棉花属于多年生植物，由于国内光温条件不利于其后期生长，遂在多年种植过程中逐步演化为一年生作物。由于棉花具有无限生长习性，生育中后期仍会出现开花和结铃等现象，这极大地拉长了棉花种植周期，增加了采收次数，不利于棉花的集中采收并提高了棉花的种植成本[1]。使用脱叶剂可以促进棉花叶片离层的形成，从而使叶片脱落，这有利于提高群体间的温度和通风透光情况，促进棉铃吐絮[2-3]。同时，为了达到较好的脱叶、催熟双重效果，生产中常与催熟剂即乙烯利混合使用。新疆棉区作为我国棉花种植主产区，近年来机采棉逐渐发展，进行脱叶催熟剂处理后集中吐絮，是棉花机械采收顺利实施的关键配套技术，即实现机械全程化的重要环节，既能节约成本提高产量，也可以降低含杂率，提高采摘效率[4]。适时喷施脱叶催熟剂能有效促进棉花脱叶催熟，并对产量及纤维品质等无不利影响[5]。研究[5⇓-7]发现，乙烯利与50%噻苯隆或540g/L噻苯·敌草隆等复配能显著提高脱叶催熟效果。目前，市面上使用的脱叶催熟剂主要有脱吐隆（噻苯隆和敌草隆复配剂）、噻苯隆及乙烯利的复配剂[8]。关于14%噻苯·敌草隆对棉花脱叶催熟方面的研究鲜见报道。本试验通过设置4个不同剂量的14%噻苯·敌草隆悬浮剂（以下简称为14%噻苯·敌草隆SC）试验处理，50%噻苯隆可湿性粉剂（以下简称50%噻苯隆WP）以及80%敌草隆可湿性粉剂（以下简称80%敌草隆WP）为对照药剂，同时以清水为对照，在2019年度分别在南疆和北疆同时进行试验，研究不同浓度试验药剂对棉花脱叶及产量和品质的影响，探讨14%噻苯·敌草隆SC进行棉花化学脱叶的可行性，并找出最优剂量，为新疆棉花生产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况及供试材料
北疆试验于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州呼图壁县大丰镇进行。供试棉花品种为新陆早67号，2019年4月12日播种。株行距配置方式为1膜6行，各处理行距均为66cm+10cm，前茬作物为棉花，试验地土壤质地为壤土，肥力中等。
南疆试验于新疆维吾尔自治区巴间郭楞蒙古自治州尉犁县兴平镇进行。供试棉花品种为新陆中66号，2019年4月25日播种。株行距配置方式为2膜4行（60cm+10cm）×10cm，每膜2行，各处理行距为10cm+40cm+10cm，前茬作物为棉花，试验地土壤为黏土，肥力中等。
1.2 试验药剂与处理
如表1所示，设置了有效成分分别为42、84、126和168g/hm2 4个剂量的14%噻苯·敌草隆SC（江苏瑞邦农化股份有限公司）作为药剂处理;设2个有效成分量分别为225g/hm2的50%噻苯隆WP（江苏瑞邦农化股份有限公司）和1200g/hm2的80%敌草隆WP（江苏常隆农化有限公司）作为对照药剂处理;以清水作为空白对照。
表1 各处理编号及药剂用量
Table 1
| 处理 Treatment | 药剂名称 Drug name | 有效成分量 Effective component (g/hm2) |
|---|---|---|
| T1 | 14%噻苯·敌草隆SC | 42 |
| T2 | 14%噻苯·敌草隆SC | 84 |
| T3 | 14%噻苯·敌草隆SC | 126 |
| T4 | 14%噻苯·敌草隆SC | 168 |
| T5 | 50%噻苯隆WP | 225 |
| T6 | 80%敌草隆WP | 1200 |
| CK | 清水对照 | － |
采用随机区组设计，重复4次，共28个小区，每小区面积20m2，总面积为560m2，小区间设有保护行。
1.3 施药时间及方法
北疆试验于2019年9月15日进行施药，共施药1次。采用二次稀释法配制药液，用PB-16型喷雾器喷雾，喷雾压力0.2~0.4MPa，喷孔直径1mm，用水量750kg/hm2。南疆试验于2019年9月17日进行施药，施药方式与北疆一致。
1.4 测定指标与方法
每小区选5株棉花定点观测调查，分别在药后0、5、10、15、20d观测调查，调查叶片数、棉铃总数和吐絮棉铃数，计算脱叶率和吐絮率。计算公式如下：
脱叶率（%）=[（施药前棉株叶片数-调查时剩余叶片数）/施药前棉株叶片数]×100;
吐絮率（%）=（吐絮铃数/棉铃总数）×100。
药后30d对每个小区的株数和有效铃数进行记录，计算单株结铃数。选取有代表性的棉株，分上、中、下取样各20朵，结合收获密度，测定平均单铃重、衣分及籽棉产量。并将棉花样品送农业部农产品质量监督检验测试中心（乌鲁木齐）进行纤维品质检测。
1.5 数据处理
采用Excel进行数据处理及分析。
2 结果与分析
2.1 脱叶剂处理前后的温度变化
由图1可以看出，北疆试验地温度先升高，9月21日开始逐渐下降，10月3日温度达到最低，平均温度低于18℃，后期温度又呈上升趋势。南疆试验地平均温度先升高，9月15日逐渐下降，9月18日又呈上升趋势，9月30日平均温度最高，后又逐渐下降。综合整个时期温度变化，北疆温度低于南疆。
图1
图1
脱叶剂处理前后温度变化
Fig.1
Temperature change before and after defoliator treatments
2.2 不同处理对棉花脱叶效果的影响
由表2可知，南北疆的2个试验点各处理的脱叶效果表现较为一致，与CK相比，不同药剂处理都可显著提高棉花叶片脱叶率，总体上脱叶效果表现为T4>T3>T2>T5>T1>T6>CK。2个试验点在喷施药剂5d后脱叶效果均有明显提升，药后5~20d不同处理之间的脱叶效果差异越来越明显。同时受温度的影响，相同处理南疆脱叶效果优于北疆。T1到T4之间，随着施药浓度的增加，脱叶效果逐渐加强，其中T4的脱叶效果最佳，施药后20d，2个试验点T2、T3和T4的脱叶率均达到了70%以上。北疆脱叶剂处理间脱叶效果无显著差异，但均显著优于CK。南疆T3和T4处理脱叶效果优于其他处理。
表2 南北疆不同药剂处理的棉花脱叶效果
Table 2
| 试验地点 Experiment site | 处理 Treatment | 脱叶率Defoliation rate (%) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 5d | 10d | 15d | 20d | ||
| 北疆Northern Xinjiang | T1 | 23.75±5.35a | 43.57±11.35a | 58.44±11.77a | 66.45±10.79a |
| T2 | 25.98±6.03a | 44.52±8.21a | 60.79±5.93a | 71.64±5.36a | |
| T3 | 27.70±7.73a | 45.43±6.71a | 61.97±4.32a | 72.00±1.53a | |
| T4 | 29.44±6.81a | 51.30±12.84a | 66.60±14.32a | 75.14±8.01a | |
| T5 | 23.19±4.23a | 41.52±7.24a | 57.45±5.37a | 69.65±6.79a | |
| T6 | 21.61±6.64a | 40.08±12.00a | 57.71±12.36a | 66.39±9.44a | |
| CK | 2.71±1.10b | 7.28±2.90b | 12.45±5.13b | 19.49±6.04b | |
| 南疆Southern Xinjiang | T1 | 31.61±0.57c | 43.76±2.19c | 69.77±1.85c | 83.96±3.05c |
| T2 | 34.54±2.54c | 45.83±4.03bc | 78.32±4.77b | 89.74±2.40b | |
| T3 | 45.86±5.73b | 73.85±7.01a | 86.28±4.23a | 92.60±2.58ab | |
| T4 | 53.11±1.59a | 81.17±1.97a | 90.35±0.71a | 95.59±0.51a | |
| T5 | 29.95±4.79cd | 52.37±9.30b | 72.83±7.32bc | 82.88±2.62c | |
| T6 | 25.53±3.01d | 42.99±4.00c | 62.99±6.34d | 80.89±4.39c | |
| CK | 12.68±3.65e | 23.41±3.38d | 41.75±1.87e | 53.16±2.37d | |
同列不同字母表示不同处理间在P < 0.05水平差异显著，下同
Different letters in the same column indicate significant difference among treatments at P < 0.05 level, the same below
2.3 不同处理对棉花催熟效果的影响
由表3可知，北疆施药后5d各处理的吐絮率无显著差异，但显著高于CK。南疆施药后5d各处理吐絮率差异显著，以T3处理最高，为61.09%。施药后20d，2个试验点T2、T3和T4的吐絮率均达到了85%以上。北疆各药剂处理间催熟效果无显著差异，但均显著优于CK。南疆T3处理催熟效果优于其他处理。
表3 不同药剂处理的棉花吐絮效果
Table 3
| 试验地点 Experiment site | 处理 Treatment | 吐絮率Boll opening rate (%) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0d | 5d | 10d | 15d | 20d | ||
| 北疆Northern Xinjiang | T1 | 15.53±0.69a | 34.03±7.49a | 60.82±6.23a | 84.68±5.60a | 88.81±3.13a |
| T2 | 14.48±2.03a | 38.05±4.51a | 61.02±4.75a | 83.74±7.82a | 89.71±3.60a | |
| T3 | 14.92±1.00a | 39.61±9.26a | 64.54±11.24a | 86.84±5.71a | 90.57±5.04a | |
| T4 | 16.90±4.58a | 38.49±7.81a | 63.45±10.71a | 82.81±14.37a | 88.17±8.92a | |
| T5 | 16.52±5.60a | 38.79±5.65a | 64.00±12.25a | 82.60±16.76a | 85.44±14.83a | |
| T6 | 16.52±6.87a | 38.80±13.33a | 62.81±24.30a | 77.48±18.22a | 87.05±8.56a | |
| CK | 15.30±3.19a | 26.23±3.64b | 39.37±6.27b | 53.52±10.00b | 69.58±1.31b | |
| 南疆Southern Xinjiang | T1 | 29.30±0.80a | 44.93±3.14cd | 59.54±3.74b | 75.31±4.43d | 85.73±2.45c |
| T2 | 28.95±0.59a | 52.95±0.59b | 68.91±1.91a | 79.31±1.66cd | 90.40±0.84b | |
| T3 | 29.40±0.46a | 61.09±1.29a | 76.07±2.63a | 89.58±3.29a | 96.65±1.60a | |
| T4 | 29.51±0.28a | 53.91±2.78b | 72.88±2.27a | 87.33±3.36ab | 93.07±1.34ab | |
| T5 | 29.43±0.43a | 48.84±5.84bc | 70.20±5.88a | 83.30±4.28bc | 90.81±3.87b | |
| T6 | 29.69±0.42a | 53.22±7.30b | 69.42±8.34a | 82.78±4.76bc | 91.44±1.46b | |
| CK | 29.52±0.40a | 40.62±2.49d | 51.53±2.40c | 64.09±1.10e | 75.89±4.02d | |
2.4 不同处理对棉花产量及其构成因素的影响
由表4可知，2个试验点喷施不同浓度的脱叶催熟剂，棉花的单铃重、籽指、衣分、籽棉产量等指标均无显著差异。
表4 不同药剂处理的产量及其构成因素
Table 4
| 试验地点 Experiment site | 处理 Treatment | 单铃重 Boll weight (g) | 子指 Seed (g) | 衣分 Lint percentage (%) | 单株结铃数 Boll number per plant | 籽棉产量 Seed yield (kg/hm2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 北疆Northern Xinjiang | T1 | 5.97±0.08a | 10.27±0.56a | 46.91±1.08a | 5.71±0.39a | 6233.24±659.26a |
| T2 | 6.04±0.35a | 10.58±0.31a | 46.80±1.11a | 6.25±0.40a | 7201.67±823.90a | |
| T3 | 6.17±0.28a | 10.18±0.53a | 47.03±0.81a | 5.94±0.41a | 6887.73±944.88a | |
| T4 | 5.83±0.37a | 10.38±0.56a | 47.48±0.89a | 6.05±0.39a | 6674.75±101.51a | |
| T5 | 5.87±0.27a | 9.62±0.68a | 46.70±0.87a | 5.88±0.16a | 6268.86±227.49a | |
| T6 | 6.16±0.13a | 10.28±0.78a | 46.30±1.47a | 6.00±0.65a | 7007.83±611.95a | |
| CK | 5.93±0.13a | 10.59±0.86a | 46.09±1.17a | 6.31±0.28a | 6863.00±87.81a | |
| 南疆Southern Xinjiang | T1 | 5.41±0.08a | 9.63±0.67a | 44.70±0.85a | 9.51±0.23a | 5561.97±536.78a |
| T2 | 5.47±0.26a | 10.08±0.65a | 44.31±0.06a | 9.26±1.12a | 5518.05±463.19a | |
| T3 | 5.40±0.19a | 10.13±0.79a | 45.18±0.66a | 9.84±1.42a | 5782.33±802.45a | |
| T4 | 5.22±0.07a | 10.15±0.57a | 45.15±0.85a | 9.50±0.29a | 5260.68±286.68a | |
| T5 | 5.38±0.12a | 9.98±1.07a | 44.76±0.49a | 9.53±0.68a | 5458.34±563.93a | |
| T6 | 5.50±0.24a | 10.18±0.85a | 45.18±0.38a | 9.29±0.18a | 5538.91±474.46a | |
| CK | 5.38±0.14a | 10.15±0.90a | 45.03±0.58a | 9.44±0.09a | 5436.38±165.20a |
2.5 不同处理对棉花纤维品质的影响
由表5可知，北疆试验点喷施不同浓度的脱叶催熟剂后，棉花的纤维长度均较CK提高0.52~ 1.54mm，马克隆值较CK降低0.42~0.77。整齐度、断裂比强度、伸长率较CK整体差异较小。而南疆试验点各处理之间棉花的纤维长度、整齐度指数、断裂比强度等均无显著差异。分析不同处理纤维指标变化与药剂浓度无线性关系，且各处理指标之间无显著差异。
表5 不同药剂处理的棉花纤维品质
Table 5
| 试验地点 Experiment site | 处理 Treatment | 纤维长度 Fiber length (mm) | 整齐度指数 Uniformity index (%) | 断裂比强度 Specific breaking strength (cN/tex) | 伸长率 Elongation rate (%) | 马克隆值 Micronaire value |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 北疆Northern Xinjiang | T1 | 30.03±0.68ab | 85.30±0.70ab | 27.23±1.29b | 10.85±0.66ab | 4.73±0.53b |
| T2 | 29.95±0.39ab | 84.88±0.59b | 29.43±0.52a | 9.75±0.47b | 5.08±0.05b | |
| T3 | 30.68±0.62a | 84.78±0.57b | 28.15±0.93ab | 11.25±0.75a | 5.05±0.06b | |
| T4 | 30.45±0.61a | 85.45±0.87ab | 28.03±0.41ab | 11.50±0.90a | 4.95±0.25b | |
| T5 | 30.88±0.17a | 86.23±0.35a | 29.05±0.78a | 11.78±1.86a | 4.75±0.29b | |
| T6 | 30.83±1.05a | 85.70±1.25ab | 29.30±0.99a | 10.35±0.26ab | 5.03±0.10b | |
| CK | 29.43±0.35b | 84.93±0.29b | 28.78±1.00a | 10.58±0.50ab | 5.50±0.14a | |
| 南疆Southern Xinjiang | T1 | 29.10±0.68a | 85.46±0.08a | 31.14±0.24a | 7.11±0.04a | 4.39±0.05a |
| T2 | 29.59±0.58a | 85.46±0.08a | 31.23±0.24a | 7.08±0.04a | 4.41±0.04a | |
| T3 | 29.05±0.67a | 85.41±0.10a | 31.28±0.13a | 7.11±0.01a | 4.42±0.05a | |
| T4 | 29.56±0.36a | 85.43±0.09a | 31.23±0.24a | 7.11±0.03a | 4.38±0.08a | |
| T5 | 29.10±0.59a | 85.46±0.12a | 31.36±0.06a | 7.09±0.05a | 4.37±0.03a | |
| T6 | 29.12±0.53a | 85.44±0.13a | 31.09±0.20a | 7.09±0.03a | 4.42±0.03a | |
| CK | 29.49±0.47a | 85.48±0.12a | 31.05±0.11a | 7.08±0.03a | 4.35±0.05a |
3 讨论
随着新疆机采棉的规模进一步加大，如何促进棉花的集中吐絮及脱叶是影响棉花机械采收效率的一大重要因素，也与新疆棉花的生产成本有极大关系，因此，加快脱叶剂的研发和推广应用十分急迫。在实际应用中，除了要考虑使用脱叶剂后的棉花脱叶吐絮状况，还应考虑其对环境的污染程度以及价格等多种因素。
化学脱叶是指利用特定化合物抑制植物体内源激素的功能，促进或者诱导乙烯产生，进而促进叶片离层的形成，最终达到脱叶目的[9]。目前化学脱叶已经在新疆广泛应用，但关于14%噻苯·敌草隆的研究鲜见报道。综合南北疆2个试验点的结果来看，从脱叶吐絮方面，本试验中T4的脱叶效果最好，脱叶率均达到了75%以上;T3的催熟效果最好，吐絮率均达到了93%以上，随噻苯·敌草隆的浓度增加，脱叶吐絮效果会随之提高直至出现拐点，这与刘京涛等[7]的研究结果基本一致。棉花喷施脱叶剂后的脱叶效果受温度影响较大，有研究[10⇓⇓-13]显示，棉花在喷施脱叶剂前后3d的最低温度要大于12.5℃、平均温度要达到18℃。喷施脱叶催熟剂后7d左右，最高温度大于27.2℃可以使棉花叶片脱落率达55%。化学脱叶对环境温度有着较高的要求，适宜的高温是影响的关键因素[14]。北疆试验点可能受到低温影响，其脱叶催熟效果较南疆有所降低，也有可能受棉花品种的影响，具体原因有待进一步探究。
4 结论
T1（42g/hm2）、T2（84g/hm2）、T3（126g/hm2）和T4（168g/hm2）4个不同剂量的14%噻苯·敌草隆SC对棉花有均有较好的脱叶和催熟效果，并且脱叶催熟效果与施药剂量呈正相关。通过对各处理产量及纤维品质进行分析发现，该药剂处理并未对其产生不利影响。综合考虑机采棉脱叶催熟指标要求和喷施药剂后对环境的影响以及植棉经济效益等，推荐有效成分量84~126g/hm2。
参考文献
我国现代植棉理论与技术的新发展——棉花集中成熟栽培
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.20.004
[本文引用: 1]
集中成熟是棉花机械收获的基本要求,系指整株棉花的棉铃集中在一个较短的时间段内成熟吐絮的现象,而集中成熟栽培则是指实现棉花优化成铃、集中吐絮的栽培管理技术和方法。经过多年研究和实践,我国棉花集中成熟栽培的理论和技术业已形成,成为现代植棉理论与技术的重要内容。本文对棉花集中成熟的概念与内涵、关键栽培技术及其生理生态学机理进行了创新性总结。棉花集中成熟栽培要从播种开始,通过单粒精播技术实现一播全苗、壮苗,为集中成熟创造稳健的基础群体;在全苗壮苗基础上,以集中成熟为目标,根据当地的生态条件和生产条件,综合运用水、肥、药调控棉花个体和群体生长发育,构建集中结铃的株型和集中成熟的高效群体结构,实现优化成铃、集中吐絮。单粒精播能够创造适宜的顶土压力和出苗前的黑暗环境,诱导棉苗顶端弯钩形成和下胚轴增粗关键基因表达,促进弯钩形成、下胚轴稳健生长和顶土出苗;出苗后具有独立的生长空间,相互影响小,形成壮苗。密植与化控降低了叶枝叶的光合作用,诱导激素代谢关键基因表达,改变了内源激素含量和分布,抑制了叶枝和主茎顶端生长,实现了免整枝并促进了集中结铃;分区灌溉诱导叶片合成大量茉莉酸,其作为信号分子通过韧皮部运输到灌水区根系,促进水孔蛋白基因表达,提高了根系吸水能力和水分利用率;膜下分区滴灌、水肥协同管理,进一步提高了棉花光合产物向产品形成器官的分配比例和棉株化学脱叶率,促进了集中成熟和高效脱叶,在节水减肥的前提下,产量不减,机采籽棉含杂率显著降低。棉花集中成熟栽培理论与技术是新时代棉花栽培学研究的新成果,是现代棉业发展的重要科技支撑。展望未来,应在深入研究棉花集中成熟栽培生理生态学机制的基础上,选用更加配套的棉花新品种,创新关键栽培技术,研制新的配套物质装备,促进良种良法配套、农艺农机高度融合。同时,还应加强农艺技术与现代智慧植棉技术的有机结合,进一步提高棉花集中成熟栽培的科学性和有效性,为轻简高效植棉提供更加有力的理论和技术支撑。
棉花化学脱叶催熟技术应用研究进展
DOI:10.11923/j.issn.2095-4050.2014-xb0680
[本文引用: 1]
介绍了棉花化学脱叶与催熟技术的原理，脱叶催熟剂的复配混用现状以及助剂的应用，分析了化学脱叶催熟技术对棉花产量、纤维品质和种子质量的影响，重点探讨了脱叶催熟剂的使用技术，并对中国目前脱叶催熟技术存在的问题以及未来的发展提出了建议。
Important photosynthetic contribution from the non-foliar green organs in cotton at the late growth stage
DOI:10.1007/s00425-011-1511-z URL [本文引用: 1]
新疆机采棉花实现叶片快速脱落需要的温度条件
DOI:10.3724/SP.J.1006.2019.84068
[本文引用: 1]
随着机采棉的快速推进, 籽棉含杂率过高导致清理工序过多及纤维不必要的损伤。新疆棉区棉花生长后期的热量资源有限, 如何合理喷施脱叶催熟剂是改善原棉品质的关键技术措施。本研究采用分期喷施脱叶催熟剂的方式, 探讨了温度变化对棉花叶片脱落率的影响及实现棉花叶片快速脱落需要的温度条件。结果表明, 在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0) d内, 棉花叶片脱落率最高, 达55%~79%, 且与最高温度和每日≥12°C有效积温呈显著的线性关系。若要在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0) d内实现>55%的叶片脱落率, 则应满足该时间段最高温度大于27.2°C、每日≥ 12°C有效积温大于7.0°C·日的要求。因此, 喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0) d内是实现良好脱叶效果的关键时间段, 期间的最高温度和每日≥12°C有效积温则是影响的关键因素。
The impact of defoliation timing on fiber quality and textile performance
Impact of early defoliation on California pima cotton boll opening, lint yield, and quality
DOI:10.1080/15427528.2015.1056399 URL [本文引用: 1]
