不同外源物質對化學封頂棉花生物量及產量品質的影響

阿力木江·克來木，趙 強，占東霞，努爾曼古麗·巴圖爾，崔延楠，婁善偉

(1.新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052；2.國家棉花工程技術研究中心，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花封頂整枝是一項促進棉花早熟，獲取優質、高產的重要技術。隨著人工費用成本越來越高制約了棉花生產過程中全程機械化的發展?；瘜W封頂技術是利用植物生長調節物質強力延緩或抑制棉花頂尖部分的生長，并逐漸開始替代人工打頂。棉花上應用外源物質，強化棉株生理功能，調節棉株株型，提高產量，改善品質[1]，且與化學打頂劑一樣能影響植物激素調節和控制。研究外源物質對棉花化學打頂效果的影響，對塑造合理株型，減少蕾鈴脫落, 提高棉花產量，優化化學打頂技術具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M展】我國開始了有關棉花化學封頂劑的研究[2]，趙強等[3-4]研究了含有縮節胺、緩釋劑和助劑的化學打頂劑，使化學打頂劑的應用更加成熟。而國外外源物質的應用研究很早就已開始，在棉花開花期葉面噴施適宜濃度的赤霉素或生長素能促進皮棉產量的增加[5]。李雪等[6]對辛酸甲酯、癸酸甲酯和 6-BA對棉花的農藝性狀的影響進行了探索；在初花期和花鈴期進行葉面噴施濃度是100 mg/L 的6-BA和30 mg/L的GA時，在棉花花鈴期能夠顯著提高主莖功能葉的生理特性[7]。王乃寧等[8]研究表明，在盛花期0.6%萘乙酸水劑進行葉面噴施，可有效的控制株高，增加單株成鈴數，明顯的提高衣分和產量。鄭娜等[9]研究結果表明，縮節胺可以改變棉花的生長發育，有效的控制主莖和果枝生長，提高抗逆性，增加單株成鈴數與成鈴率。此外，外源物質對作物開花控制、果實的發育、器官脫落等也有影響[10-11]。隨著化學打頂技術的不斷的完善和推廣應用，其與外源物質相互交叉應用的越來越多。【本研究切入點】對外源物質進行苗期葉面噴施、浸種、隨水滴施等方法對不同作物的增產效應及技術體系報道較多[12-14]，但是，這些研究主要集中在采用單一某種外源物質對棉花品質的影響方面，而在盛花期同時利用多種外源物質對化學封頂棉花葉綠素含量、生物量、產量以及纖維品質的影響研究還少有報道。研究盛花期噴施不同外源物質對化學封頂棉花葉綠素含量、生物量積累、產量形成及纖維品質的影響?！緮M解決的關鍵問題】在盛花期噴施 8 種外源物質對化學封頂棉花生物量及產量品質的影響，研究最優外源物質提高棉花葉綠素含量、生物量積累與分配，為建立化學封頂棉花高產優質調控技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2017年在新疆呼圖壁縣大豐鎮中國農業大學教授工作站試驗田進行,平均海拔 460 m，屬中溫帶大陸性氣候，處于中緯度西風帶控制之下，平均氣溫 6.7℃，年降水量 167 mm，無霜期平均 180 d，全年日照總時數3 090 h，穩定在 10℃以上的年有效積溫為 3 553℃。試驗地土壤為沙壤土，pH值 8.1左右，有機質含量 11.5 g/kg，全氮 0.84 g/kg，堿解氮 59 mg/kg，速效磷 29 mg/kg，速效鉀 315 mg/kg。繪出2017年4至10月，棉花的生育期的氣象數據。圖1

注：氣象數據來源于呼圖壁縣大豐鎮中國農業大學工作站氣象站

Note: The meteorological data is from the Weather Station of China Agricultural University, Dafeng Town, Hutubi County

圖1 試驗區棉花生育期氣象數據

Fig.1 Meteorological data of cotton growth period in the test area

供試棉花品種為新陸早72號，由呼圖壁縣農業推廣站提供。外源物質分別為6-芐氨基腺嘌呤、萘乙酸鈉(NAA)、三十烷醇(廣州市林國化肥有限公司)、辛酸甲酯、癸酸甲酯(上海邁瑞爾化學技術有限公司)、5% 調酸環鈣(安陽全豐生物科技有限公司)、復硝酚鈉和胺鮮酯(山東冠縣阜豐化肥有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗采用完全隨機區組設計，共有 9 個處理，分別為：T1：0.4 mmol/L (6-芐氨基腺嘌呤)、T2：35 mmol/L (辛酸甲酯)、T3：30 g/hm2(調環酸鈣)、T4：35 mmol/L(癸酸甲酯)、T5：0.24 mmol/L(復硝酚鈉)、T6：0.056 mmol/L(胺鮮酯)、T7：0.096 mmol/L(萘乙酸鈉)、T8：0.01 mmol/L(三十烷醇)，CK：清水(對照)。2017年4月20日播種，試驗田采用膜下滴灌、機采種植模式，一膜六行，棉花行距配置為：10 cm+66 cm+10 cm+66 cm+10 cm，株距10 cm，2 根滴灌帶間距 66 cm，小區面積70 m2，重復3次，占地面積2 100 m2。各處理于7月5日化學封頂，盛花期期(7月17日)葉面噴施8種外源物質，用背負式噴霧器進行噴施，以葉面濕潤為好。噴施濃度和劑量參照使用說明書和前人有關外源物質試驗研究中的最佳噴施濃度。配制溶液時化學試劑需先用95%乙醇溶解，然后對水稀釋到所需濃度。其余栽培管理措施與當地棉花生產栽培管理措施一致。

1.2.2 測定項目

1.2.2.1 葉綠素(Chl)含量

采用趙世杰改進方法[15]。分別在噴施藥0、7、14和21 d，在每個處理中選取 9 株代表性棉花倒四葉片，稱量 0.1 g 棉花倒四葉片鮮樣放入試管中，加入 10 mL 95%乙醇，遮光放置 48 h，期間每隔 4～6 h 振蕩一次，使葉片完全失綠，在 665 、649 和470 nm 波長下比色測定，根據公式計算葉片中葉綠素含量。

1.2.2.2 生物量

在噴施不同外源物質后0 、14 、28和42 d，每個處理中選取 9株代表性棉株，按不同器官(莖、葉、蕾+花、鈴殼、籽棉)分樣，分器官放入 105℃ 烘箱殺青 30 min，再在 80℃ 下烘干至恒重后稱干重。

1.2.2.3 地上部生物量積累速率

生長速率(CGR)(g/d)=(第二次取樣生物量重-第一次取樣生物量重)/兩次取樣間隔天數。

1.2.2.4 產量

在吐絮期，每個小區選擇長勢一致面積為6.67 m2的三個點進行產量測定，調查株數、有效鈴數；分上、中、下3個部位各取30個吐絮鈴，共計90個吐絮鈴，結合收獲密度，測定平均單鈴重及子棉和皮棉產量。

1.2.2.5 纖維品質

每個小區選取(上、中、下果枝)90個吐絮鈴，混合軋花。將軋花后各處理的棉樣稱取15 g以上，送農業部農產品質量檢測中心(烏魯木齊)進行檢測纖維品質。

1.3 數據處理

采用SPSS21.0進行分析顯著性差異并在Microsoft Excel 2010作圖。(方差分析均為0.05水平，采用LSD法)。

2 結果與分析

2.1 不同外源物質對化學封頂棉花葉綠素含量的影響

研究表明，在盛花期噴施不同調控措施棉花葉綠素含量的變化存在不同差異。隨著時間的延長，對照和噴施外源物質處理的棉花倒四葉葉綠素含量均呈現先升高后降低的變化趨勢，在噴施外源物質7 d時噴施外源物質的處理葉綠素增加量要比對照增加多，各處理葉綠素含量由原來T5>T3>CK>T4>T7>T2>T6>T8 >T1變為T2>T7>T5>T1>T3>CK>T6>T4>T8并保持到21 d后，且葉綠素含量最高和最低處理之間差異顯著，并與對照也差異顯著，7、14和21 d 時處理T8的葉綠素含量變化最小，處理T2的最大。圖2

圖2 不同處理下棉花倒四葉片葉綠素含量變化

Fig.2 Changes of chlorophyll content in inverted four-leaf cotton under different treatments

2.2 不同外源物質對化學封頂棉花生物量積累與分配的影響

研究表明，各器官的生物量重在處理之間表現出顯著性差異，外源物質處理0至42 d這段時間，化學封頂棉花各部位的生物量重和比例均呈現出增加趨勢，這可能是因為封頂及噴施外源物質改變了棉株體內原有的養分供給規律并把養分重新分配到各個器官，從而促使棉株各個部位生長所致；對于每個器官而言，在噴施外源物質當天各處理之間沒有顯著性差異(P>0.05)，而在噴施外源物質14、28和42 d 時卻表現出顯著性差異(P<0.05)，各處理在這三個時期均表現為T4處理的莖生物量重最小，T2 處理最大，莖的生物量重均為:T2>T7>T5>T1>T3>CK>T8>T6>T4，這說明封頂后噴施外源物質在一定程度上能促進莖的增大，具體的作用機理還需進一步探究。對于葉片而言，在噴施當天處理間沒有顯著性差異(P<0.05)，但噴施外源物質14、28和42 d時表現出極顯著差異，在這三個時期，T4處理的葉片干物質重最小，處理 T2 最大，葉片的干物質重表現為：T2>T7>T5>T1>T3>CK>T8>T6>T4，這說明封頂后噴施外源物質均能提高棉花葉的生物量，效果更明顯。對于花、蕾、鈴而言，在噴施0、14、28 和42 d 各個處理之間有極顯著性差異(P<0.05)，在這三個時期，均表現為對照T4處理的花、蕾、鈴干物質重最小，T2 最大，花、蕾、鈴的干物質重均為:T2>T7>T5>T1>T3>CK>T8>T6>T4，花、蕾、鈴生物量積累的特征值可以看出，各外源調節物質對花、蕾、鈴的生物量積累起到了一定的調節作用。表1

2.3 不同外源物質對化學封頂棉花地上部分生物量生長速率的影響

研究表明，T2 處理的地上部生長速率顯著高于其他處理，表現出促進生長作用，T4 處理的地上部生長速率顯著低于其他處理，表現出抑制作用，其他處理均高于 CK，在噴藥后14 d時，T2 處理地上部分生物量生長速率最高，為3.36 CGR/14d；T7和T5 次之，分別為3.00 CGR/14d和3.02 CGR/14d，不同外源物質表現為促進作用，T1、T5和 T3 處理和 CK 類似，T4 處理均顯著低于對照，具有一定的抑制作用。圖3

表1 不同處理對化學打頂棉花地上部分生物量積累與分配

Table 1 Effect of Different Treatments on Accumulation and Distribution of Dry Matter in Aerial Top Cotton

處理Treatment藥劑噴施后天數After spraying(d)生物量積累量 ( g/株)Total dry matter accumulation ( g/plant)生物量分配比例Dry matter distribution proportion(%)總量Total莖Stems葉Leves蕾、花、鈴Buds,flower,boll莖Stems葉Leves蕾、花、鈴Buds,flower,bollT1036.22a15.18a11.84a9.20a41.91 32.69 25.40 1474.01bcd22.80b21.40bc29.80bcd30.81 28.92 40.27 2895.92abc28.78b24.81a42.32ab30.00 25.88 44.12 42102.56bc31.83ab25.94ab44.78bc31.05 25.29 43.66 T2034.77ab15.73a10.82a8.22bc45.24 31.12 23.64 1481.81a26.37a23.61a31.83a32.23 28.86 38.91 28102.00a31.74a25.37a44.90a31.11 24.87 44.02 42109.01a33.47a26.96a48.58a30.70 24.73 44.57 T3035.71ab14.95a12.32a8.44abc41.87 34.50 23.63 1473.42cd22.60b21.19bc29.63bcd30.78 28.86 40.36 2894.18bc27.81bc24.60ab41.77ab29.53 26.12 44.35 42109.01a33.47a26.96a48.58a30.70 24.73 44.57 T40 34.83ab15.57a11.16a8.10bc44.70 32.04 23.26 1467.03e21.84b18.55e26.64e32.58 27.68 39.74 2880.85f25.40d21.31c34.14d31.42 26.36 42.22 4286.51f29.08b21.81d35.62e33.62 25.21 41.17 T5033.39b14.78a10.80a7.81c44.26 32.35 23.39 1475.66bc23.07b21.99abc30.60abc30.50 29.06 40.44 2899.82ab31.25a24.84a43.73ab31.31 24.88 43.81 42102.73bc31.92ab26.02ab44.79bc31.07 25.33 43.60 T6036.71a15.93a11.69a9.09a43.40 31.84 24.76 1469.01de21.91b19.01de28.09de31.75 27.55 40.70 2883.40ef25.74d22.52bc35.14d30.86 27.00 42.14 4291.47ef29.62b22.56cd39.29d32.38 24.67 42.95 T7036.77a15.64a12.34a8.79ab42.53 33.56 23.91 1478.71ab24.56ab22.68ab31.47ab31.20 28.82 39.98 28100.94a31.57a24.97a44.40a31.28 24.74 43.98 42107.18ab33.27a26.54a47.37ab31.04 24.76 44.20 T8036.11a16.26a11.48a8.37abc45.03 31.79 23.18 1471.02de22.32b20.47cd28.23de31.43 28.82 39.75 2887.21de26.56cd23.86ab36.79cd30.46 27.36 42.18 4294.25de31.00ab23.00cd40.25d32.89 24.40 42.71 CK034.95ab15.22a11.96a7.77c43.55 34.22 22.23 1472.28cd22.59b20.66cd29.03cd31.26 28.58 40.16 2890.34cd26.99cd23.69ab39.66bc29.88 26.22 43.90 4297.40cd31.18ab23.24bcd42.98c32.01 23.86 44.13

注: 同列不同小寫字母表示差異達 5% 顯著水平,下同

Note: Different lower letters in the same column indicate significant difference atP< 0.05, The same as below

圖3 不同外源物質處理下棉株地上部生物量生長速率變化

Fig.3 Effects of different exogenous substances on the growth rate of aboveground biomass of cotton plants

2.4 不同外源物質對化學封頂棉花產量的影響

研究表明，在盛花期噴施不同外源物質處理對化學封頂棉花產量及產量構成因素產生了不同的調節效應。T1、T2、T3、T5、T7和T8處理的籽棉產量均高于CK，分別比CK高12.74%、25.55%、10.08%、17.30% 19.32%和4.32%。分析其產量構成因素，在收獲株數上，各處理及對照之間沒有差異，而單鈴重和單株成鈴數上則表現出一定的差異，單株成鈴數T2、T3、T5、T7均高于對照，其中T2處理最高6.56個，與對照相比提高了10.21%，且差異顯著，T1稍少；而在單鈴重上T1、T2、T5、T7處理均高于對照且與對照差異顯著，其中T1處理最高為5.84 g，增加了籽棉產量，而T3處理單鈴重雖然比對照高但差異不顯著。綜合分析認為，T2處理對成鈴數和單鈴重整體表現出增強效應，產量優勢明顯，T1、T3、T5、T7在單鈴重和單株成鈴數上各有優勢，促進了籽棉產量增加，而 T4、T6和T8處理降低了單鈴重和單株成鈴數，以致籽棉產量不高。表2

表2 不同處理產量及產量構成因素

Table 2 Yield components and trait in different treatment

處理Treatment收獲株數Plant numbers(104/hm2)總鈴數Total boll numbers(105boll/hm2)單鈴重Boll weight(g)單株成鈴數Boll per plant(個)籽棉產量Seed yield(kg/hm2)T1 20.22a11.49c5.84a5.68d6 716.83cdT220.22a13.25a5.64b6.56a7 480.24aT320.22a12.36b 5.31cd 6.11bc6 558.80dT420.37a10.83d 5.27cd5.32e5 709.56fT519.87a12.11b 5.77ab 6.10bc 6 988.65bcT620.29a10.33e4.99e5.10e5 150.62fT720.58a13.16a5.40c 6.40ab7 109.27bT820.01a12.06b5.16d6.03c 6 215.36eCK20.01a12.02b4.96e6.01c 5 957.99ef

2.5 不同外源物質對化學封頂棉花纖維品質的影響

研究表明，在盛花期噴施不同外源物質對化學封頂棉花纖維品質具有一定的影響。T5、T7、T1、T2處理纖維長度較對照增長且差異顯著，其中最長的T5處理纖維長度比對照長0.8 mm；T1、T4、T5、T7、T3處理纖維整齊度指數較對照高且差異顯著，其中T1處理最高為86.20%；T5、T4、T6、T8、T3、T2處理的馬克隆值均在A級范圍內小于對照且差異顯著，明顯優于對照；除T3處理外其他處理的纖維伸長率均高于對照且差異顯著，其中T5處理最高為7.6%，其次為T2處理7.5%；除T8、T6處理外其他處理的紡織均勻指數均高于對照，其中T5處理最高為151；除T8、T1處理外其他處理的斷裂比強度均高于對照其差異顯著，其中T3、T4、T2、T5、T6處理的斷裂比強度均在30 cN/tex以上。總體上T5、T2處理能夠優化纖維品質，具有很好的效果。表3

表3 不同外源物質下棉纖維品質變化

Table 3 Effects of Different Exogenous Substances on the Quality of Cotton Fibers

處理Treatment纖維長度Fiber length(mm)整齊度指數Uniformityindex(%)馬克隆值Micron value伸長率Elongation rate(%)紡紗均勻指數Spinninguniform index斷裂比強度Specific breakingstrength(cN/tex)T130.20b86.20a4.20c7.30b147c29.40efT230.57a85.80ab 4.16cd7.50a144d 30.40abT3 29.73c84.90cd 4.13de6.70e147c30.80aT4 30.10b 85.60abc4.05f7.10c149b29.27fT530.80a85.60abc4.08ef6.90d151a 30.30bcT6 30.00bc84.37d4.07ef7.3b140e30.20cT730.20b 85.13bcd4.45a7.10c146c 30.50bcT830.10b 85.10bcd4.09ef7.10c132f 29.80dCK 30.00bc84.60d4.36b6.30f139e29.50e

2.6 產量與品質性狀間相關性

研究表明，在化學封頂條件下，各個處理與單鈴重、整齊度指數和紡紗均勻指數之間的差異達到極顯著水平且呈負相關關系，相關系數分別為r=-0.700**、-0.599**和-0.602**。處理與收獲株數、總鈴數、籽棉產量、纖維長度和馬克隆值之間沒有相關性。處理與單株成鈴數、伸長率和斷裂比強度之間中等相關性。各處理單株成鈴數、籽棉產量與馬克隆值之間的差異達到極顯著水平且呈正相關，相關系數是(r=0.831**、0.951**、0.490**)，說明各個處理的總鈴數和單株成鈴數越多，各個處理的產量就越高；即外源物質有利于提高產量。單鈴重與單株成鈴數、纖維長度、整齊度指數和紡紗均勻指數之間的差異達到極顯著水平且呈正相關，相關系數是(r=0.760**、0.565**、0.703**、0.598**)。籽棉產量與籽棉產量、纖維長度差異達到極顯著水平且呈正相關，相關系數是(r=0.871**、0.525**)。籽棉產量與整齊度指數和馬克隆值之間差異顯著，相關系數(r=0.481*、0.415*)。總鈴數與單株成鈴數之間到極顯著水平且呈正相關，相關系數(r=0.507**、0.543**)，說明外源物質，總鈴數與單株成鈴數呈正相關，單株成鈴數越多，總鈴數就越多；纖維長度與整齊度指數之間的差異達到顯著水平且呈正相關，相關系數最大(r=0.439*)；整齊度指數和紡紗均勻指數之間的差異達到顯著水平且呈負相關，相關系數最大(r=0.427*)。不同外源物質處理間與對照比都有不同增產效果。表4

表4 產量構成因素與纖維品質的相關性

Table 4 Correlation Analysis of Yield Components and Fiber Quality

項目Project 收獲株數Plant numbers單株成鈴數Boll perplant單鈴重Boll weight籽棉產量Seed yield總鈴數Total boll numbers纖維長度Fiber length整齊度指數Uniformity馬克隆值Micron value伸長率Elon-gation rate紡紗均勻指數Spinninguniform index斷裂比強度Specific breakingstrength收獲株數Plant numbers1單株成鈴數Boll per plant-0.2901單鈴重Boll weight-0.0250.3361總鈴數Total boll numbers0.007 0.831??0.760??1籽棉產量Seed yield0.019 0.951??0.3440.871??1纖維長度Fiber length-0.1590.3600.565??0.525??0.3181整齊度指數Uniformity0.0460.1530.703??0.481?0.1710.439?1馬克隆值Micron value-0.004 0.490??0.0970.415?0.507??0.050-0.2161伸長率Elongation rate0.2410.0600.3580.2970.1400.3100.3450.1961紡紗均勻指數Spinninguniform index0.0430.0340.598??0.3470.050 0.326 0.427? 0.1580.1061斷裂比強度Specific breaking strength0.186 0.457?-0.0530.3420.543??-0.077-0.1260.069-0.003-0.0541

注**.在 0.01 水平(雙側)上顯著相關。*.在 0.05 水平(雙側)上顯著相關

Note**Significantly correlated at 0.01 level (both sides).*.Significantly correlated at the 0.05 level (both sides)

3 討 論

在盛花期葉面噴施外源物質對化學封頂棉花的葉綠素含量、生物量積累、地上部分生長速率、產量形成及品質等性狀都會產生一定的影響。鄧忠等[16]通過在棉花不同生育時期葉面噴施縮節胺、隨水滴施多效唑、隨水滴施促根劑和隨水滴施多效唑+促根劑研究結果表明，不同的外源物質處理棉株生物量積累均隨生育期延長而持續增加，有效地改善了棉花單株鈴數和單鈴重顯著增加，提高了馬克隆值和衣分，增強了纖維的斷裂比強度。外源物質是一種調節植物生長發育和衰老的物質，可以有效的調節作物產量的形成。盛花期噴施不同外源物質有利于棉花的發育及生物量的積累，促進了棉花單株成鈴數和單鈴質量的增加，從而提升棉花產量，這與前人研究結果一致[17- 19]。但是，不同的外源物質及施用方法對生物量積累具有不同的影響效應。化學封頂能顯著的影響棉花的生長發育，為外觀表現株高增長受到抑制，在棉株體內表現為激素的改變，這些改變對棉花產量和品質的影響應該被充分的表達出來。而在生產當中，因為種植密度、品種、后期水肥管理、氮施用量及打頂時間等因素的影響[20-21]，都會制約打頂后棉鈴生長和棉株生長的最大效益的發揮。光合作用是作物穩產高產的基礎和前提條件之一[22]，外源物質對葉綠素的影響[23-25]是衡量外源物質作用的重要標準之一?；瘜W封頂后，在盛花期葉面噴施外源物質對葉綠素有一定的促進和補償作用，這也為后期施用外源物質來緩解棉花后期管理提供了一定的借鑒。

試驗研究仍有一些局限性，在生產實際中，對于每一個藥劑在根據不同地區氣候環境和棉花品種調整具體的噴施時間和噴施劑量，因為主要考慮化學封頂以后噴施這些不同外源物質有沒有效果，所以所有外源物質設置單一濃度，在今后的研究可以把效果很好的幾個外源物質設置多個濃度梯度，篩選出打頂以后最佳外源物質濃度，還需要做進一步的研究和探討。

4 結 論

化學封頂條件下，不同外源物質對花葉綠素含量、生物量積累和產量構成因素影響效果不同，外源物質可以在棉花的不同生長發育時期，增加葉綠素含量，促進生物量的運輸。在盛花期葉面噴施辛酸甲酯對于棉花生長發育具有顯著的促進作用，葉綠素含量較高，單株成鈴數和單鈴質量較高，比對照增產 25.55%。其次萘乙酸鈉、復硝酚鈉、調環酸鈣、6-BA處理。盛花期噴施葉面噴施適當濃度的外源物質對化學封頂棉花可以有效的提高葉綠素含量，成鈴數、單鈴重及纖維長度增加，增長效果明顯。辛酸甲酯能顯著提高葉綠素含量、生物量積累與分配，并提高單鈴重和籽棉產量，整體效果最優，a-萘乙酸鈉、復硝酚鈉、6-BA、調環酸鈣次之。