外源物質(zhì)對棉花花鈴期抗旱性的影響

努爾曼古麗·巴圖爾，阿力木江·克來木，崔延楠，潘俊杰，婁善偉，趙 強

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，烏魯木齊 830052；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家棉花工程技術(shù)研究中心，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花是我國最主要的經(jīng)濟作物之一，新疆棉花的播種面積和產(chǎn)量占全國棉花的一半以上[1]。新疆屬于西北內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)，降雨不足或降雨不均使得區(qū)域性缺水嚴重，加上農(nóng)業(yè)用水逐漸增加，干旱缺水嚴重影響了棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。花鈴期是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期，也是水分敏感期，耗水量最大，需水量占棉花總需水量的70%以上，是棉田灌溉管理的關(guān)鍵時期[3]。研究外源物質(zhì)提高棉株對干旱環(huán)境的適應(yīng)性，對于減少干旱脅迫，穩(wěn)定棉花產(chǎn)量具有實際意義?！厩叭搜芯窟M展】研究表明，灌水程度直接影響著棉花的株高及其增長的速度，葉片的大小厚薄和葉面積系數(shù)的變化，特別是在生育后期缺水會造成葉片大量變黃、蕾鈴數(shù)量減少和棉花早衰，導(dǎo)致最終的產(chǎn)量和品質(zhì)大幅降低[4]。噴施外源物質(zhì)是提高植物對逆境耐性的簡便、有效、可行的方法之一。如何提高棉花的抗旱性，最大限度地降低花鈴期季節(jié)性干旱對棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響，己成為棉花生產(chǎn)中需解決的重要問題之一[5]。而黃腐酸、6-BA、甜菜堿、油菜素內(nèi)酯、水楊酸能夠明顯地提高黃瓜[6]、小麥[7]、平邑甜茶[8]、辣椒[9]、烤煙[10]，苜蓿[11]等植物的抗旱能力。【本研究切入點】目前，黃腐酸、6-BA、甜菜堿、油菜素內(nèi)酯、水楊酸等外源物質(zhì)已廣泛用于農(nóng)林生產(chǎn)實踐中，但有關(guān)這5種外源物質(zhì)在棉花花鈴期的大田研究中鮮有報道，且大多局限在盆栽試驗。在干旱脅迫下，對花鈴期棉花噴施不同外源物質(zhì)后，測定棉花農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)及產(chǎn)量，研究棉花花鈴期噴施不同外源物質(zhì)對棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】測定棉花花鈴期農(nóng)藝性狀以及產(chǎn)量等指標(biāo)，分析其對花鈴期棉花的抗旱性影響，研究不同外源物質(zhì)對棉花抗旱性的影響規(guī)律，篩選提高棉花花鈴期抗旱性的最佳外源物質(zhì)，為棉花抗旱性機理的研究提供參考，為棉花生產(chǎn)中預(yù)防和補救因干旱而造成的損失提供相關(guān)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

材料為北疆主栽的棉花品種新陸早57號。外源物質(zhì)分別為黃腐酸、油菜素內(nèi)酯(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物栽培實驗室)、6-BA(廣州市林國化肥有限公司)、甜菜堿(南京草本源生物科技有限公司)、水楊酸(新疆阜瑞克生物科技有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗于2017年4～10月在昌吉州呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)進行。呼圖壁縣位于天山北麓、準(zhǔn)格爾盆地南緣，屬于溫帶大陸性氣候，平均氣溫5～6℃，年降水量167 mm，無霜期平均180 d，全年日照總時數(shù)2 750～3 090 h，光照時間長，晝夜溫差大。試驗地土壤為沙壤土，土壤容重1.54 g/cm3。前茬作物為棉花，土壤基本養(yǎng)分狀況為：土壤pH 8.1、有機質(zhì)11.5 mg/L、堿解氮59 mg/L、速效磷29 mg/L、速效鉀315 mg/L。試驗區(qū)在試驗之前冬灌，冬灌量為1 800 m3/hm2。試驗采用裂區(qū)試驗設(shè)計，水分處理為主區(qū)，W1:正常灌溉，各生育期灌水量和灌水次數(shù)按大田生產(chǎn)的需水要求進行，在生育的各個時期進行按量灌溉。W2:干旱：灌溉時期和次數(shù)與正常灌溉相同，灌溉量為正常灌溉量的一半，采用小區(qū)灌水量根據(jù)試驗設(shè)計安裝水表讀數(shù)和控制灌水時間。干旱處理從盛花期進行。每個水分處理下設(shè)5種外源物質(zhì)為副區(qū)，對照為清水(CK)處理，共12個處理。試驗以有關(guān)外源物質(zhì)試驗中的最佳噴施濃度為參考[12-15]。小區(qū)面積為47.25 m2，設(shè)3次重復(fù)。試驗地按照機采棉播種要求，1膜6行進行播種，行距(66+10) cm，株距10 cm，理論密度為27×104株/hm2。5月6日出苗，除了水分處理方式特殊要求外，各處理其余的管理措施均按常規(guī)大田進行。表1，表2

表1 試驗處理和編號
Table 1 The test treatment and numbering

水分處理Water treatment編號No外源物質(zhì)Exogenous substances噴施濃度Spraying concentration(mmol/L)第一次噴施日期First spraying date(M/D)第二次噴施日期Second spraying date(M/D)W1T1黃腐酸77/177/27T2甜菜堿207/177/27T36-BA0.097/177/27T4油菜素內(nèi)酯17/177/27T5水楊酸0.17/177/27T6清水(CK1)—7/177/27W2T1黃腐酸77/177/27T2甜菜堿207/177/27T36-BA0.097/177/27T4油菜素內(nèi)酯17/177/27T6水楊酸0.17/177/27T6清水(CK2)—7/177/27

表2 試驗區(qū)4～10月氣象數(shù)據(jù)
Table 2 Meteorological data for 4-10 months in the experimental area

項目Item 4月April 5月May6月June7月July8月Augest9月September降雨量(mm)0.670.670.870.300.970.03最高氣溫(℃)20.0320.0332.4734.8331.0027.10最低氣溫(℃)5.075.0717.2017.7714.407.30

注：氣象數(shù)據(jù)來源于呼圖壁縣中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授工作站

Note: the meteorological data came from Professor workstation of China Agricultural University in Hutubi county

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 農(nóng)藝性狀

于棉花吐絮期，各小區(qū)選擇生長均勻一致的15株棉株，株高調(diào)查(為子葉節(jié)到生長點的距離)，莖粗(以子葉節(jié)到第一片真葉節(jié)間最細部分莖的直徑)，果枝數(shù)，主莖葉片數(shù)。

1.2.2.2 干物質(zhì)

于棉花吐絮期每個重復(fù)選取生長整齊一致的棉株5株，從子葉節(jié)剪去地上部植株分解為主莖、葉、蕾鈴等器官，稱鮮重，105℃殺青30 min，75℃烘干后稱重。

水分脅迫指數(shù)WSI=(正常灌水處理器官干物質(zhì)重-干早處理器官干物質(zhì)重)/正常灌水處理器官干物質(zhì)重。

干物質(zhì)分配指數(shù)=植株各器官干物質(zhì)重/植株總干重。

1.2.2.3 棉花產(chǎn)量

于盛絮期(9月25日)每小區(qū)選擇棉株長勢一致，面積為6.67 m2的3個點進行產(chǎn)量測定，最終產(chǎn)量取3次重復(fù)的平均值。測產(chǎn)：統(tǒng)計小區(qū)的棉花株數(shù)、吐絮個數(shù)、青鈴個數(shù)。并在各小區(qū)內(nèi)收取10株上部、中部和下部棉花共計30株，帶回稱其單鈴重。

1.2.2.4 水分利用效率

水分利用效率(Water useefficiency,WUE):WUE(kg/m3) = 總產(chǎn)量(籽棉產(chǎn)量) /總灌水量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)平均值，采用 SPSS21.0和 Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及作圖。采用 Duncan 法進行方差分析和差異顯著性檢驗。

對不同外源物質(zhì)的抗旱性數(shù)據(jù)(株高、地上鮮、干重、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素等數(shù)據(jù))進行相關(guān)性分析、主成分分析及聚類分析。具體計算方法見式(1)～(3)。

不同外源物質(zhì)各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值:

u(Xj)= (Xj-Xmin) /(Xmax-Xmin)，j=1，2，…，n.

(1)

各綜合指標(biāo)的權(quán)重系數(shù):

(2)

各外源物質(zhì)抗旱性的綜合品質(zhì)評價:

(3)

式中:Xj表示第j個綜合指標(biāo);Xmin表示第j個綜合指標(biāo)的最小值;Xmax表示第j個綜合指標(biāo)的最大值。Wj表示第j個綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度即權(quán)重；Pj為各外源物質(zhì)第j個綜合指標(biāo)的貢獻率。D值為各外源物質(zhì)由綜合指標(biāo)評價所得的抗旱性綜合評價值。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源物質(zhì)對農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，無論是正常灌水還是干旱條件下，5種外源物質(zhì)都能增加棉花的株高、莖粗、果枝數(shù)和主莖葉片數(shù)，但又有所差異。正常灌水條件下，噴施外源物質(zhì)的棉花株高和果枝數(shù)與對照比差異顯著，其中株高最高的為T2處理94.67 cm，比對照提高了20.34%，其次為T1>T4>T5>T3；果枝數(shù)最多的為T5處理9.52臺，比對照(CK1)增加了18.70%，其次為T3>T2=T1>T4；莖粗除T1外，其他處理均與對照差異顯著，T5最大為10.99 mm，比對照(CK1)增加了13.07%。主莖葉片各處理之間差異不顯著。干旱條件下，棉花株高、果枝數(shù)、主莖葉片數(shù)均有所下降，株高降低9.77%、莖粗減少1.36%、果枝臺數(shù)減少13.60%、主莖葉片數(shù)減少21.53%。噴施外源物質(zhì)后，其對果枝數(shù)影響最大，達到顯著水平，果枝數(shù)最高的T5為8.57臺，比對照(CK2)增加了21.39%；其次在株高、莖粗和主莖葉片數(shù)上，與對照相比有增加效果，但部分差異顯著，其中株高最高的T10為79.00 cm，比對照提高了10.23%，T5莖粗最大，主莖葉片數(shù)最多，分別比對照(CK2)增加了16.89%和23.84%。水楊酸處理整體表現(xiàn)較好，能夠有效增加果枝數(shù)和主莖葉片數(shù)。表3

表3 各處理棉花農(nóng)藝性狀
Table 3 Agronomic traits of cotton treated

水分處理Water treatment處理Treatment 株高(cm)Plant height 莖粗(mm)Stem diameter果枝數(shù)(臺)The number of fruit branch主莖葉片數(shù)(片)Number of leaves of main stemW1T190.33b10.32ab9.10b12.02aT294.67a10.87a9.10b11.64aT379.33d10.93a9.15b12.05aT483.73c10.39a8.55c12.12aT587.33b10.99a9.52a12.24aCK178.67d9.72b8.02d11.57aW2T173.33b10.83ab8.22c11.38aT275.00ab10.59a7.46d10.83abT374.00b10.98a8.46ab10.53bcT479.00a9.66b8.26cd11.04abT573.00b11.21a8.57a11.79aCK271.67b9.59b7.06e9.52c

注：數(shù)值后不同小寫字母表示處理間在 0.05 水平下差異顯著

Note: Values followed by different letters show significant difference among treatments at the 0.05 level

2.2 外源物質(zhì)對棉花地上部干物質(zhì)重及干物質(zhì)分配指數(shù)的影響

研究表明，無論是正常灌水還是干旱條件下，5種外源物質(zhì)都能增加棉花各器官的干重。正常灌水條件下，T5處理表現(xiàn)最突出，莖枝、葉、蕾花鈴的干重與對照(CK1)比較差異顯著，莖枝、葉片、蕾花鈴干重分別增加了23.82%、11.73%、25.65%，整株干重增加了20.10%，其中生殖器官重量增加明顯。其次是T3和T4處理，T1增重效果最差。干旱條件下，外源物質(zhì)對棉株干物質(zhì)重影響雖然不如正常灌水下大，但與正常灌水下基本一致，T5表現(xiàn)最好，蕾花鈴的干重比對照(CK2)增加了18.10%，全株干重比對照(CK2)增加17.48%，優(yōu)于其他處理；T3處理的莖枝和葉干重增加量均高于其他處理。對于莖枝來說，正常灌水條件下處理T5、CK1處理的莖枝干物質(zhì)分配指數(shù)最高，外源物質(zhì)對棉花莖枝的干物質(zhì)分配比例影響不大。干旱處理下，外源物質(zhì)對棉花莖枝的干物質(zhì)分配比例影響不顯著，相比CK2處理，T2、T3處理有明顯的增加。對于葉片來說，所有處理中CK1及干旱處理下的T4、T5處理的葉片的干物質(zhì)分配指數(shù)最高。對于蕾花鈴來說，所有處理中干旱處理下T2處理的蕾花鈴的干物質(zhì)分配指數(shù)最高。表4

2.3 外源物質(zhì)對棉株各器官水分脅迫指數(shù)影響

研究表明，不同外源物質(zhì)處理棉株各器官水分脅迫指數(shù)表現(xiàn)為：T3>T5>T4>CK>T2>T1，其中主莖與葉片的脅迫敏感指數(shù)較大，而蕾花鈴的脅迫敏感指數(shù)較小。對于莖枝來說，所有處理中T5處理的莖枝脅迫指數(shù)最高。處理T1、T2、T3、T4的脅迫敏感指數(shù)低于CK處理，說明外源物質(zhì)對棉花莖枝的脅迫敏感指數(shù)的影響不大。對于葉片來說，處理T1、T3的脅迫敏感指數(shù)高于CK，說明T1、T3處理對棉花葉片的脅迫敏感指數(shù)影響大。對于蕾花鈴來說，處理T2、T3、T4、T5的脅迫敏感指數(shù)的影響大。對于整株來說，所有處理中T3處理的脅迫敏感指數(shù)最高。表5

表4 各處理棉花地上部分干物質(zhì)積累量(g/株)及分配指數(shù)
Table 4 Dry matter accumulation (g/ strain) and allocation index of aboveground parts of cotton treated with different treatments

水分處理Water treatment編號No干重 Dry weight干物質(zhì)分配指數(shù)莖枝S葉L蕾花鈴SFB整株TP莖枝S葉L蕾花鈴SFBW1T143.62d36.37b65.73d145.72d0.30a0.25ab0.45abT245.37cd38.71ab70.85c154.93c0.29a0.25ab0.46abT349.86ab41.96a78.96a170.78a0.29a0.24ab0.46aT447.72bc40.31ab74.34bc162.37b0.30a0.25ab0.46aT554.69a40.86a77.45ab171.00a0.31a0.24b0.45abCK144.17d36.57b61.64d142.38d0.31a0.26a0.43dW2T136.66bc30.36b62.73ab129.75c0.28a0.23b0.48aT241.24a33.82ab59.55bc134.61bc0.31a0.25ab0.44cT341.65a34.38ab65.34a141.37a0.29a0.24ab0.46abcT438.84ab36.69a63.06ab138.60ab0.28a0.26a0.46bcT540.28ab36.30a66.74a143.32a0.28a0.26a0.47abCK234.74c30.75b56.51c122.00d0.28a0.25ab0.46abc

注：主莖MS:Main stem果枝FB: Fruit branch:葉片L: Leaf蕾花鈴BFB: Bud flower and boll;整株TP: Total plant:下同，The same as below.同一列中不同字母表示在5%水平上差異顯著

Note:Values followed by a different letter within the same column are significantly different at 0.05 probability level

表5 各處理棉株各器官水分脅迫指數(shù)
Table 5 Water stress index of each cotton plant

編號No干重 Dry weight莖枝S葉L蕾花鈴SFB整株TPT10.160.170.050.11T20.090.130.160.13T30.160.180.170.17T40.190.090.150.15T50.260.110.140.16CK0.210.160.080.14

2.4 外源物質(zhì)對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明，5種外源物質(zhì)無論是正常灌水還是干旱處理，都能增加棉花籽棉及皮棉產(chǎn)量，但有所差異。水楊酸處理能夠有效增加正常灌水及干旱處理的棉花籽棉產(chǎn)量。正常灌水處理下，T1、T2、T3、T4、T5處理的籽棉產(chǎn)量與對照差異顯著，分別高出3.83%～12.86%，其中T5處理的籽棉產(chǎn)量相比對照顯著高出12.86%，T3處理的皮棉產(chǎn)量相比對照顯著高出10.32%；與正常灌水處理組相比，干旱處理下棉花的籽棉及皮棉產(chǎn)量分別比平均降低了810.62及265.83 kg/hm2。噴施外源物質(zhì)之后，與干旱處理的對照相比，籽棉及皮棉產(chǎn)量分別提高了1.60%～18.12%及6.90%～18.28%，其中T5處理的籽棉及皮棉產(chǎn)量優(yōu)于其他處理，與對照相比，籽棉及皮棉產(chǎn)量分別提高了18.12%、18.28%。正常灌水條件下，各處理的單株節(jié)鈴數(shù)明顯高于對照處理(P>0.05)，在正常灌水及干旱處理條件下，外源物質(zhì)均能顯著增加棉花單株結(jié)鈴數(shù)，與對照相比，分別增加了4.27%～14.66%和12.87%～19.41%。而相同水處理之間，外源物質(zhì)處理的籽棉及皮棉整體要優(yōu)于對照，在棉花受到干旱逆境下，噴施外源物質(zhì)可緩解脅迫癥狀，其中水楊酸的效果最佳。對于單鈴重來說，所有處理中，T2處理的單鈴重最高。正常灌水條件下，處理T2、T4、T5的單鈴重高于CK1處理，說明外源物質(zhì)對棉花單鈴重的影響大。對于單鈴重來說，所有處理中干旱處理下的T3處理的單鈴重最高。正常灌水條件下，處理T1、T3的單鈴重高于CK1處理。干旱處理條件下處理T3、T4的單鈴重高于CK2處理，對于衣分來說，T2、T3、T5、T5的衣分高于CK2處理，說明外源物質(zhì)對衣分的影響大。各處理的水分利用率均有顯著性差異，與相應(yīng)的對照相比，水分利用率分別提高了3.85%～11.97%及1.89%～15.45%。 表6

表6 各處理下棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素變化
Table 6 Effects of cotton yield and composition on cotton yield

水分處理Water treatment處理Treatment籽棉產(chǎn)量Seed cotton yield(kg/hm2)皮棉產(chǎn)量Lint yield(kg/hm2)單株結(jié)鈴數(shù)Bolls number(個/株)單鈴重Boll weight(g)衣分Lint percentage(%)水分利用率(WUE)(%)W1T14 950.89e2 077.61b5.79abc5.44c41.97a1.30eT25 005.05d1 950.21c5.62bc5.71a38.96d1.32dT35 306.12b2 143.47a5.89abc5.70a40.40c1.40bT45 129.26c2 125.17ab6.04ab5.43c41.43b1.35cT55 381.62a2 093.98b6.18a5.58b38.91d1.42ack14 768.38f1 942.87c5.39c5.57b40.75c1.25fW2T14 021.08d1 792.76c5.29a4.96d44.59a2.12dT24 264.63c1 824.48fc5.16ab5.32d42.78c2.24cT34 633.49a1 934.73b5.18ab5.56b41.76d2.44aT44 432.57b1 947.92ab5.00b5.56b43.95b2.33bT54 674.91a1 983.64a5.23a5.70a42.43c2.46ack23 957.74d1 677.04d4.43c5.51c42.37c2.08e

2.5 主成分分析

對棉花農(nóng)藝性狀、地上部干重、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素、水分利用率等指標(biāo)進行主成分分析，通過降維法重新濃縮為5個貢獻率較高的綜合性指標(biāo)，CI1～CI5的貢獻率分別為61.13%、17.09%、13.76%、5.35%、2.67%，累積貢獻率達到100%，其余指標(biāo)的貢獻率可忽略不計，這5個新的綜合性指標(biāo)相互獨立的且包含了原始數(shù)據(jù)的大部分信息。表7

表7 各綜合指標(biāo)系數(shù)及貢獻率
Table 7 Coefficient and contribution rate of each index

主成分Principal component綜合指標(biāo) Comprehensive indexCIICI2CI3CI4CI5特征根 Eigenvalue14.674.103.301.280.64貢獻率 (%) Contribution rate61.1317.0913.765.352.67累計貢獻率 (%) Cumulative contribution rate61.1378.2291.9897.33100.00

2.6 外源物質(zhì)綜合性評價

2.6.1 隸屬函數(shù)分析

通過式(1)計算每一個外源物質(zhì)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值u(Xj)。研究表明，同一綜合指標(biāo)如CI1，水楊酸的隸屬函數(shù)值u(X1)最大，為1.00，水楊酸在CI1上表現(xiàn)為抗旱性最強，而清水(CK)的的隸屬函數(shù)值最小，為0.00，說明清水在CI1上表現(xiàn)為抗旱性最差。表8

2.6.2 權(quán)重確定

權(quán)重是指某一指標(biāo)在整體評價中的相對重要程度[16]。根據(jù)各個綜合指標(biāo)貢獻率的大小，可用式(2)計算相對應(yīng)的權(quán)重。經(jīng)過計算，CI1、CI2、CI3、CI4 、CI5的權(quán)重分別為 0.61、0.17、0.14、0.05、0.03。表8

表8 不同外源物質(zhì)抗旱綜合指標(biāo)值、權(quán)重、D 值及綜合評價
Table 8 Comprehensive index value，weight，D value and comprehensive evaluation of different Exogenous substances

外源物質(zhì)Exogenous substances綜合性指標(biāo) Comprehensive index隸屬函數(shù)值 Membership function valueCIICI2CI3CI4CI5u(X1)u(X2)u(X3)u(X4)u(X5)綜合評價值(D)綜合評價Comprehensive evaluation黃腐酸Fulvic acid-1.793.551.46-1.160.130.421.170.76-0.010.580.58弱抗旱6-BA6-BA-1.21-1.192.761.590.430.470.14110.70.52弱抗旱甜菜堿Betaine3.49-1.73-0.76-1.131.210.870.020.36010.61中抗旱油菜素內(nèi)酯Brassinolide1.241.94-2.711.50.110.680.8200.970.580.62中抗旱水楊酸Salicylic acid4.98-0.740.59-0.29-1.3910.240.60.3100.75強抗旱清水(ck)-6.7-1.82-1.35-0.51-0.49000.250.230.340.06權(quán)重Weights0.610.170.140.050.03

2.6.3 綜合評價

采用公式(3)計算各外源物質(zhì)綜合抗旱能力的評價得分D值，并根據(jù) D 值對其抗旱性進行排序(由小到大)。在研究的 5個外源物質(zhì)中，水楊酸D值最大，表明抗旱性最強，清水(CK)D值最小，抗旱性最差。采用最大距離法對D值進行聚類分析，將5個外源物質(zhì)劃分為Ⅲ類：第Ⅰ類弱抗旱的外源物質(zhì):黃腐酸、6-BA；第Ⅱ類中抗旱的外源物質(zhì)：甜菜堿、油菜素內(nèi)酯；第Ⅲ類強抗旱的外源物質(zhì)：水楊酸。圖1

圖1 5種外源物質(zhì)聚類樹狀圖
Fig.1 Dendrogram of five Exogenous substances

3 討 論

干旱是影響棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的重要限制性因素[17]，而不同的植物對脅迫的敏感度不同，形成不同的干旱適應(yīng)性機制。前人研究表明，花鈴期干旱脅迫使棉花株高[18]，葉面積[19]和總干物質(zhì)含量降低[20-21]。5種外源物質(zhì)在同一水處理下，水楊酸和油菜素內(nèi)酯處理的主莖葉片數(shù)、果枝臺數(shù)、干物質(zhì)積累量及鮮重最高，黃腐酸及6-BA處理的主莖葉片數(shù)、果枝臺數(shù)、干物質(zhì)積累量最低。

作物對逆境的適應(yīng)是受遺傳特性和生理狀況兩種因素制約的，后者又與作物體內(nèi)激素的調(diào)控有密切關(guān)系。利用植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)來增強作物對逆境的抵抗能力，已成為目前作物抗逆栽培的途徑之一，孤立地使用某一單項指標(biāo)反映耐寒本質(zhì)具有一定的局限性，且各指標(biāo)間具有一定的相關(guān)性，導(dǎo)致它們對逆境反應(yīng)的信息發(fā)生交叉重疊，且各指標(biāo)的重要程度各不相同[22]。因此，運用多元分析法對耐寒性指標(biāo)進行綜合評價，建立可靠的評價體系是必要的[23-24]。

主成分分析是將原來數(shù)量較多的單項指標(biāo)轉(zhuǎn)換成新的彼此獨立且個數(shù)較少的綜合指標(biāo)，進一步利用隸屬函數(shù)分析法求出各綜合指標(biāo)評價D值，客觀地反映參試外源物質(zhì)的抗旱性。試驗用主成分分析法將干旱脅迫下棉花花鈴期的多項指標(biāo)轉(zhuǎn)換成5個彼此相互獨立的綜合指標(biāo)，得到不同外源物質(zhì)的D值。

通過聚類分析，將5個外源物質(zhì)劃分為強抗旱、中抗旱和不抗旱3種類型:弱抗旱的外源物質(zhì)黃腐酸、6-BA；中抗旱的外源物質(zhì)：甜菜堿、油菜素內(nèi)酯；強抗旱外源物質(zhì)：水楊酸。

到目前為止，優(yōu)良耐旱品種應(yīng)用于大田生產(chǎn)的較少。近年來，國內(nèi)外有關(guān)提高棉花抗旱性的研究較多，應(yīng)用外源物質(zhì)來提高植物的抗逆性是較新的思路。針對近年來全球持續(xù)高溫、干旱的氣候變化趨勢，研究在花鈴期，干旱對棉花的影響進行了初步探索，發(fā)現(xiàn)干旱處理后棉花的所有生長發(fā)育指標(biāo)均比正常灌水下有明顯下降，其中籽棉產(chǎn)量的下降率最大，干旱造成棉花籽棉產(chǎn)量的降低主要是由于鈴數(shù)的減少引起的，這跟前人的研究結(jié)果相符[17]。而噴施外源物質(zhì)均可提高棉花的株高、莖粗、主莖葉片數(shù)、果枝數(shù)、地上部干物質(zhì)及產(chǎn)量。說明外源物質(zhì)可以緩解干旱脅迫帶來的傷害，其中水楊酸處理更好地緩解干旱脅迫的傷害。干旱脅迫條件下，外源物質(zhì)可能通過提高棉花葉片中激素含量，誘導(dǎo)了與干旱脅迫相關(guān)蛋白的表達，保護了細胞膜的穩(wěn)定性，減少大分子等物質(zhì)的外滲，從而提高了棉花的耐旱迫能力。試驗仍有不足之處，在生產(chǎn)實際中，對于每一個藥劑，在不同地區(qū)氣候環(huán)境和棉花品種選擇上，以及具體的噴施時間和噴施劑量有待于進一步研究和探討。

4 結(jié) 論

棉花株高，莖粗，主莖葉片數(shù)、果枝數(shù)、干物質(zhì)積累量在干旱處理下普遍有所下降，籽棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)、皮棉產(chǎn)量對水分較為敏感，而單鈴重和衣分的影響不大；不同外源物質(zhì)對棉花均有顯著緩解效果，能有效提高株高，莖粗增加果枝臺數(shù)，干物質(zhì)量。噴施外源物質(zhì)與對照相比均能提高棉花產(chǎn)量。水楊酸(SA)處理干旱處理下株高、莖粗、主莖葉片數(shù)、果枝數(shù)與對照相比分別增加了 1.86%、16.86%、21.39%和23.84%，地上部干重、籽棉及皮棉產(chǎn)與對照相比分別增加了 17.48%、18.12%和18.28%。生產(chǎn)中應(yīng)種植抗旱棉花品種，在棉花花鈴期旺長需水關(guān)鍵時期雨量不充足情況下，噴施水楊酸緩解干旱脅迫。

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