化學封頂棉花高產診斷指標鑒定及產量形成的生育規律

劉開宇，王蜜蜂，崔延楠，張 特，趙 強

(新疆農業大學農學院，烏魯木齊830052)

0 引 言

【研究意義】新疆傳統植棉過程中人工打頂費時費力且效率低，隨著化學封頂劑的應用，化學封頂技術已經開始逐漸取代人工[1]。現有的棉花高產栽培理論都是以人工打頂棉花為研究對象[2,3]，有關化學封頂棉花的高產栽培規律研究較少，如何使化學封頂棉花持續保持高產，已成為棉花高產栽培技術研究的新方向[4,5]，研究化學封頂棉花高產栽培理論，對促進新疆植棉產業發展有重要意義。【前人研究進展】趙強等[6]對人工打頂和化學封頂棉花群體質量的研究發現，化學封頂拓展了棉花群體容量，具有增密增產的潛力。康正華等[7]探索了不同封頂劑對棉花增產效果的影響，發現不同封頂劑對棉花產量和農藝性狀均存在著不同程度的影響，應根據種植品種及密度合理選擇藥劑。李秉柏等[8]對棉花葉齡形成及其應用的探究，探索出利用葉齡模式對棉花進行調控有其獨特的優越性,把生產上的看苗診斷發展到看葉診斷,其準確性和可靠性都得到了提高。馮國藝等[9]對新疆超高產棉花葉、鈴空間分布及與群體光合生產的關系進行了探究。鄭重等[10]論述了膜下滴灌棉花高產群體質量診斷的主要指標及群體優化調控途徑，描述膜下滴灌棉花高產群體質量的主要指標。莖粗是壯株的標志,壯株莖稈輸導組織系統和貯藏結構較為發達,輸導和貯藏養分能力強,為高額產量的形成奠定了良好基礎[9]。采用陳冠文[11]提出的“葉齡-相對株高法”和李新裕等[12]提出的高產棉田莖粗、株高同單株成鈴密切相關，將二者方法進行結合并拓展探索，探索了葉齡與株高、莖粗的對應關系。【本研究切入點】目前，有關化學封頂棉花高產生育規律的研究和高產診斷指標未見報道。試驗結合北疆化學封頂高產棉田自然生態條件和栽培管理水平，對北疆化學封頂高產棉花株型及各生育期棉花長勢進行研究。【擬解決的關鍵問題】研究適宜北疆地區化學封頂棉花高產葉齡診斷指標及生育規律，為應用化學封頂技術、構建高產的化學打頂棉花提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2016年在新疆瑪納斯縣六戶地鎮進行，選取高產、中產和低產三塊棉田，不同產量棉田面積均為6.67 hm2，前茬均為棉花。4月11日播種，種植品種為新陸早57號。6月30日噴施化學打頂劑(打頂劑由新疆農業大學趙強副教授提供)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用機采棉種植模式，1膜6行，滴灌種植模式，行距配置(72+4)cm。于相近區域選取不同產量棉田，每塊棉田選取3個點作為重復，小區面積33.4 m2，水肥管理一致，其他措施隨大田。

1.2.2 測定項目

1.2.2.1 農藝性狀調查

在試驗小區內選擇長勢均勻具有代表性樣點,每小區選取內外行各選取連續5株，共計10株。從第3片真葉開始分別記錄棉株每片真葉展平日期和展平日期的莖粗(測定三次取平均值)、株高，每臺果枝第一、第二果節現蕾、開花、吐絮日期等指標。

1.2.2.2 經濟性狀調查

調查小區內株數、鈴數。選取代表性植株，取下部(1～3果枝)30個吐絮鈴，中部(4～6果枝)40個吐絮鈴，上部(7果枝及以上)30個吐絮鈴，共計100鈴，測定單鈴重，軋花后計算衣分。

1.2.2.3 生育期記錄

按照各生育期判定指標記錄。

1.2.2.4 干物質采集

按莖、葉、蕾+花+鈴不同器官分離開，在105℃下殺青30 min,然后80℃條件下烘干至恒重,稱重,記錄干物質重。

1.3 數據處理

采用Excel2010和SPSS19.0對數據進行統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同產量棉田各生育時期對應日期及生育天數

研究表明，各產量棉田從出苗期到開花期，均在相差不超過2 d的時間內進入各自生育期，而差異出現在盛花期到吐絮期。各產量棉田從出苗期到盛花期所需生育天數基本相同，也均在前后2 d內進入各生育時期，以高產棉田為參考對比不同產量棉田完成生育期所需天數可知；中產棉田從現蕾期到盛花期所需生育天數較短，而吐絮期所需生育天數較長；低產棉田從盛蕾期到盛花期所需生育天數逐漸增加，而吐絮期所需生育天數較少。對比不同產量棉田完成生育期所需天數可知，中產>高產>低產。棉田產量差異的形成以盛花期為節點開始逐漸顯現出來。造成差異的原因可能為中產棉田前期生長較為旺盛且后期貪青晚熟，低產棉田出現早衰致使其吐絮期變短。表1

表1 不同產量棉田各生育時期對應日期及其生育天數
Table 1 Corresponding dates and days of growth in different yield cotton fields

處理Treatments出苗日期(M/D)Date of emergence現蕾Squaring盛蕾Buds開花Bloom盛花Flourishing flower吐絮Boll opening日期(M/D)Date生育天數(d)Days of childbearing日期(M/D)Date生育天數(d)Days of childbearing日期(M/D )Date生育天數(d)Days of childbearing日期(M/D)Date生育天數(d)Days of childbearing日期(M/D)Date生育天數(d)Days of childbearing高產High 4/256/2386/13496/25617/4708/24121中產Middle4/266/3386/12476/24597/5708/27123低產Low4/266/3386/13486/26617/7728/23119

2.2 不同產量棉田主莖葉展平所需生育天數

研究表明，高產棉田前5片主莖葉生長所需時間少于中產和低產棉田，且達到顯著性差異，高產棉田在此期間出葉速度較快。從出苗到現蕾(第7片主莖葉展平)期間，高產棉田主莖葉每展平1片所需時間基本保持為4 d，中產和低產棉田主莖葉每展平1片所需天數逐漸減少。從現蕾期主莖葉展平到剩余全部主莖葉展平，高產棉田每片主莖葉展平所需時間略少于中產棉田，但未達到顯著性差異，低產棉田每片主莖葉展平所需時間少于高產和中產棉田，其中現蕾期到開花期(第11片主莖葉展平)主莖葉片展平所需時間與高產和中產棉田達到顯著性差異，這個時期低產棉田出葉速度較快。從主莖葉片數來看，低產棉田葉片最少，中產棉田主莖葉片最多，高產棉田處于兩者之間。表2

表2 不同產量棉田主莖葉展平所需生育天數
Table 2 The number of growth days for flattening main stem and leaf in cotton fields with different yields(d)

處理Treatments主莖葉片Main stem leaves3456789101112131415161718高產High22b26b30b34a38a41a46ab52a56a60a64a67a71a75ab81a-中產Middle27a31a33a36a38a42a48a53a57a61a64a67a71a77a82a86低產Low26a30a33a35a38a41a45b47b53b58b62a65a69a73b--

注：同列不同字母表示差異達5%顯著水平

Note: Different small letters in a column mean significant at 5% levels

2.3 不同產量棉田主莖葉展平與莖粗對應關系

研究表明，高產棉田在前7片主莖葉展平時(現蕾期)莖粗大于中產和低產棉田，中產和低產棉田莖粗基本一致，從第11片主莖葉展平(開花期)至最后1片主莖葉展平，高產棉田莖粗保持大于中產和低產棉田的趨勢。高產棉田莖粗優勢較為明顯，為棉花的高產奠定了良好基礎。圖1

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圖1 主莖葉展平時棉花莖粗變化Fig .1 Cotton Stem Thickness during Main Stem and Leaf Exhibition

圖 2 主莖葉展平時棉花株高變化

Fig .2 Plant Height of Cotton at Peacetime of Main Stem and Exhibition Leaf Spreading

2.4 不同產量棉田主莖葉展平與株高對應關系

研究表明，不同產量棉花在前10片葉主莖葉展平時株高基本一致，從第11片主莖葉生長開始，各產量棉田株高開始表現出不同，高產棉田株高增長速率最快，中產棉田速率適中，低產棉田增長速率最慢。高產棉田和低產棉田株高在第14片主莖葉展平時出現拐點，此時為化學打頂施藥后，化學打頂藥劑對高產和低產棉田株高抑制效果較強，對中產棉田抑制效果不明顯，導致中產棉田株高繼續增長，進而影響了營養生長向生殖生長轉換的過程。中產棉田株高最高，低產棉田株高最低。圖 2

2.5 第一果枝與主莖葉的對應關系

研究表明，高產棉田第一果枝著生在第5主莖葉位比例高于中產棉田1.6%，高于低產棉田2.3%。第一果枝著生在第6主莖葉位比例，表現為高產>低產>中產。而高產棉田第一果枝著生在第7主莖葉位比例少于中產棉田7%，少于低產棉田2.7%，第一果枝著生主莖葉位越低越有利于棉株產生果枝，可為棉花早現蕾、早開花做準備。圖3

圖3 第一果枝與主莖葉對應關系Fig .3 Corresponding relationship between the first fruit branch and the main stem and leaf表3 果枝與對應第一果節現蕾、開花、吐絮關系
Table 3 The Relation between fruit branches and budding, flowering and flowering of the first fruit node

處理Treatments生育時期Growth period果枝位Fruit branch position1234567891011高產High現蕾日期(M/D)6/26/76/116/136/166/186/226/266/297/17/4現蕾-開花(d)2321202122232322212323開花日期(M/D)6/256/287/17/47/87/117/157/187/207/247/27開花-吐絮(d)6059585958575554吐絮日期(M/D)8/248/268/289/19/49/69/89/10中產Middle現蕾日期(M/D)6/36/66/106/126/156/196/226/246/297/37/5現蕾-開花(d)2122222324242524232223開花日期(M/D)6/246/287/27/57/97/137/177/187/227/257/28開花-吐絮(d)6462595958575659吐絮日期(M/D)8/278/298/309/29/59/89/119/15低產Low現蕾日期(M/D)6/36/76/106/136/166/196/236/276/286/307/2現蕾-開花(d)2323242424252322242424開花日期(M/D)6/266/307/47/77/107/147/167/197/227/247/26開花-吐絮(d)5958565655535658吐絮日期(M/D)8/248/278/299/19/39/59/109/15

2.6 果枝與對應第一果節現蕾、開花、吐絮關系

研究表明，在現蕾方面，高產棉田第1果枝第一節位現蕾早于中產和低產棉田，低產棉田第11果枝第一節位現蕾早于高產和低產棉田，低產棉田現蕾更加集中；現花方面，中產棉田第一果枝第一節位現花早于高產和低產棉田，低產棉田第11果枝第一節位現花早于高產和低產棉田，說明低產棉田現花更加集中；在吐絮方面，高產和低產棉田第1果枝第一節位吐絮早于中產棉田，高產棉田第8果枝第一節位吐絮早于中產和低產棉田，表明高產棉田吐絮較為集中。

從現蕾到開花所需時間來看，高產棉田從現蕾到開花平均所需時間為22 d，中產棉田為23 d，低產棉田為23.6 d；從開花到吐絮所需時間來看，低產棉田從開花到吐絮平均所需時間為56.4 d，高產棉田為57.5 d，中產棉田為59.3 d。表3

2.7 果枝與對應第二果節現蕾、開花關系

研究表明，現蕾方面，不同產量棉田第1果枝第二節位現蕾日期相同，高產棉田第6果枝第二節位現蕾早于中產和低產棉田；開花方面，高產棉田第1果枝第二節位開花最早，中產棉田開花最晚，高產棉田第6果枝第二節位開花最早，中產和低產棉田開花最晚。現蕾到開花所需時間方面，高產棉田平均所需時間為23.5 d，低產棉田為24.7 d，中產棉田為25.3 d。通過對三者關系分析認為，高產棉田棉花長勢穩健，第二節位現蕾、開花較早，有利于棉花后期成鈴；低產和中產棉田存在養分供應不足或長勢偏旺的情況，易造成第二節位養分供應不足難以成鈴或成鈴后難以吐絮等情況。表4

表4 果枝與對應第二果節現蕾、開花關系
Table 4 Economic characters of cotton fields with different yields

處理Treatments生育時期Growth period果枝位Fruit branch position123456高產High現蕾日期(M/D)6/106/136/156/186/216/25現蕾-開花(d)202325252424開花日期(M/D)7/17/57/97/137/167/19中產Middle現蕾日期(M/D)6/106/126/186/216/256/27現蕾-開花(d)262726242425開花日期(M/D)7/67/97/147/157/197/22低產Low現蕾日期(M/D)6/106/136/176/206/246/27現蕾-開花(d)232425262525開花日期(M/D)7/37/77/127/167/197/22

2.8 不同產量棉田棉花干物質分配關系

在干物質積累總量方面，由盛蕾到盛花期干物質積累量呈現高產棉田>中產棉田>低產棉田，在吐絮期干物質積累量略少于中產棉田，但高于低產棉田，高產棉田整個生育期生長穩健，中產棉田在生育后期生長較為旺盛，低產棉田生育后期長勢較弱。

圖4 不同產量棉田棉花各器官干物質分配
Fig.4 Dry Matter Distribution of Cotton Organs in Different Yield Cotton Fields

2.9 不同產量棉田產量構成因素

研究表明，不同產量棉田在株數上無顯著性差異；單株結鈴數存在顯著性差異，呈現高產>中產>低產，單株結鈴數高產棉田比中產及低產棉田分別高出16.47%和38.10%；鈴重方面，高產棉田單鈴重最大，中產棉田其次，低產棉田最小，其中高產棉田與中產棉田無顯著性差異，低產棉田與高產中產棉田有顯著性差異，相差0.28 g/個；棉花衣分受遺傳因素作用是相對穩定的,在氣象條件和栽培措施的影響下會小幅度變化[15]。衣分方面高產棉田衣分最高，中產棉田衣分少，且高產棉田和中產、低產棉田有顯著性差異；在產量方面，高產棉田產量大于中產棉田大于低產棉田，三者之間存在顯著性差異。表5

表5 不同產量棉田經濟性狀
Table 5 Economic characters of cotton fields with different yields

處理Treatments有效鈴數(個/株)No.of harvested bool鈴數(個/株)Boll number單鈴重(g)Boll weight衣分(%)Lint percentage籽棉產量(kg/hm2)Seed cotton yield高產High210 180a5.80a5.74a41.72a6 991.32a中產Middle208 530a4.98b5.72a40.63b5 934.84b低產Low203 430a4.20c5.46b40.93b4 864.95c

注：同列不同字母表示差異達5%顯著水平。下同

Note: Different small letters in a column mean significant at 5% levels.the same as below

2.10 高產棉田葉齡診斷指標

為化學打頂高產棉田主莖葉在17片葉時較為合理，診斷指標表葉齡為17。表6

表6 化學封頂高產棉田葉齡與株高、莖粗診斷指標
Table 6 Diagnostic indicators of leaf age, plant height and stem thickness in chemically topped high yield cotton fields

生育時期Growth period葉齡(片)Leaf age生育天數(d)Days of childbearing株高(cm)Plant height株高百分比(%)Percentage of plant height莖粗(mm)Stem diameter莖粗百分比(%)Percentage of stem diameter苗期Seedling stage3227.39.293.0125.2542610.6713.573.3227.8553014.1718.023.6830.87現蕾期Bud stage63418.6723.744.4537.3373823.8330.315.0742.5384130.0038.165.7648.29盛蕾期Buds stage94634.8344.316.2552.43105241.3352.577.2160.49115647.6760.638.2769.37見花期Florescence126054.3369.119.0375.74136460.8377.3810.0984.65盛花期Flowering stage146766.8385.0110.7390.02157170.0089.0411.0492.62167572.3392.0011.3395.05吐絮期Boll opening stage178175.6796.2411.42 95.81收獲期Harvest period—12178.62100.0011.92 100.00

3 討 論

研究顯示，高產棉田第3片主莖葉展平時間在出苗后22 d較為合理，這將有利于提高棉花前期光合速率和營養積累。周治國[13]指出棉花前期功能葉片光合速率較高,生理代謝較強,但由于器官剛剛建成,消耗相對較少,有部分光合產物以淀粉形式累積貯存，這將有利于棉株豐產架子建成,促進棉花生育進程，使得棉鈴生長發育得到更加有效的保障。試驗中，高產棉田主莖葉從3葉期到現蕾(7葉)階段，出葉速度慢于中產和低產棉田，但由于高產棉田前3片主莖葉出葉較快，從第3片主莖葉展平到第7片主莖葉展平所需生育天數仍然少于中產和低產棉田，此階段高產棉田出葉速度減慢，中產、低產棉田出葉速度加快，高產棉田此階段出葉速度減慢，其原因是為蕾期的生長發育準備所需養分，而中產、低產棉田此時出葉速度開始加快，對蕾期的養分分配可能造成影響。高產棉田現蕾至開花期主莖葉片達到12片，且所需生育天數在出苗后60 d較為合理，所需生育天數較少可能造成早衰，生育天數較長可能造成貪青晚熟。化學打頂劑將主莖葉抑制在17片時最佳，此時為出苗后81 d，葉片數的合理控制，有利于棉株從營養生長向生殖生長轉換，葉片數抑制不理想，會減緩棉株從營養生長向生殖生長轉換，造成養分流失。葉片數未達到棉花生長營養需求，會造成果枝數減少，同樣也會限制產量的提高。

陳玉娟等[14]提出株高日增長量是牽動棉花生長發育全局的一個生育性狀，棉花營養生長的快慢,以及營養生長和生殖生長關系協調的好壞,都能及時在株高日生長量上體現。試驗通過測定葉齡與株高的關系，發現株高日增長量在7葉期前增長量小于從第7片葉至打頂時(14～15片葉之間)日增長量，這與陳冠文[11]的研究一致。說明化學打頂高產棉田在打頂前符合人工打頂高產棉田株高評價指標。在化學打頂后至主莖葉不再增加(17片主莖葉)主莖日增長量為0.63 cm/d，化學打頂后株高較打頂前增長量以不超過10 cm為宜，避免株高的增長造成養分的流失。

比較不同產量棉田莖粗發現，應更好的調節化學打頂棉田的莖粗增長，為棉花后期的養分運輸做好準備，同時，棉花莖稈粗壯也可防止后期因棉桃太重將植株壓倒，造成棉花倒伏，使得產量減少。對于莖粗的判斷除了測量莖粗外，同時也可以再測定各生育時期莖稈與總干物質比例，更加準確的判定棉花長勢，避免因水肥和測量造成的誤差，造成對高產棉花長勢判斷不準確，進而不能進行合理調控。

通過分析不同產量棉田現蕾到開花到吐絮時間，進一步印證了，低產棉田現蕾時養分供給充足，但生長后期養分供應不足，造成開花推遲，吐絮提前；中產棉田前期長勢較為穩健，但后期出現貪青晚熟，造成吐絮延遲。高產棉田各時期相對穩健，現蕾到開花所需時間短，為后期棉鈴生長發育打下了良好的基礎。比較現蕾、見花和吐絮的時間關系認為，低產棉田蕾期、花期較為集中，此時養分供應過于充足，影響了吐絮期的養分供應，造成吐絮提前，第7、8臺果枝養分供應不足，第一節位棉鈴吐絮延遲；中產棉田蕾期、花期出現的較晚，或持續時間較長，影響后期成鈴，造成了吐絮延遲。高產棉田現蕾、開花時間適中，長勢穩健，吐絮早而集中。高產棉田現蕾速度方面，高產棉田各果枝第一節位現蕾、開花在3 d/臺，吐絮在2.12 d/臺較為適宜，其中現蕾到開花以22 d為宜，開花到吐絮以57.5 d為宜。

4 結 論

根據棉花的生育規律合理調控是保證化學封頂棉田高產的途徑，化學封頂高產棉田主莖葉以控制在17片為宜，最終株高控制在75～80 cm為宜，打頂后株高增長量控制在10 cm以內，各果枝第一節位現蕾、開花在3 d/臺，吐絮在2.12 d/臺較為適宜，其中現蕾到開花以22 d為宜，開花到吐絮以57.5 d為宜。