王爱玉，高明伟，王志伟，张晓洁
（山东棉花研究中心，济南250100）
摘要：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。
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关键词 ：棉花；脱叶；催熟
中图分类号：S562 文献标志码：A 论文编号：2014-0680
基金项目：济南市科技计划项目“常规抗虫棉种子生产与加工技术体系研究”(20110235)；山东省良种工程“种子商品化关键技术集成研究与示范”。
第一作者简介：王爱玉，女，1981 年出生，山东昌邑人，助理研究员，硕士，主要从事棉花区试工作。通信地址：252600 山东临清市临馆街166 号山东棉花研究中心试验站，Tel：0635-2359626，E-mail：aiyu-1230@163.com。
通讯作者：张晓洁，女，1967 年出生，山东武城人，研究员，主要从事棉花区试及种子技术研究。通信地址：250100 济南市工业北路202 号山东棉花研究中心，Tel：0531-83179548，E-mail：zhangxj9014@163.com。
收稿日期：2014-07-14，修回日期：2014-08-05。
0 引言
棉花是由多年生植物经过长期种植驯化而演变成的一年生植物，它保留了多年生植物的无限生长习性[1]。由于生长后期天气渐凉，光照和积温减少，外围铃及上位铃多数不能正常吐絮，产量减少，纤维品质下降。对于贪青晚熟的棉花品种，其影响更加明显，铃期将进一步延长，甚至影响到其他作物的换茬复种。化学脱叶催熟技术能够促进棉花提前吐絮、提高产量，对棉花生产具有重要意义。
化学脱叶催熟技术是人工使用化学脱叶催熟剂，干预作物的生理生化过程，加快作物的生育进程，使其提前脱叶、加快成熟的一种技术。中国自50 年代末王爱国[2]就对棉花脱叶催熟剂—氯酸镁进行试制，至今棉花催熟剂的研究已是多类型、多元化的复合应用研究。田晓莉等[3]、韩碧文等[4]从生理生化方面研究了棉花脱叶与催熟的关系，姜伟丽等[5]、马艳等[6]研究了不同脱叶催熟剂在棉花上的应用效果，李新裕等[7]、韩迎春等[8]研究了脱叶剂对棉花产量和品质的影响。
目前棉花脱叶催熟技术在新疆棉区的应用已非常成熟，而内地特别是黄淮海盐碱地棉区，由于受气候条件、种植制度的影响，植棉机械化程度不高，棉花脱叶催熟剂应用较少。随着农业机械化的逐步深入，黄淮海流域棉区植棉机械化程度逐步提高，为了加快内地棉花机械采收的进步，提高原棉品质和效率，化学脱叶催熟技术在黄淮海流域棉区的研究利用也势在必行。为此，笔者从棉花脱叶催熟剂的复配混用现状以及助剂的应用入手，综合分析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。旨在对中国目前脱叶催熟技术的应用现状进行总结，对当前存在的问题进行分析，为未来的发展提出建议，以期对棉花生产全程机械化的发展提供参考。
1 脱叶催熟剂的作用原理
化学脱叶催熟剂是一种植物生长调节剂，通过对植物体内内源激素的合成、运输、代谢、与受体的结合以及此后的信号传导过程进行干预，使原有的生长激素平衡遭到破坏，从而加快植物的生长发育进程，达到预定的脱叶催熟目的。棉花成熟后期喷施化学脱叶催熟剂，不仅促进棉铃吐絮开裂，而且还能使叶片提前脱落，方便机械采摘，减少籽棉污染。在国际上，由于无法从化学结构和功能上将脱叶剂和催熟剂截然分开，常将这些植物生长调节剂统称为辅助收获剂(harvestaids)[3]。
1.1 脱叶
在棉花叶片衰老期，一系列的生理变化引起叶柄与棉株之间形成离层，导致棉叶自然脱落。李新裕等[7]认为叶片的脱落与否，取决于叶柄离层远轴端生长素浓度的高低。当叶柄离层远轴端生长素浓度高于近轴端，叶片不脱落；而当远轴端生长素浓度低于或等于近轴端生长素浓度时，叶片就会脱落。
一般情况下，衰老的叶片内生长素含量降低，乙烯和脱落酸的含量上升。徐向红等[9]提出叶片脱落是生长素、赤霉素、脱落酸、乙烯和细胞激动素等多种激素之间相互作用的结果，并测定了喷施脱叶剂前后棉叶中脱落酸的含量，以及喷施后乙烯气体的释放量，结果发现，喷施脱叶剂在不同程度上均促进了棉花体内脱落酸和乙烯的生成。
采用外源乙烯或乙烯释放剂处理可促使棉株叶片脱落[3]，但是乙烯脱叶效果较差，经常使叶片形成“枯而不落”。脱落酸是一种可传导的生长素的竞争抑制剂。它既可以直接促进脱落的过程，又能影响休眠、生长和发育。它的脱落作用能在植物内传导，传导距离可达30 mm[10]。
1.2 催熟
棉纤维增厚到后期，棉铃开始出现裂缝。受棉铃体内激素平衡状况和乙烯含量的影响，棉铃自然开裂，纤维细胞脱水干涸、变扁，细胞腔内残留物的蛋白质也变干沉积，纤维暴露铃外[11]，棉铃完成正常吐絮。刘文燕等[12]测定了棉铃从线裂、微裂到大裂不同阶段的乙烯释放量，发现铃壳线裂时乙烯释放量开始增加，出现微裂时，乙烯释放量达到高峰，之后迅速下降，大裂时降到最低水平。
降低离体棉铃周围的气压以除去棉铃产生的乙烯，或提高其周围的CO2浓度以拮抗乙烯的作用，均会导致棉铃延迟开裂[3]。韩碧文等[4]提出棉铃开裂与铃壳内过氧化物酶活性正相关，认为乙烯提高过氧化物酶活性，加快生长素降解，乙烯与生长素之间的平衡发生改变，导致棉铃成熟开裂。
总之，乙烯能促进棉铃开裂和纤维成熟，因此外源乙烯或乙烯释放剂等均具有促进棉铃吐絮、实现化学催熟的作用。
2 药剂的复配混用现状以及助剂的使用
2.1 化学脱叶催熟剂的复配混用
化学脱叶催熟剂从作用机制上可分为两类，第一类为触杀型化合物，第二类为促进内源乙烯生成的化合物。触杀型化合物直接杀伤或杀死植物的绿色组织，同时刺激伤害乙烯的产生，如脱叶磷、噻节因、唑草酯、草甘膦、百草枯、敌草隆、氯酸镁等。促进内源乙烯生成的化合物，主要作用是诱导棉铃开裂和形成叶柄离层，如乙烯利、噻唑隆等。
生产中常常采用复配型或混用型的催熟剂和脱叶剂，利用不同化合物之间的互补或增效作用来降低用量，节省成本。比如乙烯利的催熟效果较好，可以迅速使叶片失水干枯、棉铃开裂，但脱叶效果差，使得叶片“枯而不落”，特别是机械采收时对籽棉污染严重；同时使用乙烯利催熟时，棉花植株迅速失水，棉花顶部的幼铃随之枯死，产量损失严重。虽然噻苯隆催熟效果不如乙烯利，但是脱叶效果极佳，叶片在青绿状态下就会脱落，彻底解决“枯而不落”的问题，还可使叶片处于青绿状态时，迅速将营养成分转移到植株上部幼嫩棉铃，并且棉株不会因枯死而减产。姜伟丽等[5]研究发现，噻苯隆与乙烯利复配能明显提高噻苯隆的催熟效果；李新裕等[13]研究证明，用脱落宝和乙烯利混合剂，能达到减少药剂用量、降低脱叶成本的效果，而缩节安和乙烯利混用，脱叶效果明显，成本大幅度下降。因此，脱叶剂和催熟剂混用不仅效果明显，而且能够降低成本、提高效率。
2.2 助剂在化学脱叶催熟中的作用
引入助剂是提高脱叶催熟剂效能的有效手段，同时还可以提高药效、减少用量、降低成本、减少环境污染。助剂是农药剂型加工和施用过程中各种辅助物料的总称，其本身一般没有生物活性，却在剂型配方或用药时不可或缺。每种农药助剂都有其特定的功能：稀释原药，帮助原药均匀地分散在制剂中，防止粒滴凝聚变大，增加粒子的湿润性、粘附性或渗透性，防止有效成分的分解，增加施药的安全性，等等。因此，农药助剂的作用就在于通过改善农药的物理或化学性能，使药效得到最大限度地发挥，并有助于安全用药。
在棉花上常用于脱叶催熟剂中的有机硅类助剂，具有良好的粘着性和渗透性，使药液更容易附着在植物表面，提高了药剂的渗透能力和吸收能力，只需要很小的喷雾剂量就可以获得理想效果，有研究表明有机硅类助剂可节省30%的药剂和50%的用水[14]。
3 对棉花产量、纤维品质和种子的影响
3.1 对产量、纤维品质的影响
有研究[5,7,15]发现不同脱叶剂在推荐使用浓度范围内对棉花纤维品质和产量无明显影响，另有研究发现[8,16]所用脱叶剂对铃重和纤维品质有负作用，但是影响较小。然而韩迎春等[17-18]研究发现脱叶催熟剂对棉花产量和纤维品质的影响跟用药时间早晚有关，过早喷施脱叶催熟剂，单铃重、衣分和成铃均极显著降低，籽棉、皮棉产量也相应降低，纤维品质下降；而适宜时期（比如麦后移栽棉田喷施催熟剂的适宜时期在10 月上旬）喷施催熟剂可以提高衣分、增加成铃，增加霜前籽棉产量和皮棉产量，对纤维品质无不良影响。田晓莉等[19]也指出乙烯利等对棉花产量和纤维品质的影响主要与应用时间有关，另有研究表明脱叶剂在吐絮率20%或40%时应用，比吐絮率60%或80%时应用，皮棉产量降低7%~15%[20]。喷施时间越早，脱叶剂对铃重的影响越大[21]。
3.2 对种子的影响
姜伟丽等[5]研究发现不同脱叶催熟剂对种子质量的影响不一，噻苯隆、脱叶磷及敌草隆等脱叶剂对棉子的发芽率影响较小，而乙烯利及其复配制剂则有抑制种子发芽的作用；马艳等[6]也有类似的发现：乙烯利对棉花种子发芽率的影响较大，而噻苯隆和脱吐隆的影响较小；李新裕等[16]指出适期（新疆阿克苏地区施用脱叶剂的适期范围为9 月25 日左右）施用脱叶剂对棉花子指影响小，对棉花发芽势和发芽率也没有不利影响，其棉子可用于留种；樊庆鲁[22]也认为只要掌握好施用时间，脱叶剂对棉子的发芽势和发芽率均无不良影响，可以用于棉花种子繁殖。
4 脱叶催熟剂的使用技术
4.1 使用对象
适合使用脱叶催熟技术的几种情况：熟相正常但需要提前收获以腾茬休地、或换茬复种的棉田；贪青晚熟的棉田；机采棉田。
4.2 使用时间
过早喷施脱叶催熟剂，光合器官过早老化，影响成铃和纤维发育，产量和纤维品质降低；过晚喷施，失去了催熟的意义。在植株营养生长基本终止、产量器官基本成熟时，施用化学脱叶催熟剂，对产量和纤维品质的影响将会降到最低。
代建龙等[23]提出了黄河流域棉花的脱叶催熟最佳时期，认为9 月底10 月初且气温稳定在18~20℃田间吐絮率达到40%~60%时，脱叶催熟效果好，并且对产量影响甚微；而张波等[24]根据新疆三团地区近几年的实际应用经验，总结出三团地区在9 月5 日至17 日喷施效果明显，认为最好施药前后3~5 天的日最低气温大于12.5℃，日平均气温高于18℃，避开7 天内降温天气。
4.3 使用方法
脱叶催熟剂有很好的渗透作用，但大多没有传导作用，因此施药时要求药液充分接触叶片，喷雾雾滴小，喷水量大（每公顷不少于450 kg）[22]，喷洒均匀。机引袖筒式喷雾器喷雾效果较好，飞机喷施速度快、水量小、雾滴附着相对不均匀，田边地头容易漏喷，需要进行人工补喷。群体大的高产田，宜采用分批分次施药，分期催熟收获。喷施作业时间应以早晨为佳。
4.4 用量以及喷施次数的确定
代建龙等[23]在黄河流域棉区采用50%噻苯隆可湿性粉剂每公顷300~450 g 和40%乙烯利水剂每公顷2.25~3.0 L混合施用效果较好，为了提高药液附着性，将表面活性剂有机硅助剂按照0.05%~0.15%的浓度添加到脱叶催熟剂中混合喷施，作用显著。大风、降雨前或烈日天气禁止喷施，如施药后12 h 内遇中雨，应当重喷。樊庆鲁[22]应用40%乙烯利水剂催熟棉花，认为适宜用药量为1500~2250 mL/hm2，适当加大用药量，可以提高催熟效果，但用量过大，则会出现吐絮不畅、摘花不易的现象，另外助剂具有增强农药在棉花叶片表皮的渗透能力、降低农药用量的作用。贾俊成等[25]提出施药次数应根据棉花群体的大小确定，群体小的棉田，施药一次即可；群体大的高产田，可采取分期施药。第一次用药应比正常用药时间早7 天左右，并且应用较小剂量。
在化学脱叶催熟剂的用量掌握上，还应注意，过旺棉田，晚熟品种，喷期晚或密度大的棉田可适量增加。
4.5 影响因素
影响脱叶和催熟效果的因素很多，主要与温度、品种、熟相长势有关。
4.5.1 温度贾俊成等[25]发现化学脱叶效果与施药后6~10 天的日平均气温以及药后气温变化趋势密切相关：低温天施药，10 天内气温持续上升，脱叶率高；高温天施药，10 天内气温持续下降，脱叶率低。樊庆鲁[22]认为施药当天气温低，药液蒸发慢，有利于叶片对药剂的充分吸收，而药后3~10天气温高有利于药效的发挥。
4.5.2 品种不同的棉花品种对脱叶剂敏感性不同。樊庆鲁[22]在研究中发现，喷洒同等药量的情况下，‘新陆早13 号’对脱叶剂的敏感性明显大于彩色棉品系。4.5.3 熟相长势棉株生长发育稳健、正常成熟且能自然衰老，有利于脱叶催熟剂作用的发挥，脱叶效果好；早衰棉花生理活性低、新陈代谢功能差，脱叶效果不好；贪青晚熟、旺长的棉株营养体大、生长势强，脱叶难度增加。鉴于此，可以通过栽培管理措施来控制熟相长势，一是肥水管理：收获前最后一次灌溉不宜太晚，黄河流域棉区应在9 月5 日之前，且灌水量适宜，解除干旱即可，过少易造成土壤干旱而减产，过多则造成棉花贪青晚熟，同时不宜根际施肥。二是病虫害防治：棉花收获前严格防治病虫害，如果病虫害严重，会导致棉铃脱落，产量降低，同时作物通过增加营养生长来补偿，导致棉株贪青晚熟，增加脱叶难度。
5 小结与展望
脱叶催熟技术是实现农机农艺配套、成功推广机采棉的关键技术。目前脱叶催熟剂在黄淮海流域棉区的使用还存在着一些问题。一是使用时间把握不准。脱叶催熟剂施药效果受温度制约，9 月天气变化无常，喷施早抑制棉花生长，影响棉花产量；喷施晚，受温度影响，脱叶效果差，直接影响棉花采净率[26]；同时由于选用的脱叶催熟剂质量与性能不同，所以其喷施时间也有较大差异。二是药剂用量不规范。脱叶催熟剂用量不足，则达不到理想效果，过量使用又会造成棉籽成熟度低，吐絮不畅，增加摘花难度，并且会污染环境。三是最后一次水肥管理不科学。收获前最后一次灌水时间、灌水量控制不准，往往导致棉株贪青晚熟，影响脱叶效果。四是喷施器具急需改良。棉花生长密度大，现有的喷雾设备对棉花中下部枝叶通常难以喷施均匀，造成脱叶效果差，喷雾器具有待于进一步改进[26]。总之在黄淮海流域棉区使用化学脱叶催熟剂尚有待于进一步试验研究，以获得较为规范的使用规程。
棉花全程机械化已成为棉花生产的必然趋势，在新疆棉区脱叶催熟剂的使用已非常成熟，在内地随着棉花管理机械化水平的提高，也会越来越多的得到应用。脱叶催熟剂作为一种农药或多或少会在棉株、籽棉上存在残留，进而对环境、生产工人和消费者的健康等产生潜在的危害。目前国内研究中，虽然对纺织品农残检测、限量的标准及规定较多，但对棉纤维农残检测及脱叶剂的报道相对较少，在此领域值得进一步研究。
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