棉花打頂技術的研究現狀與展望

鄒 茜，劉愛玉，王欣悅，向鳳玲

(湖南農業大學農學院，長沙410128)

棉花具有無限生長的習性，頂端優勢明顯。為控制株高和后期無效果枝的生長，打頂是一項有效的措施。研究和生產實踐證明，通過摘除頂心，能控制主莖的生長，協調營養生長與生殖生長，促使養分更多的運向果枝，供應結實器官，減少無效果枝［1］。但能否掌握好打頂的時間和方法，直接影響到打頂的效果［2～4］。目前，棉花打頂技術有人工打頂、化學封頂和機械打頂等3種，以人工打頂為主。人工打頂掐掉頂芽及部分幼嫩葉片，費工費時，勞動效率低，制約了棉花生產輕簡化、規模化、精準化和機械化作業［5，6］。化學打頂和機械打頂均可以大幅度提高打頂效率，節約植棉成本［7，8］，更適應棉花全程機械化生產需要，將取代人工打頂。

1 打頂對棉花生長發育和產量、品質的影響

1.1 打頂對棉花生長發育的影響

在適宜的環境條件下，棉株的主莖可向上無限生長，現蕾和開花持續進行。通過打頂會對植株的生長發育和農藝性狀產生一定的影響。比如株型，不打頂的棉株呈棗核形;7月5日打頂的棉株近似大鍋形;8月4日打頂的棉株似紡錘形［9］。不同打頂方式對棉株高度的影響是一致的，打頂后棉株5～15 d內增長較快，15 d后增長趨于平緩［10］。同時，有的研究發現打頂后有早衰現象。研究表明，打頂對內源激素的平衡產生了影響，如提高了脫葉酸/細胞分裂素與脫葉酸/生長素的比值，以及脫葉素和丙二醛的含量，降低了細胞分裂素的含量，功能葉片的含氮量、可溶性蛋白質含量降低，導致棉株早衰［11，12］。

1.2 打頂對棉花產量的影響

大量的研究表明，打頂通過改善棉花株型和群體結構、控制頂端優勢、促進生殖生長而影響單株結鈴數和鈴重實現增產［13～15］。王延琴等［13］發現，適時打頂能調整棉花株型，改善棉田的通透條件，提高單鈴重，從而提高產量。葉偉［14］認為，打頂可以明顯降低棉花蕾鈴脫落率。張巨松等［15］通過不同的打頂時間處理海島棉發現，打頂時間的變化對單鈴重和衣分的影響不明顯，且單株成鈴數變化呈單峰曲線。但在一些化學打頂的研究中結論卻并不一致。趙強等［16］認為，化學打頂對棉花產量及其產量構成無影響;而蘇成付等［17］和易正柄等［18］的試驗結果卻有明顯的增產效果。這可能與試驗的材料有關。

1.3 打頂對棉花品質的影響

同一棉花品種在不同環境條件下，棉纖維品質往往差異很大［19］。有的研究者認為化學封頂對棉花纖維品質沒有影響［20］，但多數認為打頂對于棉花纖維品質有一定的影響。林濤等［21］的試驗表明，打頂對品質的影響主要表現對中、上部棉鈴，其中馬克隆值最明顯，伸長率和比強次之;并隨打頂時間延遲，馬克隆值近似先降低后增加的單峰曲線，伸長率呈波形曲線，比強逐漸下降。劉燕等［22］對華雜棉H318進行整枝化控，結果表明人工打頂后纖維上半部分平均長度、整齊度指數、斷裂比強度分別提高0.26 mm，0.48%，0.32 cN·rex，馬克隆值基本相同。李新裕等［23］和董春玲［24］一致認為，氟節胺打頂對馬克隆值有較大影響，有促進棉纖維成熟度的作用。

2 打頂時間的確定

2.1 適時打頂的時期

掌握打頂時間一直很受研究者和生產者關注［3，9，25～27］。適宜的打頂時期，應根據棉花的生育情況、當地初霜時期和棉花的后勁等靈活掌握。針對常規棉打頂時期，棉農的經驗是:“時到不等枝，枝到看長勢”，“凹頂早，冒頂遲，平頂小頂正當時”;或者看棉株長勢判斷打頂時期，如將要衰退、還未明顯衰退，主莖頂心和頂部葉片相平時是打頂的適宜時期。王冀川等［25］認為，雜交棉在7月13～22日打頂最宜，群體結構得到了優化，單株結鈴多，產量最高。

在長江中、下游棉區，中等肥力的棉田多在7月下旬打頂，而高肥力棉田，密度較低的可在8月初打頂，密度大的提早到7月中旬［9］。黃河流域棉區，中等肥力、密度60 000～75 000株/hm2的棉田，多于7月中旬打頂［3］。南疆棉花打頂時間一般在6月底7月初，7月10日打頂全部結束［26］;北疆棉花打頂時間一般在7月10～20日［27］。

適宜的打頂日期還需依據棉花播種期和生長動態來確定。油后直播棉5月下旬播種，8月上旬在棉株高度達到110～120 cm時打頂，效果較好［28］。

根據棉株長相確定打頂時間可避免播種期的影響，具有更加普遍的指導意義。王小琳等［29］提出人工摘心時機指示指標:花位6～8，嫩頭長10～13 cm;摘頂心成功的檢驗指標:倒1～3果枝平均每果枝座有效鈴1～3個以上，果枝平均長小于大行寬(20～30 cm)的1/2左右。通過采集群體冠層結構各指數，王冀川等［25］認為在最大葉面積指數適中，平均葉簇傾角較低，散射輻射透過系數和直射輻射透過系數較高，平均葉分布值在盛花期各層次分布均勻、鈴絮期中上部分布較高，消光系數從上到下均勻增加時群體結構優化，為雜交棉適宜人工打頂時期。彭強吉等［30］認為，在機械打頂高度小于7 cm時進行機械打頂綜合效益最佳。

2.2 分期打頂

分期打頂研究主要集中在栽培密度高的新疆棉區。2007年新疆兵團農3師提出高密度種植棉花可以分期多次打頂，以達到促早熟、改變產量結構、提高棉花單產的目的［31］。馬富裕等［32］研究發現，在密度為22.5萬～30萬/hm2時與同密度下 1次打頂(7月 5日)相比，2次打頂增產 8.4%和13.4%，3次打頂增產6.4%和7.1%，并認為這與分期打頂使LAI在冠層中的分布向上向下“分異”，保證了較適宜的最大LAI及其在冠層中的合理分布有關。劉進新等［33］通過對新陸早8號進行隔行分期分批打頂研究表明，密度相同時，分層打頂的單株鈴數和單鈴重最高，蕾鈴脫落率最低。段震宇等［34］發現，當密度為30萬/hm2時，經2次打頂處理后的棉株群體光合速率變化為先上升后緩慢下降，仍具有較強的光合能力;在盛鈴期生殖器官干重最高，通風透光良好;葉面積指數適中，產量最高。總體來說，高密度種植條件下，棉花分期多次打頂能塑造理想株型，調節群體結構，減少因高密度造成的郁閉現象，充分利用光能，協調營養生長與生殖生長的關系。

3 打頂方法

長期以來，人工打頂是我國各棉區普遍采取的打頂方式，通過不斷完善和推廣，取得了顯著的增產效果。但隨著勞動力成本的增加，這種依靠人力為主的作業方式，明顯制約了棉花產業的發展。國內對于打頂機的研究于1960年代開始，但發展較為緩慢，目前尚處于研究示范階段。隨著植物生長調節劑作為化學打頂劑的研究不斷深入［19，35］，化學打頂已成為棉花控制頂端優勢新的發展方向。

3.1 人工打頂

人工打頂常見方法是人工將棉株頂端掐去1葉1心，不采用“大把楸”［36］。湖南棉區采用大棵稀植種植技術，打頂一般是在7月下旬至8月上旬進行，摘去1葉1心，長勢弱的早打，長勢旺的遲打［37］。雖人工打頂效果好、漏頂率低，然人工打頂需要勞動力多、效率低，與當前棉花生產輕簡化方向不一致。何磊等［38］對新疆兵團進行棉花人工打頂估算，發現光打頂這一項每年就需花費2.432億元。

3.2 機械打頂

自1928年第一代棉花打頂機問世［39］，國內外對機械打頂做了大量研究，設計了適于各種種植模式的機型。20世紀八九十年代機械打頂以連續切斷式打頂為主，效率較高。但近年來機械打頂的研究較少。國內機械打頂研究主要集中在新疆棉區，其機械化生產程度高。1990年新疆從前蘇聯引進了棉花打頂機，但在適應性試驗中發現地表不平，易造成機械損傷，不適宜在我國推廣應用。之后，專家們為解決打頂機存在的問題做出了各種努力［40，41］。新疆石河子大學先后研制了3MD－12/20型棉花打頂機和3MDY－12型前懸掛液壓驅動式棉花打頂機。這兩種機型經試驗基本能滿足打頂農藝要求，然不能滿足作業單行獨立升降仿形的要求，且作業精準性不高，未得到大面積推廣［40］。其他為適應實際生產要求而研制的機型還有:3MDZK－12型組控式單行仿形棉花打頂機、3MDZ－6型自走式棉花打頂機、3DDF－8型棉花打頂機、3FFD－6型后懸掛滾筒式棉花打頂機等［41］。

與人工打頂相比，機械打頂的優點是工效高，機械打頂效率是人工打頂的5～7倍。但機械打頂對地勢以及棉花生長均勻度要求較高，且漏打率高達20%，比人工打頂高出15個百分點，并且會對植株和蕾鈴造成嚴重損傷［42，43］。趙玲［44］研究表明，機械打頂株高和果枝臺數略低于人工打頂，但花鈴數多于人工打頂，這可能是因為機械打頂使棉株營養及時供應到下部果枝和蕾鈴，彌補了上部果枝的減少，因而對花鈴期整株花蕾數、成鈴率并未產生影響;但單產較人工打頂減少16.7%以上，并認為可能是因為機械打頂對棉株蕾鈴有一定的機械損傷，降低了吐絮效率，從而影響了產量。

3.3 化學打頂

化學打頂是指利用植物生長調節劑強制延緩或抑制棉花頂端生長，控制棉花的頂端優勢，從而達到調節營養生長與生殖生長的目的。國外在20世紀60年代開始在杜鵑、菊花等花卉上進行研究，國內研究多應用在海桐、一串紅、杜鵑等植物上，其化學去頂試劑主要是長鏈的脂肪酸或酯、6－BA［44］。當前，國外主要利用縮節胺等植物調節劑進行化控，控制棉花株高，去頂研究較少。國內關于棉花化學去頂研究尚處于起步階段，主要集中在新疆棉區［45］，長江流域棉區未見報道。

當前研究使用的化學去頂試劑種類較多，如李雪［46］應用辛酸甲酯、癸酸甲酯和6－BA去頂，張鳳琴［47］研制的化學整枝劑，但多數是應用含有縮節胺(DPC)的打頂劑［18，23］及煙草抑芽劑的主要成分氟節胺［17～18，24］。氟節胺的作用機理是通過控制棉花頂尖幼嫩部分的細胞分裂，并抑制細胞伸長，使棉花自動封頂。噴施氟節胺后，棉花頂部葉片小葉化，株型緊湊，株高變矮，主莖和果枝節間都被縮短，可用于塑造理想株型，改善群體透光性，拓展棉花群體容量。相比人工打頂和機械打頂，化學打頂簡單、方便、見效快，且降低了勞動強度，最大限度地避免了人工、機械打頂造成的物理傷害、時間跨度大、漏打和重復打頂的問題。但是，存在化學封頂后管理的問題。使用藥劑時，相配套的縮節胺化控技術較難掌握，容易出現操作失誤，使棉株營養生長與生殖生長不協調，出現了棉花長勢偏旺現象，可能影響棉株結鈴和棉鈴生長發育進程［48］。

4 問題與展望

近幾年，由于勞動力缺乏和生產成本上漲等限制了棉花的發展，植棉面積減少。機械化、規模化是棉花生產的必然趨勢［49］。顯然，以人工打頂為主的打頂作業模式將被機械打頂或化學封頂所取代。

4.1 加強機械打頂方法研究，完善打頂機的設計，減少機械損傷

與多數其他功能棉花機械一樣，棉花打頂機械需要不斷調整和完善機器的結構和性能，使其與農藝性狀、種植模式相適應［40，41］。未來，棉花打頂機的研究主要集中在:(1)解決棉花打頂機的自動棉株高度識別精度問題;(2)向智能化、大型化方向發展，適于規模化生產應用;(3)實現打頂、除蟲、中耕一體化等多功能綜合作業，降低作業成本和設備投入費用;(4)設計棉花頂尖回收結構。

4.2 開展棉花化學封頂理論和技術研究，及時應用推廣

就目前國內外研究情況來看，化學打頂的優勢使其很可能更適于棉花機械化生產。化學封頂理論和技術研究重點應該關注以下幾個方面:(1)化學封頂對棉株光合特性、干物質積累與分配規律和主要營養元素積累與分配規律的影響及其激素變化和其他生理生化相關性研究;(2)不同化學封頂劑對生態環境的影響;(3)篩選適用性較廣、封頂效果好、環保的打頂劑;(4)形成與直播技術、集中吐絮成鈴技術相結合的一體化技術，降低生產成本，適于機械化、規模化生產。

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