高溫對(duì)陸地棉的花器官及產(chǎn)量性狀影響*

龔照龍，鄭巨云，梁亞軍，王俊鐸，郭江平，譚新

（1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師16團(tuán)，新疆 阿拉爾 843018）

0 引言

棉花在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中需要有適宜的溫度，而目前由于全球溫室效應(yīng)的影響，導(dǎo)致極端天氣頻繁出現(xiàn)，尤其是在棉花生育期間的持續(xù)高溫天氣。會(huì)造成棉花蕾鈴嚴(yán)重脫落現(xiàn)象，最終導(dǎo)致棉花大面積減產(chǎn)。趙鴻[1]等人研究指出：在棉花開(kāi)花現(xiàn)蕾期間的適宜溫度是25℃～30℃，溫度過(guò)高會(huì)引起花粉活力降低，影響光合作用，呼吸作用增強(qiáng)，棉花葉面的蒸騰強(qiáng)度提高，蕾鈴脫落，當(dāng)開(kāi)花期間日平均溫度≥30℃，蕾鈴脫落的數(shù)量增加，在開(kāi)花期日平均氣溫≥32℃脫落嚴(yán)重[2]。受高溫影響主要表現(xiàn)為柱頭上花粉量及萌發(fā)花粉量減少，花粉管停止伸長(zhǎng)，畸形花粉粒增多，影響了正常的受精過(guò)程[3]。33℃以上的持續(xù)高溫對(duì)棉花花器官和棉鈴發(fā)育就可造成影響，棉花遭遇高溫后，柱頭發(fā)生異常變異，變?yōu)殚L(zhǎng)柱頭花，影響正常的授粉，花粉粒敗育，致使受精不良，導(dǎo)致棉花僵小鈴畸形鈴增多，最終影響棉花產(chǎn)量[2]。在棉花生產(chǎn)中，蕾鈴脫落是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，一般棉田蕾鈴脫落率達(dá)60%～70%，有的高達(dá)80%[4]。本研究通過(guò)對(duì)50個(gè)耐高溫棉花品種跟蹤調(diào)查，取得經(jīng)過(guò)持續(xù)12天高溫后各性狀的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，以探明高溫逆境對(duì)棉花主要性狀影響的具體問(wèn)題。為以后選擇培育更好的耐高溫品種提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料

在2017年從外地引進(jìn)的102份棉花材料中，選擇50份較耐高溫材料，分別為中棉所12、中棉所16(中375)、中棉所17、中棉所19、中棉所41、中棉所43、中棉所50、中棉所60、泗棉2號(hào)、泗棉3號(hào)、魯棉1號(hào)、魯棉2號(hào)、魯棉6號(hào)、魯棉11號(hào)、魯棉28號(hào)、魯棉9號(hào)、魯研棉29號(hào)、魯21、魯25、魯34、魯36、魯37、冀91-28、冀169、冀668、冀棉958、冀棉8號(hào)、冀棉10號(hào)、冀棉11號(hào)、冀棉12號(hào)、石遠(yuǎn)321、豫棉11號(hào)、豫棉15號(hào)、豫棉19號(hào)、鄂抗棉8號(hào)、鄂棉6號(hào)、鄂棉19號(hào)、鄂棉10號(hào)、鄂棉12號(hào)、鄂棉14號(hào)、湘棉10號(hào)、湘棉11號(hào)、渝棉1號(hào)、遼棉1號(hào)、遼棉9號(hào)、遼棉16號(hào)、贛棉6號(hào)、贛棉10號(hào)、湘棉10號(hào)和湘棉11號(hào)，并分別編號(hào)NG1～NG50。

1.2 試驗(yàn)實(shí)施

試驗(yàn)于2017年在位于新疆阿拉爾市的農(nóng)一師十六團(tuán)6連的試驗(yàn)田進(jìn)行。于2017年4月13日播種，采用人工點(diǎn)播（點(diǎn)播在已經(jīng)覆膜打孔好的種穴中），機(jī)采棉的行距配置模式（10+66+10+66+10）cm，每個(gè)材料種1膜。

1.3 調(diào)查方式

在2017年7月14～25日持續(xù)12天≥37℃的高溫天氣過(guò)去5天后，即2017年7月30日，對(duì)50份材料進(jìn)行調(diào)查，每份材料隨機(jī)選擇5株，主要調(diào)查柱頭高低、花藥多少、花藥飽癟、鈴大小、僵小鈴（指停止發(fā)育失水變干的小鈴）數(shù)、脫落數(shù)、鈴數(shù)及表觀耐性等8種農(nóng)藝性狀。其中僵小鈴數(shù)、脫落數(shù)和現(xiàn)有鈴數(shù)調(diào)查的是棉花上部三臺(tái)果枝的數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種的表觀耐性

將50份材料數(shù)據(jù)根據(jù)表觀耐性分為三類(lèi)，統(tǒng)計(jì)得出表觀對(duì)高溫逆境表現(xiàn)為高耐性的材料有17份、中耐性的材料有20份、低耐性（敏感）的材料有13份。所以由于持續(xù)高溫的原因50份耐高溫材料中已經(jīng)有26%的材料在表觀耐性方面表現(xiàn)為敏感，40%的材料表觀耐性為中等。在表觀耐性方面有66%的材料受到高溫影響。

2.2 高溫對(duì)于蕾鈴脫落的影響

對(duì)前面所分的三種表觀耐性類(lèi)型中的每份材料的蕾鈴脫落數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出三幅脫落率的柱狀圖，如圖1、圖2和圖3。

根據(jù)圖1、圖2和圖3可以清晰的看出，表觀耐性為對(duì)高溫的耐受性高的17份材料中只有1份材料的脫落率在60%以上，在表觀耐性為對(duì)高溫的耐受性中等的20份材料中有11份材料的脫落率在60%以上，占總材料的55%，表觀耐性為敏感的13份材料中有11份材料的脫落率在60%以上占總材料的85%。

圖1 表觀耐性為高耐性的材料的脫落率

圖3 表觀耐性為對(duì)高逆境敏感的材料的脫落率

從表1可以看出，在受持續(xù)高溫逆境影響下，蕾鈴脫落嚴(yán)重的材料有23份，占總材料的46%，而在表觀耐性方面，受高溫逆境影響越嚴(yán)重的材料，其脫落率越高。

2.3 不同品種的柱頭高低

棉花在遭遇持續(xù)高溫天氣后，柱頭生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)發(fā)生變異出現(xiàn)長(zhǎng)柱頭花現(xiàn)象，在對(duì)表觀耐性分出的三種類(lèi)型中每份材料的柱頭高中低方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，作出三幅扇形分布圖，如圖4、圖5、圖6。

從圖4～6和表2中可以清晰看出，高耐性的材料，出現(xiàn)長(zhǎng)柱頭花現(xiàn)象材料的比例為12%，中耐性的材料，出現(xiàn)長(zhǎng)柱頭花現(xiàn)象材料的比例為25%，低耐性（敏感）的材料，出現(xiàn)長(zhǎng)柱頭花現(xiàn)象材料的比例為31%。

表1 表觀耐性三類(lèi)材料脫落率在60%以上的材料數(shù)及所占的比率

2.4 不同品種的花藥多少、花藥飽癟、鈴大小

在棉花生長(zhǎng)發(fā)育期間，由于遭受持續(xù)高溫天氣的影響，會(huì)使得花藥量減少、畸形花藥增多、授粉受到抑制導(dǎo)致棉鈴生長(zhǎng)較小，畸形鈴增多。在對(duì)50份材料的花藥多少、花藥飽癟、鈴大小方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)作出表2。

表2 三類(lèi)材料的花藥多少、花藥飽癟和鈴大小情況

圖4 耐性材料的柱頭長(zhǎng)短扇形圖

圖5 中耐性材料的柱頭長(zhǎng)短扇形圖

圖6 敏感性材料的柱頭長(zhǎng)短扇形圖

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可以看出，在花藥多少、花藥飽癟、鈴大小這三方面所得出的結(jié)果并不與表觀耐性有關(guān)系，但是從匯總后的數(shù)據(jù)可以看出，花藥多少與鈴大小有關(guān)系，因?yàn)楦邷氐挠绊懟ㄋ幜可俚牟牧险?4%，中小棉鈴的材料也占74%，而出現(xiàn)花藥癟粒的僅有4%。

3 討論

棉花在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，會(huì)受到諸多外界因素的影響，而持續(xù)高溫天氣就是其中之一，也是影響比較大的方面。在遭受到持續(xù)高溫天氣后，棉花的花器官、花藥、蕾鈴和表觀耐性等方面在不同程度上受到影響。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也作出了許多研究，鄭東官[5-6]等人的研究發(fā)現(xiàn)，開(kāi)花結(jié)鈴期間氣溫高達(dá)35℃以上，可以直接影響到開(kāi)花前7～10天幼蕾內(nèi)雄蕊的正常生長(zhǎng)發(fā)育，降低花粉活力和結(jié)鈴率。洪繼仁[7]研究發(fā)現(xiàn)，棉花遭遇高溫后，柱頭發(fā)育異常變異，變?yōu)殚L(zhǎng)柱頭花，影響正常的授粉，花藥粒敗育，致使受精不良，降低結(jié)鈴率。高溫逆境降低花粉萌發(fā)，減慢花粉管的生長(zhǎng)速度，這必然影響到花粉粒在柱頭上的萌發(fā)數(shù)目和花粉管到達(dá)胚珠的時(shí)間，最終授粉受精不正常，不受精的棉鈴在開(kāi)花7天后100%脫落[8]。唐耀生[9]等人研究認(rèn)為棉鈴發(fā)育過(guò)程中受高溫天氣的影響會(huì)使得棉鈴發(fā)育不全，出現(xiàn)小鈴畸形鈴的現(xiàn)象。勾玲[10]等人研究認(rèn)為不同生態(tài)棉區(qū)單鈴重的變化與氣象因子具有一定的相關(guān)性，花鈴期遭受高溫會(huì)使得畸形鈴數(shù)量增加。田東洋[11]等人披露Jain在2007年研究認(rèn)為，花藥發(fā)育時(shí)碳水化合物的積累對(duì)后期花粉粒成熟和花粉管生長(zhǎng)至關(guān)重要，高溫逆境導(dǎo)致糖和淀粉代謝異常是導(dǎo)致花粉發(fā)育不正常以及雄性不育的重要原因，致使后期蕾鈴脫落數(shù)增加。從前人的研究中可以看出，棉花生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中受高溫天氣影響主要集中在開(kāi)花結(jié)鈴期間。

4 結(jié)論

由于持續(xù)12天的高溫天氣，50份材料的主要性狀均受到不同程度的影響，就表觀耐性來(lái)說(shuō)，已經(jīng)有40%的材料表現(xiàn)出了中等耐性，26%的材料表現(xiàn)為對(duì)高溫敏感。而作為調(diào)查的50份材料還是目前已經(jīng)篩選出的較耐高溫材料，就已經(jīng)有66%的材料不能適應(yīng)目前的高溫環(huán)境。在蕾鈴脫落方面，持續(xù)高溫天氣是導(dǎo)致蕾鈴脫落的一個(gè)主要原因，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)得出，已經(jīng)有46%的材料在8月初期的脫落率達(dá)到60%以上，而本研究的調(diào)查數(shù)據(jù)還是每株棉花的上三臺(tái)果枝。在柱頭的生長(zhǎng)發(fā)育方面，由于持續(xù)高溫天氣的影響，有48%的材料出現(xiàn)了長(zhǎng)柱頭花現(xiàn)象，同時(shí)還有74%的材料花藥量少，74%的材料是中小鈴，出現(xiàn)花藥癟粒的材料有4%。

根據(jù)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析得出，由于持續(xù)高溫的影響，棉花的主要性狀中表觀耐性、蕾鈴脫落、柱頭高低等三方面表現(xiàn)一致。花藥多少、花藥飽癟、鈴大小等三方面雖然不與其他三方面保持一致，但在面對(duì)高溫天氣時(shí)，還是受到了很大的影響。