增加，其中，W2 处理均表现最高，分别较对照显著增加了19.41%和26.07 %。

2.2 烯效唑复配不同外源物质对棉花冠层结构的影响

2.2.1 烯效唑复配不同外源物质对棉花叶面积指数的影响 由图1 可知，各处理的叶面积指数第1 次施药前没有显著差异，随时间的推移均呈现先上升后下降的趋势。第1 次施药后，各处理间叶面积指数开始显现差异，但进入吐絮期后差异消失。单施烯效唑处理（D-CK）较人工打顶对照（W-CK）在第1 次施药后各个时期的叶面积指数均有一定程度的提高，在7 月15 日、7 月25 日和8 月5 日分别为3.638、3.962 和3.854，与W-CK 相比分别提高了6.75%、9.42%、8.56%，但差异未达到显著水平。而烯效唑复配处理较W-CK既有提高也有降低，其中，W2处理提高最明显，在7月25日和8 月5 日分别为4.505 和4.294，与W-CK 相比分别显著提高了24.41%、20.96%。而W4 处理在第1 次施药后的叶面积指数较同一时期W-CK 有一定程度的降低，在7 月15 日、7 月25 日和8 月5 日分别为3.295、3.510和3.435，与W-CK 相比分别降低了3.32%、3.07%、3.24%，但差异未达到显著水平。从整个生育期来看，W2 处理棉花叶片的叶面积指数提高最为明显，且能维持较长时间。

图1 烯效唑复配不同外源物质处理后棉花的叶面积指数Fig. 1 Leaf area index of cotton mixed with different exogenous substances

2.2.2 烯效唑复配不同外源物质对棉花冠层开度的影响 由图2可知，冠层开度第1次施药前各处理没有显著差异，随时间的推移均呈现先下降后上升的趋势。第1 次施药后，化学药剂处理相比W-CK 在各个时期均能明显提高棉株的冠层开度，可能是烯效唑在抑制棉株纵向生长的同时也抑制了其横向生长，塑造了紧凑株型。其中单施烯效唑处理（D-CK）在第1 次施药后相比W-CK 各时期均能显著提高冠层开度，分别提高了39.26%、84.97%、102.88%、47.28%、35.14%。而烯效唑复配噻苯隆处理（W2）相比人工打顶处理，除8月5日外均能最大程度提高棉花的冠层开度，分别提高了45.86%、128.98%、113.77%、90.03%，差异达到显著水平。从整个生育期来看，W2处理后棉花群体的冠层开度提高最明显，且能维持较长时间，说明烯效唑复配噻苯隆处理（W2）在整个生育期都能够保证棉花群体内部充足的光照条件。

图2 烯效唑复配不同外源物质处理后棉花的冠层开度Fig. 2 Canopy opening of cotton after combining uniconazole with different exogenous substances

2.2.3 烯效唑复配不同外源物质对棉花平均叶倾角的影响 由图3 可知，在铃期各个处理后棉花的平均叶倾角存在差异。与W-CK 相比，化学打顶处理棉花的平均叶倾角变化不一致，其中单施烯效唑处理的平均叶倾角为40.01。比W-CK 降低了2.01%，但差异不显著；W3 处理的平均叶倾角较W-CK 降低最多，降低了3.48%；而W1、W2、W4 处理的平均叶倾角较W-CK 分别提高了0.71%、3.21%、6.10%，但均未达到显著差异水平。综合来看，W2 处理在塑造紧凑株型的同时，也维持棉株群体铃期的平均叶倾角在较优范围内，保证了群体内部充足的透光率。

2.3 烯效唑复配不同外源物质对棉花光合特性的影响

2.3.1 烯效唑复配不同外源物质对棉花功能叶SPAD 值的影响 由图4 可知，各处理功能叶的SPAD 值打顶前没有显著差异，随时间的推移均呈现先上升后下降的趋势，于7 月25 日达到峰值。第1 次施药后，除了单施烯效唑处理较W-CK 有所降低之外，其他复配处理较W-CK 均有所上升，但各个时期的各个处理间差异均未达到显著水平。

图4 烯效唑复配不同外源物质处理后棉花的SPAD值Fig. 4 SPAD value of cotton treated with uniconazole compiex with different exogenous substances

2.3.2 烯效唑复配不同外源物质对棉花光合特征值的影响 由图5 可以看出，与W-CK 相比，化学打顶在一定程度上可以提高棉花铃期叶片的净光合速率（Pn），其中，W4 的Pn最低，较对照增加了20.81%；W2 最高，较对照显著增加了87.54%。化学打顶在一定程度上可以提高棉花铃期叶片的蒸腾速率（Tr），与W-CK 相比，W4 的Tr最低，较对照增加了22.87%，W2 最高，较对照显著增加了90.12%。与W-CK 相比，化学打顶可以提高棉花铃期叶片的气孔导度（Gs），W4 的Gs最低，较对照增加了5.77%， W2 最高，较对照显著增加了170.03%。使用化学打顶在一定程度上可以提高棉花铃期叶片的胞间CO2浓度（Ci）。与W-CK 相比，W4 的Ci最低，较对照增加了8.58%，W2 最高，较对照显著增加了27.77%。综上所述，利用烯效唑复配外源物质对棉花进行化学封顶处理可以有效提高棉花铃期叶片的光合作用，其中W2 处理表现最为明显。

图5 烯效唑复配不同外源物质处理后棉花在铃期（8月5日）的光合特性Fig. 5 Photosynthetic characteristics of cotton treated with lebutrazol complex with different exogenous substances at bolling stage （August 5）

2.4 烯效唑复配不同外源物质对棉花干物质积累与分配的影响

干物质的积累是产量形成的基础，由表3 可知，各处理的干物质积累量都随生育进程的不断推进而逐渐增加。与W-CK 相比，单施烯效唑处理最终干物质积累总量为92.41 g，增加了9.96%；而烯效唑复配不同外源物质的最终干物质积累总量有增加也有降低，其中W2处理提高了14.55%，W3 处理降低了1.23%，但均未达到显著水平。与W-CK 相比，使用烯效唑化学打顶的处理最终生殖器官干物质积累量均显著提高，其中D-CK 处理提高了21.25%，W2 处理提高最显著，提高了28.04 %。

表3 烯效唑复配不同外源物质处理后棉花的干物质积累与分配Table 3 Dry matter accumulation and distribution of cotton treated with different exogenous substances in combination with unbuidazole

各部分的分配比例决定着棉花由生物学产量转化为经济学产量的效率，由表3 可知，干物质分配比例随生育时期的推进蕾铃的占比逐渐提高；而各处理之间最终干物质分配中蕾铃的占比也有所不同。W1的蕾铃占比最高，达66.10%，较W-CK增加了14.68%，未达到显著差异水平；W2和D-CK的蕾铃占比分别为64.80%、64.00%，较W-CK 分别增加了12.42%、11.03%，但差异均未达到显著水平。

2.5 烯效唑复配不同外源物质对棉花产量及其构成因素的影响

由表4 可知，与W-CK 相比，烯效唑化学处理后棉花的籽棉产量均有不同程度的提高，但仅W1 和W2 差异达到显著水平，分别增加了18.98%、27.72%；复配外援物质处理的皮棉产量均显著提高，分别增加了23.06%、30.54%、14.61%、15.77%、14.48%；单株结铃数、单铃重和衣分均有所提高。其中，W2 处理的单株结铃数和单铃重均最高，分别较W-CK 显著增加了14.56%、11.83%。与单施烯效唑处理相比，复配外援物质处理的籽棉产量有提高有降低，但均未达到显著水平；皮棉产量也是有提高有降低，其中W2 处理显著增加了13.46%，其他均未达到显著水平；W2、W4 处理单株结铃数分别增加了4.42%、1.54%，W1、W3 处理分别降低了0.58%、3.46%；W2 处理单铃重显著增加了7.59%，W4 处理降低了2.41%；衣分均有所提高，分别增加了2.29%、1.10%、1.62%、1.26%，但均未达到显著水平。

表4 烯效唑复配不同外源物质处理后棉花的产量及其构成因素Table 4 Yield and its components of cotton treated with uniconazole compiex with different exogenous substances

2.6 烯效唑复配不同外源物质对棉花纤维品质的影响

由表5 可知，与W-CK 相比，使用化学打顶对棉花纤维品质性状的影响除马克隆值以外均未达到显著水平，不同处理的表现有正效应也有负效应。与W-CK 相比，D-CK 处理的纤维长度、断裂比强度、棉纤维成熟度比分别增加0.14%、6.59%、1.22%，整齐度指数降低了0.80%。W2 处理的纤维长度、整齐度指数、断裂比强度、伸长率、棉纤维成熟度比、马克隆值分别较W-CK 增加1.92%、0.43%、8.63%、0.90%、2.44%、6.90%。按我国马克隆值分级标准，W-CK 和D-CK 处于A 级优秀范围内，而W1、W2、W3、W4 处理处于B 级合格范围内，说明烯效唑复配处理对棉花的纤维品质存在一定影响。

表5 烯效唑复配不同外源物质处理后棉花的纤维品质及其效应值Table 5 Fiber quality and effect value of cotton treated with different exogenous substances by unlobutrazol

3 讨论

3.1 利用烯效唑复配不同外源物质对棉花进行化学封顶后其农艺性状的变化

适时抑制棉花的无限生长特性，调控营养生长向生殖生长转化，优化株型，有利于增加其增产潜力。杨耀军[16]研究发现，使用25 mg·kg-1烯效唑拌种能够显著降低株高，增加果枝数、果节数、成铃数以及单铃重。回依宁等[19]研究发现，喷施烯效唑可以显著抑制着色香葡萄副梢生长，缩短节间长度，减少叶面积等。何瑞等[20]研究发现，微量噻苯隆可以使大豆株高增加，茎粗增大。本试验使用烯效唑复配不同外源物质处理后，对棉花的生长有所促进，与前人研究结果一致，说明烯效唑复配噻苯隆可以在有效控制棉花株高的同时，增加茎粗、主茎叶片数和果枝数，并且降低株宽，从而塑造了紧凑株型，较好的提升棉花的增产潜力，有利于其产量的形成。

3.2 利用烯效唑复配不同外源物质对棉花进行化学封顶后其冠层结构的变化

植物前期整枝塑型，有利于形成合理的个体构型和群体空间排布，从而提高其光能作用、生长状态和产量[21]。在棉花上，合理的群体冠层结构对其产量构成有着直接的影响[22-23]，主要通过构造合理的群体分布来增加其内部的光能传递，提高冠层中、下部的光能利用率，增加棉株整体的有效结铃数以及单铃重，最终提高产量[24-25]。杨成勋等[26]研究发现，与传统的人工打顶相比，化学打顶能够显著增强棉花冠层中上部的透光率，降低冠层底部漏光率，在增加叶面积指数（LAI）的同时保持良好的通风透光，从而提高棉株群体光合速率，并维持较长时间。本研究结果表明，在棉花初铃期，除W3 处理外的各个处理的群体叶面积指数、平均叶倾角均高于W-CK 处理，其中W2 处理的叶面积指数、平均叶倾角较W-CK 分别显著提高了24.41%、3.21%；在施药后的各个时期，各处理的群体冠层开度均显著高于W-CK，其最大冠层开度较W-CK 提高128.98%。综上所述，棉花在维持合理的群体冠层开度的同时，尽可能提高其群体叶面积指数和平均叶倾角能够显著提高棉花的产量，但具体情况有待进一步研究论证。

3.3 利用烯效唑复配不同外源物质对棉花进行化学封顶后其光合特性的变化

单莹等[12]研究发现，在花期喷施烯效唑后显著提高了低温胁迫下绿豆叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度。黄文婷等[27]研究发现，烯效唑和胺鲜酯能显著提高大豆各生育时期的净光合速率、SPAD 值及盛花期和盛荚期的气孔导度和蒸腾速率。张云等[28]研究发现，噻苯隆不仅能使烟叶面积扩大，而且能够增加叶片叶绿素含量和光合强度。何瑞等[20]研究发现，微量噻苯隆可以调控大豆的叶绿素含量，在一定程度上增加大豆叶片的干重、净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度。郭世保等[29]研究发现，在小麦拔节前7～10 d施用5%调环酸钙（2.67～10.67 g·hm-2），除了可以调控株型外还可以提高其光合能力，从而实现增产效果。杨成勋等[26]研究发现，在棉花打顶时期利用缩节胺进行化学封顶可以提高叶片的叶绿素含量，从而增加光合强度并延长光合时间。这与本试验结果基本一致，本试验中烯效唑复配不同外源物质在棉花花铃期可以在一定程度上提高叶片的SPAD 值、蒸腾速率、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度。其中烯效唑复配噻苯隆处理均最高，分别较人工打顶对照显著增加了87.54%、90.12%、170.03%、27.77%；综上所述，烯效唑复配噻苯隆可以显著提高棉花叶片的光合速率，促进棉花光合作用，在株型潜力的基础上进一步发挥其增产提质的能力，有利于棉花的生长发育。

3.4 利用烯效唑复配不同外源物质对棉花进行化学封顶后其干物质积累与分配的变化

干物质是产量形成的基础，合理的干物质分配有利于协调营养生长与生殖生长的矛盾，构建高产的群体基础[13]。龚照龙等[30]研究表明在相同条件下，与人工打顶相比，化学封顶可增加产量器官干物质积累量和积累速率。陈英花等[15]研究发现，叶面喷施烯效唑可有效增加甜菜的干物质积累和根冠比。何瑞等[20]研究发现，高水平噻苯隆有助于增加大豆叶片干物质积累。刘保军等[17]研究发现，胺鲜酯处理显著增加了棉株鲜重及干重。阿力木江·克来木等[18]研究发现，喷施30 g·hm-2的调环酸钙能够有效降低棉花株高、提高植株生物量。本试验中，化学打顶处理的干物质积累量均较人工打顶对照有所增加，且蕾铃占比也有所提高，这与前人研究结果一致。说明在棉花打顶期喷施烯效唑能够在替代化学封顶的同时，增加棉花干物质积累和棉铃的分配，与其他外源物质复配能在最大程度上促进干物质积累，为最终高产棉花群体的形成提供基础。

3.5 利用烯效唑复配不同外源物质对棉花进行化学封顶后其产量品质的变化

合理利用外源物质不仅可以有效调控株型，还可以有效协调营养生长与生殖生长的关系，显著提高棉花产量，改善纤维品质[31]。同时，干物质分配对棉花产量品质也有直接或间接的影响，适宜的光合产能和干物质分配能力可以有效提高产量[32]。杜超等[14]研究发现，烯效唑浸种和叶面喷施均可提高食用向日葵产量和籽粒商品性，能够改善籽粒品质。本试验结果表明，烯效唑处理后单株成铃数、单铃重、衣分较W-CK 分别增加5.91%～14.56%、1.43%～11.83%、1.16%～3.47%，尤其是W2 处理显著高于W-CK，导致W2 处理籽棉产量较W-CK 显著增加27.72%。且W2 处理的纤维长度、断裂比强度、伸长率、棉纤维成熟度比均有所增加，马克隆值虽然由A 级降为B 级，但也是各处理中影响最小的，与人工打顶对照（W-CK）无显著差异。同时，李卫伟等[33]研究发现，噻苯隆对谷子穗长、千粒重、单位面积产量等有显著提升；赵强等[34]研究发现，使用含DPC、缓释剂、助剂的化学封顶剂处理后较人工打顶有增产潜力，对纤维品质无显著影响。综上所述，在棉花上使用烯效唑复配噻苯隆处理可以在起到化学封顶效果的同时，有效提高棉花产量，且对纤维品质无显著影响。