張?zhí)?，趙強(qiáng)，李廣維

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/ 棉花教育部工程研究中心，烏魯木齊830052）

棉花是我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)作物， 其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)重疊并進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)， 栽培技術(shù)比一般大田作物復(fù)雜， 尤其是對(duì)化學(xué)控制具有特殊要求。 目前棉花化控的主要藥劑為縮節(jié)胺，可降低株高、縮短果枝，增加田間通風(fēng)透光，并減少蕾鈴脫落。 目前， 應(yīng)用縮節(jié)胺的棉田面積占我國(guó)植棉面積的80%以上， 縮節(jié)胺化控已成為各棉區(qū)棉花栽培的共性栽培技術(shù)。

目前， 縮節(jié)胺對(duì)棉花的調(diào)控效果已較為清晰，在個(gè)體農(nóng)藝性狀與群體結(jié)構(gòu)塑造、根系發(fā)育與棉鈴分布、幼苗化控與化學(xué)封頂、葉片生理活性與光合特性、 激素動(dòng)態(tài)與基因表達(dá)等方面均有較為詳細(xì)和系統(tǒng)的研究成果， 為縮節(jié)胺的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 縮節(jié)胺在棉花上的應(yīng)用技術(shù)研究眾多，經(jīng)歷過(guò)浸種、種子包衣、常規(guī)葉面噴施、無(wú)人機(jī)噴施等應(yīng)用發(fā)展過(guò)程，由單獨(dú)應(yīng)用向復(fù)合應(yīng)用， 由簡(jiǎn)單化控到系統(tǒng)化控逐漸過(guò)渡，其應(yīng)用技術(shù)仍然在進(jìn)一步開發(fā)、探索和成熟中。 本文主要闡述縮節(jié)胺在我國(guó)的研發(fā)及應(yīng)用歷史， 綜述國(guó)內(nèi)外有關(guān)縮節(jié)胺不同應(yīng)用技術(shù)及其對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究進(jìn)展， 以期為我國(guó)棉花輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)的應(yīng)用與推廣提供一定的參考。

1 縮節(jié)胺的研發(fā)與應(yīng)用歷史

縮 節(jié) 胺 （1，1- 二 甲 基 哌 啶 氯 化 物；1，1-dimethyl-piperidinium chloride，DPC）是由北京農(nóng)業(yè)大學(xué)（現(xiàn)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)）于1980 年研制成功的一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[1]。 縮節(jié)胺又名縮節(jié)安、健壯素、 助壯素， 英文名稱是mepiquat chloricie（MC），商用名稱為Pix，通用名為甲哌钅翁，是一種抑制性季銨鹽類植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。 縮節(jié)胺是赤霉素（Gibberellin，GA）生物合成抑制劑，通過(guò)降低內(nèi)源GA 水平減緩細(xì)胞伸長(zhǎng)率及細(xì)胞分裂速率，進(jìn)而縮短植株節(jié)間長(zhǎng)度，使株型緊湊，防止植物旺長(zhǎng)。在赤霉素合成途徑中縮節(jié)胺主要抑制赤霉素早期合成關(guān)鍵酶柯巴基焦磷酸合成酶（Ent-copalyl diphosphate synthase，CPS） 和 內(nèi) 根 貝 殼 杉 烯 合 成 酶（Ent-kaurene synthase，KS）的活性，發(fā)揮延緩作用[2-3]。

縮節(jié)胺最早應(yīng)用于棉花種植，1982 年在我國(guó)多個(gè)省市植棉區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)推廣， 初步明晰其效果。1982―1990 年新疆、河北、江西、湖南等地圍繞著縮節(jié)胺應(yīng)用劑量、 時(shí)間及其增產(chǎn)效應(yīng)開展相關(guān)研究。 1990 年以后各大棉區(qū)除繼續(xù)完善縮節(jié)胺應(yīng)用技術(shù)外，在小麥、花生、玉米、向日葵、番茄及大豆等多種農(nóng)作物上開展縮節(jié)胺應(yīng)用試驗(yàn)[4-6]。 2000 年以來(lái)，李新裕、趙強(qiáng)等人探索以縮節(jié)胺為主的化學(xué)封頂技術(shù)，并取得一定成果[7-8]；周春江、雷斌等人開展了棉種縮節(jié)胺包衣緩釋技術(shù)的研究[9-10]。 目前，科研人員根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)新疆棉區(qū)植棉特點(diǎn)開展1 膜3 行棉花的縮節(jié)胺應(yīng)用技術(shù)試驗(yàn)[11]，同時(shí)探討無(wú)人機(jī)施藥模式下的縮節(jié)胺用量[12]，進(jìn)行縮節(jié)胺與其它植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑復(fù)配藥劑研制[13]，以滿足不同種植條件及不同栽培措施下的棉花種植需求。

2 縮節(jié)胺的棉田應(yīng)用技術(shù)

2.1 常規(guī)縮節(jié)胺化控技術(shù)

2.1.1縮節(jié)胺系統(tǒng)化控技術(shù)。縮節(jié)胺化學(xué)調(diào)控可有效改善棉花株型，協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)之間的矛盾，提高棉花產(chǎn)量和品質(zhì)[14]。 但在其應(yīng)用前期，縮節(jié)胺應(yīng)用方式簡(jiǎn)單而粗放，其目的也僅為短期解決因棉花無(wú)限生長(zhǎng)特性及環(huán)境因素共同導(dǎo)致的徒長(zhǎng)問(wèn)題。 隨著縮節(jié)胺在棉田應(yīng)用時(shí)間增加，發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單應(yīng)用縮節(jié)胺并不能很好地解決棉花徒長(zhǎng)問(wèn)題。同時(shí)隨著科研人員對(duì)縮節(jié)胺作用機(jī)理的研究不斷深入，對(duì)縮節(jié)胺在棉花各方面的調(diào)控效果逐漸明晰，之后逐漸形成以“定向誘導(dǎo)”棉株各器官生長(zhǎng)發(fā)育為目的的系統(tǒng)化學(xué)調(diào)控技術(shù)。目前系統(tǒng)化控技術(shù)在棉花上的主要應(yīng)用時(shí)間為苗期、蕾期、初花期、盛花期與打頂后。 苗期調(diào)控目的是促根壯苗與抵抗逆境；蕾期調(diào)控目的是繼續(xù)促進(jìn)根系發(fā)育、 增強(qiáng)抗旱澇能力、為水肥合理運(yùn)籌消除后顧之憂、簡(jiǎn)化前期整枝等；初花期調(diào)控目的是增強(qiáng)根系活力、塑造理想株型、優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)，而且可以改善棉鈴時(shí)空分布、促進(jìn)棉鈴發(fā)育；盛花期及打頂后縮節(jié)胺調(diào)控的主要目的是增加同化產(chǎn)物向產(chǎn)量器官中的輸送、終止后期無(wú)效花蕾的發(fā)育并防止棉花貪青晚熟和早衰。我國(guó)疆域遼闊，氣候復(fù)雜多樣，三大棉區(qū)（西北內(nèi)陸棉區(qū)、黃河流域棉區(qū)、長(zhǎng)江流域棉區(qū)）的降水量、年積溫、耕作模式與機(jī)械化程度等均有不同，應(yīng)用的縮節(jié)胺系統(tǒng)化控技術(shù)也各有不同。依據(jù)前人試驗(yàn)及總結(jié)，目前三大棉區(qū)縮節(jié)胺的施用時(shí)間、用量及次數(shù)等問(wèn)題已基本明晰[15-18]（表1）。

表1 三大棉區(qū)縮節(jié)胺應(yīng)用時(shí)期及用量 （g·hm－2）

上述縮節(jié)胺應(yīng)用技術(shù)針對(duì)三大棉區(qū)廣泛區(qū)域，在各棉區(qū)實(shí)際棉花種植中仍需根據(jù)棉花品種、土壤肥力及水肥管理等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 西北內(nèi)陸棉區(qū)，以新疆植棉區(qū)為代表基本確定了全生育期少量、輕控、多次的化控技術(shù)規(guī)程，實(shí)行棉花全程化控技術(shù)，即從苗期開始進(jìn)行縮節(jié)胺調(diào)控，最終實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)。 其中新疆昌吉市、哈密市等次宜棉區(qū)在棉花種植中實(shí)行“早、密、矮”技術(shù)，適當(dāng)增加縮節(jié)胺用量，促進(jìn)棉花生長(zhǎng)和生育期提前。黃河流域棉區(qū)中，黃河三角洲鹽堿地因土壤肥力較差，縮節(jié)胺用量應(yīng)適當(dāng)減少，保證棉花正常生長(zhǎng)。 不同棉花品種的縮節(jié)胺敏感性不同，隨著棉花新品種的不斷研發(fā)與推廣，科研工作者針對(duì)棉花品種特性提出了適宜的縮節(jié)胺化控方案。

2.1.2棉花化控栽培工程?；卦耘喙こ淌窍到y(tǒng)化控技術(shù)日趨成熟、定向誘導(dǎo)效果較為完善后，與常規(guī)栽培措施變革相結(jié)合，形成系統(tǒng)化控對(duì)棉株自身與栽培措施、棉田生長(zhǎng)環(huán)境的雙重調(diào)控，使作物生產(chǎn)愈來(lái)愈接近于有目標(biāo)設(shè)計(jì)、并可控制生產(chǎn)流程的“工業(yè)”工程[19]。 目前，棉花化控栽培工程相比縮節(jié)胺系統(tǒng)化控，栽培措施較為明顯的變化主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：首先是增加種植密度，棉花系統(tǒng)化控可明顯減小株寬、修飾株型，在此基礎(chǔ)上增加密度可以改變成鈴的時(shí)空分布，使群體優(yōu)質(zhì)鈴構(gòu)成產(chǎn)量主體，從而較好的協(xié)調(diào)早熟、優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)的關(guān)系。 其次是提前重施氮肥時(shí)期，系統(tǒng)化控技術(shù)促進(jìn)了棉花根系發(fā)育、增強(qiáng)了根系功能，使棉株對(duì)氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收能力提高；重施氮肥時(shí)期提前既可滿足棉花的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，又能進(jìn)一步提高氮肥的利用率。 最后是簡(jiǎn)化整枝工序，系統(tǒng)化控后有效抑制了葉枝與果枝的伸長(zhǎng)，使除打頂外的其他整枝措施盡量減少；減少了棉花生產(chǎn)中的人工成本，促進(jìn)了輕簡(jiǎn)化植棉的發(fā)展[20]。 在此基礎(chǔ)上，西北內(nèi)陸棉區(qū)及黃河流域棉區(qū)簡(jiǎn)化整枝工序或完全不整枝 （僅打頂），不影響產(chǎn)量形成；長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花保留2 個(gè)營(yíng)養(yǎng)枝情況下， 使群體總鈴數(shù)和產(chǎn)量顯著提高，形成了棉花留葉枝栽培的新技術(shù)體系。

2.1.3縮節(jié)胺復(fù)配應(yīng)用技術(shù)。隨著縮節(jié)胺系統(tǒng)化控技術(shù)的不斷完善與進(jìn)步，同時(shí)其他植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在棉花上不斷應(yīng)用實(shí)踐效果良好，部分研究人員針對(duì)不同棉花生長(zhǎng)狀況進(jìn)行了縮節(jié)胺復(fù)配技術(shù)的研究，來(lái)保障棉花促控結(jié)合、均衡生長(zhǎng)。 田曉莉等[21]開發(fā)了縮節(jié)胺與胺鮮酯（DTA-6）復(fù)配制劑——27.5%胺鮮酯·甲哌钅翁水劑。 該復(fù)配劑既發(fā)揮了縮節(jié)胺促進(jìn)抗蟲棉根系發(fā)育、提高根系功能的作用，又利用胺鮮酯的促長(zhǎng)作用克服了縮節(jié)胺對(duì)棉花地上部生長(zhǎng)的過(guò)度抑制，使根系與地上部協(xié)同生長(zhǎng)，產(chǎn)量較單獨(dú)使用縮節(jié)胺提高了5%～8%。 蔡曉虎等[13]研究不同濃度的氟節(jié)胺配合縮節(jié)胺化學(xué)調(diào)控對(duì)棉花主莖生長(zhǎng)發(fā)育和棉鈴的影響，結(jié)果表明氟節(jié)胺與縮節(jié)胺在棉花盛蕾期和初花期聯(lián)合使用，可以抑制棉花側(cè)枝生長(zhǎng)達(dá)到對(duì)棉花塑型的效果，在盛花期噴施可達(dá)到封頂?shù)男Ч?/p>

伊黎等[22]針對(duì)部分過(guò)度使用縮節(jié)胺情況，開展了縮節(jié)胺與赤霉素共同施用降低縮節(jié)胺負(fù)效應(yīng)的試驗(yàn)，結(jié)果表明噴施縮節(jié)胺加赤霉素處理對(duì)棉花單株鈴數(shù)、衣分、單株果節(jié)數(shù)、果枝數(shù)都有互作正效應(yīng)，其中單株鈴數(shù)和衣分尤為明顯。 高振等[23]進(jìn)一步試驗(yàn)萘乙酸和蕓薹素內(nèi)酯配施縮節(jié)胺對(duì)緩解過(guò)度化控的效果，結(jié)果表明縮節(jié)胺與兩者共同施用時(shí)具有明顯的化控、化促的雙重互作效果，即在縮節(jié)胺化控后噴施萘乙酸和蕓薹素內(nèi)酯具有減緩化控的效果，促進(jìn)劑噴施量越大，其化控減緩效果越明顯。 棉田初花期噴施施縮節(jié)胺16.65 g·hm－2、萘乙酸40.50 g·hm－2，棉花產(chǎn)量可達(dá)7 350 kg·hm－2。

2.2 增效縮節(jié)胺化學(xué)封頂技術(shù)

近年來(lái)新疆植棉區(qū)棉花機(jī)械采收發(fā)展迅速，人工打頂已成為實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化的主要障礙。 目前，化學(xué)封頂技術(shù)已可以較好地代替人工打頂，其封頂效果及產(chǎn)量與人工打頂相近。 化學(xué)打頂即利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑強(qiáng)制延緩或抑制棉花頂尖的生長(zhǎng)，控制其無(wú)限生長(zhǎng)習(xí)性，從而達(dá)到調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的目的。 李新裕等[7]在1997 年提出化學(xué)封頂并在南疆植棉區(qū)開展相關(guān)試驗(yàn)， 趙強(qiáng)等[8]在2011 年研制了新型棉花化學(xué)打頂專用調(diào)節(jié)劑，并在生產(chǎn)應(yīng)用上取得初步成功。之后科研工作者以新疆植棉區(qū)為主開展了大量的棉花化學(xué)封頂技術(shù)研究，以縮節(jié)胺與氟節(jié)胺為主要成分的化學(xué)封頂產(chǎn)品得到了較好的市場(chǎng)認(rèn)可。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物化控研究中心參與研發(fā)的增效縮節(jié)胺（質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的DPC 水劑） 化學(xué)封頂效果在新疆棉花生產(chǎn)中已得到肯定，在黃河流域和長(zhǎng)江流域棉區(qū)也已開展研究[24-27]。

前人研究表明， 應(yīng)用增效縮節(jié)胺化學(xué)封頂后，株高和單株果枝數(shù)均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，但單株結(jié)鈴數(shù)有增加趨勢(shì)，各處理間纖維品質(zhì)差異不大[28]；同時(shí)有利于保持較高的群體生長(zhǎng)速率，促進(jìn)棉花“庫(kù)”器官的發(fā)育和生長(zhǎng)， 提高群體干物質(zhì)的生產(chǎn)能力[29]?？嫡A[30]、聶志勇[31]與韓煥勇[32]針對(duì)北疆地區(qū)增效縮節(jié)胺化學(xué)封頂技術(shù)開展了系統(tǒng)性的相關(guān)試驗(yàn)，圍繞其用量、應(yīng)用時(shí)期及其配套措施（氮肥用量、滴灌量、灌水頻次）進(jìn)行了探討。 試驗(yàn)表明，北疆地區(qū)增效縮節(jié)胺施用劑量在750 mL·hm－2，施用時(shí)間在7月10 日左右，施氮量為300 kg·hm－2，灌水量為4 400～4 800 m3·hm－2時(shí)，對(duì)棉花有較好的封頂效果，可以獲得較高的籽棉產(chǎn)量。 同時(shí)，黎芳[33]在黃河流域棉區(qū)開展了增效縮節(jié)胺試驗(yàn)，從株型、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、棉鈴分布、纖維品質(zhì)、熟期等方面研究了棉花化學(xué)封頂?shù)募夹g(shù)效果，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)7 月中旬至7 月底施用增效縮節(jié)胺750～1 500 mL·hm－2對(duì)棉花株型、產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響無(wú)顯著差異，同時(shí)種植密度（6.0 萬(wàn)～12.0 萬(wàn)株·hm－2）與施氮量（0～210 kg·hm－2）不影響其化學(xué)封頂效果。

2.3 無(wú)人機(jī)化控技術(shù)

隨著棉花輕簡(jiǎn)化、 全程機(jī)械化趨勢(shì)的興起，植保無(wú)人機(jī)技術(shù)日趨成熟，無(wú)人機(jī)噴施縮節(jié)胺因成本低、效率高成為棉農(nóng)種植的第一選擇，亦成為科研工作者的新的研究熱點(diǎn)。 張亞林等[12]試驗(yàn)表明無(wú)人機(jī)飛行高度1.5 m、飛行速度4 m·s－1時(shí)縮節(jié)胺的調(diào)控效果較好，棉花株高、果節(jié)增長(zhǎng)值顯著低于清水對(duì)照，且優(yōu)于其他無(wú)人機(jī)噴施縮節(jié)胺處理。 趙靜等[34]研究表明無(wú)人機(jī)噴施縮節(jié)胺對(duì)棉花株高的抑制效果與噴桿式噴霧機(jī)作業(yè)效果相當(dāng)， 果枝長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度和果枝始節(jié)高度等指標(biāo)表現(xiàn)相似。

2.4 縮節(jié)胺浸種及包衣緩釋技術(shù)

縮節(jié)胺除葉面噴施外，眾多科研人員同時(shí)探討了縮節(jié)胺浸種、拌種及包衣緩釋的可行性。 縮節(jié)胺浸種處理可提高棉花幼苗根系活力中的活性氧代謝，促進(jìn)相關(guān)酶的活力；增加側(cè)根數(shù)量，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收[35]。 浸種濃度為150 mg·L－1，浸種8～12 h后棉種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及棉苗根、莖、葉物質(zhì)質(zhì)量都比對(duì)照處理效果好[36]。 緩釋縮節(jié)胺是采用控釋緩釋技術(shù)，使縮節(jié)胺的釋放數(shù)量、時(shí)間和空間可控。周春江、 雷斌等于2004 年率先開展緩釋縮節(jié)胺包衣試驗(yàn)，初步明確該技術(shù)能有效防止棉花徒長(zhǎng)，可塑造理想株型，而且能提高產(chǎn)量、促進(jìn)早熟；同時(shí)該技術(shù)克服了葉面噴施浪費(fèi)農(nóng)藥、污染環(huán)境、調(diào)節(jié)滯后等缺點(diǎn)[9-10]。隨后田曉莉等[37]闡釋棉籽包衣淀粉基緩釋縮節(jié)胺的釋放特性，為該技術(shù)應(yīng)用提供參考。 趙強(qiáng)等[38]于2010 年繼續(xù)開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明DPC 劑量占種子重量0.6%時(shí)， 能較好滿足新疆南疆大田棉花生產(chǎn)的化控需要，縮節(jié)胺包衣緩釋處理與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)化控棉田一致，對(duì)產(chǎn)量的影響不大。 楊修一等[39]為實(shí)現(xiàn)輕簡(jiǎn)化種植目標(biāo)，將縮節(jié)胺與氯化鉀共同進(jìn)行包膜處理（縮節(jié)胺含量為8 g·kg－1）。 研究結(jié)果表明縮節(jié)胺緩釋后經(jīng)根部吸收降低蕾期前棉花的株高和葉綠素含量，增加莖粗，對(duì)棉花的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，形成矮壯苗。

3 展望

隨著我國(guó)棉區(qū)尤其是新疆植棉區(qū)的全程機(jī)械化進(jìn)程不斷加快，輕簡(jiǎn)化植棉[40]需求愈發(fā)強(qiáng)烈，棉花品種及種植模式的不斷更新，縮節(jié)胺的研究工作應(yīng)隨區(qū)域主栽品種特性及新型種植模式的變化而進(jìn)行跟蹤研究。 棉花化控通常單獨(dú)施用縮節(jié)胺，其對(duì)于株型塑造有著較好效果，但是針對(duì)棉株具體狀況選用多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑或可獲得更為理想的效果。 縮節(jié)胺復(fù)配其他植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑例如多效唑、 矮壯素與DTA-6 等在棉花種植中取得了較好效果。 近年來(lái)，多種用于棉花的較為新穎的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑出現(xiàn)，例如調(diào)環(huán)酸鈣、艾氟迪（AFD）、誘抗素與冠菌素等[41-43]，或可與縮節(jié)胺復(fù)配應(yīng)用，探索其在棉花上的調(diào)控效應(yīng)，滿足多個(gè)地區(qū)棉花種植中的需求。 縮節(jié)胺應(yīng)用技術(shù)目前以葉面噴施為主，往往需要多次施用，這又加大了人力使用量，增加了種植成本；浸種、拌種及包衣緩釋縮節(jié)胺不能滿足植株生長(zhǎng)中后期的調(diào)控， 控制效果劣于葉面噴施，需在縮節(jié)胺的施用方式上再作創(chuàng)新。筆者參考前人隨水滴施多效唑的方式，將縮節(jié)胺與化肥共同施用隨滴灌進(jìn)入棉花根部，經(jīng)根部吸收后在棉株內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)輸及調(diào)控。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在隨水滴施狀態(tài)下縮節(jié)胺或可對(duì)棉花產(chǎn)生有效的調(diào)控，同時(shí)更有效地促進(jìn)根系發(fā)育，降低化控過(guò)量風(fēng)險(xiǎn)，降低種植成本，或可成為新的縮節(jié)胺施用方式。