棉花早衰的成因及預防措施

陳蘭 趙金輝 張桂芝 王愛玉 李浩 張曉潔

摘 要：棉花早衰是指由于其自身或外部因素，在有效的生育期內，棉株局部或整體過早終止生命活動而影響棉花產量和品質形成的現象。該文綜述了棉花早衰的表現及判斷指標，分析了引起棉株發生早衰的因素，并提出了預防棉花早衰的對策措施，為今后開展相關工作提供參考。

關鍵詞：棉花；早衰；成因；預防措施

中圖分類號 S562 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）13-0058-03

棉花是世界上重要的經濟作物之一，在國民經濟和社會發展中占有重要地位。棉花是一種重要的紡織纖維作物，也是重要的種子油料作物，同時棉花種子也是一種重要的食品和飼料資源[1]。早衰是棉花生長過程中提早衰老的一種現象，是指由于棉花自身或外部因素，在有效的生育期內，棉株局部或整體過早終止生命活動而影響棉花產量和品質形成的現象，主要表現為葉落、葉黃，或者逐漸變褐枯萎[2-6]。棉花早衰是一個世界性的問題，不僅影響棉花產量，還導致種子質量和纖維品質下降，除我國主要產棉區外，在其他國家的主產棉區發生也十分普遍，引起各國學者的高度重視[7]。本文就棉花早衰的表現、判斷指標和原因進行了綜述，并對預防棉花早衰的措施進行了探討。

1 棉花早衰的表現及判斷指標

植物衰老是植物生長發育周期中一個重要的生理現象[8]。棉花早衰可分為五種類型，一是早發早衰型，其特點是棉花中前期生長發育快，后期特別是花鈴期之后生長緩慢，伏前桃多，伏桃和秋桃少，造成未老先衰；二是多鈴早衰型，其特點是前期生長正常，開花結鈴較早，營養生長向生殖生長轉移提前，花鈴期肥水運用不足造成的早衰；三是弱長早衰型，主要是地力瘠薄、肥水不足造成的棉花全生育期生長緩慢，根系發育不良，表現為植株矮小，結鈴少，脫落重，吐絮早；四是徒長早衰型，其特點是棉花前期生長正常，蕾期和花鈴期水肥供應失調，營養生長過旺，生殖生長不足，蕾鈴脫落嚴重，生長后期營養失調導致棉株早衰；五是病變早衰型，此類型主要是由于棉田連作，土壤中有益菌減少，病原菌增多，土壤生態平衡破壞導致棉株早衰[9]。

1.1 外觀表現 早衰棉花在外觀形態上表現為棉株矮小、棉鈴脫落，中上部出現空果枝，吐絮早鈴重低，單株結鈴數偏少。葉片分黃化型、紅化型和青枯型，葉色逐漸失綠變為枯黃、深褐，葉片繼而干枯脫落，紅莖比例較高，生長點變尖，向心運動停滯；花位上移，頂端花芽潛伏，不再延伸新的果枝，果枝層數比正常棉花少；根系衰竭，主根變細變短從而導致吸收功能降低；棉鈴較小，纖維品質較差，種子成熟度較低[10]。此外，棉花葉片黃葉率和棉柴比可作為棉花早衰的指標[11]。從外觀表現看，早發類型是在棉花生長后期提早衰亡，徒長猝死型是在生長旺盛期遇高溫干旱等天氣時，棉株根系厭氧而死，多鈴型是在花鈴期水肥供應不足時，根系正常生長受抑制而導致棉株早衰，病變型則是由于棉株大面積發病導致早衰[12]。

1.2 生理表現 早衰棉花的生理表現為光合作用受阻，光合速率下降，葉綠素含量下降，葉色變黃，葉片衰老，在這個過程中蛋白質合成能力減弱而分解作用加強，所以葉片蛋白質含量也隨之下降；棉花早衰時不能產生能量，相反還要消耗有機物，導致呼吸速率下降，各種代謝和酶活性都發生了較大變化。植物內源激素中生長素、細胞分裂素和赤霉素可推遲葉片衰老，脫落酸和乙烯可加速葉片衰老[13，14]。在棉花早衰過程中，細胞分裂素類物質急劇下降，而脫落酸等促進衰老的物質則呈上升趨勢，丙二醛不斷積累，引起對酶的破壞。有研究表明，適量施用鉀肥，有利于促進棉花葉片中SOD活性的提高，丙二醛含量的降低，從而減少了過氧化物的產生與累積，減輕活性氧對細胞膜的傷害[15]。

1.3 性狀表現 棉花早衰表現為枯死早衰型，就是剛進入吐絮期，葉片就開始脫落棉株迅速枯死，霜前花也吐絮不暢；另一個特點是枯葉早衰型，棉株主莖枯死較晚，全生育期生長發育遲緩，枯葉出現時間較早；鈴衰型的棉株雖然上部結鈴沒有明顯減少，但早衰型棉株下部鈴吐絮較早，而上部鈴在枯霜期前大部分不能吐絮正常。在實際生產中，棉花早衰和早熟常相關聯，早熟性是棉花育種的重要目標，而早衰則是棉花育種和生產中予以避免的現象。二者可根據葉功能、結鈴性、鈴重、籽指以及纖維品質來區分。早衰棉花在開始吐絮時葉片即變黃、脫落甚至莖稈枯死，上部結鈴性差，其鈴重、子指、品質以及種子成熟度明顯下降。據王忠義[16]研究報道，早衰型棉株的上部與中部棉鈴相比較，單鈴重差異在1.1～1.9g，籽指差異高達3.2g，纖維長度差在1.2～2.9mm，均高于早熟品種的相應指標差值。

2 早衰的原因分析

2.1 品種因素 不同的棉花品種具有不同特點。抗病抗逆性差的品種容易早衰，因為伴有枯、黃萎病的棉株由于維管束受害，其水分和養分的運輸受到阻礙，棉花葉片、蕾鈴以及果枝莖干等營養不良，會出現早衰；前期結鈴性強且成鈴早的品種，易出現早衰，是因為植株生理負荷過重，水肥營養難以供應充足，引起早衰；早熟型品種如果播種過早，使得棉花生長發育提前，也易引起早衰。

2.2 氣候因素 盛花期一方面氣溫偏高會抑制棉花生長，另一方面缺水光合作用減少又會影響棉株營養生長，后期雨水過多棉田蒸發量較大，葉片失水嚴重，造成棉花早衰，直接影響成鈴率[17]。在盛鈴期旱澇急轉、氣溫高降水少以及后期溫度變化大都會造成棉株早衰，導致減產。光照是影響作物生長素形成的主要因素，在光照不足的情況實施補償，也能防止葉片早衰。鹽漬會造成棉株根系處于缺氧狀態，影響棉株正常的吸收代謝平衡[18]。苗期如果降水過多，地溫低、土壤濕度大，會影響根系的正常生長，中后期如遇干旱根系吸收弱，土壤中速效鉀降低易造成早衰，總之氣候條件對棉花產量影響較大。

2.3 基因調控因素 葉片衰老相關基因的表達和蛋白合成可以反映植物衰老的情況，是受多基因控制、與多種信號傳導有關的有序發育過程。深入了解葉片衰老機制的重要途徑是通過SAGs的表達來調控，棉株中SAGs主要有光合作用及激素、大分子降解、養分循環利用、轉錄因子等相關基因[19，20]。另有研究首次在雷蒙德氏棉中鑒定到了120個GrWRKY基因，并指出WRKY轉錄因子在棉花生長發育過程中具有重要作用[21]。

2.4 營養因素 營養失衡是造成棉花早衰的一個重要原因。棉田長期連作破壞土壤生態系統平衡，土壤養分失調，加上田間施肥不當，偏施氮、磷肥，有機肥和鉀肥施用很少，營養的缺失導致棉株抗病抗逆性差，極易發生早衰。鉀肥是作物生長的營養元素之一，棉花是直系根系，對鉀的需求量較大，若棉株根系對土壤中鉀元素吸收不足，從而導致早衰，棉鈴數不多，纖維品質下降[22]。棉花生育中后期對肥水的需求量增加，如果此時追肥不當土壤微量元素缺失，特別是在驟降暴雨后會導致棉株早衰的發生。土壤綜合肥力指數越小棉花越易發生早衰，可以通過測定這個指數來減少早衰發生。劉連濤等研究表明，葉片生理功能開始衰老于盛鈴末期，此時如果缺乏氮素營養會導致整株葉片的葉綠素和可溶性蛋白質含量降低，丙二醛含量升高，加速葉片的衰老，但是由于上部果枝葉片對氮素的缺乏比下部葉片更敏感，所以適量施入氮肥可以延緩整株葉片的衰老[23]。

2.5 種植方式因素 現在棉花生產均采用地膜覆蓋，一方面起到保墑、提溫、增產作用，另一方面也使得棉花根系淺，前期養分消耗較多，棉花發育提早。但是如果棉花揭膜較遲或者不揭膜，則會導致棉花早衰。

3 預防早衰的對策措施

3.1 選育優良品種 高產優質棉花品種必須具備較強的抗性，要選擇抗病、抗蟲、抗早衰、抗逆性強、生命力強和適應性廣的優良包衣品種，提高棉花抗性水平。并且在不同環境條件下進行多點鑒定，在不同田間生長發育階段進行重點選擇，通過不同品質性狀及分子標記選擇[24]。同時在生產中注意早熟性品種可通過晚播來避免出現早衰現象。

3.2 病蟲害防治 對于病蟲害，要以預防為主，做到早發現早防治，控制蔓延，促使棉株生長穩健。在棉花生長后期，通過化學方法及時防治盲蝽蟓、棉蚜、紅蜘蛛等的為害，提高棉花葉片光合效能，增加成鈴率，是防止棉花早衰的有效途徑。枯黃萎病是導致棉花早衰的重要因素之一，可通過適當控制棉花徒長、培育壯棵等措施，減少枯黃萎病發生機率，增強棉花植株抗病能力，防止早衰。另外，利用現代分子生物學技術等方法改造生防菌，研制基因重組生物制劑，提高防病能力，減輕棉花因病蟲害影響造成的早衰。

3.3 科學田管，合理施肥 因地制宜培育穩發型抗蟲棉品種，合理輪作和深耕，減少土壤有害菌，疏松土壤改良其團粒結構，為棉花根際創造良好生長環境，促進棉株健壯生長。播種前精細整地，中耕培土，冬前深翻，增施有機肥，通過冬季凍融交替，改善土壤物理化學性質，提高土壤通透性和蓄水性，為棉花根系創造良好的生長環境。適時揭地膜，既能防止棉株倒伏，又能防止早衰，一般以初花期為宜。適當晚播密植，并且在適宜的時期合理整枝，使營養物質更多地向蕾鈴運輸，增加養分利用率。開花期和結鈴期可適量增施鉀肥，棉花生長中后期注意防病，干旱未及時澆水，淹苗未及時排水等都會引起早衰，另外，要結合當地天氣和土壤肥力綜合考慮合理化調。采用間歇式灌溉增強土壤通透性，改善根際環境，根系發達利于有益抗生菌的生長。合理施用有機肥，施足底肥，掌握好追肥時期，合理施用葉肥，提高棉花自我調節和抗病抗逆能力，防止早衰。

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