抗旱劑對棉花生長發育和產量、品質的影響研究

王 新,陳 兵,余 渝,王 剛,王 瓊,孫樂鑫,2,陳子杰,2

(1.新疆農墾科學院棉花研究所/農業農村部西北內陸區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室,新疆 石河子 832003;2.石河子大學農學院,新疆 石河子 832003)

近年來,隨著全球氣候變暖,我國出現大范圍干旱,大多數春播作物減產或秋播作物無法成熟,造成嚴重減產甚至絕收[1-2]。抗旱性是指作物具有經受干旱而受害最小、減產最少的一種性質,是作物在干旱環境中生長、繁殖和生存以及干旱解除后迅速恢復正常代謝的能力[3]。棉花是喜光好溫作物,但持續高溫和干旱不僅影響棉葉生長,還會導致其光合作用減弱,呼吸強度增大,從而降低了碳水化合物的積累[4]。頻發的高溫天氣是危害棉花生產的重要氣候災害[5],高溫極易造成幼蕾和幼花脫落,對籽棉產量和棉纖維品質的形成產生不利影響[6-7],研究表明,高溫導致生產中蕾鈴的脫落率可達70%以上[8-9]。

生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯等植物調節劑的先后發現和利用在作物抗旱性提高、產量增加和品質改善等方面發揮了巨大作用[10]。抗旱劑是重要的植物生長調節劑,國內外學者針對作物噴施抗旱劑的效果進行了相關研究。王志偉等[11]通過在冬小麥關鍵生育期分次噴施抗旱劑,發現噴施抗旱劑可以增強冬小麥的抗逆性,提高土壤水分利用效率,且對增加成穗率、穗粒數和千粒重有利;劉順國等[12]研究表明,噴施抗旱劑后,玉米株高、穗數、千粒重等都有明顯提高,增產效果顯著。任立紅等[13]研究發現,生育期內噴施2次抗旱劑處理的棉花各項農藝性狀優于噴施1次,噴施1次抗旱劑以蕾期噴施處理各項農藝性狀和品質指標最優。孫洪波等[14]研究表明,抗旱劑浸種可以增加棉花幼苗的含水量、干重和根冠比,提高葉片光合性能,促進植株干物質量的積累。Da等[15]研究發現,葉面噴施硝普鈉鹽可顯著改善盆栽角生植物葉片相對含水量和葉片水勢,同時大幅提高植株干物質積累。Yuan等[16]發現,與對照相比,葉片噴施植物調節劑和PEG化學劑浸種均能提高玉米種子在干旱脅迫下的萌發速率以及幼苗的干物質積累量。陳靜等[17]研究發現,與噴施清水相比,噴施甜菜堿后,不同播期處理的夏玉米產量均有所增加,2個品種產量增幅分別為3.05%～12.81%和2.08%～7.83%,百粒重平均增加0.88 g和0.06 g;噴施甜菜堿縮小了各品種不同播期處理間玉米產量的差異。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2021年在新疆石河子市新疆農墾科學院棉花研究所試驗田(44°19′N,86°03′E)進行。該區年降雨量210 mm,年均蒸發量1 637.8 mm。土壤為輕度鹽堿性中壤土,pH為7.89,全鹽含量2.3%,有機質含量17.2 g·kg-1,全氮含量0.11%,有效磷含量50.1 mg·kg-1,速效鉀含量444.0 mg·kg-1。供試棉花品種為‘金墾1775’。

1.2 試驗設計

試驗設置3種抗旱劑:黃腐酸鉀(新疆正午農業有限公司,天然礦源黃腐酸,黃腐酸≥50%,腐殖酸≥3%,N≥6%,P2O5≥6%,K2O≥10%),微生元植物蛋白免疫劑(湖北微生元生物科技有限公司,氨基酸總量≥100 g·L-1,鋅+硼≥20 g·L-1,多聯免疫蛋白≥1 g·L-1),正業沃特含氨基酸水溶肥(海南正業中農高科股份有限公司,氨基酸總量≥100 g·L-1,鋅+硼≥20 g·L-1),分別用K1、K2、K3表示,噴施劑量分別為:450 g·hm-2、450 ml·hm-2、300 ml·hm-2;3個噴施時期:蕾期(6月15日)1次,蕾期+花期(6月15日+7月15日)2次,花期(7月15日)1次,分別用A1、A2、A3表示;不噴施抗旱劑為對照(CK),共10個處理,3次重復,田間隨機區組排列,小區面積為67.5 m2,四周各種植2條保護行,試驗處理見表1。

試驗采用膜下滴灌、膜上點播、(66+10) cm機采棉栽培模式,株距10 cm,理論株數24.0萬株·hm-2,覆膜寬205 cm,1膜6行3條滴灌帶。CK處理為完全灌溉模式,即生育期灌水+其余處理噴施抗旱劑前持續灌水16 h,全生育期灌水9次,灌水量為5 700 m3·hm-2;噴施抗旱劑處理為不完全灌溉模式,即生育期灌水+噴施抗旱劑前16 h開始控水,時間為當次生育時期灌水后第3天,提前4 h關閉控水閥(即僅灌水12 h),控水量45 m3·h-1·hm-2,每次總控水量為180 m3·hm-2,蕾期噴施處理灌水關閉1次,花期噴施處理灌水關閉1次,蕾期+花期噴施處理灌水共關閉2次,形成干旱脅迫微環境,A1、A2和A3處理灌水量分別為5 520、5 340、5 520 m3·hm-2。

棉花于4月18日播種,4月24日出苗,出苗后即進行齊苗化控,噴施98%甲哌鎓7.5 g·hm-2,蕾期化調1次,噴施98%甲哌鎓30～45 g·hm-2;7月5日人工打頂,打頂前化調1次,噴施98%甲哌鎓105 g·hm-2,打頂后7 d化調1次,噴施98%甲哌鎓195 g·hm-2;9月7日機車噴施脫葉劑(80%瑞脫龍300 g·hm-2)+乙烯利1 050 g·hm-2,10月20日收獲。播前未施基肥,追肥為尿素(含N 46%),硫酸鉀(含K2SO434%),磷酸二氫鉀(含P2O552%和K2O 34%),均隨水滴施,根據棉花需肥規律,全生育期氮、鉀、磷肥施用量分別為720、180、375 kg·hm-2。其他病蟲草害防治按正常田間管理進行。試驗期間(4—10月)每月日照時數和降雨量分別為264.7、306.9、313.0、319.3、313.1、274.9、230.3 h和1.2、33.5、8.1、12.8、22.8、2. 3、14.1 mm。

表1 試驗處理

1.3 測定項目與方法

1.3.1 農藝性狀指標 噴施抗旱劑處理前一天,每個處理在內行、中行、外行隨機選取長勢一致的棉株各3株,3個重復,掛牌標記測定固定植株的株高、果枝臺數、蕾數、花數、葉齡、始果節位等農藝性狀。測定間隔為7～10 d,直到固定植株上沒有蕾和花為止。各指標計算生育期平均值后進行分析。

1.3.2 干物質量 農藝性狀指標調查當天同步整株取樣,每個處理選擇長勢一致棉株6株,將地上部植株按莖、葉、蕾、花、鈴和地下部根各器官分裝好,在烘箱中105℃下烘15 min殺青,然后在85℃下烘干達恒重,稱重后計算各器官干物質量及地上部干物質量。各處理計算生育期平均值后進行分析。

由圖4可以看出,尾流效應降低了風電場的輸出功率,與理論分析結果相一致。尾流效應對風電場造成了一定的能量損失。忽略尾流效應會使模型結果過于樂觀,而簡單用尾流典型值代替尾流損失則會使結果過于保守。

1.3.3 葉面積指數 干物質量測定當天將3株棉株葉片從葉柄處摘下,通過掃描儀掃描單株葉片并利用Scion Image計算葉面積從而得到葉面積指數。

LAI=LA×D/6667000

式中,LAI為葉面積指數,LA為單株葉面積(cm2),D為種植密度(株·m-2);各處理計算LAI生育期平均值后進行分析。

1.3.4 根系形態指標 在棉花的現蕾期、開花期、結鈴吐絮期整株取樣后從子葉節部位截取根樣,裝入大塑料袋中,借助0.25 mm土壤篩和尼龍網用自來水將根系沖洗干凈,放入裝有少量水的有機玻璃盤,用鑷子小心將每條根展開,使根與根之間不交叉、不重疊,用根系圖像分析軟件WinRHIZO對每個棉株根系進行掃描檢測,每個處理重復3次,測定根長、根直徑、根體積、根面積等指標。

1.3.5 根冠比 根冠比=根干質量/地上部干物質量。

1.3.6 產量和品質 收獲前各處理劃定測產小區6.67 m2,測定株數、單株結鈴數,取樣測單鈴重,并計算每公頃籽棉產量,理論籽棉產量=每公頃株數×每公頃鈴數×每公頃鈴重,重復3次。收獲前每個處理選擇連續20株上、中、下部吐絮鈴各20朵并編號,軋花后送國家農業農村部棉花纖維檢測室測定棉纖維品質(上半部平均長度、斷裂比強、馬克隆值、整齊度、伸長率)。上半部平均長度(mm)是指重量占所測棉纖維一半的較長部分纖維的平均長度;斷裂比強(cN·tex-1)是衡量纖維抵抗拉伸的能力(拉伸強度)的指標之一;馬克隆值是反映棉花纖維線密度與成熟度的綜合指標;整齊度(%)是指棉纖維平均長度占上半部平均長度的百分率;伸長率(%)是指棉纖維拉伸至斷裂時增加的長度占原纖維長度的百分比。

1.3.7 經濟效益指標 毛收入(元·hm-2)=(處理籽棉產量-CK籽棉產量)×籽棉收購價(元·kg-1);總收入(元·hm-2)=處理籽棉產量(kg·hm-2)×籽棉收購價(元·kg-1);節水金額(元·hm-2)=節水量(m3·hm-2)×水價(元·m-3);純收入(元·hm-2)=毛收入(元·hm-2)+節水金額(元·hm-2)﹣抗旱劑投入(元·hm-2)-植棉投入(元·hm-2)。

1.3.8 水分利用效率 于播種前、每次灌水前一天和收獲后取1 m土層的土壤,利用烘干法(每10 cm土層取一個樣)測定土壤含水量b,并計算土壤貯水量W、土壤耗水量ET和水分利用效率WUE,計算公式如下[]。

b(%)=(濕土重-烘干土重)/烘干土重×100%

W(mm)=h×a×b×10

ET(mm)=R+I-F±Q+ΔW

WUE(kg·hm-2·mm-1)=Yield/ET

式中,h、a分別為土層深度(cm)、土壤容重(g·cm-3),10為轉換系數;R為生育期內有效降雨量(mm),I為灌水量(mm),F為地表徑流量(mm),Q為深層滲漏量(mm),ΔW為計算時段內土壤貯水量的變化,考慮到試驗田無地表徑流和深層滲漏,故F=0,Q=0;Yield為各處理的籽棉產量(kg·hm-2)。

1.4 數據處理

采用SPSS 13.0和Microsoft Excel對數據進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 抗旱劑對棉花農藝性狀的影響

由表2可知,噴施抗旱劑對棉花株高、果枝臺數、蕾數、花數和葉齡具有不同程度影響。K1A1、K1A3、K2A1、K2A2、K2A3、K3A1處理株高與CK差異顯著,較CK提高2.9～5.8 cm;各處理果枝臺數較CK增加0.3～0.7臺;K1A1、K1A2、K1A3、K2A2、K3A1、K3A2、K3A3處理蕾數較CK增加1.3～2.4個;K2A3、K3A1、K3A3處理的花數與CK差異顯著,均較CK增加0.41個;除K2A1、K2A2處理葉齡與CK差異不顯著外,其他處理葉齡與CK均差異顯著,較CK高0.8～1.2片。同一抗旱劑不同噴施時期,K1、K3抗旱劑各農藝性狀均表現為蕾期噴施A1、花期噴施A3≥(蕾期+花期)噴施A2,且K1抗旱劑蕾期噴施處理(K1A1)株高顯著高于其(蕾期+花期)2次噴施處理(K1A2),K2抗旱劑花期噴施處理(K2A3)果枝臺數顯著高于其蕾期噴施處理(K2A1),其他處理間各性狀差異均不顯著。同一噴施時期不同抗旱劑,蕾期噴施處理各農藝性狀均表現為K1A1、K3A1>K2A1,且K1抗旱劑蕾期噴施處理(K1A1)果枝臺數和蕾數顯著高于K2抗旱劑蕾期噴施處理(K2A1);花期噴施處理各農藝性狀均表現為K1A3≥K3A3、K2A3,且K2抗旱劑花期噴施處理(K2A3)果枝臺數顯著高于K3抗旱劑花期噴施處理(K3A3),K1抗旱劑花期噴施處理(K1A3)蕾數顯著高于K2抗旱劑花期噴施處理(K2A3),其他處理間各性狀差異均不顯著。綜合分析表明,K1A1、K1A3、K3A1處理株高、果枝臺數、蕾數、花數和葉齡分別較CK高9.0%、9.7%、68.6%、46.1%和7.9%,4.5%、6.9%、62.8%、46.1%和9.4%,8.4%、6.9%、68.6%、46.1%和7.9%,農藝性狀綜合表現較優。

2.2 抗旱劑對棉花地上部干物質量、葉面積指數和根冠比的影響

由表3可知,噴施抗旱劑對地上部干物質量(DM)、葉面積指數(LAI)和根冠比(RSR)具有不同程度影響,其中K2A1、K2A3和K3A1處理DM較CK顯著增加0.3～0.5 t·hm-2,K1A1、K1A2、K1A3、K2A1、K2A2、K3A1、K3A3處理LAI較CK顯著增加0.3～0.6,K1A1、K1A2、K2A1、K2A3、K3A1、K3A2、K3A3處理RSR較CK顯著增加0.01～0.02,其他處理DM、LAI、RSR與CK差異均不顯著。同一抗旱劑不同噴施時期,各抗旱劑DM均表現為蕾期噴施A1、花期噴施A3>(蕾期+花期)噴施A2,且K2A3與K2A2處理差異顯著;各抗旱劑LAI均表現為A1≥A3、A2,且K2A1處理顯著高于K2A2、K2A3,K3A1處理顯著高于K3A2、K3A3;RSR不同噴施時期之間關系各抗旱劑表現有所不同,K1A1顯著高于K1A3處理,K3A2顯著高于K3A1處理,K2不同噴施時間處理間差異不顯著。同一噴施時期不同抗旱劑,蕾期噴施處理DM和LAI均表現為K2A1>K1A1、K3A1,處理間差異不顯著;花期噴施處理DM表現為K2A3>K1A3、K3A3,LAI表現為K1A3>K2A3、K3A3;2個時期噴施處理DM和LAI均表現為K1A2≥K2A2、K3A2,處理間差異不顯著;RSR相同噴施時期不同抗旱劑表現有所不同,(蕾期+花期)噴施處理K3A2顯著高于K2A2,其他時期各處理間差異均不顯著。綜合分析表明,K2A3處理DM,K2A1處理LAI,K1A1、K3A2處理RSR指標較其他處理有所提高,表現較優。

表2 抗旱劑對棉花農藝性狀的影響

表3 抗旱劑對棉花地上部干物質量、葉面積指數和根冠比的影響

2.3 抗旱劑對棉花根系形態指標的影響

由表4可知,噴施抗旱劑對棉花根長(RL)、根直徑(RD)、根體積(RV)和根面積(RA)有不同程度影響。K1A1、K1A2處理RL與CK差異顯著,較CK增加4.6～4.9 cm;K1A1、K2A1、K3A1、K3A2、K3A3處理RD與CK差異顯著,較CK增加0.05～0.07 mm;K1A3、K3A1、K3A2、K3A3處理RV與CK差異顯著,較CK增加1.6～2.1 cm3;各處理RA與CK之間差異不顯著,但較CK高0.02～0.10 mm2。同一抗旱劑不同噴施時期,僅K2A1處理顯著高于K2A2、K2A3,其他各處理間RL、RV、RA差異不顯著,但均高于CK。同一噴施時期不同抗旱劑,蕾期噴施僅K1A1處理RL顯著高于K2A1、K3A1,分別較K2A1、K3A1處理高4.5、3.8 cm;花期噴施僅K3A3處理RV較K2A3顯著增加1.9 cm3;其他同時期各處理間RL、RD、RV和RA差異均不顯著。綜合分析表明,K1A1處理的RL、RA,K2A1處理的RD,K3A3處理的RV、RA,較其他處理高,表現較優。

2.4 抗旱劑對棉花產量和產量構成因子的影響

由表5可知,噴施抗旱劑對單株結鈴數、單鈴重、收獲株數和籽棉產量有不同影響,各處理單株結鈴數、收獲株數和籽棉產量與CK差異不顯著,處理之間差異亦不顯著。各處理單株結鈴數為5.2～5.7個,單鈴重為5.1～5.5 g,收獲株數為20.6～22.5萬株·hm-2;籽棉產量為5 568.6～5 968.3 kg·hm-2,以K1A1、K2A3和K3A1處理的增產效果最好,籽棉產量分別較CK增加5.5%、5.3%和7.2%。K2A3、K3A1處理單鈴重均較CK提高0.4 g。同一抗旱劑不同噴施時期,K1、K2抗旱劑處理單鈴重均表現為花期噴施A3>蕾期噴施A1、(蕾期+花期)噴施A2,且K2A3處理較K2A2、K2A1分別顯著增加0.4、0.4 g;K3抗旱劑處理單鈴重表現為A1>A2>A3,且K3A1較K3A2、K3A3分別顯著增加0.3、0.4 g。同一噴施時期不同抗旱劑,蕾期噴施和2個時期均噴施處理單鈴重表現為抗旱劑K3≥抗旱劑K1、抗旱劑K2,且K3A1分別較K1A1、K2A1處理顯著增加0.3、0.4 g;花期噴施處理則表現為K2A3單鈴重較K3A3顯著增加0.4 g。綜合分析表明,K1A1、K2A3、K3A1處理的籽棉產量最高,產量構成因子配比最優。

2.5 抗旱劑對棉花品質的影響

由表6可知,各處理纖維品質指標上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值、整齊度、伸長率與CK差異均不顯著,除馬克隆值略低外,其余纖維品質指標均高于CK,分別較CK高0.3～0.9 mm、0.6～2.1 cN·tex-1、0.1%～2.0%、0.1%～0.2%,說明所有抗旱處理均對棉花品質有一定提升作用;除斷裂比強度外,其余指標各處理間均無顯著差異。同一抗旱劑不同噴施時期,K1、K2、K3抗旱劑各時期噴施處理上半部平均長度和斷裂比強度均表現為蕾期噴施A1>(蕾期+花期)噴施A2、花期噴施A3,且K1A1處理斷裂比強度顯著高于K1A3,K2A1處理斷裂比強顯著高于K2A3,其余處理間差異不顯著。同一噴施時期不同抗旱劑,各處理纖維品質指標差異均不顯著,但均高于CK(馬克隆值除外)。綜合分析表明,除馬克隆值略低之外,K1A1、K3A1處理的其余棉纖維品質指標均高于其他處理,棉纖維品質較優。

表4 抗旱劑對棉花根長、根直徑、根體積和根面積的影響

表5 抗旱劑對棉花產量和產量構成因子的影響

表6 抗旱劑對棉花纖維品質的影響

2.6 抗旱劑對棉花經濟效益的影響

由表7可知,抗旱劑K1、K2、K3投入分別為180、225、240 元·hm-2,按照2021年籽棉收購均價10.3 元·kg-1計算,各處理總收入均高于CK,增幅為2.6%～7.1%,K1A1、K2A3和K3A1處理最高,分別較CK增加5.5%、5.3%和7.2%;A1、A2、A3各處理分別較CK節水180、360、180 m3·hm-2,水價按0.25 元·m-3計算,各處理節水金額分別為45、90、45 元·hm-2;按植棉成本150 元·hm-2計算,K1A1、K2A3和K3A1處理的純收入分別為2 885.30、2 736.31、3 771.91 元·hm-2。同一抗旱劑不同噴施時期,K1抗旱劑以蕾期噴施處理(K1A1)、K2抗旱劑以花期噴施處理(K2A3),K3抗旱劑以蕾期噴施處理(K3A1)毛收入、總收入和純收入最高;同一噴施時期不同抗旱劑,花期噴施處理以K2抗旱劑(K2A3)、蕾期噴施處理以K3抗旱劑(K3A1)、(蕾期+花期)噴施處理以K3抗旱劑(K3A2)毛收入、總收入和純收入最高。綜合分析表明,K1A1、K2A3和K3A1處理的經濟效益各項指標最優。

2.7 抗旱劑對棉花水分利用效率的影響

由圖1可知,抗旱劑對各處理水分利用效率(WUE)有不同程度的影響。各處理WUE均顯著高于CK,較CK增加5.8%～10.5%。同一抗旱劑不同噴施時期,各抗旱劑處理WUE均表現為蕾期噴施A1>(蕾期+花期)噴施A2、花期噴施A3,K1A1、K1A2顯著高于K1A3,K2A1、K2A3顯著高于K2A2,K3A1顯著高于K3A3。同一噴施時期不同抗旱劑,蕾期噴施各處理間WUE差異不顯著;(蕾期+花期)噴施處理,K1、K3抗旱劑(K1A2、K3A2)顯著高于K2抗旱劑(K2A2);花期噴施處理,K2抗旱劑(K2A3) 顯著高于K1抗旱劑(K1A3)和K3抗旱劑(K3A3)。總體來看,噴施抗旱劑明顯提高了棉花水分利用效率,以K1A1、K2A1、K3A1處理最高。

3 討 論

3.1 抗旱劑對棉花形態和生理指標的影響

使用抗旱劑是提高棉花抗旱性和籽棉產量、品質等指標較為有效、實用的技術途徑。新疆棉區棉花生長時期的高溫出現在6—8月,不同地區35℃以上高溫持續時間為9～33 d不等,7月中旬到8月上旬進入盛花期,該階段的高溫和干旱脅迫是影響棉花花蕾發育和開花結鈴的主要因素[19]。王志偉等[11]研究表明,拔節期、孕穗期和灌漿期葉面噴施一定濃度的抗旱劑能促進冬小麥生長發育,在干旱年份,高濃度噴施處理效果優于低濃度噴施處理,噴施3次效果優于噴施2次。本研究表明,K1A1(K1抗旱劑蕾期噴施)、K1A3(K1抗旱劑花期噴施)和K3A1(K3抗旱劑蕾期噴施)處理的株高、果枝臺數、蕾數和花數均高于CK(不噴施抗旱劑常規處理),說明噴施抗旱劑對提高植株抗旱能力、優化各項農藝性狀指標、防止落蕾和落花具有較好的作用,且蕾期、花期單獨噴施1次效果優于(蕾期+花期)噴施2次,結論與前人研究結果存在一定差異,可能是作物品種、抗旱劑類型、生態條件和栽培技術等不同造成的。白艷紅等[20]、羅杰等[21]研究表明,在播種時撒施抗旱保水劑可顯著加快棉花生育進程,平均株高、分枝數分別較對照高2.6 cm、0.17個;抗旱劑可以增加雞冠花的發枝數、株高、干重和根冠比,與本文的研究結果趨勢相同。說明噴施抗旱劑可對不同作物的生長發育進程和農藝性狀指標產生顯著作用。

趙海峰等[22]研究發現,噴施抗旱劑可使盆栽玉米葉片數量和根長增加,且能有效提高玉米產量。本研究也表明K1A1(K1抗旱劑蕾期噴施)、K1A3(K1抗旱劑花期噴施)和K3A3(K3抗旱劑花期噴施)處理根長、根直徑、根體積、根面積均高于CK,可見在A1(蕾期)、A3(花期)噴施抗旱劑對棉花根系功能的構建和根系形態的建成具有積極影響。趙春艷等[23]在南疆鹽漬化棉田施用“FA旱地龍”抗旱生長營養劑,棉花株高、莖粗、葉面積等均顯著增加,表明在不同土壤條件下噴施抗旱劑均能較好地促進棉花生長發育。成志明等[24]研究發現,在干旱條件下,葉面噴施抗旱劑可促進冬小麥幼苗根系的生長,同時很好地協調了產量構成要素(穗數、穗粒數和千粒重)。本研究是在控水微旱情況下進行的,得到的結論與其相似,表明在干旱脅迫條件下,噴施抗旱劑能較大限度地提高不同作物抗旱能力,但并非施用量越多越好,需根據作物生長情況和抗旱劑的作用效果適量噴施。

表7 抗旱劑對棉花經濟效益的影響/(元·hm-2)

3.2 抗旱劑對籽棉產量和棉纖維品質的影響

本研究中,K1A1(K1抗旱劑蕾期噴施)、K3A1(K3抗旱劑蕾期噴施)和K2A3(K2抗旱劑花期噴施)處理單株結鈴數、單鈴重和籽棉產量均高于CK;K1A1、K3A1處理上半部平均長度和斷裂比強均高于CK,說明噴施抗旱劑能在一定程度上緩解干旱脅迫對棉株生長和棉鈴發育的不良影響。劉英等[25]研究表明,葉面噴施“FA旱地龍”抗旱劑后,棉花單鈴重和籽棉產量較CK分別增加了11.6%和10.6%。李磐等[26]研究表明,抗旱劑與保水劑能夠顯著增加棉花產量,增產幅度為2.55%～29.71%,同時顯著提高了棉花單鈴重。張玉屏等[27]研究發現,在干旱脅迫條件下,噴施抗旱劑有利于穩定水稻有效穗數,增加每穗粒數和植株干物質量,使其保持穩定的株高和較高的莖蘗數,進而獲得穩定產量。可見,噴施抗旱劑對緩解干旱脅迫造成的作物減產具有顯著作用。白艷紅等[20]研究表明,抗旱保水劑對農作物有明顯的增產效果和改善品質的作用,可使棉花纖維增長和產量提高。張建新等[28]研究表明,在小麥拔節期葉面噴施MFB多功能抗旱劑后,小麥粗蛋白含量、面筋含量和賴氨酸含量分別較不施用抗旱劑處理增加0.98%、37.7%和0.07%,小麥籽粒營養品質得到改善。

3.3 抗旱劑對棉花經濟效益和水分利用效率的影響

棉花經濟效益是衡量抗旱劑噴施效果的重要指標。吳勇等[29]研究表明,噴施抗旱劑能顯著提高冬小麥種植的經濟效益,各處理較對照平均增收1 147.5 元·hm-2。劉順國等[12]研究發現,玉米噴施抗旱劑雖然成本增加,但效益也顯著增加,較不噴施處理純增效益500.25～1 893.75 元·hm-2。伏旭東[30]研究發現,用抗旱拌種劑拌種育苗,水稻純經濟效益為361.05～456.60元·hm-2,分蘗期噴施經濟效益達697.50～1 108.50 元·hm-2。莫海濤等[31]研究表明,施用腐植酸液肥后,每公頃籽棉的平均產量達到6 731 kg,與常規施肥處理相比增產率為12.3%,增產效果和經濟效益提高顯著。本研究除CK外其余處理均為控水形成的微旱處理,在節水前提下,各處理毛收入、總收入、純收入均高于CK,且K1A1、K2A3和K3A1處理均優于其他處理,研究結果與前人較為一致。

李磐等[26]研究表明,施用抗旱保水劑可顯著提高棉花水分利用效率,且水分利用效率隨著抗旱保水劑施用量的增大而提高。席吉龍等[32]研究表明,在干旱脅迫條件下,小麥播種前進行抗旱劑拌種可極顯著提高其收獲期水分利用效率,較CK提高60.81%。可見,葉面噴施抗旱劑或抗旱劑拌種均能提高不同作物水分利用效率。本研究也表明,生育期噴施抗旱劑可不同程度地提高棉花水分利用效率(WUE),且K1(黃腐酸鉀)、K2(微生元植物蛋白免疫劑)、K3(正業沃特含氨基酸水溶肥)3種抗旱劑均在A1(蕾期)噴施水分利用效率最高。

4 結 論

1)噴施抗旱劑會對棉花生長發育、形態指標等產生一定程度影響,各指標受影響程度表現為蕾數>花數>株高>果枝臺數。

2) 噴施抗旱劑后棉花地上部干物質量、葉面積指數、根冠比、根系形態指標及籽棉產量均優于CK;除馬克隆值略低外,其余纖維品質指標均較CK有所增加。與常規處理相比,噴施抗旱劑有良好的節水增產及提高棉花經濟效益的效果。

3) K1A1處理各方面均表現較優,K2A1處理在葉面積指數、根直徑和水分利用效率等方面表現較優,K2A3處理在干物質量、產量和經濟效益等方面表現較優,K3A1處理在農藝性狀、產量、品質、經濟效益和水分利用效率等方面表現較優。綜合而言,K1(黃腐酸鉀)、K2(微生元植物蛋白免疫劑)、K3(正業沃特含氨基酸水溶肥)3種抗旱劑在A1(蕾期)噴施為新疆棉區適宜推廣的棉花抗旱節水栽培模式。