北疆棉區(qū)棉花單鈴損傷對(duì)脫葉催熟劑及鈴期的響應(yīng)

張煦怡，田景山，楊延龍，隨龍龍，張鵬鵬，張旺鋒

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】新疆具有發(fā)展棉花生產(chǎn)獨(dú)特的光、熱、水和土壤等自然條件，由于氣候干燥少雨、日照時(shí)間長(zhǎng)、晝夜溫差大，棉花色白質(zhì)優(yōu)，具有品質(zhì)優(yōu)勢(shì)[1]。發(fā)展機(jī)采棉提高植棉效益，研究脫葉劑使用技術(shù)，對(duì)提高機(jī)采棉在采收與加工等效率和質(zhì)量有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】在棉花生長(zhǎng)后期，脫葉催熟劑的使用通過(guò)改變植株內(nèi)源激素的平衡[2]和改善田間通風(fēng)透光狀況[3]，實(shí)現(xiàn)葉片快速干枯脫落、棉鈴均勻的張開(kāi)，集中吐絮，減少腐鈴[4]，便于采摘及籽棉的清理[5]。一般而言，合理的脫葉催熟劑施用時(shí)間不僅會(huì)產(chǎn)生良好的脫葉催熟效果，而且可以降低對(duì)產(chǎn)量的負(fù)面影響[6-7]。研究發(fā)現(xiàn)過(guò)早噴施脫葉催熟劑，葉片快速衰老、光合能力迅速減弱，勢(shì)必減少養(yǎng)料向棉鈴的供應(yīng)量，嚴(yán)重影響成鈴和纖維發(fā)育，增加了不成熟棉鈴和纖維的比例[8-9]，特別是鈴齡45 d以下棉鈴的鈴重明顯下降[8, 10-11]，棉花產(chǎn)量下降、纖維品質(zhì)變劣[10, 12]。推遲施用脫葉催熟劑，雖對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)都是有利的[13, 6]，但是增加了遭遇霜凍和惡劣天氣的風(fēng)險(xiǎn)[14]，出現(xiàn)葉片枯而不落，導(dǎo)致籽棉含雜率增加[15]。【本研究切入點(diǎn)】在新疆棉區(qū)，脫葉催熟劑的使用需考慮棉花頂部棉鈴鈴期、吐絮率及施用后的氣溫狀況。正常年份情況下，北疆棉區(qū)9月5～10日，南疆和東疆棉區(qū)9月15～20日[16]。研究棉花脫葉催熟劑的適宜施用時(shí)間，提升棉花脫葉催熟效果。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究選用北疆棉區(qū)大面積種植的棉花品種，采用多品種試驗(yàn)和分期噴施脫葉催熟劑的方式，設(shè)置不同的脫葉劑噴施時(shí)間，分析脫葉催熟劑對(duì)棉鈴發(fā)育的影響及對(duì)單鈴纖維和棉籽的損傷程度，研究適宜脫葉催熟的棉鈴鈴期，為實(shí)現(xiàn)棉花品質(zhì)保優(yōu)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2016～2017年在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站(45°19'N，86°03'E)和新疆烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象站(44°17'N，85°49”E)進(jìn)行，供試材料選擇新陸早系列棉花品種，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，留苗密度18×104～23×104株/hm2。待棉株開(kāi)花后，對(duì)上部果枝(第7果枝及以上)第1果節(jié)的當(dāng)日所開(kāi)白花掛牌標(biāo)記。采用分期施用脫葉劑的方式，分別在鈴齡30、37、44 d施用脫葉催熟劑，以不施用脫葉劑為對(duì)照(CK):供試藥劑為噻苯隆(80%可濕性粉劑)，并復(fù)配乙烯利(40%水劑)，1 hm2用量分別為450 g、1 350 mL。表1

表1 棉花品種、播期、開(kāi)花日期和脫葉催熟劑施用時(shí)間
Table 1 Description of cotton cultivars, bowing dates, tagged dates and defoliation times in the defoliation experiment

年份Year試驗(yàn)地點(diǎn)Experiment plot棉花品種Cotton cultivars播種日期Bowing dates(M/D)掛花時(shí)期Tagged dates(M/D)脫葉催熟劑施用時(shí)間Defoliation times (dpa)2016石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站新陸早1, 6, 7, 13, 33, 45號(hào)4/217/2030, 37新陸早46、47、58、60、62、63、64號(hào)4/217/2037, 44新疆烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象站新陸早33號(hào)4/157/1530, 37, 44新陸早33號(hào)4/157/2230, 37新陸早59號(hào)4/8, 4/15, 4/227/15, 7/15, 7/2230, 37, 442017石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站新陸早45、46、47、60、61、62、63、64號(hào)4/227/1230, 37新陸早33、59號(hào)4/227/12, 7/20新陸早30、37、44號(hào)

1.2 方 法

收獲前，收取掛牌標(biāo)記棉鈴，統(tǒng)一風(fēng)干、軋花，測(cè)定單鈴纖維重及單鈴棉籽重；棉鈴鈴期是從棉花開(kāi)花掛牌之日至棉鈴開(kāi)裂吐絮之日的天數(shù)；鈴期損傷量為鈴期較對(duì)照處理(CK)的縮短量，單鈴損傷為各處理單鈴因子與對(duì)照處理(CK)的差值；負(fù)值表示降低、正值表示增加。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫葉催熟劑對(duì)棉鈴鈴期的影響

研究表明，棉鈴鈴期受不同脫葉催熟劑噴施時(shí)間的顯著影響，隨施藥時(shí)間提前而縮短；在鈴齡30 d施藥處理中，棉鈴鈴期最大達(dá)56.2 d，最小為43.3 d；鈴齡37 d施藥時(shí)，棉鈴鈴期在46.3～59.8 d；而在鈴齡44 d的施藥處理中，棉鈴鈴期最大達(dá)57.8 d，最小為47.5 d。鈴齡30 d施藥處理較其他處理對(duì)棉鈴鈴期損傷最大，損傷量在-15.4～-0.2 d，鈴齡37 d施藥時(shí)，棉鈴鈴期損傷量在-14.8～2.2 d；而在鈴齡44 d的施藥處理中，棉鈴鈴期損傷量在-7.1～1.6 d。圖1

在不同試點(diǎn)，棉鈴鈴期的損傷量有增有降，對(duì)損傷量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將其分為5個(gè)試點(diǎn)，研究表明，在鈴齡30 d施藥處理中，棉鈴鈴期的損傷主要集中在[-5，0]和[-10，-5]等級(jí)，均占全部試點(diǎn)的45%，有9%的試點(diǎn)棉鈴鈴期損傷量>10 d；在鈴齡37 d施藥處理中，損傷量[-5，0]的比例最高、達(dá)47%，有10%的試點(diǎn)棉鈴鈴期損傷量表現(xiàn)增加；在鈴齡44 d施藥處理中，損傷量[-5，0]的比例最高、達(dá)62%，損傷量在5～10 d的區(qū)間比例最低、占15%，也有23%的試點(diǎn)棉鈴鈴期損傷量表現(xiàn)增加。圖2

注: 棉鈴鈴期損傷量是施用脫葉催熟劑處理棉鈴的鈴期與對(duì)照的差值. 圖中粗實(shí)線表示該組數(shù)據(jù)的平均值; **表示為差異水平0.01

圖1 不同脫葉催熟劑噴施時(shí)期棉鈴鈴期及損傷量變化
Fig.1 Boll growth period and damage amounts as affected by three defoliation times

圖2 不同脫葉催熟劑噴施時(shí)期 棉鈴鈴期損傷量分布
Fig.2 The grades of boll growth period damageamount as affected by three defoliation times

2.2 脫葉催熟劑對(duì)單鈴產(chǎn)量影響

2.2.1 單鈴纖維重和單鈴棉籽重的變化

不同的脫葉催熟劑噴施時(shí)間對(duì)單鈴纖維重及單鈴棉籽重均有顯著影響，均隨施藥時(shí)間的提前而減小；在鈴齡30 d施藥處理中，單鈴纖維重最大達(dá)1.8 g，最小為1.1 g；單鈴棉籽纖維重最大達(dá)3.0 g，最小為1.6 g。鈴齡37 d施藥時(shí)，單鈴纖維重在1.5～2.4 g；單鈴棉籽重在2.2～3.6 g。而在鈴齡44 d的施藥處理中，單鈴纖維重及單鈴棉籽重最大分別為2.8、4.5 g，最小分別為2.1、2.8 g。

脫葉催熟劑對(duì)單鈴纖維重及單鈴棉籽重的損傷隨施藥時(shí)間的提前而增大，單鈴纖維重在鈴齡30 d施藥處理?yè)p傷量在-2.0～-0.4 g，鈴齡37 d施藥時(shí)，損傷量在-1.1～0.1 g；而在鈴齡44 d的施藥處理中，單鈴纖維重?fù)p傷量在-0.6～0.3 g；單鈴棉籽重在鈴齡30 d施藥處理?yè)p傷量在-2.3～-0.3 g，鈴齡37 d施藥時(shí)，損傷量在-1.3～0.2 g；在鈴齡44 d的施藥處理中，單鈴棉籽重?fù)p傷量在-0.7～0.5 g。圖3

注: 棉纖維單鈴纖維重和單鈴棉籽重?fù)p傷量是施用脫葉催熟劑處理試樣的單鈴重量與對(duì)照的差值. 圖中粗實(shí)線表示該組數(shù)據(jù)的平均值; **表示為差異水平0.01

圖3 不同脫葉催熟劑噴施時(shí)期棉鈴單鈴纖維重和單鈴棉籽重及其損傷量變化
Fig.3 Fiber weight, seed weight and these damage amounts as affected by the defoliation times

2.2.2 單鈴纖維重?fù)p傷等級(jí)的變化

在不同試點(diǎn)，單鈴纖維重的損傷量有增有降，對(duì)損傷量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將其分為5個(gè)試點(diǎn)，研究表明，在鈴齡30 d施藥處理中，單鈴纖維重的損傷主要集中在[-1，0.5]，占全部試點(diǎn)的39%，有10%的試點(diǎn)單鈴纖維重?fù)p傷量>1.5 g，另有6%試點(diǎn)的單鈴纖維重表現(xiàn)增加；在鈴齡37 d施藥處理中，損傷量[-0.5，0]和[-1.0，-0.5]的比例最高、達(dá)45%，有3%的試點(diǎn)單鈴纖維重?fù)p傷量表現(xiàn)增加；在鈴齡44 d施藥處理中，損傷量[-0.5，0]的比例最高、達(dá)58%，損傷量在0.5～1 g的區(qū)間比例最低、占8%，也有33%的試點(diǎn)單鈴纖維重?fù)p傷量表現(xiàn)增加。圖4

圖4 不同脫葉催熟劑噴施時(shí)期單鈴纖維重?fù)p傷量分布
Fig.4 The grades of fiber weight damage amount as affected by three defoliation times

2.2.3 單鈴棉籽重?fù)p傷等級(jí)的變化

在不同試點(diǎn)，單鈴棉籽重的損傷量有增有降，對(duì)損傷量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將其分為5個(gè)試點(diǎn)，研究表明，在鈴齡30 d施藥處理中，單鈴棉籽重的損傷主要集中在[-1，0.5]，占全部試點(diǎn)的48%，其次是[-0.5，0.0]和[-1.5，-1.0]，均占全部試點(diǎn)19%，有13%的試點(diǎn)單鈴棉籽損傷量>1.5 g；在鈴齡37 d施藥處理中，損傷量[-0.5，0]的比例最高達(dá)52%，有3%的試點(diǎn)單鈴棉籽重?fù)p傷量表現(xiàn)增加；在鈴齡44 d施藥處理中，損傷量[-0.5，0]的比例最高達(dá)42%，同有42%試點(diǎn)的單鈴棉籽重有增加的趨勢(shì)，損傷量在0.5～1 g的區(qū)間比例最低占17%。圖5

2.3 棉鈴鈴期與單鈴產(chǎn)量損傷的關(guān)系

2.3.1 單鈴纖維

通過(guò)對(duì)單鈴纖維重?fù)p傷量與棉鈴鈴期進(jìn)行曲線擬合，研究表明，鈴齡30、37與44 d施藥處理的單鈴纖維重與棉鈴鈴期呈線性關(guān)系，決定系數(shù)分別為0.280 4、0.439 6、0.208 0。圖6

圖5 不同脫葉催熟劑噴施時(shí)期 單鈴棉籽重?fù)p傷量分布
Fig.5 The grades of seed weight damage amount as affected by three defoliation times

圖6 單鈴纖維重?fù)p傷量與鈴期關(guān)系
Fig.6 The relationship between boll fiber weight damage per boll and boll growth period

2.3.2 單鈴棉籽

通過(guò)對(duì)單鈴棉籽重?fù)p傷量與棉鈴鈴期進(jìn)行曲線擬合，研究表明，各處理單鈴棉籽重與棉鈴鈴期呈線性關(guān)系，決定系數(shù)分別為0.570 6、0.437 5、0.160 8。圖7

根據(jù)單鈴因子損傷量估算不同施藥時(shí)期所需棉鈴鈴期，并計(jì)算“脫葉催熟劑/棉鈴鈴期”，對(duì)單鈴因子損傷量與“脫葉催熟劑/棉鈴鈴期”的定量關(guān)系，研究表明，降低單鈴纖維重的損傷量，“脫葉催熟劑施用時(shí)間/鈴期”> 0.80可實(shí)現(xiàn)單鈴纖維重?fù)p傷小于0.1 g；而當(dāng)單鈴棉籽重?fù)p傷量小于0.1 g時(shí)，需滿足“脫葉催熟劑施用時(shí)間/鈴齡”> 0.79。表2

圖7 單鈴纖維重?fù)p傷量與鈴期關(guān)系
Fig.7 The relationship between cotton seed weight damage per boll and boll growth period表2 單鈴纖維重和單鈴棉籽重與(脫葉催熟劑 施用時(shí)間/棉鈴鈴期)間定量關(guān)系
Table 2 Quantitative relationship between fiber weight and cotton seed weight with (defoliation application timings / boll stage)

損傷量Damage amount (g)單鈴纖維重Fiber weight per boll單鈴棉籽重Seed weight per boll-0.20.770.76-0.10.800.790.00.830.820.20.800.79

3 討 論

3.1 脫葉催熟劑對(duì)單鈴產(chǎn)量形成的影響

棉鈴是棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)形成的基本單位，棉鈴發(fā)育好壞直接影響最終棉花產(chǎn)量[17]。在棉花脫葉到收獲的過(guò)程中，需要適當(dāng)?shù)膰娛┟撊~時(shí)間及收獲時(shí)間，來(lái)平衡產(chǎn)量收益與質(zhì)量損失的關(guān)系[18]。研究發(fā)現(xiàn)，在鈴齡30 d施藥對(duì)棉花單鈴因子的損傷最大，損傷量主要集中在在0.5～1 g，且鈴期縮短，使棉鈴提前進(jìn)入吐絮期；鈴齡37 d與44 d施藥處理對(duì)單鈴因子的損傷主要集中在[-0.5，0 g]，且在鈴齡44 d施藥處理中有30%～40%試點(diǎn)單鈴因子重有增加的趨勢(shì)。

有結(jié)果表明，在開(kāi)花期后，噴施脫葉催熟劑時(shí)間不應(yīng)早于鈴齡35 d，最好是在鈴齡41 d后噴施，以獲得最高的成熟纖維比例[19]，研究結(jié)果表明脫葉催熟劑的施用時(shí)間對(duì)纖維、棉籽的損傷具有一定差異，主要表現(xiàn)在鈴齡37和44 d施藥處理，在鈴齡37 d施藥處理中，單鈴纖維重有51.7%的試點(diǎn)損傷量在0.5～1.5 g，而單鈴棉籽重有44.8%的試點(diǎn)損傷量> 0.5 g；在鈴齡44 d施藥處理，單鈴纖維重和單鈴棉籽重分別有66.6%和58.3%試點(diǎn)有下降趨勢(shì)，但有41.7%試點(diǎn)的棉籽重增加。說(shuō)明在鈴齡37 d后施藥，脫葉催熟劑的施用時(shí)間對(duì)單鈴纖維重?fù)p傷量的影響高于單鈴棉籽重。在鈴齡44 d后噴施脫葉催熟劑可保證單鈴纖維重的損傷較小；對(duì)于單鈴棉籽重，在鈴齡37 d后即可噴施脫葉催熟劑，其損傷低于單鈴纖維重。

3.2 判定適宜噴施脫葉催熟劑時(shí)間以降低單鈴產(chǎn)量損失

脫葉催熟劑影響棉籽重的主要因素為施藥時(shí)期和鈴期[20]，單鈴纖維重也不例外；研究發(fā)現(xiàn)，棉鈴鈴期受不同脫葉催熟劑噴施時(shí)間的顯著影響，隨施藥時(shí)間的提前而縮短，且單鈴因子損傷量與棉鈴鈴期呈線性關(guān)系，根據(jù)品種的鈴期，脫葉催熟劑施用時(shí)間/鈴期> 0.79，計(jì)算適宜噴施脫葉催熟劑的時(shí)間，可保證單鈴因子損傷小于0.1 g；早熟品種可以早施用脫葉催熟劑達(dá)到早收的效果，如棉鈴鈴期55 d的棉花品種可在鈴齡43 d施用脫葉催熟劑，或通過(guò)改進(jìn)棉花種植模式，根據(jù)棉花品種熟性布局，實(shí)施分階段噴施脫葉催熟劑，以達(dá)到分階段采收，確保棉花的單鈴產(chǎn)量。

4 結(jié) 論

棉鈴鈴期及單鈴因子隨噴施脫葉催熟劑的延遲而增大，但對(duì)單鈴因子的損傷在減小，越早噴施脫葉催熟劑對(duì)鈴齡及單鈴因子的損傷越嚴(yán)重，且單鈴纖維重的損傷受脫葉催熟劑的噴施時(shí)間影響較嚴(yán)重，對(duì)于不同熟性品種的棉花基因型，需要根據(jù)其早晚熟的特性，脫葉催熟劑施用時(shí)間/鈴期> 0.79，品種熟性計(jì)算適宜噴施脫葉催熟劑的時(shí)間可保證單鈴因子損傷小于0.1 g。