王朝暉,鐘林光，陳益元，步洪鳳，李鴻達(dá)

（常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物系，湖南常德415000）

長(zhǎng)江流域棉區(qū)是我國(guó)商品棉生產(chǎn)的重要區(qū)域，該區(qū)域秋后日照充裕，氣候溫暖，霜凍來得遲，有效開花結(jié)鈴期比長(zhǎng)江以北棉區(qū)長(zhǎng)，這些優(yōu)越的自然條件，是棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提和保證。其特殊的生態(tài)環(huán)境條件產(chǎn)生了與其它棉區(qū)有很大差異的栽培技術(shù)體系：以種植雜交棉為主，采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗，稀植大棵，主攻早秋桃為主要措施的高產(chǎn)栽培技術(shù)，使該區(qū)域棉花單產(chǎn)名列前茅。但該地區(qū)長(zhǎng)期大面積推廣營(yíng)養(yǎng)缽育苗和免耕栽培技術(shù)，栽培技術(shù)體系的基礎(chǔ)研究相對(duì)落后，尤其是育苗方式與耕作方式對(duì)抗蟲雜交棉高產(chǎn)生理機(jī)制研究更為少見。研究育苗、耕作方式與棉花生理特性的關(guān)系，對(duì)棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培和新品種的選育具有理論上的指導(dǎo)意義[1-4]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試棉花品種為“湘雜棉3號(hào)”，由湖南省棉花科學(xué)研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2010年在湖南省常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物科學(xué)園進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤是紅壤，土壤肥力中等。試驗(yàn)設(shè)A、B兩因子，A為育苗方式，A1為水浮育苗（按陳金湘等[5]提出的操作規(guī)程進(jìn)行），A2為營(yíng)養(yǎng)缽育苗（按DB43／T 286-2006棉花栽培技術(shù)規(guī)范執(zhí)行），A3穴盤育苗（按陳德華等[6]提出穴盤育苗技術(shù)進(jìn)行）；B為耕作方式，B1為翻耕（耕深約為20cm），B2為旋耕(耕深約為10cm），B3為免耕。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組排列，組合 處 理 分 別 為 A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2，A3B3，重復(fù)三次，小區(qū)面積20m2，四周設(shè)保護(hù)行。2010年4月15日播種，5月20日移栽。栽培管理按湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB/T－88進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

花鈴期分別在下部(第1-6臺(tái)果枝)、中部(第7-12臺(tái)果枝)、上部(第13-18臺(tái)果枝)3個(gè)部位的1-2果節(jié)于開花當(dāng)天掛牌標(biāo)記棉鈴，掛牌后每10 d左右取一次標(biāo)記棉鈴對(duì)應(yīng)的果枝葉片，測(cè)定葉片光合速率、葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量和丙二醛含量。

葉片光合速率用美國(guó)產(chǎn)CID-301便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定，測(cè)定時(shí)間選擇在北京時(shí)間12：00－14：00。葉綠素含量的測(cè)定采用改進(jìn)的鄒琦[7]的方法，95%酒精浸泡至葉片完全失綠，在665 nm、649 nm、470 nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量測(cè)定參照READ等[8]考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，用樣量根據(jù)實(shí)際情況稍做改動(dòng)，在595nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定?？扇苄蕴呛繙y(cè)定采用蒽酮比色法[9]。丙二醛含量的測(cè)定參照鄒琦[7]的方法測(cè)定，在600nm、532nm、450nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定。采用常規(guī)法測(cè)定單株干物質(zhì)量和單株葉面積。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工具

采用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)有：Excel2003，DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)葉片光合速率的影響

通過分析不同處理對(duì)葉片光合速率的影響，可以看出上部鈴果枝葉片光合速率最大，不同處理、生育期平均光合速率達(dá)到18.26 umol/m2·s，其次是中部鈴果枝葉片光合速率為15.51 umol/m2·s，下部鈴果枝葉片光合速率最小為13.01 umol/m2·s，比上部鈴果枝葉片低 39.4%(表 1），這與葉片相互遮陰有關(guān)。當(dāng)鈴齡20d的時(shí)候果枝葉片光合速率最大，隨棉鈴增長(zhǎng)果枝葉光合速率的變化趨勢(shì)為單峰拋物線。鈴齡40d的時(shí)候果枝葉片光合速率最小。

由極差值（R）分析得知，育苗方式極差值73.2，耕作方式極差值43.7，優(yōu)水平為A＞B,主次順序?yàn)锳1，B1，育苗方式對(duì)葉片光合速率影響大于耕作方式。同一生育時(shí)期同部位果枝葉片光合速率表現(xiàn)為水浮育苗＞營(yíng)養(yǎng)缽育苗＞穴盤育苗，翻耕＞旋耕＞免耕。表明水浮育苗有利于葉片光合速率提高，翻耕有利于葉片光合速率提高。葉片光合速率最高組合為水浮育苗+翻耕，不同生育期光合速率平均值為18.92 umol/m2·s，其次為水浮育苗+旋耕。最低組合為穴盤育苗+免耕處理，不同生育期光合速率平均值為12.15 umol/m2·s。水浮育苗+翻耕組合葉片光合速率比穴盤育苗+免耕組合葉片光合速率高55.7%。

表1 不同處理不同部位棉花果枝花鈴期葉片光合速率 （單位：umol/m2.s）

2.2 不同處理對(duì)不同部位果枝葉片葉綠素含量的影響

葉綠素含量是衡量植物葉片衰老的指標(biāo)之一，隨著葉片的衰老，葉綠素逐漸降解，葉色變黃。因此，葉片衰老的顯著特征之一是葉綠素含量下降，且葉綠素含量下降越快，表明葉片衰老越快。

由表2可見，棉株上部、中部、下部果枝葉片葉綠素含量當(dāng)棉鈴在20d時(shí)達(dá)到最高，隨后逐步下降。通過比較不同部位果枝葉片葉綠素含量發(fā)現(xiàn)，上部果枝葉片葉綠素含量高于中下部果枝葉片葉綠素含量，在棉株衰老過程中，下部果枝葉片葉綠素含量下降速度最快，這與下部葉片透光、通風(fēng)條件差有關(guān)。果枝葉片葉綠素含量總體表現(xiàn)為水浮育苗＞營(yíng)養(yǎng)缽育苗＞穴盤育苗，翻耕＞旋耕＞免耕，水浮育苗和翻耕利于保持較高的葉綠素含量，穴盤育苗、免耕葉綠素含量低，在棉鈴生長(zhǎng)后期葉綠素含量下降較快，表現(xiàn)出早衰加速現(xiàn)象，并且這一規(guī)律在不同部位果枝葉上表現(xiàn)一致。

由極差值（R）分析得知，育苗方式極差值53.6，耕作方式極差值35.1，優(yōu)水平為A＞B,主次順序?yàn)锳1，B1，育苗方式對(duì)果枝葉片葉綠素含量影響大于耕作方式。通過方差單因素分析水浮育苗與營(yíng)養(yǎng)缽育苗、穴盤育苗葉綠素含量差異達(dá)到極顯著差異，翻耕、旋耕、免耕之間葉綠素含量達(dá)到顯著差異。葉片葉綠素含量最高組合為水浮育苗+翻耕，不同生育期葉綠素含量平均值為1.7mg/g。最低組合為穴盤育苗+免耕，不同生育期葉綠素含量平均值為1.14mg/g。水浮育苗+翻耕組合葉片葉綠素含量比穴盤育苗+免耕組合葉片葉綠素含量高49.1%。

表2 不同處理不同部位棉花果枝葉葉綠素含量 （單位：mg/g）

2.3 不同處理對(duì)葉面積指數(shù)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明（表3），隨著生育時(shí)期推進(jìn)，到花鈴盛期各處理的葉面積指數(shù)均達(dá)到最大值，水浮育苗+翻耕組合葉面積指數(shù)達(dá)到3.88，穴盤育苗+免耕組合葉面積指數(shù)也達(dá)到3.39，整個(gè)生育期葉面積指數(shù)呈現(xiàn)出拋物線型變化。同一生育時(shí)期翻耕葉面積指數(shù)大于旋耕和免耕葉面積指數(shù)，水浮育苗葉面積指數(shù)大于營(yíng)養(yǎng)缽育苗+穴盤育苗。通過單因素分析可知，耕作方式之間葉綠素含量達(dá)到顯著差異，育苗方式之間葉綠素含量達(dá)到極顯著差異。

表3 不同處理不同生育時(shí)期棉花葉面積指數(shù)

2.4 不同處理單株干物質(zhì)積累及分配特征

試驗(yàn)結(jié)果表明（表4），就育苗方式而言，干物質(zhì)積累和生殖器官干重表現(xiàn)為水浮育苗高于營(yíng)養(yǎng)缽育苗、穴盤育苗。主要原因是苗床營(yíng)養(yǎng)液為棉苗生長(zhǎng)發(fā)育提供了良好的養(yǎng)分、水分等條件，促進(jìn)了棉苗生長(zhǎng)。有利于培育壯苗。就耕作方式而言，翻耕高于旋耕、免耕，主要原因是翻耕改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于根系發(fā)育，能為棉株生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)。方差分析結(jié)果顯示，不同時(shí)期各處理差異達(dá)到顯著水平。

表4 不同處理不同生育時(shí)期棉花單株干物質(zhì)積累與分配

在棉花生育前、中期（盛花期前），各處理生殖器官與干物質(zhì)總重的比值基本趨于一致。隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，到了盛鈴期和吐絮期，水浮育苗+翻耕組合生殖器官干重分別為104.0g/株、120.2 g/株，生殖器官干重與總重的比值分別為0.481、0.546，而免耕和穴盤育苗組合生殖器官干重分別為52.6g/株、62.6g/株，生殖器官干重與總重的比值偏低，分別為0.354、0.408，表現(xiàn)出早衰趨勢(shì)。

2.5 不同處理對(duì)不同部位果枝葉可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

蛋白質(zhì)是植物生命特征的重要體現(xiàn)，其相對(duì)含量可反映植株的生理狀態(tài)。蛋白質(zhì)含量降低是衰老過程的一個(gè)顯著標(biāo)志。由極差值（R）分析得知，育苗方式極差值48.3，耕作方式極差值28.6，優(yōu)水平為A＞B,主次順序?yàn)锳1，B1，對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量影響大小的順序?yàn)橛绶绞剑靖鞣绞健Ｓ绶绞胶透鞣绞綄?duì)可溶性蛋白質(zhì)影響表現(xiàn)為水浮育苗＞營(yíng)養(yǎng)缽育苗＞穴盤育苗，翻耕＞旋耕＞免耕。通過方差分析各處理可溶性蛋白質(zhì)含量差異達(dá)到顯著性水平。水浮育苗和翻耕組合果枝葉可溶性蛋白質(zhì)平均值為14.03mg/g，免耕和穴盤育苗組合平均值為9.28mg/g（表5），說明水浮育苗和翻耕組合有利于果枝葉可溶性蛋白質(zhì)提高。

上部果枝葉蛋白質(zhì)含量隨鈴齡增大而降低，下降趨勢(shì)快，中部果枝葉蛋白質(zhì)含量隨鈴齡增大先增加到棉鈴30 d達(dá)到高峰期，之后逐漸降低。下部果枝葉蛋白質(zhì)含量隨棉鈴增大果枝葉蛋白質(zhì)含量逐漸增加。

表5 不同處理不同部位棉花果枝葉可溶性蛋白質(zhì)含量 （單位：mg/g）

2.6 不同處理對(duì)不同部位果枝葉可溶性糖含量的影響

可溶性糖是葉片重要組成成分，其含量下降預(yù)示著葉片衰老的開始。從表6可見，上部果枝葉可溶性糖含量隨鈴齡增大而降低，下降趨勢(shì)快，中部果枝葉可溶性糖含量隨鈴齡增大先增加到棉鈴20d達(dá)到高峰期，之后逐漸降低。下部果枝葉可溶性糖含量隨鈴齡增大先增加到棉鈴30d達(dá)到高峰期，之后逐漸降低。盡管上部果枝葉可溶性糖隨生育進(jìn)程下降速率快，但在棉鈴40d時(shí)與中下部棉鈴果枝葉相差無幾。由極差值（R）分析得知，育苗方式極差值62.7，耕作方式極差值35.7，優(yōu)水平為A＞B,主次順序?yàn)锳1，B1，育苗方式對(duì)可溶性糖含量影響大于耕作方式。育苗方式和耕作方式對(duì)可溶性糖影響表現(xiàn)為水浮育苗＞營(yíng)養(yǎng)缽育苗＞穴盤育苗，翻耕＞旋耕＞免耕。通過方差分析各處理可溶性糖含量差異達(dá)到顯著性水平，翻耕和水浮育苗組合可溶性糖含量最高，其平均值達(dá)到7.2mg/g，比可溶性糖含量最低的免耕和穴盤育苗組合（4.6mg/g）高56.5%，有利于果枝葉可溶性糖含量提高。

表6 不同處理不同部位棉花果枝葉可溶性糖含量 （單位：mg/g）

2.7 不同處理對(duì)不同部位果枝葉MDA含量的影響

MDA是一種強(qiáng)烈的能與細(xì)胞內(nèi)其他成分發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)，因而易引起對(duì)酶和膜的嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)完整性及生理功能的破壞，是反映膜質(zhì)過氧化程度的重要指標(biāo)，在植株衰老過程中不斷的積累。

由表7可見上中部果枝葉MDA含量隨生育進(jìn)程而增加，下部果枝葉MDA含量增加幅度較小。從果枝部位來看，MDA含量為上部葉＞中部葉＞下部葉。說明上部葉片的衰老速度快，下部果枝葉相對(duì)速度較慢。

由極差值（R）分析得知，育苗方式極差值49.5，耕作方式極差值21.8，優(yōu)水平為A＞B,主次順序?yàn)锳1，B1，育苗方式對(duì)果枝葉MDA含量影響大于耕作方式，免耕MDA含量＞旋耕MDA含量＞翻耕MDA含量，穴盤育苗MDA含量＞營(yíng)養(yǎng)缽育苗MDA含量＞水浮育苗MDA含量。免耕和穴盤育苗組合MDA含量最高，翻耕和水浮育苗組合MAD含量最低，通過方差分析各處理可溶性糖含量差異達(dá)到顯著性水平，翻耕和水浮育苗組合MDA含量為30.46 umol/g，比免耕和穴盤育苗組合MDA含量（42.29 umol/g）低38.8%，說明翻耕和水浮育苗組合能延緩棉株衰老。

表7 不同處理不同部位棉花果枝葉MDA含量 （單位：umol/g）

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，翻耕和水浮育苗組合有利于保持葉片較高的光合速率、較高的葉綠素含量、較高的葉面積指數(shù)、較多單株干物質(zhì)積累，旋耕和營(yíng)養(yǎng)缽育苗組合次之，免耕和穴盤育苗組合最低。翻耕和水浮育苗組合能使棉株不同部位果枝葉可溶性蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量高，丙二醛含量較低，而免耕和穴播育苗組合導(dǎo)致棉株不同部位果枝葉可溶性蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量低，丙二醛含量較高。

棉株上部棉鈴在生育前期果枝葉片具有較高的可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量，隨著棉鈴增大而降低，下降趨勢(shì)較快，在棉鈴生長(zhǎng)后期基本與中、下部棉鈴可溶性蛋白、可溶性糖持平。中下部棉鈴在生育前期果枝葉具有可溶性蛋白、可溶性糖較低，但隨著生育進(jìn)程下降的幅度慢。上部果枝葉片丙二醛含量隨生育進(jìn)程不斷增加，下部果枝葉丙二醛含量增加幅度較小。說明上部葉片的衰老速度快，下部果枝葉片衰老速度相對(duì)較慢。

翻耕和水浮育苗組合能延緩棉株衰老。因此抗蟲雜交棉栽培體系中育苗方式選取水浮育苗，耕作方式選取翻耕，能有效改善棉株生理代謝，延緩棉株衰老。

3.2 討論

翻耕有利于葉片保持較高的葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖含量和較低的丙二醛含量，旋耕次之，免耕葉片葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖含量較低，而丙二醛較高。同時(shí)翻耕果枝葉片光合速率高、葉面積指數(shù)高、干物質(zhì)積累多、生殖器官與營(yíng)養(yǎng)器官比值趨于合理，旋耕次之，免耕最低。這一結(jié)果與晉小軍等[11]研究耕作方式對(duì)小麥衰老程度影響和付國(guó)占等[12]研究耕作方式對(duì)玉米衰老程度影響相吻合。這一結(jié)果可能是翻耕為棉株生長(zhǎng)創(chuàng)造了適宜的耕作層，改善了根系通氣狀況和持水導(dǎo)水性能，增強(qiáng)根系對(duì)土壤養(yǎng)分、水分吸收性能，有利于棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，導(dǎo)致葉片具有高光合速率、葉面積指數(shù)，有利于光能利用率提高，有效改善棉株生理代謝，延緩棉花衰老。旋耕相比而言耕作層淺、土壤較為緊實(shí)，而免耕土壤更為緊實(shí)，影響棉株根系生長(zhǎng)，影響棉株生理代謝，加速棉株衰老。

水浮育苗保持較高的葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖含量和較低的丙二醛含量，果枝葉片光合速率高、葉面積指數(shù)高、干物質(zhì)積累多、生殖器官與營(yíng)養(yǎng)器官比值趨于合理，營(yíng)養(yǎng)缽次之，穴盤育苗最差，水浮育苗在一定程度上能有效改善棉株生理代謝，延緩棉株衰老。這與大田試驗(yàn)中水浮育苗葉片色澤更深、衰老較慢的表現(xiàn)一致。可能是水浮育苗提升了棉花根系吸收、合成、運(yùn)輸功能，從而改善了棉株果枝葉生理代謝水平，為棉花生長(zhǎng)發(fā)育提供了充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，延緩了棉株衰老進(jìn)程。

韓秋成等研究[13]認(rèn)為上部果枝葉片丙二醛含量隨鈴齡增大先緩慢下降，鈴齡24d后又迅速上升，中部果枝葉片丙二醛含量隨鈴齡增大逐漸上升，下部果枝葉丙二醛含量隨鈴齡增大先緩慢下降后又上升。上部果枝葉蛋白質(zhì)含量隨鈴齡增大而降低，中部果枝葉蛋白質(zhì)隨生育進(jìn)程先上升后下降，下部果枝葉隨生育進(jìn)程逐漸上升。本研究與之不符，結(jié)果為上中部果枝葉丙二醛含量隨生育進(jìn)程而增加，下部果枝葉片丙二醛含量增加幅度較小。上部果枝葉蛋白質(zhì)含量隨鈴齡增大而降低，下降趨勢(shì)快，中部果枝葉蛋白質(zhì)含量隨鈴齡增大先增加到棉鈴30d達(dá)到高峰期，之后逐漸降低,下部果枝葉蛋白質(zhì)含量隨棉鈴增大果枝葉蛋白質(zhì)含量逐漸增加。這可能與種植區(qū)域有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

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