棉花遭受澇漬脅迫后的快速恢復技術

徐道青，鄭曙峰，王 維，劉小玲，闞畫春，陳 敏

(安徽省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所/國家棉花改良中心安慶分中心，安徽安慶 246003)

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棉花遭受澇漬脅迫后的快速恢復技術

徐道青，鄭曙峰，王 維，劉小玲，闞畫春，陳 敏

(安徽省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所/國家棉花改良中心安慶分中心，安徽安慶 246003)

[目的]研究棉花苗期遭受澇漬脅迫后，采用不同的恢復技術對棉花形態(tài)、生理和產(chǎn)量及其構成因子的影響,為遭受澇漬脅迫后的棉花快速恢復提供理論參考。[方法]采用盆栽方法，以湘雜棉8號F1、中棉所63F1為試驗材料,淹水15 d排除漬水后進行恢復，設置雙對照，共13個處理。研究采用恢復技術后棉花形態(tài)生長、SPAD、產(chǎn)量、棉鈴等特征變化。[結果]澇漬脅迫后采用恢復技術能加快棉花株高及葉片增長。噴施天豐素、尿素及磷酸二氫鉀等技術能提高主莖功能葉葉綠素含量。噴施萘乙酸、赤霉素、乙烯利、尿素加磷酸二氫鉀，土壤穴施復合肥，土壤穴施復合肥配合噴施尿素加磷酸二氫鉀等恢復技術均能提高單株地上部分干物質積累量及總干物質積累量，其中總干物質積累量提高最大的技術為土壤穴施，分別比脅迫不采用恢復技術處理總干物質積累量提高45.2%、70.4%；總干物質積累量恢復到不受澇漬脅迫處理的54.1%、58.2%。對籽棉產(chǎn)量分析，植株噴施尿素加磷酸二氫鉀、土壤穴施氮磷鉀復合肥2項技術，與澇漬脅迫不采用恢復技術對照比較均達極顯著差異，其中植株噴施尿素加磷酸二氫鉀技術比澇漬脅迫不采用恢復技術對照提高94.9%、144.5%，恢復到未受澇漬脅迫對照的71.3%、73.6%。[結論]通過試驗數(shù)據(jù)分析,棉花苗期遭受澇漬脅迫后，噴施尿素加磷酸二氫鉀、土壤穴施復合肥均能快速恢復棉花生長。

棉花；澇漬脅迫；恢復生長

水分是植物生長的重要環(huán)境因子之一[1]，水分過多會對植物生長不利，甚至造成嚴重澇害[2]。植物對澇漬脅迫最直觀的表現(xiàn)就是生物積累量減少,生長受到影響[3]。張恩讓等[4]研究表明，在淹水脅迫下植物根系生長受到抑制，根系活力下降，側根和根的數(shù)量顯著減少，根尖變褐色,根系體積變小。葉片氣孔阻力增加,使得氣孔導度下降,造成葉片不同程度的萎蔫[5]，葉綠素含量下降，光合速率降低，葉片黃化脫落[6-7]。我國是受澇漬災害嚴重的國家，由于澇漬災害造成的經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的20%。近年來，受厄爾尼諾等現(xiàn)象的影響，高溫干旱、低溫寡照及澇漬災害頻繁發(fā)生，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重威脅。

棉花是我國重要的旱地經(jīng)濟作物，生長周期長，在其整個生育期內(nèi)常常遭受澇漬脅迫。澇漬災害是我國棉花生產(chǎn)的主要自然災害之一，特別是長江中下游地區(qū)，由于地下水位過高或土壤排水不良，經(jīng)常發(fā)生澇漬災害。澇漬災害會造成棉苗干重降低[8-9]，棉花嚴重減產(chǎn)，甚至絕收[10-11]。澇漬災害已成為該地區(qū)棉花高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的限制因子。研究澇漬災害對棉花的危害程度、機理變化以及如何減災防災已成為當前和今后農(nóng)業(yè)工作者所面臨的重要課題。筆者針對沿江棉區(qū)澇漬災害頻發(fā)的現(xiàn)狀，以該地區(qū)主推的棉花品種為材料，研究各生長調(diào)節(jié)物質、肥水調(diào)控模式對棉花苗期受澇漬脅迫后恢復效果的影響，為棉花遭受澇漬災害脅迫后的快速恢復技術提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料供試材料為沿江棉區(qū)主要種植的棉花品種中棉所63F1和湘雜棉8號F1。

1.2方法該試驗于2014年在安徽省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所安慶試驗基地避雨棚內(nèi)進行。采用盆栽方法，選取肥料中等的沙壤土混合均勻、風干，土壤有機質含量 11.91 g/kg、全氮含量 0.086%，盆栽桶規(guī)格為35 cm×40 cm，每桶裝土25 kg，棉花于5月6日直播，7月11日開展?jié)碀n脅迫后的恢復措施，20日(7月11～30日)內(nèi)最高氣溫32.0 ℃，最低16.0 ℃，平均氣溫低于歷年同期平均溫度。

1.3試驗設計試驗采用裂區(qū)設計，主區(qū)為品種，副區(qū)為棉花澇漬脅迫后的恢復技術(表1)，設置雙對照，以不使用任何肥料為CK1，不淹水不使用任何肥料為CK2，共設13個處理，每處理15次重復。人工模擬澇漬災害，各淹水處理于2014年6月21日開始，淹水(保持水面高于土面2～3 cm)15 d，漬水排除后自然恢復5 d實施恢復技術；非淹水處理全生育期正常水分管理(土壤水分保持田間持水量的75%左右)，其他管理與該地區(qū)棉花田間管理一致。

1.4調(diào)查及分析方法每處理選取整齊一致的棉株10株進行定株調(diào)查，分別于6月21日、7月11日及7月31日調(diào)查單株葉片數(shù)、株高、棉鈴數(shù)等指標，并于7月31日選取有代表性的棉株，對棉花各處理進行毀壞性取樣，每處理取棉株2株，按不同部位分解，先經(jīng)過105 ℃殺青，再經(jīng)80 ℃烘干至恒重進行干物質測定分析。10月31日前，從各處理中選取一致性較好的棉株10株，進行整株籽棉采收，曬干后室內(nèi)考種，計算單鈴重、衣分及籽棉產(chǎn)量等。

采用Excel、DPS等軟件對調(diào)查結果進行統(tǒng)計，采用LSD法分析，評價各恢復技術對棉花的作用效果。

2　結果與分析

2.1各恢復技術對棉花苗期受淹后形態(tài)生長的影響表2為棉花采用澇害脅迫恢復技術后形態(tài)生長變化，2個品種各處理均表現(xiàn)出不同程度的差異。澇害脅迫結束后，隨著時間的推移各處理株高都有所增長；采用恢復技術的處理，2個品種株高增長量均大于澇害脅迫不采用恢復技術的T1處理；增長量最大的為T11處理，高于未受澇害脅迫的T13處理 ，湘雜棉8號F1和中棉所63F1這2個品種極差分別為10.7、10.0 cm。棉花的光合作用主要來自于葉片，各處理采用恢復技術后葉片變化差別較大，湘雜棉8號F1中T1處理表現(xiàn)為減少，增加最多的為T11處理,極差為7.3片，葉片增長量大于未受澇漬脅迫T13處理的有T2、T8、T9、T10及T11處理；中棉所63F1中T1處理表現(xiàn)為零增長，增長量大于T13處理的有T3、T4、T5、T9、T10、T11及T12處理，極差為3.3片。單株成鈴數(shù)方面，2個品種均以T13處理最多，極差均為3.7個；湘雜棉8號F1單株成鈴數(shù)≥2.0個的處理有T2、T5、T6、T10、T11及T13，中棉所63F1僅有T10、T11及T13處理單株成鈴數(shù)≥2.0個。

表1　棉花遭受澇漬脅迫后的恢復技術

表2　澇漬脅迫后棉株采取恢復技術后形態(tài)生長變化

以上分析表明，棉花苗期遭受澇漬脅迫后，采用恢復技術能加快棉花株高及葉片的增長。其中土壤穴施肥料各處理株高增長量在2個品種中均大于未受澇漬脅迫的T13處理；遭受澇漬脅迫未進行恢復技術的T1處理葉片數(shù)在2個品種中表現(xiàn)為負增長或零增長，這可能是澇漬脅迫的后效性，雖然排除了漬水，但棉株自我調(diào)節(jié)的時間較長。2個品種中葉片增長量均大于未受澇漬脅迫T13處理的有噴施IAA處理、噴施肥料處理及土壤穴施肥料處理。

2.2各恢復技術對棉花苗期受淹后主莖功能葉SPAD的影響葉片葉綠素含量直接關系到光合速率，SPAD反映葉片葉綠素大小，值大說明葉片葉綠素含量高，光合作用強。對主莖功能葉(一般倒4葉，澇漬脅迫后選擇倒2或倒3葉)SPAD進行測定分析，結果表明除湘雜棉8號F1中T3處理，其他均大于30；湘雜棉8號F1各處理SPAD大小順序為T13、T10、T12、T11、T7、T8、T5、T6、T9、T1、T4、T2、T3,中棉所63F1各處理SPAD大小順序為T13、T10、T12、T8、T1、T7、T11、T2、T6、T5、T9、T4、T3；2個品種SPAD均高于T1處理的有T8、T10、T12和T13(圖1)。

從結果可以看出，棉花苗期澇漬脅迫后，通過噴施天豐素、噴施尿素及磷酸二氫鉀等技術能提高主莖功能葉葉綠素含量，而其他恢復技術在2個品種中表現(xiàn)不一。

圖1　各恢復技術對棉花苗期澇漬脅迫后主莖功能葉SPAD的影響Fig.1　The influence of recovery technology on functional leaf SPAD in cotton seedling stage after waterlogging stress

2.3恢復后各處理干物質積累量棉花營養(yǎng)生長是基礎，搭建一個好的營養(yǎng)生長平臺是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保障，棉花苗蕾期干物質積累是關鍵。由圖2可知，各處理單株根干重最大的為T12處理，最小為T11處理，極差為2.58 g；地上部分干物質積累量最大的為T13處理，遠遠大于其他處理，比T11處理大44.9%，比最小的T7處理大348.8%，除T6、T7、T8處理外，其他處理均大于T1；生殖器官干物質積累量極差為10.57 g，最大T13處理干物質積累量為10.58 g，比T11處理大7.71 g；各處理單株干物質積累總量大小順序為T13、T11、T4、T5、T12、T10、T2、T3、T9、T1、T8、T6、T7。

圖2　湘雜棉8號F1恢復后各處理干物質積累量Fig.2　Dry matter accumulation of Xiangzamian 8 F1 in each treatment after recovery

圖3　中棉所63F1恢復后各處理干物質積累量Fig.3　Dry matter accumulation of Zhongmiansuo 63F1 in each treatment after recovery

由圖3可知，各處理根干重以T8處理最大、T7處理最小，極差為2.78 g；地上部分干物質積累量最大的為T13處理，T11處理次之，T13處理比T11大33.0%，除T4、T6、T9處理外，其他處理均大于T1；生殖器官干物質積累量以T13處理最大，為11.28 g，比T10處理大9.20 g，其他處理生殖器官干物質積累量均小于2.10 g。各處理單株干物質積累總量大小順序為T13、T11、T12、T5、T2、T3、T10、T8、T7、T1、T4、T6、T9。

比較2個品種各處理干物質積累量，T2、T3、T5、T10、T11及T12等處理均能提高地上部分干物質積累量及單株總干物質積累量。在2個品種中對總干物質積累量提高最大的技術均為土壤穴施，分別比脅迫不采用恢復技術處理總干物質積累量提高45.2%、70.4%；總干物質積累量分別恢復到不受澇漬脅迫處理的54.1%、58.2%。

2.4恢復技術對澇漬脅迫后棉花產(chǎn)量及其構成因子的影響棉花苗期受淹后是否快速恢復，最終還是看產(chǎn)量及其構成因子的變化。對單鈴重進行分析，2個品種均以T1處理最??；湘雜棉8號F1中，單鈴重最大的為T13處理,比最小T1處理高21.6%，T1、T3及T7與其他處理差異均達顯著水平；中棉所63F1中，單鈴重最大的為T10處理,比最小T1處理高46.3%(表3)。該試驗處理衣分為小樣品衣分，值普遍較高，各恢復技術對棉花衣分的影響表現(xiàn)為無規(guī)律，有待進一步研究。對籽棉產(chǎn)量進行比較，各處理湘雜棉8號F1大小順序為T13、T10、T11、T2、T12、T8、T5、T4、T7、T9、T1、T3、T6，T13處理與其他處理達極顯著差異，T10和T11與其他處理達極顯著差異，其中T3和T6處理低于T1處理；各處理中棉所63F1大小順序為T13、T10、T11、T2、T12、T9、T5、T4、T3、T6、T8、T1、T7，T13處理與其他處理達極顯著差異，T2、T10、T11和T12處理與其他處理達極顯著差異，其中T7處理低于T1處理。

表3　恢復技術措施對棉花產(chǎn)量及其構成因子的影響

注：大寫字母不同表示在0.01水平上差異極顯著，小寫字母不同表示在0.05水平上差異顯著。

Note：Different capital letters stand for extremely significant difference at 0.01 level,different lowercases stand for significant difference at 0.05 level.

分析2個品種中各恢復技術對產(chǎn)量及其構成因子的影響，各恢復技術能顯著提高單鈴重(除湘雜棉8號F1噴施GA處理)。各恢復技術對棉花衣分的影響無規(guī)律。采用植株噴施尿素、磷酸二氫鉀和土壤穴施氮磷鉀復合肥2項技術，與澇漬脅迫不采用恢復技術對照比較，2個品種籽棉產(chǎn)量均達極顯著差異，其中植株噴施尿素、磷酸二氫鉀處理的產(chǎn)量比澇漬脅迫不采用恢復技術對照提高94.9%、144.5%，恢復到未受澇漬脅迫的71.3%、73.6%。

3　討論

棉花苗期遭受澇漬脅迫，其株高將會減緩或停止增長，葉片變黃、枯萎脫落，隨著澇漬脅迫的時間增加，其危害越嚴重，但棉花遭受澇漬脅迫后也會通過生成側根、不定根[12]來適應新的條件。胡江龍等[13]研究發(fā)現(xiàn)可以通過測定分析葉片凈光合速率、丙二醛來監(jiān)測棉花恢復水平。前期研究結果[14]表明，棉花苗期淹水(過土面2～3 cm)10～15 d為臨界時間，到20 d后棉株將會枯死，基本絕收。棉花苗期澇漬脅迫15 d內(nèi)可以采用補救技術，對棉苗進行快速恢復；超過15 d，應該選擇改種其他作物，減少經(jīng)濟損失。研究同時表明，棉苗越小，后期恢復越快，產(chǎn)量減幅越小。

棉花苗期遭受澇漬脅迫，應及時開好“三溝”排除漬水，扶理清洗棉苗，同時采用有效的恢復技術措施，快速增加棉花株高、葉片數(shù)，加強光合作用，最終增加單鈴重及籽棉產(chǎn)量。該試驗表明，噴施萘乙酸能增加植株籽棉產(chǎn)量，但其使用量較小，棉農(nóng)很難掌握，且易受溫光條件影響。該試驗各施肥措施均能顯著提高棉花產(chǎn)量，特別是噴施尿素加磷酸二氫鉀，能極顯著提高籽棉產(chǎn)量。

4　結論

棉花苗期遭受澇漬脅迫后，采用恢復技術能加快棉花株高及葉片增長。采用噴施天豐素、尿素及磷酸二氫鉀等技術能提高主莖功能葉葉綠素含量。T2、T3、T5、T10、T11及T12等處理均能提高地上部分干物質積累量及單株總干物質積累量。在2個品種中對總干物質積累量提高最大的技術均為土壤穴施恢復技術，分別比脅迫不采用恢復技術處理總干物質積累量提高45.2%、70.4%；總干物質積累量分別恢復到不受澇漬脅迫處理的54.1%、58.2%。植株噴施尿素、磷酸二氫鉀和土壤穴施氮磷鉀復合肥2項技術，與澇漬脅迫不采用恢復技術對照比較均達極顯著差異，其中植株噴施尿素、磷酸二氫鉀處理的產(chǎn)量比澇漬脅迫不采用恢復技術對照提高94.9%、144.5%，恢復到未受澇漬脅迫的71.3%、73.6%。

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Cotton Plant in Recovery from Waterlogging Stress

XU Dao-qing,ZHENG Shu-feng,WANG Wei et al

(Cotton Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences/National Cotton Improvement Center Anqing Sub Center,Anqing,Anhui 246003)

[Objective]The aim was to study the effects of different recovery technical measures on cotton morphology,physiology,yield and its components after waterlogged stress in cotton seedling stage,for providing theoretical reference on rapid recovery of cotton after waterlogged stress.[Method]The pot experiment was conducted with two genotypes of cotton (Xiangzamian8 F1 and Zhongmiansuo63 F1),and recovery after 15 days flooded,setting up 13 treatments within two contrasts.The changes of cotton morphological growth,SPAD,yield,and bolls characteristics by using the recovery technical measures were studied.[Result]The results showed that the recovery of technical measures accelerated the growth of the plant height and leaf.Spraying Tianfengsu,urea and potassium dihydrogen phosphate improved the leaf chlorophyll content.Spraying naphthylacetic acid,gibberellin,ethephon,urea and potassium dihydrogen phosphate,soil hole applying compound fertilizers,and soil hole applying compound fertilizers with spraying urea and potassium dihydrogen phosphate increased the dry matter accumulation of aerial part and total dry matter accumulation.The soil hole applying greatly improved the total dry matter accumulation,and compared with CK1,the total dry matter of Xiangzamian8 F1 and Zhongmiansuo63 F1 increased by 45.2% and 70.4%,respectively.Compared with CK2,total dry matter accumulation amount of Xiangzamian8 F1 and Zhongmiansuo63 F1 accounted for 54.1% and 58.2%.Compared with CK1,two technical measures of spraying urea and potassium dihydrogen phosphate and soil hole applying compound fertilizers significantly improved cotton yield,and two varieties of cotton under the technical measure of spraying urea and potassium dihydrogen phosphate increased 94.9% and 144.5%,respectively,and compared with CK2,cotton yield of Xiangzamian8 F1 and Zhongmiansuo63 F1 accounted for 71.3% and 73.6%.[Conclusion]According to the data analysis,after waterlogged stress on the cotton seedling stage,spraying urea and potassium dihydrogen phosphate,and soil hole applying compound fertilizers quickly restored the cotton growth.

Cotton;Waterlogging stress;Recovery growth

農(nóng)業(yè)公益性行業(yè)專項(201203032)；安徽省農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新團隊建設項目(13C0707)；安徽省農(nóng)業(yè)科學院學科建設項目(15A0717)；安徽省油菜棉花產(chǎn)業(yè)技術體系專項經(jīng)費資助項目。

徐道青(1976- )，男，安徽望江人，副研究員，從事棉花栽培生理、新型肥料研究與產(chǎn)業(yè)化等工作。

2016-06-29

S 562

A

0517-6611(2016)25-024-04