宋興虎，徐東永，孫璐，趙文超，曹龍龍，張祥，唐紀(jì)元，韓煥勇，王洪這，陳洪章0，王林，趙冰梅，杜明偉*，田曉莉*，李召虎*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)系/ 植物生長調(diào)節(jié)劑教育部工程研究中心, 北京100193；2.河北省河間市國欣種業(yè)，河北 河間062450；3.河北省邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院棉花研究所，河北 邯鄲056000；4.山東省德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院棉花研究所，山東 德州253000；5.山東省濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所，山東 濱州256600；6.江蘇省揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇 揚州225000；7.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 石河子832000；8.新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆 石河子832000；9.新疆輪臺縣國欣種業(yè)，新疆 輪臺841600；10.新疆沙雅縣守信種業(yè)，新疆 沙雅842200；11.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，烏魯木齊830001）

棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物， 栽培管理用工多、管理成本高是當(dāng)前我國棉花生產(chǎn)的主要限制因素，發(fā)展機(jī)械采收是解決這一問題的根本途徑[1]。

化學(xué)脫葉催熟是實現(xiàn)棉花機(jī)械采收的前提，機(jī)采一般要求脫葉率和吐絮率在90%以上[2]。 國內(nèi)外生產(chǎn)實踐證明，細(xì)胞分裂素類調(diào)節(jié)劑“噻苯隆”與乙烯釋放劑“乙烯利”混用可有效促進(jìn)棉花葉片脫落和棉鈴開裂[3-4]，但具體應(yīng)用效果往往受到天氣因素（溫度、降水、濕度等）、棉株發(fā)育進(jìn)程和群體結(jié)構(gòu)的影響[5]。

我國以新疆為代表的西北內(nèi)陸棉區(qū)生產(chǎn)規(guī)模大、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動力缺乏，于1990 年前后率先研究和推廣棉花機(jī)械采收技術(shù)， 但前期進(jìn)展并不快；2011 年以后，新疆棉區(qū)用工進(jìn)一步快速減少，棉花機(jī)械采收得以實質(zhì)性發(fā)展[6-8]。至2018 年，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)棉花播種面積約為80 萬hm2， 其中機(jī)采棉面積達(dá)53.3 萬hm2，占兵團(tuán)植棉面積的63%。 新疆維吾爾自治區(qū)的棉花種植面積為184 萬hm2[9]，但機(jī)械采收相對滯后，以人工采收為主。 黃河流域棉區(qū)和長江流域棉區(qū)目前仍以人工采收為主，但已開展了較多的棉花脫葉催熟研究和示范[10-14]。

我國三大棉區(qū)的生態(tài)條件、棉花種植模式和生產(chǎn)水平差異很大，那么對脫葉催熟技術(shù)是否有不同的要求？ 各棉區(qū)噻苯隆和乙烯利的最佳用量及混用比例是否相同？ 現(xiàn)有報道尚不能很好回答這一問題，本研究對此進(jìn)行了探索。

試驗于2018 年在我國黃河流域、 長江流域和西北內(nèi)陸3 個棉區(qū)共9 個地點同時進(jìn)行，其中山東無棣和江蘇大豐地處鹽堿區(qū)。 各試驗點的地理位置、合作單位、供試棉花品種（系）、種植密度、播種時間和種植模式如表1 所示，土壤基礎(chǔ)肥力如表2 所示，噴藥前后1 個月的氣溫、降水量和噴藥時間如圖1 所示。 本試驗中， 縮節(jié)胺（1,1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC）應(yīng)用時間和劑量、人工打頂、肥水運籌、病蟲害防治等田間管理同當(dāng)?shù)匾恢隆?/p>

圖1 2018 年各試驗點噴施脫葉催熟劑前后一個月的氣象數(shù)據(jù)Fig. 1 Temperatures and precipitation before and after spraying defoliant in 2018

試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計， 重復(fù)3～4 次。 設(shè)50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）噻苯隆可濕性粉劑（WP，四川國光農(nóng)化股份有限公司生產(chǎn)建設(shè)） 和40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）乙烯利水劑（當(dāng)?shù)刭徺I）3 個混用處理， 每公頃用量分別為450 g＋1 725 mL （T1）、600 g＋3 000 mL（T2）和600 g＋4 500 mL（T3），噻苯隆和乙烯利有效成分的比例分別為1∶3、1∶4 和1∶6，以清水為對照。 小區(qū)6～8 行，面積20～40 m2。 用背負(fù)式噴霧器人工噴施脫葉催熟劑，各地點噴藥時間見圖1（箭頭所示）。

處理前在每小區(qū)中間行選10 株長勢均勻一致的棉株進(jìn)行標(biāo)記，分別于藥前、藥后14 d 或16 d 調(diào)查葉片數(shù)、吐絮棉鈴數(shù)和青鈴數(shù)，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果計算脫葉率和吐絮率。公式：脫葉率＝[（藥前棉株葉片數(shù)－調(diào)查時剩余葉片數(shù)）/ 藥前棉株葉片數(shù)]×100%； 吐絮率＝（吐絮鈴數(shù)/ 總鈴數(shù)）×100%；吐絮增量＝藥后吐絮率－藥前吐絮率。

藥后25～30 d 收獲標(biāo)記植株吐絮棉鈴（河北河間、江蘇大豐、北疆石河子Ⅰ和南疆沙雅），或在小區(qū)分上、中、下部位各隨機(jī)收獲30 個吐絮鈴（河北邯鄲、山東德州和無棣、北疆石河子Ⅱ和南疆輪臺），考察鈴重和衣分；北疆石河子Ⅱ和南疆沙雅根據(jù)密度和產(chǎn)量構(gòu)成因素計算理論產(chǎn)量，其他地點記錄小區(qū)實收籽棉產(chǎn)量。 標(biāo)記植株棉鈴或上部吐絮鈴軋花后取10 g 皮棉送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心測定纖維上半部平均長度（下文簡稱“纖維長度”）、長度整齊度指數(shù)、 斷裂比強(qiáng)度、 馬克隆值和斷裂伸長率（HVICC 校準(zhǔn)）。

表1 各試驗點基礎(chǔ)信息Table 1 Some agricultural practices in each location

采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖， 用SPSS Statistics 17.0 數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA），用Duncan's 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

表2 各試驗點土壤基礎(chǔ)肥力Table 2 Soil fertility of experimental field in each location

如圖2 所示，各地點藥后14～16 d 的脫葉率相差較大，山東德州和南疆輪臺幾個脫葉催熟處理均不足70%，而其他試驗點均高于70%，其中，部分地點 （河北河間、 北疆石河子Ⅰ） 可達(dá)到90%。 各試驗點棉花對脫葉催熟劑的響應(yīng)也有較大差別。 江蘇大豐藥后16 d 清水對照（CK）的自然脫葉率為80%左右，脫葉催熟處理對脫葉率均無顯著影響 （圖2B）。 其他大部分試驗點藥后14 d 各脫葉催熟處理的脫葉率顯著高于CK，但各地點的增幅不同（圖2A、C），表現(xiàn)為CK 的自然脫葉率低時則處理的增幅大 （如河北邯鄲、山東無棣、 南疆輪臺和沙雅， 處理的脫葉率較CK提高38.8%～61.0%），CK 的自然脫葉率高時則處理的增幅?。ㄈ绾颖焙娱g、山東德州、北疆石河子Ⅰ和Ⅱ， 處理的脫葉率較CK 僅提高16.1%～21.0%）。

此外，在大部分試點3 個處理的脫葉率無顯著差異，說明在T1[450 g·hm－2噻苯隆（50%可濕性粉劑）＋1 725 mL·hm－2乙烯利（40%水劑）]基礎(chǔ)上提高噻苯隆和乙烯利的用量或改變二者的比例脫葉率并無本質(zhì)變化，也說明不同棉區(qū)噻苯隆和乙烯利的用量及配比可能差異不大。

圖2 脫葉催熟劑不同用量及配比下棉花脫葉率的比較Fig. 2 Comparison of cotton defoliation rate under different harvest aids application and ratios

如圖3A～I(xiàn) 所示， 各地藥前吐絮率相差較大。 其中：山東德州（圖3C）和無棣（圖3D）高，為70%左右；而北疆石河子Ⅰ（圖3F）最低，不到10%；其他地點平均在30%～40%。 藥后14 d 或16 d，河北河間（圖3A）吐絮率最低，為30%左右；山東德州和無棣高， 均超過90%； 其他地點在70%～85%。

對于吐絮率增量而言， 不同試點相差較大，如山東德州（圖3C）和無棣（圖3D）藥后吐絮率增量較小， 為20 百分點左右， 處理間相差也較小，僅在無棣T3 處理超過40 百分點，顯著高于同組其他3 個處理，這可能與該處理藥前吐絮率低，催熟空間較大有關(guān)；而北疆石河子Ⅰ（圖3F）在參試試點中吐絮率增量最大（60～70 百分點），然而該試點自然吐絮進(jìn)程較快，催熟效果并不顯著；河北河間（圖3A）的吐絮率增量總體變化不大； 其他地點吐絮率增量在30～50 百分點范圍內(nèi)，其中北疆石河子Ⅱ（圖3G）與南疆沙雅（圖3I） 與清水對照相比催熟效果甚微， 而河北邯鄲（圖3B）、江蘇大豐（圖3E）和南疆輪臺（圖3H）吐絮率增量明顯，但藥劑處理間總體差異不大。

總的來說，不論藥前吐絮率低（北疆石河子Ⅰ，圖3F）或高（山東德州和無棣，圖3C、D），藥劑處理14 d 或16 d 后， 與清水對照相比吐絮率增量未表現(xiàn)出明顯的增加作用，然而，藥前吐絮率較低的試驗點藥后吐絮率增量大，反之，吐絮率增量小。 盡管數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示大部分試點脫葉催熟處理較清水對照吐絮增量不顯著，但對生產(chǎn)上來說，吐絮率的增加比數(shù)據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果可能更具有實際意義。

方差分析結(jié)果表明，脫葉催熟劑僅在河北河間和江蘇大豐試點顯著影響籽棉產(chǎn)量（表3）。 在河北河間，3 個脫葉催熟處理的籽棉產(chǎn)量較清水對照分別增加24%、21%和23%， 其中T1 和T3與對照差異達(dá)到顯著水平，其差異可能來源于鈴重。而在江蘇大豐，3 個處理使籽棉產(chǎn)量分別顯著降低8%、10%和11%，鈴數(shù)減少可能是該點脫葉催熟處理減產(chǎn)的主要原因。 2 個地點3 個處理間的籽棉產(chǎn)量均無顯著差異（表3）。 對產(chǎn)量構(gòu)成因素而言，雖然方差分析結(jié)果顯示處理間差異并不顯著，但在河北河間試驗點脫葉催熟處理有增加鈴重的趨勢，而在江蘇大豐試驗點可能會降低單位面積成鈴數(shù)。

圖3 脫葉催熟劑不同用量及配比下棉花吐絮率及其增量的比較Fig. 3 Comparison of boll opening rate and its increase harvest under different aids application and ratios

表3 脫葉催熟劑不同用量及配比下棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的比較Table 3 Comparison of cotton yield and its components under different harvest aids application and ratios

方差分析結(jié)果表明，所有試點中脫葉催熟處理均不影響棉花纖維斷裂比強(qiáng)度、長度整齊度指數(shù)和斷裂伸長率，但在個別地點影響纖維長度和馬克隆值（表4）。

相比與清水對照（CK），河北河間的T2 處理與山東德州的T3 處理纖維長度顯著增加，增幅均為0.8 mm； 脫葉催熟處理在河北邯鄲和南疆輪臺的馬克隆值較CK 有不同程度的下降（0.1～0.5）， 但在河北河間較CK 增加0.1～0.2（表4）。

在自然生長條件下，棉花花鈴期后隨著氣溫的逐步下降和自身生育進(jìn)程的推移，葉片逐漸脫落、棉鈴陸續(xù)吐絮。 本研究發(fā)現(xiàn)各試驗點清水對照的自然脫葉速率和吐絮速率不同，且自然脫葉速率和吐絮速率不同步。 如北疆石河子I 的藥前吐絮率在各試驗點中最低，僅為7%左右，反映其生育進(jìn)程相對偏晚，但該點藥后的自然脫葉速率很快，藥后14 d 脫葉率接近80%；而南疆輪臺和沙雅的藥前吐絮率為30%左右，但藥后14 d 的自然脫葉率僅為20%～30%。 這些差異可能與不同試驗點的環(huán)境條件、供試品種葉片衰老和棉鈴發(fā)育的特點、種植模式、管理措施和棉鈴時空分布等有關(guān)，如河北河間藥后14 d 吐絮率未增加可能與該點花鈴期遭受干旱加之灌溉失時導(dǎo)致嚴(yán)重“中空”有關(guān)。

已有研究表明，棉花脫葉催熟劑發(fā)揮效應(yīng)對溫度有比較嚴(yán)格的要求。 如果植株長勢正常、氣溫在18.3 ℃以上，葉片一般在應(yīng)用收獲輔助劑后7～10 d 脫落， 在最適條件下葉片開始脫落的時間可縮短到4～5 d，而在冷涼、濕潤的條件下則延長到15 d[15-18]。 此外，不同脫葉催熟劑對最低效應(yīng)溫度也不同， 如噻唑隆為18.3 ℃， 乙烯利為15.6 ℃等[19]。 此外，吐絮率達(dá)到60%也是作為判斷應(yīng)用脫葉催熟劑重要指標(biāo)之一。 然而比較我國主要棉區(qū)與美國和澳大利亞主要植棉州的溫度條件可知， 我國棉區(qū)在棉花收獲季熱量條件較差，不太容易同時滿足吐絮率達(dá)到60%和藥后一周平均氣溫高于18 ℃的條件。 因此，我國目前在確定脫葉催熟劑的應(yīng)用時間時將60%吐絮率下調(diào)到了30%[20-22]。此外，如果溫度條件和30%吐絮率不能同時滿足，首先滿足溫度條件。 如本研究北疆石河子I 試驗點在9 月5 日噴施脫葉催熟劑時吐絮率尚不足10%， 是因為按照常年氣象數(shù)據(jù)，該地9 月中旬以后溫度不穩(wěn)定且下降較快，如果推遲應(yīng)用時間， 很可能影響脫葉催熟劑的作用效果。

表4 脫葉催熟劑不同用量及配比下棉花纖維品質(zhì)的比較Table 4 Effect of harvest aids application and ratio on cotton fiber properties

與清水對照（CK）相比，本研究各處理在藥后14 d 或16 d 促進(jìn)葉片脫落的作用比較明顯，且表現(xiàn)出CK 的自然脫葉速率越快、處理的促進(jìn)作用越弱，自然脫葉速率越慢、處理的促進(jìn)作用越強(qiáng)的特點。 不同地點間比較，山東德州和南疆輪臺藥后14 d 的脫葉率較低， 各處理均不足70%。從圖1 氣象數(shù)據(jù)可知，這兩個地點藥后14 d的溫度條件并不比同一棉區(qū)的其他地點差，處理藥后14 d 的脫葉率偏低可能與溫度以外的因素有關(guān)。 山東德州試驗地前茬為菜地，整個生長季棉花長勢偏旺，后期仍然表現(xiàn)出一定程度的貪青現(xiàn)象， 這可能是該點藥后14 d 脫葉率偏低的原因。南疆輪臺藥后14 d 脫葉率偏低的原因目前尚不能進(jìn)行準(zhǔn)確分析， 可能與品種和/ 或管理措施有關(guān)。

本研究各處理在藥后14 d 或16 d 促進(jìn)棉鈴?fù)滦醯淖饔貌幻黠@，不論藥前吐絮率低（北疆石河子Ⅰ）或高（山東德州和無棣），藥劑處理14 d或16 d 后，與清水對照相比吐絮率增量未表現(xiàn)出明顯的增加作用，然而，藥前吐絮率較低的試驗點藥后吐絮增量大，反之，吐絮增量小。 我國早在20 世紀(jì)70 年代即開展了棉花乙烯利催熟技術(shù)的研究和應(yīng)用， 發(fā)現(xiàn)使用乙烯利后的最初10 d，處理和對照的吐絮鈴數(shù)差別不大； 一般噴藥后20 d，吐絮鈴數(shù)可以比對照增加1 倍左右[23-24]。 本研究脫葉催熟處理在大部分試驗點藥后14 d 內(nèi)催熟效果較弱或與對照相差不大，可能是因為藥后時間還比較短的原因。 另外，在山東德州和無棣試驗點藥后吐絮增量相對較小，處理未表現(xiàn)出催熟作用可能是因為自然吐絮率高（藥前吐絮率為70%左右）、吐絮進(jìn)程已步入后期，脫葉催熟劑發(fā)揮作用的空間變小。 從數(shù)據(jù)統(tǒng)計上來說，脫葉催熟作用下吐絮率每增加1%， 每公頃產(chǎn)量可增加0.21～0.53 kg（此數(shù)據(jù)是根據(jù)本試驗中9 個試點計算而來）。 因此，因此脫葉催熟作用可能是具有增產(chǎn)的潛力，對于指導(dǎo)生產(chǎn)也具有實際意義。

目前，我國棉花機(jī)械采收要求脫葉率和吐絮率均在90%以上[25-26]。 美國等實行棉花機(jī)械采收的國家， 一般在噴施脫葉催熟劑后14 d 開始機(jī)采[28-29]。本研究中，藥后14 d 脫葉率和吐絮率能同時達(dá)到90%的試驗點很少，可能是因為我國棉區(qū)藥后的溫度條件不如美國和澳大利亞主要植棉州優(yōu)越，此外與品種的熟期、后期葉片自然脫葉和吐絮的速率也有一定關(guān)系。

為了盡可能減小噴施脫葉催熟劑對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，國外（以美國和澳大利亞為主）在判斷脫葉催熟劑使用時既要考慮氣溫不能過低而影響藥效發(fā)揮，也要考慮棉田生育進(jìn)程不能太早，以免影響棉鈴發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，生產(chǎn)上常以吐絮率達(dá)到60%時進(jìn)行脫葉催熟處理的判斷之一[27]。之所以將吐絮率作為標(biāo)準(zhǔn)之一，一是因為吐絮率越高、脫葉催熟劑的脫葉效果越穩(wěn)定，二是因為吐絮率越高、脫葉催熟劑對鈴重和纖維品質(zhì)的影響越小[28-29]。 但本研究發(fā)現(xiàn)，各處理不僅在藥前吐絮率達(dá)到70%的山東德州和無棣不影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)，而且在藥前吐絮率不足10%的北疆石河子I 也不影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。究其原因，可能是因為北疆石河子I 藥后14 d 的溫度較低（平均氣溫僅為17.3 ℃，平均夜溫低至9.4 ℃）， 此時清水對照的纖維素已停止累積，因而在鈴重和纖維品質(zhì)等方面與脫葉催熟處理未能拉開差距。

從理論上講，脫葉催熟劑一般情況下不影響棉花鈴數(shù)，但江蘇大豐的結(jié)果顯示處理后鈴數(shù)減少，可能的原因是某些品種的成鈴對脫葉催熟劑也比較敏感因而發(fā)生脫落。 在生產(chǎn)中須注意這一現(xiàn)象，如有此類風(fēng)險要及時調(diào)整脫葉催熟劑的應(yīng)用時間或劑量。

本研究設(shè)置噻苯隆和乙烯利不同劑量及配比的初衷， 是考慮到不同棉區(qū)后期的環(huán)境條件（溫度、降水、濕度等）和棉株生育進(jìn)程存在差異，因而可能在噻苯隆和乙烯利的用量及配比上有不同要求。但各試驗點的結(jié)果表明，3 個處理間無論在脫葉率還是吐絮率上總體差異不大。 綜合考慮脫葉催熟效果的穩(wěn)定性、產(chǎn)量性狀及藥劑成本等因素， 初步建議各棉區(qū)每公頃應(yīng)用600 g 的50%噻苯隆可濕性粉劑和3 000 mL 的40%乙烯利水劑進(jìn)行脫葉催熟。 本研究為一年多點試驗的結(jié)果， 所得結(jié)論是否具有普遍性還需要繼續(xù)驗證。 后續(xù)研究要盡可能在各棉區(qū)統(tǒng)一供試品種，延長調(diào)查時間至藥后3～4 周， 并收集更翔實的氣象和土壤肥力等數(shù)據(jù)，以對結(jié)果進(jìn)行更深入的分析。