鉀素營養(yǎng)對鹽堿地棉花中后期生長及生理特性的影響

杜海巖+柳新偉+徐雙+孫曉麗+崔德杰

摘要： 在山東東營濱海鹽堿地設(shè)置棉花大田試驗，研究不同鉀肥施用方式對棉花中后期生長及生理特性的影響。試驗設(shè)不施鉀肥、鉀肥基施、鉀肥分施（1/2基施、1/2花期追施）、控釋鉀肥4個處理。結(jié)果表明，施鉀能顯著提高棉株器官中K+含量而降低Na+含量；鉀肥分施及控釋鉀肥皆能有效提高棉花葉片SOD活性，降低MDA含量、POD活性及脯氨酸含量；鉀肥分施、控釋鉀肥分別比不施鉀處理籽棉產(chǎn)量提高24.1%、22.0%，比鉀肥基施處理籽棉產(chǎn)量高15.3%、6.7%。棉花生育中后期，保持適量的鉀素含量水平對于提高棉花耐鹽性和產(chǎn)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞： 鉀素營養(yǎng)；鹽漬土；棉花生長；生理特性

中圖分類號： S562.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）03-0114-03

鹽堿地是我國最主要的中低產(chǎn)田類型之一，有巨大增產(chǎn)潛力[1]。棉花是抗鹽堿的先鋒作物，植棉對于開發(fā)利用鹽堿地具有重大意義[2-3]。棉花是喜鉀作物，鉀素能起到抗衰抗逆和增產(chǎn)的作用[4-5]。董合忠等研究表明，中輕度鹽堿地鉀含量較低，棉花生育中后期Na+有上升趨勢，K+則逐漸下降[6]。而Na+對K+有拮抗作用，較高鹽濃度下，植物對K+ 吸收選擇性下降，植株易缺鉀[7]。于振文等研究表明，缺鉀會導(dǎo)致小麥生育后期過氧化物酶活性、丙二醛含量增高，可溶性蛋白質(zhì)含量下降，加速衰老[8]。缺鉀勢必會成為棉花生長的限制因素，李宗泰等研究表明，鉀肥分施及控釋復(fù)合肥的施用可提高棉株抗衰老能力及鉀肥利用率[5]。中輕度鹽田合理施用鉀肥很有必要性[6]。此前關(guān)于鉀素營養(yǎng)的研究多集中于非鹽堿地，對鹽堿地棉花的研究少有報道[9-10]。且鑒于農(nóng)戶習(xí)慣將鉀肥一次性基施，因此試驗設(shè)計不同施鉀方式，研究了鉀素營養(yǎng)對鹽堿地棉花鉀鈉吸收、氧自由基代謝、地上部生物量及產(chǎn)量等的影響，為鹽堿地棉花合理施用鉀肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2013年在東營市利津縣毛坨村青島農(nóng)業(yè)大學(xué)科技示范園內(nèi)進(jìn)行，供試品種為魯棉研28。供試土壤為濱海鹽漬土，土壤理化狀況：pH值8.35，鹽分0.154%，有機(jī)質(zhì) 7.38 g/kg，全氮0.39 g/kg，堿解氮32.77 mg/kg，速效磷 8.52 mg/kg，速效鉀85.30 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4個處理，分別為：不施鉀肥（T0）、鉀肥一次性基施（T1）、鉀肥分施（1/2基施、1/2花期追施）（T2）、控釋鉀肥（T3）。各處理鉀肥施用量相同，為126 kg/hm2。供試肥料類型為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）、硫酸鉀（含K2O 50%）和100天控釋期樹脂包膜控釋鉀肥（40%），控釋鉀肥由國家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心提供。各處理氮磷肥相同，氮肥為 180 kg/hm2，磷肥為82 kg/hm2，全部作為基施。4月3日淡水壓鹽，5月8日播種，小區(qū)面積67 m2，行距80 cm，株距30 cm，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。T2處理于花期追施鉀肥，其他按常規(guī)棉田進(jìn)行管理。

1.3 測定項目與方法

地上部干物質(zhì)量的測定：于盛花期、盛鈴期、吐絮期，每小區(qū)取長勢均勻、有代表性的棉株5株，按器官分裝，105 ℃殺青0.5 h，75 ℃烘至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量。

棉株K+、Na+含量的測定：將各時期植株粉碎、消化，火焰光度計法測定植株K+、Na+含量。

生理指標(biāo)的測定：從棉花生長77 d開始，每小區(qū)采倒4葉10張，每隔7 d取1次（共6次），液氮冷凍保存。硫代巴比妥酸比色法[11]測定丙二醛（MDA）含量；氮藍(lán)四唑法[11]測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；愈創(chuàng)木酚法[11]測定過氧化物酶（POD）活性；脯氨酸含量采用磺基水楊酸法[12]測定。

棉花產(chǎn)量的測定：收獲期每小區(qū)隨機(jī)選取1行，將所有棉絮收集，測產(chǎn)并計算衣分率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel、Origin和DPS等軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀素營養(yǎng)對棉花各生育期K+、Na+含量的影響

由表1可以看出，與T0相比，各時期不同的施鉀處理均能顯著提高棉株對K+的吸收而減少對Na+的吸收，且植株對K+、Na+的吸收有先升高后下降的趨勢。盛花期T1、T2、T3處理棉株營養(yǎng)器官含鉀量分別比T0提高20.1%、29.5%和24.8%，其中以T2處理最多。生殖器官提高11.0%、18.7%和15.3%，且T2、T3處理顯著高于T0和T1處理。盛鈴期和吐絮期器官中鉀含量皆以T2和T3，處理較高，且T3處理高于T2處理，但差異不顯著。與之相反，各生育期棉株器官中Na+含量以T0處理最多，T1、T2、T3處理Na+含量有依次下降的趨勢，T2、T3處理與T1、T2處理差異顯著。說明鉀肥分次施用和控釋鉀肥的施用，能使土壤中鉀的含量始終保持較高水平，促進(jìn)植株對鉀的吸收而抑制對鈉的吸收，從而減輕Na+的離子毒害同時滿足鉀素營養(yǎng)的需要。

2.2 鉀素營養(yǎng)對棉花生理特性的影響

2.2.1 鉀素營養(yǎng)對棉花葉片MDA含量的影響 MDA含量反映細(xì)胞膜質(zhì)受傷害程度，含量越高細(xì)胞受損害越嚴(yán)重，可以表示植物對逆境脅迫反映的強(qiáng)弱[13]。由圖1可知，隨著生育期的推進(jìn)，棉花葉片中MDA含量總體呈上升趨勢。各時期T2處理MDA含量始終處于較低水平，其次為T3處理，T0處理則最高。T2與T0相比，MDA含量始終低于T0處理，能降低5.1%～13.3%。說明棉花中后期保證充足的鉀素營養(yǎng)供應(yīng)能有效緩解細(xì)胞受損害程度。

2.2.2 鉀素營養(yǎng)對棉花葉片SOD活性和POD活性的影響 SOD和POD在植物體內(nèi)起消除自由基保護(hù)植物器官延緩葉片早衰的作用[13]，但POD含量過高能引起膜脂過氧化，加速衰老。由圖2、圖3可以看出，各處理棉花葉片中SOD活性總體呈先增高后下降趨勢，POD活性隨生育期的推進(jìn)呈上升趨勢。各處理SOD活性以T2處理最高，比T0處理能提高10.2%～23.5%；POD活性以T2處理為最低，比T0處理低4.2%～16.5%。其次為T3處理，SOD比T0高12.5%～19.6% 而POD活性則低8.3%～15.4%。說明棉花生育中鉀肥追施和控釋鉀肥的施用能一定程度上提高SOD活性、降低POD活性，維持棉株內(nèi)源保護(hù)酶系統(tǒng)。

2.2.3 鉀素營養(yǎng)對棉花葉片脯氨酸含量的影響 脯氨酸作為植物細(xì)胞中重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其積累程度反映植物缺水狀況，也常用來反映因鹽脅迫導(dǎo)致的生理缺水程度[14]。由圖4可以看出，棉花葉片中游離脯氨酸含量總體呈上升趨勢，T0處理脯氨酸含量顯著高于各施鉀處理。各時間段以T2處理脯氨酸含量最低，比T0處理降低17.5%～33.2%，其次為T3處理，且始終低于T1處理。

2.3 鉀素營養(yǎng)對棉花生物量積累和產(chǎn)量的影響

2.3.1 鉀素營養(yǎng)對棉花生物量積累的影響 由表2可以看出，盛鈴期施鉀處理各器官生物量顯著高于T0處理。生物量以T2處理最高，且顯著高于T0處理，特別是生殖器官積累量各時期分別比T0處理高24.0%、38.8%、25.3%。T3處理生物量也顯著高于T0處理，營養(yǎng)器官比T0提高21.7%～262%，生殖器官提高15.2%～34.1%。說明鉀肥分施及控釋鉀肥皆能顯著提高棉花生物量積累。

2.3.2 鉀素營養(yǎng)對棉花籽棉產(chǎn)量及衣分率的影響 由表3可知，T2處理籽棉產(chǎn)量最高，其次為T3處理，而T0處理最低。且T2與T3處理籽棉產(chǎn)量顯著高于T1處理，分別高 31.7% 和22.0%。各處理衣分率差異不大，未達(dá)顯著水平。

3 討論與結(jié)論

董合忠等研究發(fā)現(xiàn)鹽堿地鹽分從春季棉田開始升高，到棉花吐絮期時基本恢復(fù)至淡水壓鹽前的水平，含鹽量的增加會抑制棉株對鉀的吸收，而且K+移動性強(qiáng)，特別是在棉花生長旺盛的時期降雨量大，K+易隨水流失，很容易造成鉀缺乏[6]。王濤等認(rèn)為K+缺乏是鹽脅迫下棉花衰老的重要原因[15]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然棉株吸收的Na+量不斷增加，但施鉀能有效提高棉花器官中K+含量。鹽脅迫下施鉀可促進(jìn)棉株對K+的吸收，生育中后期土壤溶液中K+量充足效果更好，追施鉀肥及控釋鉀肥的緩慢釋放能將土壤溶液中的K+量相對維持在較高水平，滿足棉花需鉀量而減輕Na+的損害。

棉花是較耐鹽作物，具有較高活性的膜脂過氧化清除系統(tǒng)，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)和其功能的穩(wěn)定性是棉花耐鹽傷害的關(guān)鍵。研究表明，鹽堿地棉花生育中后期雖然受鹽脅迫程度逐漸加劇，但鉀肥分施及控釋鉀肥的施用能有效降低葉片MDA含量，提高SOD活性而POD活性降低，而且脯氨酸含量也顯著低于不施鉀處理。施鉀特別是鉀肥分施能提高鹽堿地棉花膜脂過氧化清除系統(tǒng)的功能，可能的原因是充足的K+能抑制棉花對Na+的吸收，一定程度上減輕離子毒害、保持養(yǎng)分均衡，緩解鹽害。因此可以認(rèn)為施鉀肥是減輕鹽害的重要措施，這與前人的研究結(jié)果[16]基本一致。濱海鹽漬棉區(qū)多以中輕度鹽堿地為主，此類棉田速效鉀含量較低，建議在棉花花期后追施適量鉀肥，這對于提高棉花耐鹽性、促進(jìn)棉花增產(chǎn)有重要意義。

吐絮期鉀肥分施及控釋鉀肥處理棉花各器官生物量顯著高于不施肥處理。生物量是棉花產(chǎn)量的重要保證，鉀肥分施的增產(chǎn)效果最為明顯，控釋鉀肥也能起到明顯的增產(chǎn)作用。前人研究表明，棉花生育后期追鉀肥能起到明顯的增產(chǎn)作用[17-18]。鉀肥分施及控釋鉀肥的施用同樣能提高鹽堿地棉花產(chǎn)量。原因可能是充足的鉀量抑制了棉花對Na+的吸收，有效減輕鹽脅迫，保證作物正常生長。因此保持棉花中后期充足的鉀量供應(yīng)是鹽堿地植棉增產(chǎn)的重要保證。

總之，鉀肥分施能有效促進(jìn)棉花對K+的吸收，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)及其功能的穩(wěn)定性，從而減輕鹽害。控釋鉀肥作為一種新型肥料，能在棉花生育時期平穩(wěn)地釋放鉀素，也具有鉀肥分施效果。但鉀肥分施費時費力，控釋肥一次性施用省工省時，節(jié)約勞動成本，簡化棉花生產(chǎn)管理。因此規(guī)模化植棉施用控釋鉀肥是較好的選擇。

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