棉花是新疆種植面積最大的作物，作為我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。輕簡化栽培、機(jī)械化收獲模式下，如何塑造棉花合理形態(tài)結(jié)構(gòu)保持中高水平群體產(chǎn)量是研究人員迫切需要解決的問題。目前，改善棉花株型的方法主要是化學(xué)調(diào)控，通過利用人工合成的植物生長調(diào)節(jié)劑來提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。調(diào)環(huán)酸鈣作為近些年新興的一種植物生長調(diào)節(jié)劑，通過葉面處理，其在植物體內(nèi)抑制赤霉素的后期合成有效控制植株旺長、調(diào)控花期、提高植株坐果率，從而達(dá)到提高產(chǎn)量和品質(zhì)的效果。相比傳統(tǒng)三唑類延緩劑，它對輪作植物無殘留毒性，降解迅速，是一類對環(huán)境友好型的植物生長調(diào)節(jié)劑。

國外對調(diào)環(huán)酸鈣的研究主要集中在其對果蔬生長調(diào)控和產(chǎn)量品質(zhì)提高、果樹抗病性及抗逆性的研究上。草莓噴施高濃度的調(diào)環(huán)酸鈣可明顯抑制匍匐莖的生長，50mg/L的調(diào)環(huán)酸鈣對草莓生長和產(chǎn)量的調(diào)控最顯著；對番茄抗冷害脅迫研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)環(huán)酸鈣可以通過提高脯氨酸含量抑制細(xì)胞內(nèi)磷酯酶 D(PLD) 和脂氧合酶(LOX) 的活性來提高細(xì)胞膜的完整性，降低細(xì)胞電解質(zhì)滲漏率，從而減輕番茄低溫冷害；調(diào)環(huán)酸鈣應(yīng)用于蘋果后可增強(qiáng)蘋果樹對火疫病的抗性。國內(nèi)對調(diào)環(huán)酸鈣的研究相對較晚，且主要集中在花生產(chǎn)量的提高以及小麥和水稻抗倒伏及節(jié)間的縮短的研究上。

棉花合理株型是高產(chǎn)的基礎(chǔ)，生態(tài)、安全的新型生長調(diào)節(jié)劑調(diào)環(huán)酸鈣對棉花增產(chǎn)潛力和調(diào)控效果研究報道鮮見，本研究通過設(shè)置不同劑量的調(diào)環(huán)酸鈣處理應(yīng)用于不同生育時期來探尋其對棉花農(nóng)藝性狀的調(diào)控作用和對產(chǎn)量品質(zhì)的影響，為調(diào)環(huán)酸鈣在棉花上的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年在新疆沙灣縣四道河子鎮(zhèn)和呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)進(jìn)行。四道河子供試棉花品種為惠遠(yuǎn)720，大豐供試棉花品種為新陸早67號。調(diào)環(huán)酸鈣藥劑(5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒)由河南安陽全豐生物科技有限公司提供，縮節(jié)胺和打頂劑由新疆強(qiáng)農(nóng)豐禾農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以化學(xué)封頂棉田縮節(jié)胺用量為對照(345 g/hm2)，設(shè)置4個調(diào)環(huán)酸鈣處理劑量：T1(750g/hm2)、T2(1350g/hm2)、T3(1950g/hm2)、T4(2550g/hm2)，于現(xiàn)蕾期、初花期、打頂前和打頂后分劑量噴施(表1)。4月9-10日播種，現(xiàn)蕾期(大豐6月21日，四道河子6月11日)，見花期(大豐7月3日，四道河子6月29日)、打頂前(大豐7月13日，四道河子7月7日)、打頂后(大豐7月26日，四道河子7月15日)。兩試驗點均采用一膜六行的種植模式，株行距配置(66 cm+10 cm)×9cm，理論株數(shù)27萬株/hm2。小區(qū)面積為69m2。重復(fù)3次，5個處理，共計15個小區(qū)，其他管理措施隨大田。

表1 藥劑噴施時間及應(yīng)用劑量

Tab.1 Spraying time and application dose of agents g/hm2

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質(zhì)積累量調(diào)查 自第一次施藥后每間隔10d在各小區(qū)選取代表性棉花3株，從子葉節(jié)剪斷，按不同器官(莖、葉、蕾花鈴)分樣，分器官放入105℃烘箱殺青30 min，后在80 ℃ 下烘干至恒質(zhì)量后稱干質(zhì)量。

1.3.2 農(nóng)藝性狀 于施藥前在各小區(qū)選取長勢一致的棉花植株掛牌定株，選株避開缺苗和雙株區(qū)域，自第一次施藥后每間隔10 d調(diào)查一次株高(從子葉節(jié)到主莖頂端的高度)，計算主莖日增長量；吐絮期在各小區(qū)隨機(jī)選代表性植株3 株，調(diào)查棉花株高、果枝臺數(shù)、主莖葉片數(shù)、葉枝和果枝長度。

1.3.3 棉花產(chǎn)量測定 吐絮后對每小區(qū)株數(shù)和鈴數(shù)調(diào)查，選取有代表性的棉株，分上部鈴(30朵)、中部鈴(40朵) 、下部鈴(30朵) 取樣，測其鈴質(zhì)量和衣分，重復(fù) 3 次計算各小區(qū)籽棉產(chǎn)量。

1.3.4 纖維品質(zhì) 將測定單鈴質(zhì)量和衣分的棉花樣品混合軋花后稱取15g以上，送農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心(烏魯木齊)進(jìn)行檢測纖維品質(zhì)。

1.3.5數(shù)據(jù)處理 使用Office2019和SPSS19軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，GraphPad Prism 8.0進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花主莖生長的調(diào)控效應(yīng)

由圖 1 分析可知，各處理在現(xiàn)蕾后10d主莖日增長量變化未達(dá)到顯著水平，隨著生育進(jìn)程的推移各處理主莖日增長量表現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在第1次施藥后20d主莖日增長量均達(dá)到最大，調(diào)環(huán)酸鈣處理日增長量顯著高于對照。大豐試驗點不同劑量調(diào)環(huán)酸鈣處理的日增長量表現(xiàn)隨劑量先增加后降低，在T2劑量下達(dá)到峰值，各劑量較對照分別提高36.75%，45.72%，44.87%，41.88%；而四道河子試驗點則呈現(xiàn)主莖日增長量隨劑量的增加不斷增大的趨勢，T4處理的主莖日增長為2.41 cm。隨著施藥次數(shù)和劑量的增加，各處理主莖日增長量均逐漸降低，至現(xiàn)蕾后30 d兩試驗點均表現(xiàn)主莖日增長量隨著調(diào)環(huán)酸鈣劑量增加先降低后升高，T3處理棉花主莖日增長量與對照無明顯差異，而與其他處理差異顯著?，F(xiàn)蕾后50 d各處理棉花主莖生長緩慢日增長量差異并未達(dá)到顯著水平。

2.2 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花地上部生物量積累和分配的影響

如圖2所示，噴施調(diào)環(huán)酸鈣后受棉花主莖生長調(diào)控影響，導(dǎo)致莖干質(zhì)量隨調(diào)環(huán)酸鈣劑量先降低后升高，在現(xiàn)蕾后40 d T1莖干質(zhì)量顯著高于對照，但葉片干質(zhì)量與對照無顯著差異；隨著生育進(jìn)程的推移，光合產(chǎn)物向生殖器官轉(zhuǎn)運，蕾鈴生物量積累迅速，至花鈴期蕾鈴生物量積累表現(xiàn)隨調(diào)環(huán)酸鈣劑量先升高后降低的趨勢，T3棉花蕾鈴在兩試驗點分別較對照高35.07%和34.35%，各處理單株生物量在兩試驗點較對照提高16.16%～20.87%，13.79%～17.48%。

2.3 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花農(nóng)藝性狀的影響

由表2分析可知，調(diào)環(huán)酸鈣處理后棉花株高、葉枝和果枝長度較對照顯著增加，同時增加了果枝臺數(shù)，但對棉花主莖葉數(shù)和倒四葉寬影響較小。

田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)環(huán)酸鈣處理后棉花主莖葉數(shù)量和倒四葉的寬度與縮節(jié)胺對照無顯著差異，在四道河子試驗點T3處理的果枝臺數(shù)顯著高于對照，T3的平均果枝臺數(shù)為9.56臺，較對照增加1.89臺，而大豐點棉花果枝臺數(shù)雖在調(diào)環(huán)酸鈣處理下與對照無顯著差異，但均高于對照。T3處理對棉花株高的抑制效果最顯著，與對照相比株高增加了3.35%，7.15%。兩試驗點棉花的葉枝和果枝長度均顯著高于對照，調(diào)環(huán)酸鈣處理葉枝較對照長3.89～14.34cm，調(diào)環(huán)酸鈣處理第一果枝長度比對照長4.83～10.16cm，但第一果枝長度在不同調(diào)環(huán)酸鈣劑量間差異較小，調(diào)環(huán)酸鈣對第四果枝的長度影響隨劑量增加先提高后降低，相比對照增加3.34～12.34cm。

圖1 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花主莖日增長量影響

Fig.1 Effect of prohexadione calcium daily growth on daily growth of cotton main stem

不同小寫字母代表不同藥劑處理間差異在0.05水平下顯著。

Different small letters indicate significant difference among different treatment within a variety at 0.05 level.

圖2 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花生物量積累的影響

Fig.2 Effect of prohexadione calcium on biomass accumulation of cotton

表2 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花農(nóng)藝性狀的調(diào)控效應(yīng)

Tab.2 Regulation effect of prohexadione calcium on agronomic characters of cotton

注：不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著。表3-4同。

Note：Different small letters indicate significant difference among treatment at 0.05 level.The same as Tab.3-4.

2.4 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3分析可知，噴施調(diào)環(huán)酸鈣可顯著提高棉花單株鈴數(shù)，進(jìn)而提高棉花產(chǎn)量，但未對單鈴質(zhì)量和衣分產(chǎn)生顯著影響。

兩試驗點結(jié)果表明，噴施調(diào)環(huán)酸鈣處理的棉花單株鈴數(shù)顯著高于對照，棉花單鈴質(zhì)量和衣分指標(biāo)與對照差異未達(dá)到顯著水平，大豐試驗點噴施調(diào)環(huán)酸鈣的棉花單株鈴數(shù)分別較對照提高7.16%，5.08%，15.63%，4.90%。四道河子試驗點噴施調(diào)環(huán)酸鈣的棉花單株鈴數(shù)分別較對照提高7.00%，10.58%，23.04%，4.95%。調(diào)環(huán)酸鈣處理與對照在籽棉產(chǎn)量上亦存在差異，大豐試驗點不同處理籽棉產(chǎn)量較對照增加270.23～907.87kg/hm2，四道河子試驗點不同處理籽棉產(chǎn)量較對照增加226.14～887.56 kg/hm2。兩試驗點籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均以T3最高，大豐試驗點籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量為6082.65，2885.66kg/hm2，四道河子試驗點籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量為6558.03，2879.53kg/hm2。

表3 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花產(chǎn)量的影響

Tab.3 The effect of prohexadione calcium on cotton yield

2.5 調(diào)環(huán)酸鈣對棉花纖維品質(zhì)的影響

如表4所示，調(diào)環(huán)酸鈣對纖維品質(zhì)影響顯著，大豐鎮(zhèn)試驗點棉花纖維品質(zhì)的差異表現(xiàn)噴施調(diào)環(huán)酸鈣后使T1和T3處理的纖維長度增加，同時提高了棉花的紡織一致性指數(shù)；而四道河子鎮(zhèn)棉花噴施調(diào)環(huán)酸鈣后表現(xiàn)馬克隆值隨調(diào)環(huán)酸鈣濃度的增大而逐漸減小，品質(zhì)得到提升，除T4為A級外其余處理馬克隆值均在B級范圍內(nèi)。調(diào)環(huán)酸鈣對斷裂比強(qiáng)度和短纖維指數(shù)等指標(biāo)影響較小，由于兩試驗點棉花品種特性和氣候差異導(dǎo)致調(diào)環(huán)酸鈣對品質(zhì)的影響不同，但均表現(xiàn)改善棉花纖維品質(zhì)的效果。

表4 調(diào)環(huán)酸鈣對纖維品質(zhì)的影響

Tab.4 The effect of prohexadione calciumon on fiber quality

3 討論與結(jié)論

葉面噴施適宜濃度調(diào)環(huán)酸鈣能有效抑制節(jié)間伸長生長，起到控制株高的作用。陳俊華等和郭世保等研究認(rèn)為于小麥拔節(jié)期前噴施調(diào)環(huán)酸鈣后在0～1500g/hm2小麥株高隨濃度增加而降低，莖粗不斷增加。阿力木江等于棉花初花期噴施10～40g/hm2的調(diào)環(huán)酸鈣后研究發(fā)現(xiàn)30g/hm2的調(diào)環(huán)酸鈣對棉花調(diào)控效果最佳，棉花產(chǎn)量最高。

而本試驗結(jié)果表明，于棉花生長過程中噴施4次調(diào)環(huán)酸鈣在750～2550g/hm2的劑量范圍內(nèi)，1950g/hm2的調(diào)環(huán)酸鈣更有利于棉花株型調(diào)控，棉花增產(chǎn)顯著。前人對調(diào)環(huán)酸鈣的藥效發(fā)揮時間和持久效果做了大量研究，王重鋒等認(rèn)為調(diào)環(huán)酸鈣在花生上的持效期為7～14d，在施藥后7d開始起到控旺效果；Medjdoub等研究表明，調(diào)環(huán)酸鈣應(yīng)用于蘋果樹后20d起到顯著效果，且施用一次側(cè)枝易在生長后期出現(xiàn)二次生長；Kim等認(rèn)為調(diào)環(huán)酸鈣對營養(yǎng)生長的抑制作用維持3～4周，在此之后，調(diào)環(huán)酸鈣對內(nèi)源GA生物合成的抑制作用減弱，營養(yǎng)生長恢復(fù)。

本研究結(jié)果表明，在藥后10d抑制作用開始達(dá)到顯著水平，同時經(jīng)多次噴施調(diào)環(huán)酸鈣可保證對株型的有效調(diào)控作用，避免后期出現(xiàn)二次生長，協(xié)調(diào)養(yǎng)分在不同器官中的分配與積累，可顯著提高棉花單株鈴數(shù)，在提高棉花產(chǎn)量的同時，能夠改善棉花纖維品質(zhì)。本研究在大田條件下，在不同試驗點探究調(diào)環(huán)酸鈣對棉花的調(diào)控效果和產(chǎn)量品質(zhì)的影響，未對調(diào)環(huán)酸鈣在棉花的作用機(jī)理等方面進(jìn)行研究，有待進(jìn)一步的研究分析。

綜合兩試驗點棉花噴施調(diào)環(huán)酸鈣效果，調(diào)環(huán)酸鈣可顯著調(diào)控棉花株高、側(cè)枝長和果枝臺數(shù)，提高生物量積累、單株鈴數(shù)和產(chǎn)量，同時優(yōu)化纖維品質(zhì)，調(diào)環(huán)酸鈣于棉花現(xiàn)蕾期(375g/hm2)、見花期(450g/hm2)、打頂前(525 g/hm2)、打頂后(600 g/hm2)葉面噴施后可顯著調(diào)控棉花株型，協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長與生殖生長的關(guān)系，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的積累和有效分配，達(dá)到增加產(chǎn)量提高品質(zhì)的效果。