不同类型化学封顶剂对南疆棉花生长及棉铃时空分布的影响

Effects of different types of chemical capping agents on cotton growth and spatial and temporal distribution of cotton bolls in southern Xinjiang

摘要

目的 研究不同类型化学封顶剂对南疆棉花农艺及棉铃时空分布的影响，分析化学封顶替代人工打顶的可行性，旨在为棉花化学封顶技术示范与推广提供理论依据和技术参考。 方法 于2020年~2021年在新疆图木舒克市第三师农业科学研究所试验地开展田间试验，以人工打顶为对照，采用完全随机设计，研究主要成分为氟节胺的土优塔药剂和主要成分为缩节胺的自封鼎药剂对棉花农艺及棉铃时空分布的影响。 结果 土优塔处理的棉株在施药20~30 d后顶尖停止生长，自封鼎的棉株在施药15~20 d后顶尖停止生长，最终均达到封顶的效果；单株总铃数土优塔>自封鼎>人工打顶，其中土优塔较人工打顶多1.74个，自封鼎与人工打顶无显著差异，土优塔对秋桃有提增效应，自封鼎对伏桃有提增效应，同时两种药剂处理均能提升棉株上部载铃量；土优塔的产量相较于人工打顶显著增加11.5%，自封鼎产量与人工打顶无显著差异。 结论 通过喷施土优塔和自封鼎均能达到封顶效果，但土优塔的增产效果比自封鼎好，可作为南疆小海子垦区化学封顶的适宜药剂。

Abstract

Objective The effects of different types of chemical capping agents on the agronomy and spatio-temporal distribution of cotton bolls in southern Xinjiang were studied，and the feasibility of chemical capping instead of manual capping was analyzed，with the aim of providing theoretical basis and technical reference for the demonstration and promotion of cotton chemical capping technology. Method In 2020，a field experiment was conducted at the experimental site of the Third Division Agricultural Science Research Institute in Tumushuke City，Xinjiang，using artificial topping as a control and using a completely random design.The effects of Tuyouta agent with flumetreamine and Zifengding agent with cyclophenin as the main component on the cotton agronomic and spatio-temporal distribution of cotton bolls were studied. Result The cotton plants treated with Tuyouta stopped growing at the top after 20~30 days of application，and the top of the cotton plants treated with Zifengding stopped growing after 15~20 days of application，and finally achieved the effect of capping； the total number of bolls was Tuyouta>Zifengding>artificial topping，among which，Tuyouta had 1.74 more than artificial topping，and there was no significant difference between Zifengding and artificial topping，Tuyouta had an increasing effect on autumn boll，and Zifengding had an increasing effect on summer boll，and both pharmaceutical treatments could increase the amount of boll load on the upper part of the cotton plant；Compared with manual topping，the output of Tuyouta increased by 11.5%，and there was no significant difference between the output of Zifengding and manual topping. Conclusion The capping effect can be achieved by Tuyouta and Zifengding，but the yield enhancement effect of Tuyouta is better than that of Zifengding，and can be used as a suitable agent for chemical capping in the Xiaohaizi Reclamation Area in southern Xinjiang.

Graphical abstract

关键词

南疆 / 棉花 / 化学封顶 / 产量

Key words

southern Xinjiang / cotton / chemical capping / yield

Author summay

崔建强，助理研究员，现从事棉花栽培研究工作。E-mail：[e-mail]

打顶是棉花生产过程中一个关键环节，可消除棉株顶端优势，调节棉株体内水分及养分运输，协调植株营养生长与生殖生长，减少蕾铃脱落，从而提高棉花产量^［1-2］。人工打顶是人工摘除棉株顶心，虽能有效控制棉株生长，但费工费时^［3］，近年来随着用工日益紧张和劳动价格不断上涨^［4］，植棉成本增加，导致植棉效益逐年降低^［5］，棉花打顶成为限制南疆棉花全程机械化生产的关键环节。化学封顶通过喷施植物生长调节剂延缓或抑制棉花顶端优势，能促进棉花营养生长向生殖生长转化，且防止棉花徒长，达到与人工打顶相同效果的目的^［6］，是一种效率高、省工省时的新型封顶技术，因此探索化学封顶技术逐步替代人工打顶研究对南疆棉花高效可持续发展具有重要意义^［7］。氟节胺又名抑芽敏，是一种低毒的植物生长调节剂，具有接触兼局部内吸的高效抑制烟草侧芽生长的作用，抑芽作用迅速、吸收快，药剂接触完全伸展的烟叶不产生药害^［8］。缩节胺又名甲哌鎓，也是一种低毒的植物生长调节剂，可降低棉花株高，减少果枝数，促进光合作用向生殖生长转移，减少棉铃脱落，协调个体发育和群体发育的矛盾。齐海坤等^［8］研究表明，缩节胺化学封顶不仅能控制株高，而且能缩短营养枝和果枝，增加棉株直立性和田间通透性。戴翠荣等^［9］研究发现，氟节胺在棉花上应用2次，化学封顶后棉花株高、铃重与衣分略有降低，籽棉和皮棉产量与人工打顶相当，对纤维品质无显著影响。王政洋等^［7］通过在奎屯市开展不同用量的化学封顶剂对棉花品质及产量的影响研究，发现在一膜六行机采模式下，自封鼎+甲哌鎓对国审棉Z1112生长发育具有较好的调节作用，各处理籽棉产量显著高于不打顶处理，与人工打顶处理产量相当或略高。王刚等^［10］在石河子市开展土优塔棉花打顶剂对新路早61号倒四叶内源激素含量的影响研究，发现土优塔化学封顶剂在一定程度上能够替代人工打顶技术，起到打顶效果，其调控顶端优势的机制与人工打顶存在相似之处。目前，化学封顶技术在北疆棉区应用较广，而南疆虽有应用，但由于气候、品种特性及栽培管理差异，封顶效果不理想，所以大面积棉田仍以人工打顶为主，种植户对化学封顶持观望态度，制约了棉花全程机械化生产发展。本研究立足南疆棉花生产现状，探讨不同类型化学封顶剂对棉花农艺及棉铃时空分布的影响，分析化学封顶替代人工打顶的可行性，以期为南疆机采棉化学封顶推广应用提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验药剂

土优塔（水剂，主要成分包括20%~25%氟节胺乳剂、萘硼酸、乳化剂、分散剂、助溶剂和稳定剂），由东立信生物工程有限公司生产；自封鼎（粉剂+水剂，粉剂主要成分为98%甲哌鎓，水剂主要成分为碳化琥珀酸钠盐、甲基化植物油），由河北国欣诺农生物技术有限公司生产。

1.1.2 供试棉花品种

新陆中87，由新疆前海种业股份有限公司生产。

1.2 试验地基本情况

试验于分别于2020年4~10月、2021年4~10月在第三师农业科学研究所试验地进行，所选试验地点地势平坦，土壤肥力均匀，前茬作物为棉花，已连续多年种植，试验地点无黄萎病等土传病害。基肥为有机肥1 400 kg/hm²，磷酸二铵250 kg/hm²，尿素150 kg/hm²，硫酸钾1 000 kg/hm²。试验采用膜下滴灌，4月15日播种，播种方式采用2.05 m宽膜，一膜3带6行机采棉模式，行距配置（10+66）cm，株距为10 cm。生育期滴水10次共5 000 m³/hm²，共滴施尿素600 kg/hm²，磷酸一铵315 kg/hm²，硫酸钾150 kg/hm²。

1.3 试验田间设计

试验设人工打顶（CK）、叶面喷施225 g/hm²粉剂甲哌鎓+150 mL/hm²自封鼎液体助剂（T₁）和叶面喷施600 mL/hm²土优塔乳剂（T₂）3个处理，3次重复，随机区组排列，每小区面积333.5 m²。叶面喷施药剂和人工打顶处理均于7月16日进行，其中人工打顶以1叶1心为标准摘除顶尖，药剂采用无人机进行叶面喷施，喷施药剂时叶面均匀喷雾并防止雾滴漂移，试验区设保护带，各处理的田间管理措施保持一致。试验结果取其平均值。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 农艺性状

在人工打顶和叶面喷施药剂前各小区随机选取长势均匀一致、有代表性的棉株10株，进行挂牌标记，分别于打顶后0 d、15 d、30 d、45 d调查棉花株高、功能叶厚度及叶绿素含量变化情况，并于吐絮期调查该10株棉花的果枝数、单株结铃等农艺性状，其中功能叶厚度使用厚度计进行测量，叶绿素使用SPAD测定仪进行测定。

1.4.2 棉铃时空分布

分别于7月16日、8月12日、9月2日调查各处理挂牌标记棉株的伏前桃、伏桃、秋桃数量；于吐絮期调查标记棉铃空间分布，将棉铃横向分为内围铃（第1果节）与外围铃（第2果节以外），纵向分为下部铃（1-4果枝）、中部铃（5-8果枝）、上部铃（9果枝以上）三部分。

1.4.3 产量及其构成因素

收获前1~3 d在各处理小区选取面积为6.67 m²的样点进行测产，调查收获株数及铃数等，同时每小区分别收获60个铃进行室内考种，测定衣分、单铃质量等。

1.5 数据分析

数据统计采用Excel制表，SPSS 25.0进行方差分析检验其显著性差异（方差分析均为0.05水平，采用Duncan法），并采用GraphPad Prism 8作图。

2 结果与分析

2.1 不同化学封顶处理对棉花形态及农艺性状的影响

通过田间观察发现，喷施不同化学封顶剂后各处理都表现为株型较人工打顶紧凑，顶心凹陷；各处理间植株形态表现又存在差异。土优塔（T₂）棉株表现为顶部叶片皱缩变小，顶部叶片深绿，植株整齐度较好，生育后期顶心脱落，无腋芽生长；自封鼎（T₁）的棉株表现为顶部叶片皱缩、叶脉微发黄，植株整齐度较好，生育后期顶心脱落，无腋芽生长。

所有处理的棉株顶尖并未在打顶后（0 d）迅速停止生长，而是随着时间推移逐渐趋于停止（图1）。T₂在施药20~30 d后顶尖停止生长，T₁在施药10~15 d后主茎停止生长，人工打顶（CK）在打顶后15~20 d后主茎停止生长，T₂株高比T₁高9.2 cm，与CK无显著差异，且CK与T₁无显著差异。以上结果表明，虽然自封鼎和土优塔发挥药效作用时间不同，但都可以抑制棉花顶芽生长，达到封顶效果。T₂主茎绿叶数较T₁多1.7片，较CK多3.4片（图1）；其果枝台数较T₁和CK分别增加1.67台和2.93台。

不同封顶处理对棉花功能叶片厚度变化趋势影响不同（图2），T₂与CK的叶片厚度变化趋势相一致，而T₁的功能叶片厚度变化趋势与前两种封顶处理的变化趋势相反；15 d后T₂与CK差异显著；30 d后T₁叶片厚度分别较T₂和CK增厚0.08 mm、0.09 mm；45 d后T₁功能叶片厚度与CK存在显著差异，与T₂差异不显著。结果表明，不同封顶处理对叶片内部结构的影响不同，土优塔更接近人工打顶。对于叶绿素含量，T₁和T₂处理随时推移呈上升趋势，而CK呈现先增加，再减少，后又增加的变化趋势，但处理间差异均不显著。

2.2 不同封顶处理对棉铃时空分布的影响

2.2.1 对棉铃时间分布的调节效应

单株总铃数表现为：T₂>T₁>CK，且T₂较CK增多1.74个，T₁与CK无显著差异（表1）。各处理间伏前桃均无显著差异，但伏桃T₁较CK增多1.13个，秋桃T₂较CK增加12.31%、较T₁增加20.17%，比例达到33.07%，说明土优塔可以有效提升秋桃比例。

2.2.2 对棉铃空间分布的调节效应

不同封顶处理对棉铃水平、垂直空间分布影响趋于一致（表2）。水平分布上，3种封顶处理内围铃占比均高于外围铃，其中CK内围铃所占比例较T₂和T₁分别提高10.3%、6.09%，但无显著差异。垂直分布上，棉铃均集中在下部，说明化学打顶能够代替人工打顶，但不同封顶处理存在一定差异，其中T₁下部铃与T₂、CK无显著差异，但T₂比CK降低12.93%；中部铃，T₂与T₁、CK无显著差异，但T₁较CK降低6.15%；上部铃，T₂与T₁无显著差异，但分别较CK增加14.7%和11.61%。

2.3 不同封顶处理对棉花产量及其构成因素的影响

由表3可知，T₁与T₂的单铃质量较CK分别增大0.9g、0.7 g，但T₁和T₂间无显著差异；各处理间衣分无显著性差异；对于产量，T₂较CK增加11.5%，T₁与CK无显著差异。

3 讨论

新疆兵团是全国棉花种植机械化水平最好的植棉区，目前，除了打顶其他环节已基本实现机械化。打顶作为棉花生育期的关键环节，已成为实现棉花生产全程机械化的主要限制因素。新疆棉区棉花打顶还是以人工打顶为主，但人工打顶劳动强度大、时间紧、成本高、效率低、可控性差^［11-12］，而化学封顶可以降低劳动强度，解放生产力，解决人工打顶漏打、复打的问题。

合理调控株高、果枝数等农艺指标有利于协调棉花营养生长与生殖生长，也是均衡棉花生长与获得高产的基础^［13］。本研究中土优塔和自封鼎处理棉株较人工打顶，在封顶后仍保持缓慢纵向生长，株高和果枝数均有所增加，其中土优塔处理棉株的株高、果枝数均高于自封鼎和人工打顶处理，由于喷施化学封顶剂后保留了顶芽，因而与人工打顶相比其株高和果枝数增加，这与赵强等^［14］、娄善伟等^［15］、邹茜等^［16］的研究结果一致，说明喷施两种化学药剂能够有效延缓抑制棉花的顶端生长，最终达到封顶的效果，可以替代人工打顶。

棉铃时间、空间的合理分布有利于提高棉花的产量及纤维品质^［17］，本研究中化学封顶的棉株上部果枝数增多，从而使上部载铃数显著高于人工打顶。上部结铃增多，铃库比例增大，使冠层上部充足的光合源同化的有机物能及时运转到棉铃库中，这与冯国艺等^［18］、董春玲等^［4］的研究结果相一致，因此增加上部结铃是提高产量的重要途径之一，而土优塔和自封鼎处理对棉株下部铃无影响，这与史亚辉等^［19］研究结果一致，化学封顶棉株在棉铃分布上，上部棉铃数有所增加，即秋桃的比例有所提高，秋桃过多将可能不利于纤维品质优化，这可能是化学封顶棉花成铃特性的不足。

单位面积收获株数、单株结铃和单铃质量是构成棉花产量的重要因素。王刚等^［20］的研究结果表明喷施不同用量的土优塔封顶剂相对于人工打顶具有增产效果，赵强等^［14］研究表明化学封顶对棉花产量及产量构成无影响，而本研究发现，土优塔处理的单铃质量和单株结铃数均显著高于人工打顶且增产显著，而自封鼎的单铃质量显著高于人工打顶，单株结铃数仍高于人工打顶但不显著，究其原因可能是试验所需品种不同从而对产量的影响也不同。

4 结论

2种化学封顶剂均能彻底抑制棉花顶端生长，达到封顶效果，其中土优塔处理的棉株在施药后纵向生长时间较长，自封鼎处理的棉株纵向生长时间较短；与人工打顶相比，化学封顶剂处理的棉花株高、果枝数和结铃数都有所增加，从而使自封鼎和土优塔处理的棉花产量较人工打顶有一定的增加。因此，通过喷施土优塔和自封鼎封顶剂均能达到封顶效果，说明该项化学封顶技术的应用在南疆小海子垦区切实可行。

参考文献

[1] Dai J， Dong H.Intensive cotton farming technologies in China： Achievements，challenges and countermeasures［J］.Field Crops Research，2014，155：99-110.

[2] Renou A， Téréta I， Togola M.Manual topping decreases boll-worm infestations in cotton cultivation in Mali［J］.Crop Protection，2011，30： 1370-1375.

[3] 戴翠荣，赵晓雁，余力，等.氟节胺化学打顶对南疆棉花农艺性状及产量的影响［J］.新疆农业科学，2015，52（08）：1394-1398.

[4] 陈兵，王静，王刚，等.土优塔化学打顶剂对新疆棉花农艺性状及经济特性的影响［J］.南方农业科学，2017，48（6）：991-996.

[5] 时晓娟，韩焕勇，王方永，等.DPC~+化学封顶对不同施氮量下棉花叶片光合生理特性的影响［J］.作物学报，2020，46（9）：1416-1429.

[6] 何钟佩，奚惠达，杨秉芳，等.DPC效应的定向、定量诱导及其在棉花丰产栽培中的应用［J］.北京农业大学学报，1984，1：19-28.

[7] 王政洋，曾庆涛，赵富强，等.不同用量的化学打顶剂对棉花品质及产量的影响［J］.农业科技通讯，2021，5：135-137.

[8] 邱荣俊，申昌优，刘润生，等.12.5%氟节胺EC（控打）田间抑芽效果研究［J］.农业科技通讯，2018，4：161-163.

[9] 齐海坤，王赛，徐东永，等.不同棉区棉花DPC化学封顶技术研究［J］.棉花学报，2020，32（5）：425-437.

[10] 戴翠荣，练文明，李子，王献礼，贺美球.南疆棉区氟节胺化学打顶技术初探［J］.中国棉花，2013，40（9）：31-33.

[11] 王刚，张鑫，陈兵，等.土优塔棉花打顶剂对新陆早61号倒四叶内源激素含量的影响［J］.分子植物育种，2018，16（2）：572-577.

[12] 姚强强，黄勇，陈永，等.单体仿形棉花打顶机的设计与试验［J］.甘肃农业大学学报，2018，53（1）：174-180.

[13] 吴雪琴，赵强，田立文，等.3种打（封）顶方式对南疆棉花株型及干物质积累的影响［J］.西北农业学报，2021，30（12）：1797-1803.

[14] 赵强，周春江，张巨松，等.化学打顶对南疆棉花农艺和经济性状的影响［J］.棉花学报，2011，23（4）：329-333.

[15] 娄善伟，康正华，赵强，化学封顶高产棉花株型研究［J］.新疆农业科学，2015，52（7）：1328-1333.

[16] 邹茜.增密迟播下棉花化学打顶及催熟技术研究［D］.长沙：湖南农业大学，2015.

[17] 万素梅，郑德明，翟云龙，南疆棉田不同产量构成因素及棉铃空间分布特征研究［J］.中国棉花，2006，8 ：8-9.

[18] 冯国艺，罗宏海，姚炎帝，新疆超高产棉花叶、铃空间分布及与群体光合生产的关系［J］.中国农业科学，2012，45（13）：2607-2617.

[19] 史亚辉，蔡晓虎，张玉栋，不同剂量的氟节胺与缩节胺对棉花株型结构的影响［J］.新疆农业科学，2020，57（11）：1979-1986.

[20] 王刚，陈兵，张鑫，化学打顶剂对新陆早48号棉花生长发育及产量的影响［J］.广东农业科学，2015，42（21）：11-14.

基金资助

国家棉花产业技术体系叶尔羌河综合试验站项目(CARS-15-51)

第三师图木舒克市科特派计划项目(KJ2022CX04)