花鈴期高溫脅迫對海島棉不同部位果枝成鈴質(zhì)量的影響*

陳 振, 張巨松*, 陳 平, 張瑋濤，阿不都卡地爾·庫爾班, 崔建平

花鈴期高溫脅迫對海島棉不同部位果枝成鈴質(zhì)量的影響*

陳 振1, 張巨松1*, 陳 平3, 張瑋濤1，阿不都卡地爾·庫爾班1, 崔建平2

（1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/教育部棉花工程研究中心，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊 830091；3.阿瓦提縣氣象局，阿瓦提 843200）

以耐熱差異明顯的海島棉品種‘新海43號’（XH43）和‘新海49號’（XH49）為材料，于盛花期在田間搭設(shè)塑料棚進(jìn)行為期3d（H3）、6d（H6）和9d（H9）的增溫處理，增溫結(jié)束后立即恢復(fù)自然溫度，以田間不搭棚的自然溫度為對照（CK），研究不同天數(shù)高溫處理對海島棉凈光合速率、成鈴率及不同部位果枝產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：（1）高溫脅迫降低了XH43和XH49的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，其中H6、H9處理均達(dá)到顯著水平；高溫脅迫顯著降低了中部果枝的鈴數(shù)、單鈴重、衣分和籽棉產(chǎn)量，但顯著增加了上部果枝鈴數(shù)，促進(jìn)了上部果枝產(chǎn)量的提高。（2）高溫脅迫對XH43和XH49的纖維品質(zhì)無顯著影響，但導(dǎo)致兩品種中部果枝棉鈴上半部平均長度、整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度顯著降低。而高溫脅迫顯著提高了上部果枝棉鈴的斷裂比強(qiáng)度，其中H6、H9處理均達(dá)到顯著水平，較對照分別增加2.19%～5.12%和4.48%～7.59%。（3）高溫脅迫下XH49各部位產(chǎn)量和品質(zhì)變化幅度均大于XH43，表明高溫脅迫對XH49影響更為嚴(yán)重。（4）花鈴期短期高溫脅迫，導(dǎo)致中部果枝棉鈴大量脫落及發(fā)育受阻。在生殖生長后期，H6、H9處理后的棉株凈光合速率顯著高于對照，增溫處理增強(qiáng)了棉株后期光合生產(chǎn)能力，進(jìn)而提高了上部果枝的鈴數(shù)、產(chǎn)量和斷裂比強(qiáng)度。

海島棉；高溫脅迫；花鈴期；產(chǎn)量；品質(zhì)

海島棉作為優(yōu)質(zhì)天然纖維的代名詞，其纖維具有細(xì)、長、強(qiáng)等特點(diǎn)，是紡織高檔與特種織物的重要材料，在棉花生產(chǎn)中具有重要地位[1?2]。據(jù)聯(lián)合國氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第五次氣候變化評估報(bào)告，全球地表平均溫度在1880?2012年上升了0.85℃，預(yù)估在2050?2090年，全球陸地溫度將增加2.1～4.2℃[3]。在全球溫度不斷上升的背景下，中國高溫發(fā)生的頻率以及溫度的增幅將增加。中國高溫發(fā)生的時(shí)間在每年7、8月，正是海島棉的花鈴期，也是對高溫最敏感的時(shí)期，高溫的出現(xiàn)將嚴(yán)重影響海島棉的產(chǎn)量與品質(zhì)。因此，研究高溫脅迫對海島棉產(chǎn)量品質(zhì)的影響具有重要意義。

棉花的生殖生長對高溫脅迫非常敏感。許多研究表明，高溫可顯著降低棉株光合作用，增強(qiáng)呼吸速率，進(jìn)而引起植株體內(nèi)光合產(chǎn)物不足，生育期縮短，單鈴重下降，最終影響棉花產(chǎn)量與纖維品質(zhì)的形成[4?5]?；ㄢ徠谠庥龈邷孛{迫時(shí)，日最高氣溫每升高1℃，皮棉產(chǎn)量可能減少110kg·hm?2[6]。高溫脅迫降低了棉株結(jié)鈴數(shù)及單鈴重，這是產(chǎn)量降低最主要的原因[7]。在不同的氣象因子中，溫度對纖維品質(zhì)的影響最大[8]。開花前和纖維發(fā)育階段遭遇高溫脅迫均會(huì)對棉花纖維品質(zhì)的形成產(chǎn)生負(fù)面影響[9]。Reddy等[10]認(rèn)為，棉纖維發(fā)育的最佳溫度范圍為15～21℃。Oosterhuis[11]認(rèn)為，當(dāng)平均溫度高于30℃或最高溫度超過35℃時(shí)，纖維的發(fā)育將受到嚴(yán)重限制。郭林濤等[12]研究發(fā)現(xiàn)，纖維品質(zhì)指標(biāo)在纖維發(fā)育的不同時(shí)期對高溫的響應(yīng)具有差異性，花后11～18d遭遇高溫脅迫對纖維品質(zhì)形成影響最大。以往研究主要集中在高溫脅迫對作物最終產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，而忽略了產(chǎn)量品質(zhì)在整株上分布的情況[13?14]。Pettigrew[15]發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫導(dǎo)致各果枝部位鈴數(shù)下降，且對上部果枝的影響更為明顯。陳建珍等[16]認(rèn)為，不同品種水稻不同部位籽粒的千粒重對高溫呈現(xiàn)正反兩種響應(yīng)。然而，隨著季節(jié)性平均氣溫的升高，短期高溫脅迫發(fā)生愈發(fā)頻繁。因此，本研究在盛花期設(shè)置不同天數(shù)高溫處理，研究花鈴期短期高溫脅迫對海島棉不同部位果枝產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為海島棉抗高溫栽培、耐高溫育種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年在新疆阿克蘇阿瓦提縣長絨棉研究開發(fā)中心試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土質(zhì)為砂壤土，0?60cm耕層土壤pH7.8，有機(jī)質(zhì)含量5.7g·kg?1，全氮0.6g·kg?1，水解氮50.3mg·kg?1，速效磷19.6mg·kg?1，速效鉀108.0mg·kg?1。2018年海島棉全生育期每月日均溫、日均最高溫、日均最低溫和總降雨量情況如表1所示。

供試材料為‘新海43號’和‘新海49號’兩個(gè)海島棉品種，前者在近年異常高溫天氣下種植，具有較好的結(jié)鈴率，產(chǎn)量未受明顯影響；后者具有較好的產(chǎn)量品質(zhì)性狀，表現(xiàn)出很強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性，目前在南疆大面積種植。試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為32.5m2。兩品種均從盛花期開始增溫處理，以大田自然狀態(tài)為對照（CK），結(jié)合新疆維吾爾自治區(qū)南疆地區(qū)近37a高溫天氣的實(shí)際情況，設(shè)置3d（H3）、6d（H6）、9d（H9）三個(gè)增溫處理，即各處理于增溫開始連續(xù)3d、6d、9d持續(xù)增溫?！潞?3號’高溫處理時(shí)間為7月5?14日，‘新海49號’高溫處理時(shí)間為7月13?22日。增溫棚以焊制的鐵管骨架為構(gòu)架，覆蓋0.08mm厚的塑料薄膜，透光率為91%，骨架最高處約1.5m，每小區(qū)面積32.5m2，種植密度為21.75萬株·hm?2，增溫棚面積與小區(qū)相同，每棚處理12行。增溫處理期間，每日11：00?20：00手動(dòng)搭棚模擬高溫環(huán)境。棚與地面保持0.3m的高度，以允許充分的氣體交換和避免過度增溫。溫濕度記錄儀（GM1365，中國產(chǎn)）掛在棚內(nèi)、外距冠層上方30cm處，每小時(shí)自動(dòng)記錄小區(qū)內(nèi)氣溫，試驗(yàn)期間各處理與對照田冠層上方30cm處逐時(shí)氣溫變化過程見圖1。由圖可見，兩品種增溫棚內(nèi)相同高度的氣溫明顯高于棚外，搭棚期間棚內(nèi)平均溫度比棚外高6.2℃，超過棉花28℃的最適生長溫度10.7℃，每日最高溫度≥35℃的時(shí)間超過6h。處理達(dá)到相應(yīng)持續(xù)時(shí)間（3d、6d、9d）后拆除增溫棚恢復(fù)到與對照一致的環(huán)境水平直至成熟。除以上高溫處理外，整個(gè)生育期肥水和病蟲害管理均按大田進(jìn)行。

表1 阿瓦提縣2018年4?10月日均溫、日最高氣溫、日最低氣溫和總降水量

圖1 2018年兩品種海島棉花鈴期增溫棚內(nèi)和對照田（棚外）冠層上方30cm處逐時(shí)氣溫變化過程

注：XH43為‘新海43號’，大田高溫處理時(shí)間為7月5?14日，XH49為‘新海49號’，大田高溫處理時(shí)間為7月13?22日。下同。

Note: XH43 indicates‘Xinhai43’, the high temperature treatment time in the field is July 5?14. XH49 indicates‘Xinhai49’, the high temperature treatment time in the field is July 13?22. The same as below.

1.2 項(xiàng)目測定

1.2.1 主莖功能葉凈光合速率（Pn）

于開花（盛花期）后10、20、30、40和50d的11：30?13：30用TPS-2便攜式光合儀（英國產(chǎn)）分別測定主莖倒三葉凈光合速率（Pn），每處理每重復(fù)取3片生長一致且受光方向相近的葉片測定，取平均值。

1.2.2 成鈴率與雙鈴率

成熟期每小區(qū)選定10株，調(diào)查各果枝的成鈴數(shù)，計(jì)算成鈴率和雙鈴率：

成鈴率=該果枝成鈴株數(shù)/10×100% （1）

雙鈴率=該果枝雙鈴株數(shù)/10×100% （2）

1.2.3 產(chǎn)量及纖維品質(zhì)

按不同果枝節(jié)位第1?5節(jié)、6?10節(jié)和11節(jié)以上把棉株分為下部果枝（FBl）、中部果枝（FBm）和上部果枝（FBu）。每小區(qū)取30株進(jìn)行單株單鈴收獲，分別測定各部位成鈴數(shù)、單鈴重和衣分，測算產(chǎn)量。棉纖維品質(zhì)指標(biāo)在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花纖維檢測中心測定，測定項(xiàng)目為纖維上半部平均長度、整齊度指數(shù)、成熟度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

氣象數(shù)據(jù)來自阿瓦提縣氣象局氣象站。試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS23.0軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan法進(jìn)行處理間多重比較（P＜0.05），利用Origin8.5與Surfer整理數(shù)據(jù)并繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫對海島棉葉片凈光合速率（Pn）的影響

由圖2可見，正常情況下（CK），兩個(gè)海島棉品種盛花期結(jié)束后，葉片的凈光合速率（Pn）均隨生育時(shí)期推進(jìn)而降低，且下降幅度較大，花后50d所測Pn值比花后10d降低了51.66%（XH43）和55.95%（XH49）。經(jīng)不同天數(shù)的高溫處理后（3d、6d、9d），各處理葉片凈光合速率（Pn）也表現(xiàn)出同樣隨生育進(jìn)程而降低的變化特點(diǎn)，但變化幅度出現(xiàn)很大差異?？傮w上看，高溫脅迫時(shí)間越短，Pn降幅越大，高溫脅迫時(shí)間越長，Pn降幅越小，XH43各脅迫處理中H3（高溫脅迫3d）、H6（高溫脅迫6d）、H9（高溫脅迫9d）花后50d的Pn值比花后10d分別降低50.84%、42.88%和22.65%；XH49分別降低56.53%、45.63%和26.21%?？梢姡⒒ㄆ诙唐冢?～9d）高溫脅迫能夠減緩花鈴期葉片Pn的衰減速度。

對比同期各處理的觀測結(jié)果可見，高溫脅迫結(jié)束較短時(shí)間內(nèi)（花后10d），H3、H6處理中葉片Pn與CK差異不顯著，H9處理中葉片Pn與CK相比顯著降低（P＜0.05），兩品種表現(xiàn)出相同特點(diǎn)，XH43、XH49品種H9處理中葉片Pn分別比CK降低了16.25%、22.41%。但是，由于在隨后的生育進(jìn)程中，各處理葉片Pn的衰減速度不同，因此，至最后一次觀測時(shí)（花后50d），所有高溫脅迫處理中葉片Pn均高于CK?？梢?，盛花期短期（3～9d）高溫脅迫結(jié)束后，短時(shí)間內(nèi)（花鈴期早期）葉片受傷害程度較大，Pn下降顯著，但隨生育期推進(jìn)會(huì)得到一定程度的修復(fù)。

2.2 高溫脅迫對海島棉成鈴率及雙鈴率的影響

由圖3可見，不同天數(shù)高溫處理對XH43和XH49成鈴的空間分布特征有顯著影響。正常情況下（CK），兩個(gè)海島棉品種的成鈴空間分布表現(xiàn)為中間多兩端少。經(jīng)不同天數(shù)高溫處理后（3d、6d、9d），各處理成鈴率和雙鈴率表現(xiàn)為中部果枝低上部果枝高，但是，變化的幅度出現(xiàn)很大差異?？傮w上看，高溫脅迫時(shí)間越長中部果枝成鈴率和雙鈴率下降幅度越大，而上部果枝成鈴率和雙鈴率增加幅度越大。XH43各脅迫處理中H3（高溫脅迫3d）、H6（高溫脅迫6d）、H9（高溫脅迫9d）的中部果枝成鈴率和雙鈴率比對照分別下降了18.00、42.00、58.00個(gè)百分點(diǎn)和12.00、26.00、26.00個(gè)百分點(diǎn)，上部果枝成鈴率和雙鈴率比對照分別上升了2.50、10.00、15.00個(gè)百分點(diǎn)和7.50、15.50、10.00個(gè)百分點(diǎn)；XH49各脅迫處理中H3、H6、H9的中部果枝成鈴率和雙鈴率比對照分別下降了22.00、48.00、64.00個(gè)百分點(diǎn)和20.00、34.00、36.00個(gè)百分點(diǎn)，上部果枝成鈴率和雙鈴率比對照分別上升了2.50、12.50、17.50個(gè)百分點(diǎn)和0.00、2.50、2.50個(gè)百分點(diǎn)?？梢?，盛花期短期（3～9d）高溫脅迫可促進(jìn)棉株上部果枝成鈴。品種間，XH49成鈴率和雙鈴率在增溫處理后的下降幅度大于XH43，表明高溫脅迫對XH49影響更為嚴(yán)重。

圖2 不同天數(shù)高溫處理結(jié)束后葉片凈光合速率（Pn）的變化過程

注：H3指盛花期高溫脅迫3d，H6指盛花期高溫脅迫6d，H9指盛花期高溫脅迫9d。下同。

Note: H3 indicates high temperature stress for 3 days during full-bloom stage, H6 indicates high temperature stress for 6 days during full-bloom stage, H9 indicates high temperature stress for 9 days during full-bloom stage. The same as below.

2.3 高溫脅迫對海島棉產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，與CK相比，盛花期不同天數(shù)高溫處理后，兩個(gè)海島棉品種單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重、衣分和籽棉產(chǎn)量均有不同程度的降低，其中，H6、H9處理后XH43和XH49產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均較CK顯著降低，但產(chǎn)量因素下降幅度存在明顯差異，其中單株結(jié)鈴數(shù)對高溫脅迫更為敏感。對比不同品種觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，XH49產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素下降幅度均大于XH43，可見高溫脅迫對XH49影響更為嚴(yán)重。

由表3可知，與CK相比，盛花期高溫處理后，兩品種不同部位的果枝產(chǎn)量構(gòu)成因素變化不同，變化幅度因高溫天數(shù)、品種和部位而異。隨高溫天數(shù)的增加，下部和中部果枝的鈴數(shù)、單鈴重、衣分和籽棉產(chǎn)量逐漸下降，其中中部果枝均出現(xiàn)顯著性差異，XH43分別比對照降低33%～55%、0～10.51%、0～8.82%和18.56%～51.59%；XH49分別比對照降低31%～82.8%、0.33%～24.01%、5.41%～10.81%和18.13%～84.68%，而高溫處理對下部果枝影響不大。與此相反，經(jīng)不同天數(shù)高溫處理后，XH43和XH49上部果枝籽棉產(chǎn)量較對照分別增加0～18.7%和5.9%～28%；兩品種在H6、H9處理下上部果枝的單鈴重、衣分顯著降低，而鈴數(shù)分別增加了20%～24.9%和31%～58.2%。可見，盛花期短期（3～9d）高溫脅迫嚴(yán)重影響了中部果枝產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的形成，但能顯著增加上部果枝的鈴數(shù)，從而促進(jìn)了上部果枝產(chǎn)量的提高。

2.4 高溫脅迫對海島棉纖維品質(zhì)的影響

由表4可知，盛花期短期（3～9d）高溫脅迫，對纖維品質(zhì)各指標(biāo)均無顯著影響。由變異系數(shù)可知，高溫處理對纖維上半部平均長度影響較大。

由表5可知，與CK相比，盛花期高溫處理后，兩品種不同部位果枝的纖維品質(zhì)變化不同，變化幅度因高溫天數(shù)、品種和部位而異。隨高溫天數(shù)的增加，XH43和XH49中部果枝棉鈴纖維上半部平均長度、整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度呈下降趨勢，上半部平均長度在H6和H9處理后顯著降低，且處理間的變異系數(shù)最高；整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度在H9處理后顯著降低，但處理間下降幅度較小。XH43中部棉鈴上半部平均長度、整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度在H9處理后較對照分別降低8.3%、1.54%和2.27%；XH49分別降低9.7%、2.3%和4.31%，而兩品種中部果枝棉鈴成熟度指數(shù)和馬克隆值在高溫處理下差異不顯著。隨高溫天數(shù)的增加，XH43和XH49上部果枝棉鈴的斷裂比強(qiáng)度呈上升趨勢，且在H6和H9處理后達(dá)到顯著性差異，較對照分別增加2.19%～5.12%和4.48%～7.59%?？梢?，盛花期短期（3～9d）高溫脅迫對棉株整株水平的纖維品質(zhì)影響不顯著；從不同部位來看，盛花期短期高溫脅迫嚴(yán)重影響了中部果枝棉鈴的上半部平均長度、整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度，但卻顯著增加了上部果枝棉鈴的斷裂比強(qiáng)度。

表2 花鈴期高溫脅迫對海島棉產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

注：CV表示變異系數(shù)；同列小寫字母表示同一品種處理間在0.05水平上的差異顯著性（n=4）。下同。

Note: CV is cofficient of variation. Within a column, lowercase for a given island cotton cultivar indicates the difference significance among treatments at 0.05 level (n=4). The same as below.

表3 花鈴期高溫脅迫對海島棉不同部位果枝產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

注：FBu、FBm和FBl分別代表1?5節(jié)、6?10節(jié)和11節(jié)以上節(jié)位果枝。下同。

Note: FBu, FBmand FBlstands for fruit branch node position of 1?5, 6?10 and more than 11 nodes. The same as below.

表4 花鈴期高溫脅迫對海島棉纖維品質(zhì)的影響

表5 花鈴期高溫脅迫對海島棉不同部位果枝纖維品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

葉片是作物生理代謝與光合生產(chǎn)的重要器官，也是作物產(chǎn)量形成的主要貢獻(xiàn)者[16]。高溫脅迫能引起棉花葉片光合系統(tǒng)受損，從而影響源端的光合能力[15]。Oosterhuis等[17]認(rèn)為，高溫脅迫限制了葉片的光合作用，減少新陳代謝，降低了棉花的結(jié)鈴數(shù)與單鈴重。Shi等[18]研究發(fā)現(xiàn)，花期極端高溫抑制籽粒庫容量的形成，光合同化物在葉片中積累，延緩了葉片的衰老，使后期植株葉面積指數(shù)和葉綠素含量升高。本試驗(yàn)表明，花鈴期短期高溫脅迫顯著降低了葉片Pn，但隨花后天數(shù)的推進(jìn)，高溫處理下棉株葉片Pn顯著高于對照，這可能是由于高溫引起蕾鈴大量脫落，葉片光合產(chǎn)物無法轉(zhuǎn)運(yùn)，葉片衰老減緩，進(jìn)而使后期葉片仍能保持較高的凈光合速率[19]。

前人關(guān)于高溫脅迫對棉花產(chǎn)量形成的影響研究較多。賀新穎等[5]研究發(fā)現(xiàn)，花鈴期增溫2～3℃條件下，棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素均顯著下降，其中下降幅度最大的是成鈴數(shù)。Pettigrew[20]認(rèn)為，全生育期溫度平均升高1℃，皮棉產(chǎn)量下降10%，而減少的主要原因是單鈴重減少了6%。本研究結(jié)果表明，短期高溫脅迫后海島棉中部果枝的鈴數(shù)和單鈴重均顯著下降，這是由于高溫嚴(yán)重影響了花粉萌發(fā)和授粉受精，增加了蕾鈴脫落率。同時(shí)，高溫脅迫會(huì)導(dǎo)致棉株葉片光合系統(tǒng)受損，影響光合電子傳遞效率，降低光合作用速率，加速了光合產(chǎn)物消耗，從而導(dǎo)致單鈴重下降[21]。

短期脅迫造成的植物生長模式的改變，決定了營養(yǎng)生長與生殖生長的不平衡性[22]。Shi等[18]研究發(fā)現(xiàn)，短期高溫脅迫會(huì)對水稻后期的光合作用與物質(zhì)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生持續(xù)影響。Kuai等[23]研究發(fā)現(xiàn)，短期澇漬脅迫不僅顯著降低了中部果枝的產(chǎn)量，同時(shí)還會(huì)影響頂部果枝棉鈴的發(fā)育。本試驗(yàn)條件下，隨高溫天數(shù)的延長，海島棉上部果枝棉鈴數(shù)呈增加趨勢，這是棉株在高溫脅迫作用后表現(xiàn)出的補(bǔ)償機(jī)制，通過后期增加結(jié)鈴率來消除脅迫帶來的不利影響，這是作物對環(huán)境變化的一種適應(yīng)性[24]。但高溫條件下上部果枝單鈴重低于對照，這可能是由于后期營養(yǎng)器官生長旺盛，生育期推遲，進(jìn)而限制了棉鈴的成熟[18]。

棉纖維發(fā)育對高溫的響應(yīng)極為敏感。棉纖維發(fā)育所能忍受的上限溫度為32℃/28℃，氣溫大于32℃將會(huì)嚴(yán)重影響棉花的纖維品質(zhì)[25]。棉鈴發(fā)育所需的光合產(chǎn)物85%左右來自于其對位葉，高溫的出現(xiàn)嚴(yán)重限制了葉片光合產(chǎn)物的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致C、N代謝不協(xié)調(diào)，受損的葉片將影響棉鈴的增長，最終不利于纖維的發(fā)育[26]。本研究結(jié)果表明，高溫處理期間棚內(nèi)、棚外平均溫度分別為39.8℃、33.6℃，溫差為6.2℃。隨高溫脅迫天數(shù)的增加，中部果枝棉鈴上半部平均長度、整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度均呈下降趨勢，這與前人研究結(jié)果一致[27]。但短期高溫脅迫嚴(yán)重降低了纖維上半部平均長度，兩品種H6和H9處理與對照差異均達(dá)顯著水平，這可能與棉纖維發(fā)育具有階段性有關(guān)，纖維細(xì)胞在開花時(shí)開始伸長，持續(xù)時(shí)間為22～26d，而纖維發(fā)育前期（0～20d）主要是纖維長度及伸長率的建成[28]，因此，花鈴期高溫脅迫嚴(yán)重影響了中部棉鈴纖維上半部平均長度的發(fā)育。

許多情況下，延遲生長的棉鈴能將棉鈴的生長轉(zhuǎn)移到相對不利的地方，從而限制纖維素的合成，反過來則會(huì)導(dǎo)致纖維品質(zhì)的降低[29]。本研究結(jié)果表明，在高溫處理后兩個(gè)月的棉鈴發(fā)育期，外界的日平均溫度、日最高溫度和日最低溫度分別為21.0℃、28.7℃和14.6℃。在花鈴期高溫脅迫后，兩品種上部果枝棉鈴的纖維上半部平均長度、整齊度指數(shù)和成熟度指數(shù)與對照相比無顯著差異；而隨著高溫天數(shù)的增加，兩品種的馬克隆值在H6和H9處理下均顯著低于對照，這與Hesketh等[30]的研究結(jié)果類似。賀新穎等[5]認(rèn)為，鈴期增溫2～3℃的條件下，整齊度和伸長率無顯著變化，而斷裂比強(qiáng)度顯著升高。但亦有相反報(bào)道，Murtaza等[31]發(fā)現(xiàn)高溫脅迫處理后，棉花纖維斷裂比強(qiáng)度顯著降低。本研究表明，隨著增溫時(shí)間的延長，兩品種上部果枝棉鈴的斷裂比強(qiáng)度均顯著增加，這可能是由于高溫脅迫增強(qiáng)了后期棉株光合能力，棉鈴對位葉可為纖維發(fā)育提供足夠的光合產(chǎn)物，增強(qiáng)次生壁的加厚，最終促使斷裂比強(qiáng)度增強(qiáng)[32]。

3.2 結(jié)論

綜上所述，花鈴期短期（3～9d）高溫脅迫嚴(yán)重限制了中部果枝棉鈴的發(fā)育，導(dǎo)致中部果枝產(chǎn)量構(gòu)成因素及纖維品質(zhì)下降。由于前期高溫脅迫引起的產(chǎn)量損失，促使上部果枝成鈴率增加，提高了上部果枝產(chǎn)量。同時(shí)，高溫脅迫提高了上部果枝棉鈴斷裂比強(qiáng)度，但導(dǎo)致馬克隆值降低。在高溫脅迫下，XH49各部位產(chǎn)量和品質(zhì)變化幅度均大于XH43，表明高溫脅迫對XH49影響更為嚴(yán)重。本試驗(yàn)結(jié)果對海島棉花鈴期遭受短期高溫脅迫的情況下，制定減災(zāi)決策具有重要意義。

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Effect of Heat Stress on the Boll Setting Quality of Island Cotton on Different Fruiting Branches

CHEN Zhen1, ZHANG Ju-song1, CHEN Ping3, ZHANG Wei-tao1, Abudukadier·kuerban1, CUI Jian-ping2

（1. Agriculture College, Xinjiang Agricultural University /Research Center of Cotton Engineering, Urumqi, 830052, China; 2. Institute of Economic Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091; 3. Awati County Meteorological Bureau, Awati 843200）

In order to study the effects of net photosynthetic rate, boll setting rate, yield and quality of island cotton on different fruiting branches under different warming days, the warming experiment on island cotton with plastic shed was conducted under the flowering period, taking two cotton varieties(XH43 and XH49)with different heat tolerances as material, and 3 different warming days treatments were designed: H3 (3 days shading), H6 (6 days shading), H9 (9 days shading). The natural temperature in the field was used as the control (CK). The results showed that heat stress reduces the yield and yield components of XH43 and XH49. Among them, H6 and H9 treatments reached significant levels. Heat stress significantly decreased the boll number, boll weight, lint percentage and seed cotton yield of the middle fruit branch, but significantly increased the boll number of the upper fruit branch and promoted the yield of the upper fruit branch. Heat stress had no significant effect on the fiber quality of XH43 and XH49, but resulted in a significant decrease in the upper half mean length, uniformity index and breaking tenacity of the upper fruit branch. However, heat stress significantly increased the breaking tenacity of upper fruit branches, in which H6 and H9 treatments reached a significant level, which increased by 2.19% ?5.12% and 4.48%?7.59%, respectively, compared with the control. The changes of yield and quality of different fruit branches of XH49 were greater than those of XH43 under heat stress. The results showed that the effect of heat stress on XH49 was more serious. Short-term heat stress will lead to a large number of bolls shedding and development hindering of cotton bolls in the middle fruit branches during the boll stage. The net photosynthetic rate of cotton treated with H6 and H9 was significantly higher than that of the control, which enhanced the photosynthetic capacity of cotton in the later stage, and then increased the boll number, yield and breaking tenacity of upper fruit branches.

Island cotton; Heat stress; Boll stage; Yield; Fiber quality

2019?03?12

。E-mail：xjndzjs@163.com

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFD0101605-05）；國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAD11B02)；自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2016B01001-2）

陳振（1993?），碩士生，研究方向?yàn)槊藁ǜ弋a(chǎn)栽培與生理生態(tài)。E-mail：643914079@qq.com

10.3969/j.issn.1000-6362.2019.11.003