石河子大学硕士研究生 路茜
摘要：【目的】使用稳定有效的化学打顶剂，通过喷施棉花叶片抑制棉花顶端生长，从而代替人工打顶或机械打顶，是实现棉花全程机械化栽培“最后一公里”的重要措施。本研究通过探究北疆滴灌棉花植株形态、干物质积累分配、内源激素、产量及其构成等在不同复配型化学药剂施用下的响应效应，结合经济效益筛选出优化化学药剂配方及其用法，为棉花化学打顶技术的应用推广及棉花轻简化栽培提供依据。
【方法】于2019—2020年开展剂型优选试验。以脱落酸（ABA）、烯效唑（S3307）、青鲜素（MH）、乙烯利（ETH）等调节剂为主要基础材料，按不同成分复配形成以调控棉花顶端生长为目的的供试剂型，于蕾、铃期进行喷施处理，以当时应用面积较大的“化学打顶剂”品牌“促花王”系列剂型（促花王塑型剂、打顶剂）作为第一对照（CK1），以蕾期喷施等量清水、人工打顶方式作为第二对照（CK2），供试品种为鲁棉研24号。通过比较不同复配型化学药剂处理下棉花株型结构、产量及经济效益等指标的差异，明确SPAD、LAI、干物质积累分配及内源激素等指标的变化规律，筛选出最优剂型，在此基础上，2021年开展优选剂型下不同喷施次数、剂量的双因素随机区组试验，旨在确定优选剂型及其优化施用方案，为棉花生产中化学打顶技术的科学应用提供依据。
【结果】（1）最优化学药剂的筛选。与人工打顶（CK2）相比，“促花王”系列剂型（CK1） 处理下棉花株宽、主茎平均节间长、角度指数、上部果枝长度及角度均表现降低趋势，有效果枝数、单株铃数增加，产量有所提高，表明“促花王”系列剂型的应用，能够达到农业生产的预期效果，适宜将其作为剂型筛选对照。
与CK1相比，A2B3（蕾、铃期均喷施 S3307+ABA）、A3B5（蕾期喷施S3307、铃期喷施S3307+ETH）处理下，株高、主茎节间长、果枝数、株宽、角度指数等植株形态指标间没有显著差异，A3B5 处理下上部结铃率、中下部内围果节吐絮率分别提高3.7%、2.8%，A2B3、A3B5处理下单株铃数分别增加0.8、0.7个，产量分别提高9.4%、8.0%，A3B5处理下经济效益最高，与 A2B3无显著差异；A3B5处理下SPAD、LAI均于盛铃期达最高，营养器官与生殖器官最大生长速率（Vm）分别提高6.3%、18.4%，吐絮期生殖器官占比最高达57%，喷后10d有效降低IAA、增加ABA含量，铃期 ABA/IAA、CTK/IAA 在喷后10d保持较高水平。
（2）优选化学药剂配方对棉花生长发育的效应研究。棉花株高、主茎节间长、果枝数、株宽、 角度指数等指标均随着喷施次数及浓度的增高而呈现出逐渐减弱的趋势。T2C3处理下棉花SPAD、LAI于盛铃期开始达最大，且自盛铃前期开始生殖器官干物质重量保持较高水平。单株铃数在T1、T2处理下与喷施浓度成正比，其中T2C3较其它处理增高2.17%—9.19%；单铃重在不同喷施次数下与喷施浓度呈正比，在T3C3达最大；籽棉产量在T2C3下达最高，较其它处理提高3.08%—16.69%。
【结论】与人工打顶相比，不同化学药剂处理均能在不同程度塑造紧凑的株型个体，减弱棉株顶端生长，其中A3B5处理可以显著增加上部结铃并提高中下部棉铃吐絮概率，促进棉铃集中吐絮；提高棉花SPAD值，增强棉花光合作用；调节棉花生殖生长与营养生长平衡，提高生殖器官干物质分配比例；降低棉株主茎功能叶内源IAA、GA3含量，减弱营养生长，有利于光合产物向生殖器官转运，从而促进棉花增产；A2B3与A3B5处理均具有一定的增产潜力，但结合经济效益考虑，A3B5更占据优势。
A3B5化学药剂在喷施次数T2（蕾、铃期各处理两次）、喷施浓度C3（蕾期喷施A3试剂45g·hm-2 、铃期喷施B5试剂180g·hm-2）处理下可以控制棉花株高、增加果枝台数、缩短主茎节间长，减弱棉花纵向生长优势，从而有利于棉花顶部产生的营养物质更偏重向旁枝的运输；同时提高棉叶SPAD值，保证棉株光合作用的可持续且高效进行，扩大光合产物向生殖器官的转运量，促进棉株上部成铃，增加单株铃数，进而有利于棉花增产增收。
关键词：棉花；化学打顶剂；株型结构；干物质积累分配；产量
【方法】于2019—2020年开展剂型优选试验。以脱落酸（ABA）、烯效唑（S3307）、青鲜素（MH）、乙烯利（ETH）等调节剂为主要基础材料，按不同成分复配形成以调控棉花顶端生长为目的的供试剂型，于蕾、铃期进行喷施处理，以当时应用面积较大的“化学打顶剂”品牌“促花王”系列剂型（促花王塑型剂、打顶剂）作为第一对照（CK1），以蕾期喷施等量清水、人工打顶方式作为第二对照（CK2），供试品种为鲁棉研24号。通过比较不同复配型化学药剂处理下棉花株型结构、产量及经济效益等指标的差异，明确SPAD、LAI、干物质积累分配及内源激素等指标的变化规律，筛选出最优剂型，在此基础上，2021年开展优选剂型下不同喷施次数、剂量的双因素随机区组试验，旨在确定优选剂型及其优化施用方案，为棉花生产中化学打顶技术的科学应用提供依据。
【结果】（1）最优化学药剂的筛选。与人工打顶（CK2）相比，“促花王”系列剂型（CK1） 处理下棉花株宽、主茎平均节间长、角度指数、上部果枝长度及角度均表现降低趋势，有效果枝数、单株铃数增加，产量有所提高，表明“促花王”系列剂型的应用，能够达到农业生产的预期效果，适宜将其作为剂型筛选对照。
与CK1相比，A2B3（蕾、铃期均喷施 S3307+ABA）、A3B5（蕾期喷施S3307、铃期喷施S3307+ETH）处理下，株高、主茎节间长、果枝数、株宽、角度指数等植株形态指标间没有显著差异，A3B5 处理下上部结铃率、中下部内围果节吐絮率分别提高3.7%、2.8%，A2B3、A3B5处理下单株铃数分别增加0.8、0.7个，产量分别提高9.4%、8.0%，A3B5处理下经济效益最高，与 A2B3无显著差异；A3B5处理下SPAD、LAI均于盛铃期达最高，营养器官与生殖器官最大生长速率（Vm）分别提高6.3%、18.4%，吐絮期生殖器官占比最高达57%，喷后10d有效降低IAA、增加ABA含量，铃期 ABA/IAA、CTK/IAA 在喷后10d保持较高水平。
（2）优选化学药剂配方对棉花生长发育的效应研究。棉花株高、主茎节间长、果枝数、株宽、 角度指数等指标均随着喷施次数及浓度的增高而呈现出逐渐减弱的趋势。T2C3处理下棉花SPAD、LAI于盛铃期开始达最大，且自盛铃前期开始生殖器官干物质重量保持较高水平。单株铃数在T1、T2处理下与喷施浓度成正比，其中T2C3较其它处理增高2.17%—9.19%；单铃重在不同喷施次数下与喷施浓度呈正比，在T3C3达最大；籽棉产量在T2C3下达最高，较其它处理提高3.08%—16.69%。
【结论】与人工打顶相比，不同化学药剂处理均能在不同程度塑造紧凑的株型个体，减弱棉株顶端生长，其中A3B5处理可以显著增加上部结铃并提高中下部棉铃吐絮概率，促进棉铃集中吐絮；提高棉花SPAD值，增强棉花光合作用；调节棉花生殖生长与营养生长平衡，提高生殖器官干物质分配比例；降低棉株主茎功能叶内源IAA、GA3含量，减弱营养生长，有利于光合产物向生殖器官转运，从而促进棉花增产；A2B3与A3B5处理均具有一定的增产潜力，但结合经济效益考虑，A3B5更占据优势。
A3B5化学药剂在喷施次数T2（蕾、铃期各处理两次）、喷施浓度C3（蕾期喷施A3试剂45g·hm-2 、铃期喷施B5试剂180g·hm-2）处理下可以控制棉花株高、增加果枝台数、缩短主茎节间长，减弱棉花纵向生长优势，从而有利于棉花顶部产生的营养物质更偏重向旁枝的运输；同时提高棉叶SPAD值，保证棉株光合作用的可持续且高效进行，扩大光合产物向生殖器官的转运量，促进棉株上部成铃，增加单株铃数，进而有利于棉花增产增收。
关键词：棉花；化学打顶剂；株型结构；干物质积累分配；产量
第2章 复配型化学药剂对棉花农艺性状的影响
前人研究表明，植物生长调节剂对棉花徒长具有抑制作用，可以降低棉株高度，增大茎秆直径，同时对棉铃在空间上的分布有所改变，并且可以增加棉株的内围铃数量，增加单株铃数、提高单铃重，进而达到增产的效果（周抑强等，1997；Gwathmey et al.，2010；刘春芳等，1997）。棉花株型主要由两部分构成，一是棉株成铃结构，二是棉花生长结构，后者主要由株高、主茎节间长度、叶枝数、果枝数及其长度等构成。棉株合理的株型结构一方面有利于棉花收获期的机械采收，另一方面可以改善田间通风透光，确保个体植株能够充分吸收和利用太阳光能，提高棉株上部成铃优势，减少后期烂铃，从而提高群体生产力，获得高产（罗宏海等，2008）。棉花是一种无限生长作物，在棉花种植过程中适时适量对棉花生长进行化学调控，有利于棉花株型结构的优化。化学打顶是指利用植物生长调节剂，使棉花主茎的生长和果枝顶芽的分化速率下降，抑制棉株上部主茎节间的伸长生长，从而起到与人工打顶相似的作用（赵强等，2011b；康正华等，2015）。
本章主要通过由不同植物生长调节剂复配组合成的化学药剂处理下对棉花株型结构及产量的变化研究，结合经济效益，对棉花不同化学药剂的施用成本进行比较，分析复配型化学药剂应用于实际生产的可行性，筛选出最优组合化学药剂，为棉花轻简化栽培提供理论参考。
2.1 材料与方法
2.1.1 试验概况
分别于2019—2020年开展不同化学药剂的筛选试验，试验地位于新疆石河子大学农学试验站（44°29'N，86°1'E），供试品种为鲁棉研24 号。
试验一：最优剂型的筛选试验。
2019年设置以ABA、CPPU、S3307、MH为主成分进行复配组合的化学药剂筛选试验。试验于棉花蕾期：棉株现蕾2～3个开始（2019年6月10日）进行第一阶段喷施；盛花期（2019年7月10日）开始第二阶段喷施，两阶段各喷施3次，间隔10天。土壤具体养分含量为有机质21.9g·kg-1、碱解氮186.68 mg·kg-1、有效磷78.7 mg·kg-1、速效钾332mg·kg-1。4月24日播种，10月8日收获。
试验二：化学药剂主成分验证试验。
2020年选用2019年化学药剂中最优组合A2B2处理，在其基础之上进行以S3307为主成分的逐级筛选验证试验，其中，铃期喷施化学药剂中新加入主成分ETH，其浓度根据本课题同期试验结果进行施用。试验于棉株现蕾2～3个开始（2020年6月5日）进行第一阶段喷施；盛花期（2020年7月5日）开始第二阶段喷施，两阶段各喷施3次，间隔10天。土壤具体养分含量为有机质15.5g·kg-1、碱解氮44.26 mg·kg- 1、有效磷19mg·kg-1、速效钾486mg·kg-1 。4月18日播种，9月31日收获。
两年均以当年实际生产上推广的化控剂“促花王系列产品”：蕾期喷施“促花王”塑型剂、铃期喷施“促花王”打顶剂（由陕西促花王科技有限公司提供），作为第一对照（CK1），蕾期喷施等量清水、打顶方式采用人工打顶作为第二对照（CK2），其中人工打顶时间与大田同步，各处理配方信息见表2- 1。试验采用随机区组设计，各处理重复3次，每个小区面积设置为28.5m2（2.28m×12.5m），试剂喷施选择在下午六点以后进行，使用单肩式喷壶进行叶面喷施至叶片湿而不滴状态，总喷施剂量是225L·hm-2。种植模式采用“1膜3行3带”的等行距种植方式，其中行距76cm、株距9.5cm。其他栽培措施均按高产田栽培要求进行。
注：各成分使用浓度参照其在其它作物上有效作用浓度进行施用，蕾、铃期施用ABA、S3307浓度不一，“促花王”系列产品均按其推荐用量用法进行施用，其它均一致。
2.1.2 测定项目及方法
2.1.2.1 农艺性状调查
于蕾期在各小区选取长势一致的棉花10株，自开始处理起每隔7—10天进行株高的测定；在吐絮期对相同棉株进行株宽（测定标准参照赵强（2011a）等方法）、果枝数、主茎节间长的调查。
2.1.2.2 果枝长势调查
分别在蕾期、铃期处理结束后，于各小区选取长势一致的10株棉花分为下（1-3果枝）、中（4-7果枝）、上部（8及以上果枝）（棉花冠层结构的划分标准参照张祥（2017）等方法），分别利用电子游标卡尺、电子量角器进行果枝长度及角度的测定，其中角度指数是指棉花上、中、下部果枝夹角（各部位所有果枝与主茎夹角的平均数）按由上而下的顺序进行的比值之和（裴炎，1988）。
2.1.2.3 成铃结构
在棉花盛铃期，各小区选取10株长势一致的棉株调查下部铃、中部铃、上部铃的结铃个数，吐絮期调查其吐絮个数。
2.1.2.4 产量测定
于吐絮期在每个小区未取样区域选取6.75m2 面积，统计单位面积内全部株数、铃数， 连续取50朵完全吐絮棉铃，称量，测定平均铃重，计算籽棉产量。
2.1.2.5 经济效益
收益是指单位面积籽棉所产生的收入；药剂成本是指单位面积各种主成分调节剂的总投入，机车费是每一次化控使用机车所产生的费用；经济效益在本研究中仅考虑总收益减去药剂及其周边成本，其它管理措施均一致，因此不纳入成本计算。
2.1.3 数据统计及分析
试验数据采用Excel 2019和SPSS 25.0分析，利用Duncan法检验处理间差异，Origin 2019 b作图。
本章主要通过由不同植物生长调节剂复配组合成的化学药剂处理下对棉花株型结构及产量的变化研究，结合经济效益，对棉花不同化学药剂的施用成本进行比较，分析复配型化学药剂应用于实际生产的可行性，筛选出最优组合化学药剂，为棉花轻简化栽培提供理论参考。
2.1 材料与方法
2.1.1 试验概况
分别于2019—2020年开展不同化学药剂的筛选试验，试验地位于新疆石河子大学农学试验站（44°29'N，86°1'E），供试品种为鲁棉研24 号。
试验一：最优剂型的筛选试验。
2019年设置以ABA、CPPU、S3307、MH为主成分进行复配组合的化学药剂筛选试验。试验于棉花蕾期：棉株现蕾2～3个开始（2019年6月10日）进行第一阶段喷施；盛花期（2019年7月10日）开始第二阶段喷施，两阶段各喷施3次，间隔10天。土壤具体养分含量为有机质21.9g·kg-1、碱解氮186.68 mg·kg-1、有效磷78.7 mg·kg-1、速效钾332mg·kg-1。4月24日播种，10月8日收获。
试验二：化学药剂主成分验证试验。
2020年选用2019年化学药剂中最优组合A2B2处理，在其基础之上进行以S3307为主成分的逐级筛选验证试验，其中，铃期喷施化学药剂中新加入主成分ETH，其浓度根据本课题同期试验结果进行施用。试验于棉株现蕾2～3个开始（2020年6月5日）进行第一阶段喷施；盛花期（2020年7月5日）开始第二阶段喷施，两阶段各喷施3次，间隔10天。土壤具体养分含量为有机质15.5g·kg-1、碱解氮44.26 mg·kg- 1、有效磷19mg·kg-1、速效钾486mg·kg-1 。4月18日播种，9月31日收获。
两年均以当年实际生产上推广的化控剂“促花王系列产品”：蕾期喷施“促花王”塑型剂、铃期喷施“促花王”打顶剂（由陕西促花王科技有限公司提供），作为第一对照（CK1），蕾期喷施等量清水、打顶方式采用人工打顶作为第二对照（CK2），其中人工打顶时间与大田同步，各处理配方信息见表2- 1。试验采用随机区组设计，各处理重复3次，每个小区面积设置为28.5m2（2.28m×12.5m），试剂喷施选择在下午六点以后进行，使用单肩式喷壶进行叶面喷施至叶片湿而不滴状态，总喷施剂量是225L·hm-2。种植模式采用“1膜3行3带”的等行距种植方式，其中行距76cm、株距9.5cm。其他栽培措施均按高产田栽培要求进行。
表2-1 试验处理及成分详情
|
年份 Year |
处理 Treatment |
喷施时期 Spraying period |
|
|
蕾期（A） Bud stage |
铃期（B） Boll stage |
||
| 2019 | A1B1 | ABA+CPPU | ABA+MH |
| A1B2 | ABA+CPPU | ABA+MH+S3307 | |
| A2B1 | ABA+S3307 | ABA+MH | |
| A2B2 | ABA+S3307 | ABA+MH+S3307 | |
| CK1 | 促花王塑型剂 | 促花王打顶剂 | |
| CK2 | 清水 | 人工打顶 | |
| 2020 | A2B2 | ABA+S3307 | ABA+MH+S3307 |
| A2B3 | ABA+S3307 | ABA+S3307 | |
| A3B4 | S3307 | S3307 | |
| A3B5 | S3307 | S3307+ETH | |
| CK1 | 促花王塑型剂 | 促花王打顶剂 | |
| CK2 | 清水 | 人工打顶 | |
2.1.2 测定项目及方法
2.1.2.1 农艺性状调查
于蕾期在各小区选取长势一致的棉花10株，自开始处理起每隔7—10天进行株高的测定；在吐絮期对相同棉株进行株宽（测定标准参照赵强（2011a）等方法）、果枝数、主茎节间长的调查。
2.1.2.2 果枝长势调查
分别在蕾期、铃期处理结束后，于各小区选取长势一致的10株棉花分为下（1-3果枝）、中（4-7果枝）、上部（8及以上果枝）（棉花冠层结构的划分标准参照张祥（2017）等方法），分别利用电子游标卡尺、电子量角器进行果枝长度及角度的测定，其中角度指数是指棉花上、中、下部果枝夹角（各部位所有果枝与主茎夹角的平均数）按由上而下的顺序进行的比值之和（裴炎，1988）。
2.1.2.3 成铃结构
在棉花盛铃期，各小区选取10株长势一致的棉株调查下部铃、中部铃、上部铃的结铃个数，吐絮期调查其吐絮个数。
2.1.2.4 产量测定
于吐絮期在每个小区未取样区域选取6.75m2 面积，统计单位面积内全部株数、铃数， 连续取50朵完全吐絮棉铃，称量，测定平均铃重，计算籽棉产量。
2.1.2.5 经济效益
收益是指单位面积籽棉所产生的收入；药剂成本是指单位面积各种主成分调节剂的总投入，机车费是每一次化控使用机车所产生的费用；经济效益在本研究中仅考虑总收益减去药剂及其周边成本，其它管理措施均一致，因此不纳入成本计算。
2.1.3 数据统计及分析
试验数据采用Excel 2019和SPSS 25.0分析，利用Duncan法检验处理间差异，Origin 2019 b作图。
(编辑：促化王)
