2.2.5 不同化學藥劑對棉鈴空間分布的影響
2.2.5.1 對成鈴空間分布的影響
從表2-3可知，棉鈴占比總體呈現由下而上、由里及外逐漸遞減的規律，棉鈴主要集中在中下部內圍果節。從棉鈴縱向分布來看，2019年，A1B1、A1B2處理下部鈴占比較低，其中A1B2處理較其它處理顯著降低8.34%- 11.67%，而A1B2處理的中部鈴占比較高，比除CK2外其它處理顯著增高7.33%—8.33%，上部鈴占比表現為A1B1處理下最高，達15.33%，較CK2 顯著增高5.33%；2020年，中下部棉鈴占比在各處理下沒有差異，其差異主要集中在上部鈴，A3B5處理下上部鈴占比達18.0%，較處理A3B4、A2B2、CK1、CK2分別顯著增高2.33%、2.67%、3.67%、7.27%；從棉鈴橫向分布來看，兩年間各處理下內圍鈴之間、外圍鈴之間均沒有顯著差異。
表2-3 不同化學藥劑對成鈴空間分布的影響
年份 Year | 處理 Treatment | 縱向分布 Longitudinal distribution | 橫向分布 transverse distribution |
下部鈴 Lower boll （%） | 中部鈴 Middle boll （%） | 上部鈴 Upper boll （%） | 內圍鈴 Boll closer to steam （%） | 外圍鈴 Boll close to steam （%） |
2019 | A1B1 A1B2 A2B1 A2B2 CK1 CK2 | 46.00ab 40.33b 49.67a 51.00a 52.00a 48.67a | 38.00b 45.33a 37.00b 38.00b 36.00b 41.00ab | 15.33a 14.00ab 13.00bc 11.00d 11.67cd 10.00d | 89.57a 90.08a 91.35a 91.50a 90.10a 90.91a | 10.43a 9.92a 8.65a 8.50a 9.90a 9.09a |
2020 | A2B2 A2B3 A3B4 A3B5 CK1 CK2 | 48.11a 47.46a 47.94a 45.97a 49.84a 49.13a | 36.79a 36.42a 36.51a 35.82a 36.01a 40.14a | 15.33b 16.00ab 15.67b 18.00a 14.33b 10.73c | 99.02a 99.12a 98.90a 99.14a 99.04a 98.54a | 0.98a 0.88a 1.10a 0.86a 0.96a 1.46a |
注：各數值后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上存在顯著差異。
2.2.5.2 對吐絮鈴空間分布的影響
吐絮情況是反映棉花群體生長整齊度的指標之一，也是直接影響棉花產量及收獲的重要因素。從吐絮期棉鈴吐絮率的空間分布（圖2-4）來看，棉鈴吐絮部位主要集中在棉株中下部果枝、內圍果節。不同空間位置棉鈴吐絮率差異較大，其中2019年棉花中部果枝的內圍果節各處理吐絮率平均在20.0%—42.5%之間，下部果枝的內圍果節各處理的吐絮率平均在36.67%—65.0%之間，A1B1、A1B2處理的中下部果枝內圍果節吐絮率較低，分別為28.33%、31.67，較CK2低16.25%、12.91%，A2B2處理達53.75%，較CK1、CK2分別提高2.08%、9.17%；2020年棉花中部果枝的內圍果節各處理的吐絮率平均在29.58%—35.0%之間，下部果枝的內圍果節各處理吐絮率平均在49.17%—56.67%之間，中下部果枝內圍果節吐絮率表現為A3B5>A2B3>A2B2>CK1>A3B4>CK2，其中A3B5較其它處理高出2.5%—5.83%。這說明A3B5處理對棉花群體進行集中吐絮具有促進作用。
圖2-4 不同化學藥劑對吐絮鈴空間分布的影響
2.2.6 不同化學藥劑對棉花產量及其構成因素的影響
由表2-4可知，2019年棉花單株鈴數在A2B2處理下達最高，較其它處理高出0.3- 3.3個，且與CK2存在顯著性差異，而A1B1、A1B2處理分別較CK2顯著減少1.8、1.7個，且其單鈴重較CK2分別顯著降低6.27%、8.43%，最終產量表現為A2B2>CK1>A 2B1>CK2>A1B1>A1B2，其中A2B2分別較CK1、CK2提高2.5%、16.9%，并與CK2存在顯著性差異；2020年棉花單株鈴數在A2B3、A3B5處理下表現較高，比CK2分別顯著增加1.7、1.6個，各處理之間單鈴重沒有差異，最終產量表現為A2B3>A3B5>A2B2>CK1>A3B4>CK2，其中A2B3、A3B5處理分別較其它處理提高6.31%- 19.19%、4.93%- 17.64%，且均與CK2存在顯著性差異。
表2-4 不同化學打頂劑對棉花產量及其構成因素的影響
年份 | 處理 | 單株鈴數 | 單鈴重（g） | 籽棉產量(kg ·hm-2) |
2019 | A1B1 A1B2 A2B1 A2B2 CK1 CK2 | 7.1±1.0c 7.2±0.6c 9.7±0.7ab 10.4±0.5a 10.1±0.2a 8.9±0.4b | 4.78±0.10b 4.67±0.12b 4.99±0.08a 5.07±0.09a 5.08±0.14a 5.10±0.11a | 3409.04±157.08c 3371.57±296.91c 4833.90±372.61ab 5277.48±188.31a 5148.45±186.26a 4515.71±188.72b |
2020 | A2B2 A2B3 A3B4 A3B5 CK1 CK2 | 10.0±0.7ab 10.5±0.6a 9.4±0.8ab 10.4±0.5a 9.7±0.8ab 8.8±0.9b | 5.99±0.12a 6.04±0.15a 5.95±0.11a 6.03±0.11a 6.00±0.12a 6.09±0.11a | 6584.67±587.53ab 7000.17±259.50a 6185.69±608.43ab 6909.20±297.49a 6399.59±521.50ab 5873.31±558.46b |
注：各數值后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上存在顯著差異。
2.2.7 棉花植株形態指標與產量的相關性分析
2.2.7.1 棉花植株形態相關性狀及產量的皮爾遜相關矩陣
利用相關分析研究棉株形態指標與產量之間的相關關系，使用Pearson相關系數表示相關關系的強弱程度。由圖2-5可知，產量與株高、株寬、上部果枝長度、上部成鈴率、中下部吐絮率共5項之間的相關關系系數值呈現出顯著性，具體來看，產量與株高呈現出0.05水平的顯著性；與株寬呈現出0.01水平的顯著性；與上部果枝長度呈現出0.01水平的顯著性；與上部成鈴率呈現出0.05水平的顯著性；與中下部吐絮率呈現出0.01水平的顯著性。除此之外，株高與果枝數、上部成鈴率；主莖節間長與株寬、果枝夾角、角度指數存在極顯著正相關；株寬與果枝夾角、角度指數存在極顯著正相關，與中下部吐絮率存在極顯著負相關；果枝數與上部成鈴數呈極顯著正相關、與中下部吐絮率呈顯著負相關；上部果枝長度與上部成鈴率呈極顯著負相關；果枝夾角與角度指數呈極顯著正相關，與中下部吐絮率呈極顯著負相關。
圖2-5 棉花植株形態相關性狀及產量的皮爾遜相關矩陣
注：SCY：產量；PH：株高；IL：主莖節間長；PW：株寬；FBN：果枝數；FBL：上部果枝長度；BA：果枝夾角；AI：角度指數；UBR：上部成鈴率；FRLMP：中下部吐絮率。“*”表示在0.05水平上差異顯著；“**”表示在0.01水平上差異顯著；“***”表示在0.001水平上差異顯著。
2.2.7.2 棉花植株形態相關指標的灰色關聯度分析
從表2-5可知，棉花產量與其植株形態指標的灰色關聯度范圍在0.519-0.753之間，其中與產量最為密切的指標是上部成鈴率和果枝數，分別達0.753、0.745，其次與產量關系密切的指標是株高，關聯度達0.741。與產量關系密切的前四項指標均是與棉株縱向生長優勢有關，這說明，不同化學藥劑處理主要通過改變棉花縱向生長，增加果枝數、提高上部成鈴率，最終實現增產增收。
表2-5 棉花植株形態相關指標的灰色關聯度分析
指標 | 關聯度 | 排序 |
上部成鈴率 | 0.753 | 1 |
果枝數 | 0.745 | 2 |
株高 | 0.741 | 3 |
主莖節間長 | 0.733 | 4 |
中下部吐絮率 | 0.732 | 5 |
角度指數 | 0.731 | 6 |
果枝夾角 | 0.729 | 7 |
株寬 | 0.707 | 8 |
上部果枝長度 | 0.519 | 9 |
2.2.8 不同化學藥劑對棉花經濟效益的影響
由表2-6可知，2019年籽棉收益在A2B2處理下達到最大，高出其它處理2.5%—63.7%，在將藥劑及噴施成本考慮在內以后，籽棉經濟效益表現為CK1>A2B2>A2B1>CK2> A1B1>A1B2，其中A2B2較CK1降低1.56%，較CK2顯著增加15.35%，而處理A1B1、A1B2減產較為嚴重，其中A1B1較CK1、CK2分別顯著降低39.69%、51.95%，A1B2較CK1、CK2分別顯著降低43.42%、54.92%；2020年籽棉收益在A2B3處理下達到最大，較其它處理提高1.3%- 19.19%，在除去藥劑及機車成本以后，各處理下籽棉經濟效益表現為A3B5>A2B3>CK1>A2B2>A3B4>CK2，其中A3B5、A2B3處理分別較CK2顯著增高19.81%、19.18%，較CK1處理分別增加7.98%、7.42%。
表2-6 不同化學藥劑對棉花經濟效益的影響
年份 Year | 處理 Treatment | 收益 Earnings （Yuan·hm-2） | 藥劑成本 Reagent cost （Yuan·hm-2） | 機車費 Motor carrier fee （Yuan·hm-2） | 人工打頂 Artificial multi-topping （Yuan·hm-2） | 經濟效益 Artificial multi-topping （Yuan·hm-2） |
2019 | A1B1 A1B2 A2B1 A2B2 CK1 CK2 | 17657.39 16763.10 25136.27 27442.90 26771.96 23481.69 | 1455.98 1543.73 1108.35 1196.10 114.75 — | 315 315 315 315 315 — | — — — — — 1000 | 15886.42c 14904.38c 23712.92ab 25931.80a 26342.21a 22481.69b |
2020 | A2B2 A2B3 A3B4 A3B5 CK1 CK2 | 38191.09 40600.97 35877.01 40073.35 37117.62 34065.23 | 1196.10 877.50 131.63 142.43 114.75 — | 315 315 315 315 315 — | — — — — — 1000 | 36679.99ab 39408.47a 35430.38ab 39615.92a 36687.87ab 33065.23b |
注：各數值后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上存在顯著差異。2019年籽棉單價為5.2元/千克，2020年籽棉單價為5.8元/千克，人工打頂費用均為60元/畝，調節劑費用為ABA6.5元/克、CPPU 5.8元/克、S33070.65元/克、MH0.472元/克、ETH0.08元/克。
2.3 討論
植物生長調節劑地合理應用對棉花的株型結構有著重要影響。研究發現，采用DPC處理后的棉花株型表現更為緊湊，并且棉田通風透光性較好（趙強等，2011a）。ABA作為一種較強的植物生長抑制劑，對作物主莖伸長生長、腋芽生長的抑制，莖粗的增加等具有顯著作用，（李琬等，2021；趙益等，2020）。S3307作為一種低毒且高效的植物生長延緩劑，可以顯著降低株高，控制旺長，同時可以減小果柄長度，增大莖粗，對降低植株重心高度起到有效作用（鐘瑞春等，2015；梁建秋等，2017）。CPPU是一種苯基脲類的CTK化合物，是目前人工合成的CTK中具有較高生理活性的植物生長調節劑，不同濃度CPPU處理對樹木、草地、開花植物地瘋長具有抑制作用。本研究發現，不同化學藥劑均在一定程度上減緩了棉株頂部生長，但最終株高高于人工打頂，這可能是在藥劑噴施后，棉株對藥劑的吸收存在較長時間，因而頂部得以緩慢生長，并向側邊延伸果枝，最終與CK相比主莖節間長縮短、果枝數增加、株寬和角度指數減小，這可能是因為蕾期ABA和S3307共同抑制了棉株頂部GA3合成，減弱了棉株縱橫生長，而鈴期ABA與MH復配的化學藥劑在加入S3307之后對頂端生長抑制效果達到最佳，這說明三者對棉株頂端抑制起到了協同作用。作為能夠抑制內源IAA合成的植物生長調節劑：ETH，在與S3307的復配下也起到了相同作用效果。而ABA+CPPU在棉株蕾期噴施后，棉株頂部嫩葉出現枯黃且凋落的情況，這可能是由于施用濃度過高造成了棉株的枯葉現象，但植株并沒有因此停止生長，后期極易出現返青現象。
棉株優質鈴的數量與其縱橫生長是否平衡有著緊密關系（陳德華等，2005）�？v向生長過旺，會使棉株單鈴重下降，不利于產量提高，而橫向生長過旺，棉花冠層的通風透光性能就會嚴重下降，最終導致產量難以提高。前人研究發現，化學打頂處理后的棉花單株結鈴數比人工打頂的多，其中棉花的成鈴優勢主要集中在棉株上部，中下部成鈴數沒有顯著差異（趙強等，2011a；董春玲等，2013；徐新霞等，2015；徐宇強等，2014）。本研究結果與上述一致，各處理除A1B1、A1B2外其它處理中下部果枝成鈴率沒有差異，成鈴率的優勢主要集中在上部果枝，其中處理A3B5的上部成鈴率最高，且相較于A2B2，A3B5的中下部吐絮率更高，這可能是因為S3307與ETH分別抑制了內源GA3生物合成、降低了IAA水平，從而減弱棉花頂部生長，使養分集中運輸給側枝生長，在此期間ETH通過影響棉鈴內源激素平衡，促進棉花光合產物向棉鈴轉運，使光合產物的供應與棉鈴的成熟吐絮實現高度同步，最終提高籽棉產量。而蕾期噴施含CPPU成分的處理，可能因為頂部葉片泛黃，葉片光合作用下降，以至向側枝生長運輸的光合產物減少，所以中下部成鈴率較低，而后期出現貪青晚熟現象，致其吐絮率下降。
棉花產量主要由單位面積內的收獲株數、單株鈴數、單鈴重等決定（張志剛等，2003）。其中對產量貢獻最大的是單株鈴數，其次是單鈴重。植物生長調節劑的應用對棉花產量形成具有較大的調控潛力（李新宇等，2009）。有研究表明，外源噴施植物生長調節劑可以增加棉花的單株鈴數以及單鈴重，從而達到增產增收的效果（劉帥等，2018；李雪等，2009）。本研究結果發現，2020年不同化學藥劑處理下棉花產量均有所提高，且產量構成優勢主要體現在單株結鈴數，其中A2B3、A3B5單株結鈴數較高，其產量也處于較高水平。
化學打頂成本是棉花凈收益中不可忽視的一部分。與人工打頂所需費用相比，化學藥劑中ABA價格較高，致使其打頂總成本高于人工打頂，但在含ABA的復配調節劑A2B3處理下，籽棉產量大幅提高，其產生的收益遠遠高于人工打頂，進而也就彌補了個別主成分調節劑所造成的較高成本，而A3B5處理在除去成本后，凈效益與A2B3相當，其組合性價比更高。
第3章 復配型化學藥劑對棉花干物質與內源激素的影響
棉花具有無限生長特性，棉株花芽分化開始即標志著生殖生長的出現，此后棉株葉片、莖稈等營養器官的生長與現蕾、開花、結鈴等生殖器官的生長共存，該階段營養生長和生殖生長二者并進時間較長，且存在互相促進同時又互相限制的關系，在此時期，若不控制棉株營養生長，棉田則會易出現棉株高大、冠層遮蔽嚴重等問題，對棉株群體通風透光不利，會減少光合物質向生殖生長的轉運比例，最終造成產量低下（鄭澤榮等，1980）。長期以來，棉花生產中普遍采用的人工打頂方式，是指人工摘除棉株頂尖生長部位，調整養分分布位置，使營養生長向生殖生長的過渡（Ren et al.，2013）。但人工打頂費時費工，勞動效率低下，在我國植棉業的轉型和升級過程中，研制出能夠取代人工打頂的技術手段顯得尤為重要。目前，棉花生產上逐步大面積應用的化學打頂技術是利用植物生長調節劑進行控制頂尖生長的技術措施。植物生長調節劑是一類可以調控植物的生長、分化和發育，能夠促進、抑制或者改變植物的生長，并刺激植株內源激素產生相對的響應（Davies ，2010；Rademacher et al.，2015）。植物生長調節劑在許多作物上的應用已經取得顯著作用效果（Gupta et al.，2003；Gao et al.，2017；文廷剛等，2020）。然而，應用于棉花化學打頂技術的植物生長調節劑對棉株生殖生長與營養生長的調控規律及其作用機理有待進一步明確。
本章節通過分析比較棉花光合作用基礎、干物質積累分配規律及內源激素等指標在不同化學藥劑處理下的響應程度，明確棉花生殖生長與營養生長在不同處理下的變化特征，篩選出對棉花生長發育平衡具有調控效應的最優化學藥劑，為實現棉花輕簡化栽培提供理論依據。
3.1 材料與方法
3.1.1 試驗設計
同第二章。
3.1.2 測定項目及方法
3.1.2.1 SPAD
采用日本產SPAD-502型葉綠素計進行測定，從棉花盛蕾期開始，在各小區隨機選取10株具有相同長勢的棉花，測量棉花植株倒四葉相對葉綠素含量，在葉片的上、中、下部各測一次，取平均值作為該葉片的SPAD值。
3.1.2.2 葉面積
盛蕾期開始每隔15天左右于棉花主要生育時期測定一次，各小區選取三株長勢具有代表性的棉花，將每株葉片取下平鋪在白紙板上進行拍照，利用Matlab軟件對照片進行處理、提取，計算葉面積（cm2），再利用以下公式計算葉面積指數：
LAI（m2·m-2）=單株總葉面積(m2·plant-1)×單位面積總株數（plant）/單位土地面積 （m2）
3.1.2.3 干物質重量
在棉花各主要生育時期內（盛蕾期（FS）、盛花期（FF）、盛鈴前期（EFB）、盛鈴后期（LFB）、吐絮期（BO）），于各小區選取3株長勢具有代表性且一致的棉花將其子葉節以上，分解為葉片、莖稈和生殖器官，于烘箱中105℃下殺青30min后，再調溫至85℃烘干，再分別測定各器官干物質重量。
利用Logistic方程（王士紅等，2020）對單株棉花生殖器官及營養器官干物質重量分別進行擬合。
3.1.2.4 內源激素
分別在蕾、鈴期各階段噴施完后1d、2d、5d、10d于每個小區隨機選取3片棉花倒四葉，人工打頂后取倒三葉，用錫紙包裹，液氮冷凍，于-80℃的低溫冰箱保存，采用酶聯免疫法對棉株倒四葉葉片中IAA、GA3、ABA、CTK的含量進行測定。
3.1.3 數據統計及分析
試驗數據選用Excel 2019進行統計分析，選用SPSS 25.0進行方差分析，選用Duncan法檢驗處理間差異，用Origin 2019 b作圖，用CurveExpert1.4進行數據擬合分析。
網站公安備案號 61059002000012