調環酸鈣對棉花株型調控及產量品質的影響
棉花是新疆種植面積最大的作物，作為我國重要的經濟作物，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。輕簡化栽培、機械化收穫模式下，如何塑造棉花合理形態結構保持中高水平群體產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調控，通過利用人工合成的植物生長調節劑來提高產量和改善品質。調環酸鈣作為近些年新興的一種植物生長調節劑，通過葉面處理，其在植物體內抑制赤黴素的後期合成有效控制植株旺長、調控花期、提高植株坐果率，從而達到提高產量和品質的效果。相比傳統三唑類延緩劑，它對輪作植物無殘留毒性，降解迅速，是一類對環境友好型的植物生長調節劑。
國外對調環酸鈣的研究主要集中在其對果蔬生長調控和產量品質提高、果樹抗病性及抗逆性的研究上。草莓噴施高濃度的調環酸鈣可明顯抑制匍匐莖的生長，50mg/L的調環酸鈣對草莓生長和產量的調控最顯著；對番茄抗冷害脅迫研究發現，調環酸鈣可以通過提高脯氨酸含量抑制細胞內磷酯酶 D(PLD) 和脂氧合酶(LOX) 的活性來提高細胞膜的完整性，降低細胞電解質滲漏率，從而減輕番茄低溫冷害；調環酸鈣應用於蘋果後可增強蘋果樹對火疫病的抗性。國內對調環酸鈣的研究相對較晚，且主要集中在花生產量的提高以及小麥和水稻抗倒伏及節間的縮短的研究上。
棉花合理株型是高產的基礎，生態、安全的新型生長調節劑調環酸鈣對棉花增產潛力和調控效果研究報道鮮見，本研究通過設置不同劑量的調環酸鈣處理應用於不同生育時期來探尋其對棉花農藝性狀的調控作用和對產量品質的影響，為調環酸鈣在棉花上的合理應用提供理論依據。
1 材料和方法
1.1 試驗材料
試驗於2019年在新疆沙灣縣四道河子鎮和呼圖壁縣大豐鎮進行。四道河子供試棉花品種為惠遠720，大豐供試棉花品種為新陸早67號。調環酸鈣藥劑(5%調環酸鈣泡騰顆粒)由河南安陽全豐生物科技有限公司提供，縮節胺和打頂劑由新疆強農豐禾農業科技有限公司提供。
1.2 試驗設計
試驗以化學封頂棉田縮節胺用量為對照(345 g/hm2)，設置4個調環酸鈣處理劑量：T1(750g/hm2)、T2(1350g/hm2)、T3(1950g/hm2)、T4(2550g/hm2)，於現蕾期、初花期、打頂前和打頂後分劑量噴施(表1)。4月9-10日播種，現蕾期(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)、打頂後(大豐7月26日，四道河子7月15日)。兩試驗點均採用一膜六行的種植模式，株行距配置(66 cm+10 cm)×9cm，理論株數27萬株/hm2。小區面積為69m2。重複3次，5個處理，共計15個小區，其他管理措施隨大田。
表1 藥劑噴施時間及應用劑量
Tab.1 Spraying time and application dose of agents g/hm2
1.3 測定項目與方法
1.3.1 乾物質積累量調查 自第一次施藥後每間隔10d在各小區選取代表性棉花3株，從子葉節剪斷，按不同器官(莖、葉、蕾花鈴)分樣，分器官放入105℃烘箱殺青30 min，後在80 ℃ 下烘乾至恆質量後稱干質量。
1.3.2 農藝性狀 於施藥前在各小區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域，自第一次施藥後每間隔10 d調查一次株高(從子葉節到主莖頂端的高度)，計算主莖日增長量；吐絮期在各小區隨機選代表性植株3 株，調查棉花株高、果枝台數、主莖葉片數、葉枝和果枝長度。
1.3.3 棉花產量測定 吐絮後對每小區株數和鈴數調查，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，測其鈴質量和衣分，重複 3 次計算各小區籽棉產量。
1.3.4 纖維品質 將測定單鈴質量和衣分的棉花樣品混合軋花後稱取15g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。
1.3.5數據處理 使用Office2019和SPSS19軟體進行數據處理分析，GraphPad Prism 8.0進行繪圖。
2 結果與分析
2.1 調環酸鈣對棉花主莖生長的調控效應
由圖 1 分析可知，各處理在現蕾後10d主莖日增長量變化未達到顯著水平，隨著生育進程的推移各處理主莖日增長量表現先增加後降低的趨勢，在第1次施藥後20d主莖日增長量均達到最大，調環酸鈣處理日增長量顯著高於對照。大豐試驗點不同劑量調環酸鈣處理的日增長量表現隨劑量先增加後降低，在T2劑量下達到峰值，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。隨著施藥次數和劑量的增加，各處理主莖日增長量均逐漸降低，至現蕾後30 d兩試驗點均表現主莖日增長量隨著調環酸鈣劑量增加先降低後升高，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。現蕾後50 d各處理棉花主莖生長緩慢日增長量差異並未達到顯著水平。
2.2 調環酸鈣對棉花地上部生物量積累和分配的影響
如圖2所示，噴施調環酸鈣後受棉花主莖生長調控影響，導致莖幹質量隨調環酸鈣劑量先降低後升高，在現蕾後40 d T1莖幹質量顯著高於對照，但葉片干質量與對照無顯著差異；隨著生育進程的推移，光合產物向生殖器官轉運，蕾鈴生物量積累迅速，至花鈴期蕾鈴生物量積累表現隨調環酸鈣劑量先升高後降低的趨勢，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 調環酸鈣對棉花農藝性狀的影響
由表2分析可知，調環酸鈣處理後棉花株高、葉枝和果枝長度較對照顯著增加，同時增加了果枝台數，但對棉花主莖葉數和倒四葉寬影響較小。
田間調查發現，調環酸鈣處理後棉花主莖葉數量和倒四葉的寬度與縮節胺對照無顯著差異，在四道河子試驗點T3處理的果枝台數顯著高於對照，T3的平均果枝台數為9.56台，較對照增加1.89台，而大豐點棉花果枝台數雖在調環酸鈣處理下與對照無顯著差異，但均高於對照。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於對照，調環酸鈣處理葉枝較對照長3.89～14.34cm，調環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環酸鈣劑量間差異較小，調環酸鈣對第四果枝的長度影響隨劑量增加先提高後降低，相比對照增加3.34～12.34cm。
圖1 調環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 調環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 調環酸鈣對棉花農藝性狀的調控效應
Tab.2 Regulation effect of prohexadione calcium on agronomic characters of cotton
註：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 調環酸鈣對棉花產量及其構成因素的影響
由表3分析可知，噴施調環酸鈣可顯著提高棉花單株鈴數，進而提高棉花產量，但未對單鈴質量和衣分產生顯著影響。
兩試驗點結果表明，噴施調環酸鈣處理的棉花單株鈴數顯著高於對照，棉花單鈴質量和衣分指標與對照差異未達到顯著水平，大豐試驗點噴施調環酸鈣的棉花單株鈴數分別較對照提高7.16%，5.08%，15.63%，4.90%。四道河子試驗點噴施調環酸鈣的棉花單株鈴數分別較對照提高7.00%，10.58%，23.04%，4.95%。調環酸鈣處理與對照在籽棉產量上亦存在差異，大豐試驗點不同處理籽棉產量較對照增加270.23～907.87kg/hm2，四道河子試驗點不同處理籽棉產量較對照增加226.14～887.56 kg/hm2。兩試驗點籽棉產量和皮棉產量均以T3最高，大豐試驗點籽棉產量和皮棉產量為6082.65，2885.66kg/hm2，四道河子試驗點籽棉產量和皮棉產量為6558.03，2879.53kg/hm2。
表3 調環酸鈣對棉花產量的影響
Tab.3 The effect of prohexadione calcium on cotton yield
2.5 調環酸鈣對棉花纖維品質的影響
如表4所示，調環酸鈣對纖維品質影響顯著，大豐鎮試驗點棉花纖維品質的差異表現噴施調環酸鈣後使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；而四道河子鎮棉花噴施調環酸鈣後表現馬克隆值隨調環酸鈣濃度的增大而逐漸減小，品質得到提升，除T4為A級外其餘處理馬克隆值均在B級範圍內。調環酸鈣對斷裂比強度和短纖維指數等指標影響較小，由於兩試驗點棉花品種特性和氣候差異導致調環酸鈣對品質的影響不同，但均表現改善棉花纖維品質的效果。
表4 調環酸鈣對纖維品質的影響
Tab.4 The effect of prohexadione calciumon on fiber quality
3 討論與結論
葉面噴施適宜濃度調環酸鈣能有效抑制節間伸長生長，起到控制株高的作用。陳俊華等和郭世保等研究認為於小麥拔節期前噴施調環酸鈣後在0～1500g/hm2小麥株高隨濃度增加而降低，莖粗不斷增加。阿力木江等於棉花初花期噴施10～40g/hm2的調環酸鈣後研究發現30g/hm2的調環酸鈣對棉花調控效果最佳，棉花產量最高。
而本試驗結果表明，於棉花生長過程中噴施4次調環酸鈣在750～2550g/hm2的劑量範圍內，1950g/hm2的調環酸鈣更有利於棉花株型調控，棉花增產顯著。前人對調環酸鈣的藥效發揮時間和持久效果做了大量研究，王重鋒等認為調環酸鈣在花生上的持效期為7～14d，在施藥後7d開始起到控旺效果；Medjdoub等研究表明，調環酸鈣應用於蘋果樹後20d起到顯著效果，且施用一次側枝易在生長後期出現二次生長；Kim等認為調環酸鈣對營養生長的抑制作用維持3～4周，在此之後，調環酸鈣對內源GA生物合成的抑制作用減弱，營養生長恢復。
本研究結果表明，在藥後10d抑制作用開始達到顯著水平，同時經多次噴施調環酸鈣可保證對株型的有效調控作用，避免後期出現二次生長，協調養分在不同器官中的分配與積累，可顯著提高棉花單株鈴數，在提高棉花產量的同時，能夠改善棉花纖維品質。本研究在大田條件下，在不同試驗點探究調環酸鈣對棉花的調控效果和產量品質的影響，未對調環酸鈣在棉花的作用機理等方面進行研究，有待進一步的研究分析。
綜合兩試驗點棉花噴施調環酸鈣效果，調環酸鈣可顯著調控棉花株高、側枝長和果枝台數，提高生物量積累、單株鈴數和產量，同時優化纖維品質，調環酸鈣於棉花現蕾期(375g/hm2)、見花期(450g/hm2)、打頂前(525 g/hm2)、打頂後(600 g/hm2)葉面噴施後可顯著調控棉花株型，協調營養生長與生殖生長的關係，有利於營養物質的積累和有效分配，達到增加產量提高品質的效果。
作者：李廣維，張 特，仲文帆，趙 強(新疆農業大學），圖文編輯：天山植保。