棉花遭受澇漬脅迫后的快速恢復(fù)技術(shù)

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(xué)院棉花研究所/國(guó)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(fù)技術(shù)

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(xué)院棉花研究所/國(guó)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(fù)技術(shù)對(duì)棉花形態(tài)、生理和產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響,為遭受澇漬脅迫后的棉花快速恢復(fù)提供理論參考。[方法]采用盆栽方法，以湘雜棉8號(hào)F1、中棉所63F1為試驗(yàn)材料,淹水15 d排除漬水后進(jìn)行恢復(fù)，設(shè)置雙對(duì)照，共13個(gè)處理。研究采用恢復(fù)技術(shù)后棉花形態(tài)生長(zhǎng)、SPAD、產(chǎn)量、棉鈴等特征變化。[結(jié)果]澇漬脅迫后采用恢復(fù)技術(shù)能加快棉花株高及葉片增長(zhǎng)。噴施天豐素、尿素及磷酸二氫鉀等技術(shù)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(fù)合肥，土壤穴施復(fù)合肥配合噴施尿素加磷酸二氫鉀等恢復(fù)技術(shù)均能提高單株地上部分干物質(zhì)積累量及總干物質(zhì)積累量，其中總干物質(zhì)積累量提高最大的技術(shù)為土壤穴施，分別比脅迫不采用恢復(fù)技術(shù)處理總干物質(zhì)積累量提高45.2%、70.4%；總干物質(zhì)積累量恢復(fù)到不受澇漬脅迫處理的54.1%、58.2%。對(duì)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(fù)合肥2項(xiàng)技術(shù)，與澇漬脅迫不采用恢復(fù)技術(shù)對(duì)照比較均達(dá)極顯著差異，其中植株噴施尿素加磷酸二氫鉀技術(shù)比澇漬脅迫不采用恢復(fù)技術(shù)對(duì)照提高94.9%、144.5%，恢復(fù)到未受澇漬脅迫對(duì)照的71.3%、73.6%。[結(jié)論]通過(guò)試驗(yàn)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(fù)合肥均能快速恢復(fù)棉花生長(zhǎng)。

棉花；澇漬脅迫；恢復(fù)生長(zhǎng)

水分是植物生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子之一[1]，水分過(guò)多會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)不利，甚至造成嚴(yán)重澇害[2]。植物對(duì)澇漬脅迫最直觀的表現(xiàn)就是生物積累量減少,生長(zhǎng)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(zhǎng)受到抑制，根系活力下降，側(cè)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(dǎo)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(guó)是受澇漬災(zāi)害嚴(yán)重的國(guó)家，由于澇漬災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的20%。近年來(lái)，受厄爾尼諾等現(xiàn)象的影響，高溫干旱、低溫寡照及澇漬災(zāi)害頻繁發(fā)生，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

棉花是我國(guó)重要的旱地經(jīng)濟(jì)作物，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，在其整個(gè)生育期內(nèi)常常遭受澇漬脅迫。澇漬災(zāi)害是我國(guó)棉花生產(chǎn)的主要自然災(zāi)害之一，特別是長(zhǎng)江中下游地區(qū)，由于地下水位過(guò)高或土壤排水不良，經(jīng)常發(fā)生澇漬災(zāi)害。澇漬災(zāi)害會(huì)造成棉苗干重降低[8-9]，棉花嚴(yán)重減產(chǎn)，甚至絕收[10-11]。澇漬災(zāi)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(zāi)害對(duì)棉花的危害程度、機(jī)理變化以及如何減災(zāi)防災(zāi)已成為當(dāng)前和今后農(nóng)業(yè)工作者所面臨的重要課題。筆者針對(duì)沿江棉區(qū)澇漬災(zāi)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(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)、肥水調(diào)控模式對(duì)棉花苗期受澇漬脅迫后恢復(fù)效果的影響，為棉花遭受澇漬災(zāi)害脅迫后的快速恢復(fù)技術(shù)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(hào)F1。

1.2方法該試驗(yàn)于2014年在安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所安慶試驗(yàn)基地避雨棚內(nèi)進(jìn)行。采用盆栽方法，選取肥料中等的沙壤土混合均勻、風(fēng)干，土壤有機(jī)質(zhì)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(fù)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(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為品種，副區(qū)為棉花澇漬脅迫后的恢復(fù)技術(shù)(表1)，設(shè)置雙對(duì)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(shè)13個(gè)處理，每處理15次重復(fù)。人工模擬澇漬災(zāi)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(fù)5 d實(shí)施恢復(fù)技術(shù)；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(jìn)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(biāo)，并于7月31日選取有代表性的棉株，對(duì)棉花各處理進(jìn)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(guò)105 ℃殺青，再經(jīng)80 ℃烘干至恒重進(jìn)行干物質(zhì)測(cè)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(jìn)行整株籽棉采收，曬干后室內(nèi)考種，計(jì)算單鈴重、衣分及籽棉產(chǎn)量等。

采用Excel、DPS等軟件對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用LSD法分析，評(píng)價(jià)各恢復(fù)技術(shù)對(duì)棉花的作用效果。

2　結(jié)果與分析

2.1各恢復(fù)技術(shù)對(duì)棉花苗期受淹后形態(tài)生長(zhǎng)的影響表2為棉花采用澇害脅迫恢復(fù)技術(shù)后形態(tài)生長(zhǎng)變化，2個(gè)品種各處理均表現(xiàn)出不同程度的差異。澇害脅迫結(jié)束后，隨著時(shí)間的推移各處理株高都有所增長(zhǎng)；采用恢復(fù)技術(shù)的處理，2個(gè)品種株高增長(zhǎng)量均大于澇害脅迫不采用恢復(fù)技術(shù)的T1處理；增長(zhǎng)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(hào)F1和中棉所63F1這2個(gè)品種極差分別為10.7、10.0 cm。棉花的光合作用主要來(lái)自于葉片，各處理采用恢復(fù)技術(shù)后葉片變化差別較大，湘雜棉8號(hào)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(zhǎng)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(zhǎng)，增長(zhǎng)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(gè)品種均以T13處理最多，極差均為3.7個(gè)；湘雜棉8號(hào)F1單株成鈴數(shù)≥2.0個(gè)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(gè)。

表1　棉花遭受澇漬脅迫后的恢復(fù)技術(shù)

表2　澇漬脅迫后棉株采取恢復(fù)技術(shù)后形態(tài)生長(zhǎng)變化

以上分析表明，棉花苗期遭受澇漬脅迫后，采用恢復(fù)技術(shù)能加快棉花株高及葉片的增長(zhǎng)。其中土壤穴施肥料各處理株高增長(zhǎng)量在2個(gè)品種中均大于未受澇漬脅迫的T13處理；遭受澇漬脅迫未進(jìn)行恢復(fù)技術(shù)的T1處理葉片數(shù)在2個(gè)品種中表現(xiàn)為負(fù)增長(zhǎng)或零增長(zhǎng)，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(shí)間較長(zhǎng)。2個(gè)品種中葉片增長(zhǎng)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(fù)技術(shù)對(duì)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(guān)系到光合速率，SPAD反映葉片葉綠素大小，值大說(shuō)明葉片葉綠素含量高，光合作用強(qiáng)。對(duì)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(jìn)行測(cè)定分析，結(jié)果表明除湘雜棉8號(hào)F1中T3處理，其他均大于30；湘雜棉8號(hào)F1各處理SPAD大小順序?yàn)門13、T10、T12、T11、T7、T8、T5、T6、T9、T1、T4、T2、T3,中棉所63F1各處理SPAD大小順序?yàn)門13、T10、T12、T8、T1、T7、T11、T2、T6、T5、T9、T4、T3；2個(gè)品種SPAD均高于T1處理的有T8、T10、T12和T13(圖1)。

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

圖1　各恢復(fù)技術(shù)對(duì)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(fù)后各處理干物質(zhì)積累量棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)是基礎(chǔ)，搭建一個(gè)好的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)平臺(tái)是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保障，棉花苗蕾期干物質(zhì)積累是關(guān)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(zhì)積累量最大的為T13處理，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(zhì)積累量極差為10.57 g，最大T13處理干物質(zhì)積累量為10.58 g，比T11處理大7.71 g；各處理單株干物質(zhì)積累總量大小順序?yàn)門13、T11、T4、T5、T12、T10、T2、T3、T9、T1、T8、T6、T7。

圖2　湘雜棉8號(hào)F1恢復(fù)后各處理干物質(zhì)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(fù)后各處理干物質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)積累量均小于2.10 g。各處理單株干物質(zhì)積累總量大小順序?yàn)門13、T11、T12、T5、T2、T3、T10、T8、T7、T1、T4、T6、T9。

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

2.4恢復(fù)技術(shù)對(duì)澇漬脅迫后棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響棉花苗期受淹后是否快速恢復(fù)，最終還是看產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的變化。對(duì)單鈴重進(jìn)行分析，2個(gè)品種均以T1處理最??；湘雜棉8號(hào)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(dá)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(yàn)處理衣分為小樣品衣分，值普遍較高，各恢復(fù)技術(shù)對(duì)棉花衣分的影響表現(xiàn)為無(wú)規(guī)律，有待進(jìn)一步研究。對(duì)籽棉產(chǎn)量進(jìn)行比較，各處理湘雜棉8號(hào)F1大小順序?yàn)門13、T10、T11、T2、T12、T8、T5、T4、T7、T9、T1、T3、T6，T13處理與其他處理達(dá)極顯著差異，T10和T11與其他處理達(dá)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?yàn)門13、T10、T11、T2、T12、T9、T5、T4、T3、T6、T8、T1、T7，T13處理與其他處理達(dá)極顯著差異，T2、T10、T11和T12處理與其他處理達(dá)極顯著差異，其中T7處理低于T1處理。

表3　恢復(fù)技術(shù)措施對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)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(gè)品種中各恢復(fù)技術(shù)對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響，各恢復(fù)技術(shù)能顯著提高單鈴重(除湘雜棉8號(hào)F1噴施GA處理)。各恢復(fù)技術(shù)對(duì)棉花衣分的影響無(wú)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(fù)合肥2項(xiàng)技術(shù)，與澇漬脅迫不采用恢復(fù)技術(shù)對(duì)照比較，2個(gè)品種籽棉產(chǎn)量均達(dá)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(fù)技術(shù)對(duì)照提高94.9%、144.5%，恢復(fù)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(huì)減緩或停止增長(zhǎng)，葉片變黃、枯萎脫落，隨著澇漬脅迫的時(shí)間增加，其危害越嚴(yán)重，但棉花遭受澇漬脅迫后也會(huì)通過(guò)生成側(cè)根、不定根[12]來(lái)適應(yīng)新的條件。胡江龍等[13]研究發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)測(cè)定分析葉片凈光合速率、丙二醛來(lái)監(jiān)測(cè)棉花恢復(fù)水平。前期研究結(jié)果[14]表明，棉花苗期淹水(過(guò)土面2～3 cm)10～15 d為臨界時(shí)間，到20 d后棉株將會(huì)枯死，基本絕收。棉花苗期澇漬脅迫15 d內(nèi)可以采用補(bǔ)救技術(shù)，對(duì)棉苗進(jìn)行快速恢復(fù)；超過(guò)15 d，應(yīng)該選擇改種其他作物，減少經(jīng)濟(jì)損失。研究同時(shí)表明，棉苗越小，后期恢復(fù)越快，產(chǎn)量減幅越小。

棉花苗期遭受澇漬脅迫，應(yīng)及時(shí)開好“三溝”排除漬水，扶理清洗棉苗，同時(shí)采用有效的恢復(fù)技術(shù)措施，快速增加棉花株高、葉片數(shù)，加強(qiáng)光合作用，最終增加單鈴重及籽棉產(chǎn)量。該試驗(yàn)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(yàn)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(jié)論

棉花苗期遭受澇漬脅迫后，采用恢復(fù)技術(shù)能加快棉花株高及葉片增長(zhǎng)。采用噴施天豐素、尿素及磷酸二氫鉀等技術(shù)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(zhì)積累量及單株總干物質(zhì)積累量。在2個(gè)品種中對(duì)總干物質(zhì)積累量提高最大的技術(shù)均為土壤穴施恢復(fù)技術(shù)，分別比脅迫不采用恢復(fù)技術(shù)處理總干物質(zhì)積累量提高45.2%、70.4%；總干物質(zhì)積累量分別恢復(fù)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(fù)合肥2項(xiàng)技術(shù)，與澇漬脅迫不采用恢復(fù)技術(shù)對(duì)照比較均達(dá)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(fù)技術(shù)對(duì)照提高94.9%、144.5%，恢復(fù)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(xiàng)(201203032)；安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目(13C0707)；安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(15A0717)；安徽省油菜棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)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